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1、玻璃包装轻量化措施讨论wangsl导语：根据玻璃包装市场化和绿色化的要求，提出改良和严控消费工艺、广泛使用外表处理技术。摘要根据玻璃包装市场化和绿色化的要求，提出改良和严控消费工艺、广泛使用外表处理技术、施行轻量化设计、倡导玻璃包装轻量化消费观念等玻璃包装轻量化措施。关键词：玻璃包装；轻量化；措施20世纪80年代以来，由于玻璃容器消费本钱上升，加上玻璃容器较重、易碎，一些领域被金属容器、塑料瓶、复合材料软包装等取代，尤其在近年，各类包装材料都在以其独特的性能上风在包装领域互相竞争、互相取代，玻璃包装市场正在面临严重的考验。目前，欧美及日本，啤酒包装已有局部为聚酯瓶取代，医药包装方面，除高档营养
2、液瓶、输液瓶外，常规包装已为塑料瓶、软管及泡罩包装替换。从市场经济角度，玻璃包装必须加紧施行轻量化，降低本钱，进步性能，才能重新找回和稳固市场。同时，绿色包装成为全球包装开展的趋势，传统的玻璃包装消费，由于消费工艺及设备落后，配方不佳，未进展强化处理，能源消耗大，极不符合绿色包装的要求。轻量化的施行，强化技术的推广，正好使瓶壁变薄的同时，保持或者增加强度，材料消耗低，设备及工艺改良又极大降低能耗，本钱大大降低。因此，玻璃包装轻量化是绿色包装的迫切要求。1轻量化概述玻璃包装的轻量化就是在保证强度一定条件下，降低玻璃瓶的重容比，目的是进步其绿色性与经济性。重容比是评价一样容积的玻璃瓶罐其质量大小的
3、尺度，据用处不同，轻量瓶的重容比一般在0.150.8之间，轻量瓶重容比小，瓶壁相对薄，重量轻。轻量瓶的壁厚平均为22.5mm。降低玻璃包装容器重容比主要是靠减小壁厚。但是，在薄壁状态下要保持较高的耐压强度是非常困难的，必须从设计到消费全经过的各个环节入手，通过玻璃成份改性、公道的构造设计、正确的工艺安排、有效的消费工艺指标控制、有效的外表处理等强化处理措施到达壁厚小、强度高的目的。下面将就这些方面进展讨论。2轻量化的消费工艺控制21做好配料工作是实现轻量化消费的第一步原料及配合料制备经过配方设计、原料成分、粒度、水份、配合料均匀度、碎玻璃的质量及参加均匀性都对产品质量有直接影响。做好配料工作必
4、须执行稳定的配方、制定和严格执行原料标准、配合料制备工艺制度化。国内高档轻量瓶消费都十分重视该环节，消费的称量与精度上，配料系统采用先进的计算机控制电子秤量设备，动态精度应到达1500，确保配料质量。22熔制工艺既是保证玻璃包装质量，又是玻璃包装绿色化的关键环节玻璃熔制经过大致可分为硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化、冷却5个阶段。熔制经过采用连续作业，这5个阶段是在熔炉的不同部位进展的，以便分段控制准确的熔制温度。窑炉运行工艺指标的稳定性至关重要。一般要求熔化温度波动不超过10，液面波动不超过0.5mm，窑压波动不超过2Pa，防止窑炉空间冒火，进而防止结石、色彩、外观、强度差等质量问题。高档轻
5、量瓶消费中对分配料道温度和玻璃液面的波动精度要求非常高，有的分别控制在2以内及0.2mm以内。当然，要保证高精度的消费工艺指标，必须推广燃油窑炉，改良窑型，使用高温、宽截面、大型的辊道式马蹄焰熔炉。对窑炉实行全保温、炉底鼓泡、电助熔、窑坎、热工参数使用微机控制等一系列措施，使熔化率到达1.52.0tm1，熔化质量明显进步。23有效的成型控制是获得预期成型效果和均匀壁厚的保证玻璃液生成玻璃制品的经过可以分为成型和定型2个阶段。成型和定型是连续进展的，成型经过中，需要控制玻璃的粘度、温度，以及通过模具向四周介质的热传递。玻璃容器通常从3个特征温度值来控制成型操纵：软化温度、退火温度和应变点。不同产
6、品，通过试验确定公道的参数是关键，先进的制瓶、供料及加热系统及采用先进的成型工艺是获得均匀壁厚、实现轻量化的根本保证。24施行有效退火，消除有害剩余应力玻璃瓶罐的退火是消除或者减小玻璃中的剩余应力至允许值的热处理经过。任何玻璃制品在加工经过中都存在着剩余热应力或者永久应力。为了消除这些热应力，需将玻璃加热到退火点进展保温、均热，使玻璃内部的构造进展调整，应力释放。玻璃的退火工艺包括加热、保温、缓慢降温及快速降温4个阶段，要根据壁厚准确控制保温时间，缓慢降温阶段，要严格控制降温速度，以免产生新的应力，在快冷阶段，要根据壁厚，采用不同的降温速度，防止降温时产生的暂时应力超过玻璃的强度极限而引起破裂
7、。3运用外表处理技术进步玻璃容器的外表性质玻璃的外表状态、组成和构造与其内部的组成、构造有很大差异。玻璃的外表性质对其主体性质有重大影响。玻璃的化学稳定性，实际上取决于其外表的化学稳定性，玻璃的机械强度、抗冲击性能也在相当大程度上决定于玻璃外表的形态与构造。因此，玻璃的外表处理是制造高强度轻量化玻璃容器的重要技术手段之一。玻璃容器外表处理的目的，是改变容器外表的化学稳定性和消除玻璃外表的损伤，进而到达增强的目的。主要方法有制瓶时添加涂层、物理强化、化学强化、外表酸处理、塑料涂层等方法。31制瓶涂层热涂。热涂在制瓶成型后及退火处理前进展。成型后的玻璃瓶在缓缓冷却至500600时，将金属涂敷剂如氧
8、化锡、氧化钛、氯化锡等喷涂在容器外表，形成一定厚度的保护膜，增强外表强度约30，又可使瓶经得起长期的水冲、水洗。冷涂。冷涂是在玻璃瓶退火之后，将单硬脂酸盐、聚乙烯、油酸、硅烷、硅酮或者其他聚合物乳液喷成雾状，附着在具有一定温度的玻璃瓶外表上瓶温依喷涂材料而定，约为2180C，形成具有耐磨性和光滑性的保护层。起霜。起霜是在玻璃瓶冷却经过中喷涂四氯化碳，或者在退火炉中通人二氧化硫，二者均可在瓶的外表与碱性氧化物反响，使玻璃外表的钠离子析出而形成芒硝微粒即浊白粉状的Na2S04，用水冲除后，由于碱性降低而使外表的化学稳定性增强。外表有机硅涂层处理。玻璃外表使用有机硅蒸发涂层或者用有机硅浸渍都可形成有
9、机聚硅氧烷憎水膜和聚合Si02。硅氧膜，通过公用的硅氧键而与玻璃外表连接起来。经热处理后有机基团会挥发而剩下硅氧膜可填充于裂纹中，所具憎水性可防止活性介质在裂纹中的扩散而使外表裂纹愈合俗称异相愈合，不仅玻璃强度和化学稳定性有较大进步，还使玻璃具有特殊的光学性能和抗冲击性能。常用的有机硅溶液有甲基氟硅烷、二甲基二氯硅烷、二苯基二氟硅烷和苯基三氯硅烷等。容器外表的聚合物薄膜厚度为0005mm，在容器标准重量下其压应力增大了1012Pa。在内部压力一样的情况下，几不可回收标准玻璃瓶的重量可以由420g减少到大约300g。玻璃瓶重量减少了2530。同时由于所镀的膜非常薄，这种玻璃容器的回炉不会造成任何
10、环境问题，因此，在线聚合物镀膜容器可以纳入标准的循环再生经过。32物理强化钢化物理强化钢化也叫风冷强化，目的是为了进步玻璃瓶罐的机械强度和热稳定性。物理强化处理方法如下：瓶罐由制瓶机脱模后，立即送人马弗式钢化炉内均匀加热到接近玻璃的软化温度但不能到达软化温度，然后转入钢化室，用多孔喷嘴的风栅向瓶罐的内外壁上喷射冷空气，快速冷却瓶罐，或者用液体作冷却介质进展忽然冷却瓶罐，造成制品外表因忽然收缩而形成的压应力层，制品内部的冷却因滞后于外表为张应力层，当这2种应力分布公道时，玻璃耐内压强度可以成倍进步。喷射瓶身的空气压力一般为1521kPa，喷射瓶底的空气压力一般为67kPa。33化学强化钢化对玻璃
11、外表进展离子交换处理又称化学强化，常用方法有熔盐法和喷涂法。熔盐法。以溶质中半径大的离子交换玻璃中半径小的离子或者以溶质中半径小的离子置换玻璃中半径大的离子，使玻璃外表产生压应力，可使耐内压强度进步，经处理后制品的硬度高。耐磨损，制品的强度不会因长时间使用而降低。喷涂法。喷涂法化学钢化具有增强效果好、消费及使用平安、消费效率高和消费本钱低等优点，从综合评价的角度上分析，不失为目前一种比拟理想的增强工艺。为了进步喷涂法化学钢化的增强效果和与工艺特性适应，经研究应选择比拟理想的根底玻璃化学组成，根底玻璃化学组成不一样，喷涂液、喷涂液添加剂配方也应作相应的调整；喷涂法化学钢化的每一个工艺环节，都将对
12、其最终的增强效果产生举足轻重的影响，因此，必须把握好2个阶段的工艺参数：第一阶段，固相试剂层的形成必须控制好喷雾温度、溶液浓度、喷雾时间、喷雾液滴大小，固相试剂层的厚度、密度等参数；第二阶段，热处理离子的扩散和交换必须控制好温度。该法可使玻璃容器强度到达原始值的2倍左右，增强迫品在运输和机械灌装经过中的损耗那么降为原值的13左右，经喷涂法化学钢化的玻璃制品具有很好的光泽度和商品外观。34外表酸处理外表酸处理可以消除玻璃外表较大数目的微裂纹或者使微裂纹的宽度与深度变小，减少应力集中。处理方法通常是将玻璃制品置于低浓度的氢氟酸中浸蚀一定时间。为使浸蚀效果更好，也可在氢氟酸中参加适量的硫酸或者磷酸。
13、当浸蚀深度在100m时，可使制品机械冲击强度进步50100，再结合物理钢化，可使玻璃强度的进步更为显著。35聚酯涂层用浸液、流延和静电等方法在瓶的外外表涂上0.20.3mm厚的树脂环氧树脂、聚氨酯、聚氯乙烯或者聚苯乙烯等或者合成橡胶涂层，涂层可为一层或者多层，涂后加热硬化。这种方法简单、价廉，但涂层寿命较短。德国杜塞尔多夫市玻璃工厂开发出1kg装超薄聚酯涂层玻璃瓶，仅稍重于聚合物的瓶子，但玻璃瓶一点也不会影响内装饮料的味道。4玻璃包装容器轻量化设计调整玻璃配方。玻璃的内在强度一定程度上取决于玻璃的主要成分配方，包装用瓶罐玻璃主要是Na2OCaOSiO2系玻璃，医药上多用硬质硼硅玻璃。轻量化玻璃
14、容器重点考虑增加强度的成份。进步组成中网络形成物含量，使玻璃构造更趋严密的材料。组成中引入的氧化物离子的电荷要高，离子半径要小。轻量化构造设计。研究公道的构造使玻璃容器壁厚减薄，玻璃容器的壁厚减小后，垂直荷重才能减小，但公道的构造可使应力分布均匀、冷却均匀和增加容器的“弹性，使耐内压强度和冲击强度反而得以进步，因此可采取如下措施以保证垂直荷重强度略微降低或者不被降低。玻璃瓶造型最好是高度不大，瓶型越接近球形越好，而瓶型的线条那么越简单越好，无尖角或者尖棱，各局部之间采用缓和过渡的光滑线型；瓶身外形呈圆柱形；瓶肩线的曲率半径越大的瓶肩构造；瓶身与瓶底平缓过渡的构型较好。另外，瓶罐口部的加强环要尽
15、量小，或者取消加强环；小口瓶的瓶颈不要细而长。运用优化设计手段。运用优化设计，讨论玻璃最正确瓶型，使玻璃容器的重量小而容量大，降低原料耗量；运用当代模具设计、加工手段，消费高精度的容器模具，保证容器尺寸精度，进而保证容器强度。运用先进的理论和当代化的手段，根据确定的瓶型的不同部位应力大小，准确设计容器各部位的壁厚，做到厚薄清楚，减小重量。工艺设计采用强化工艺。强化消费工艺技术，对消费经过的各环节，从原料组织、配料、熔制、成型、退火等环节都必须严格控制，采用化学的和物理的强化工艺以及外表涂层强化方法等，在进步材料的物理机械强度的前提下，使玻璃容器薄壁化进而实现轻量化目的。因此，必须在设计阶段明确
16、规定强化工艺。5倡导绿色包装消费观念当代社会产品销售份额的多少，是否能博得顾客的喜欢在相当程度上取决于包装是否精巧，对酒瓶、食品瓶等玻璃包装尤为如此。因此很多玻璃包装厂家往往追求产品的气质和造型，使酒瓶浑厚而敦实，造型多姿多彩而各异，这样就造成过分包装。解决这一问题必须首先增强消费者的环保和节约资源意识，树立绿色消费观。同时玻璃包装容器设计必须大力推进减量化，从源头上减少包装废弃物。6结语目前，我国人均消费包装瓶5.5kg，远低于兴旺国家人均消费45kg的平均程度。只要从改良和严控消费工艺、广泛使用外表强化处理技术、施行轻量化设计、大力加强新配方、新工艺及新设备研制、倡导玻璃包装轻量化消费观念等方面一齐努力，实现轻量化，适应玻璃包装市场化和绿色化的要求，同时凭借玻璃包装优秀的化学稳定性、气密性、光洁透明、耐高温、易消毒等一系列物理化学性质，玻璃包装必定会有广阔的开展前景。