Войти
Стеклянные бутылки (для ломтиков огурца) на грузовых поддонах 
Советская банка для майонеза 
Современная банка "French Kilner" Производство стекла включает два основных метода - процесс флоат-стекла, при котором производится листовое стекло, и выдувание стекла, при котором производятся бутылки и другие емкости. Это было сделано разными способами в течение истории стекла.
В целом современные заводы по производству стеклянной тары состоят из трех частей: пакетный цех, горячий конец и холодный конец . Пакетный цех обрабатывает сырье; горячий конец обеспечивает собственно производство - питатель, формовочные машины и печи для отжига ; а холодный конец обслуживает оборудование для контроля продукции и упаковки.
Пакетная обработка - один из начальных этапов процесса производства стекла. Пакетный цех просто хранит сырье в больших силосах (загружаемых грузовиком или железнодорожным вагоном) и вмещает от 1 до 5 дней материала. Некоторые системы периодического действия включают обработку материала, такую как просеивание сырья / сито, сушка или предварительный нагрев (например, стеклобой ). Будь то автоматическое или ручное, установка для обработки порционных материалов измеряет, собирает, смешивает и доставляет рецептуру стеклянного сырья (партии) через множество лотков, конвейеров и весов в печь. Шихта поступает в печь на «собачьей будке» или «загрузчике шихты». Различные типы стекла, цвета, желаемое качество, чистота / доступность сырья и конструкция печи влияют на рецепт партии.
Горячий конец стекольного завода - это место, где расплавленное стекло перерабатывается в стеклянные изделия. Шихта поступает в печь, затем проходит процесс формования, внутренней обработки и отжига.
В следующей таблице перечислены стандартные значения вязкости, применимые к крупномасштабному производству стекла и экспериментальному плавлению стекла в лаборатории :
| log 10 (η, Па · с) | log 10 (η, P) | Описание |
|---|---|---|
| 1 | 2 | Температура плавления (гомогенизация и очистка стекловолокна) |
| 3 | 4 | Рабочая точка (прессование, выдувание, образование капель) |
| 4 | 5 | Точка текучести |
| 6,6 | 7,6 | Температура размягчения по Литтлтону (стекло заметно деформируется под собственным весом. Стандартные процедуры ASTM C338, ISO 7884-3) |
| 8–10 | 9–11 | Дилатометрическая точка размягчения, T d, в зависимости от нагрузки |
| 10,5 | 11,5 | Точка деформации (Стекло деформируется под собственным весом по шкале мкм в течение нескольких часов.) |
| 11–12,3 | 12–13,3 | Температура стеклования, Т g |
| 12 | 13 | Точка отжига (напряжение снимается в течение нескольких минут.) |
| 13,5 | 14,5 | Точка деформации (напряжение разгрузка в течение нескольких часов.) |
Партия f Собачья будка стекловаренной печи Шихта подается в печь с медленной, контролируемой скоростью с помощью системы периодической обработки. Печи работают на природном газе или мазуте и работают при температурах до 1575 ° C (2867 ° F). Температура ограничена только качеством материала надстройки печи и составом стекла. Типы печей, используемых при производстве тарного стекла, включают концевые (с торцевым обогревом), боковые и кислородно-топливные печи. Обычно размер печи классифицируется по производственной мощности в метрических тоннах в сутки (MTPD).
В настоящее время существует два основных метода изготовления стеклянной тары: метод выдувания и выдувания только для контейнеров с узким горлышком и метод прессования и выдувания, используемый для банок и конических узких контейнеров. горловины контейнеров.
В обоих методах поток расплавленного стекла при его пластической температуре (1050–1200 ° C [1,920–2,190 ° F]) разрезается режущим лезвием, образуя твердый стеклянный цилиндр, называемый каплей.. Капля имеет заданный вес, достаточный для изготовления бутылки. Оба процесса начинаются с того, что капля падает под действием силы тяжести и направляется через желоба и желоба в формы для заготовок, две половины которых закрываются, а затем закрываются перегородкой сверху.
Формование стеклянной тары В процессе выдувания стекло сначала выдувается через клапан в перегородке, заставляя его опускаться в трехкомпонентную кольцевую форму, которая удерживается в рычаге горловины под заготовками, чтобы формируют отделку. Термин «покрытие» описывает деталь (например, крышки уплотнительной поверхности, витки винтовой резьбы, сохраняя ребро для защищенной от несанкционированного доступа крышки, и т.д.) на открытом конце контейнера. Затем через стекло пропускается сжатый воздух, в результате чего получается полый и частично сформированный контейнер. Затем на втором этапе сжатый воздух снова продувается для придания окончательной формы.
Производство контейнеров состоит из двух основных этапов. На первом этапе формируются все детали («отделка») вокруг отверстия, но корпус контейнера изначально делается намного меньше его окончательного размера. Эти частично изготовленные контейнеры называются заготовками, и довольно быстро им выдувается окончательная форма.
«Кольца» закрываются снизу коротким поршнем. По окончании «оседания» поршень слегка втягивается, позволяя образовавшейся коже смягчиться. Затем воздух "встречного удара" проходит через поршень, чтобы создать заготовку. Перегородка поднимается, и заглушки открываются. Заготовка переворачивается по дуге к «стороне формы» «плечом шейного кольца», которое удерживает заготовку за «отделку».
Когда рычаг горловины достигает конца своей дуги, две половинки формы замыкаются вокруг заготовки. Рычаг шейного кольца слегка приоткрывается, чтобы ослабить хватку на «отделке», затем возвращается к пустой стороне. Окончательный удар, нанесенный через «выдувную головку», выдувает стекло, расширяясь в форму, чтобы придать окончательную форму емкости.
Этапы процесса формования контейнера с раздувом и выдуванием В процессе прессования и выдувания заготовка формируется длинным металлическим плунжером, который поднимается вверх и выдавливает стекло, чтобы заполнить кольцо и формы для заготовок. Затем процесс продолжается, как и прежде: заготовка переносится в форму окончательной формы, а стекло выдувается в форму.
Контейнер затем подобрал из пресса-формы с помощью «выноса» механизма, а также провел над «приемным столом», где воздушное охлаждение помогает охладить все еще мягкое стекло. Наконец, бутылки сметают на конвейер с помощью «выталкивающих лопастей», которые имеют воздушные карманы, чтобы удерживать бутылки в стоячем состоянии после приземления на «мертвую пластину»; теперь они готовы к отжигу.
IS машины во время производства бутылок>Формовочные машины удерживают и перемещают детали, образующие контейнер. Машина состоит из 19 основных механизмов, работающих для формирования бутылки и, как правило, приводится в действие сжатым воздухом (высокое давление - 3,2 бар и низкое давление - 2,8 бар). Механизмы имеют электронную синхронизацию для координации всех движений механизмы. Наиболее широко используемая формовочная машина - это машина для отдельных секций (или машина IS). Эта машина имеет набор из 5–20 идентичных секций, каждая из которых содержит один полный набор механизмов для изготовления контейнеров. Секции расположены в ряд, и капли поступают в каждую секцию через движущийся желоб, называемый распределителем капель. Секции делают один, два, три или четыре контейнера одновременно (называемые одинарными, двойными, тройными и четверными). В случае нескольких капель ножницы разрезают капли одновременно, и они падают в пустые формы параллельно.
Формовочные машины в основном работают от сжатого воздуха, и типичный стекольный завод будет иметь несколько больших компрессоров (всего 30–60 тыс. Куб. Футов в минуту) для подачи необходимого сжатого воздуха. Печи, компрессоры и формовочные машины выделяют большое количество отходящего тепла, которое обычно охлаждается водой. Горячее стекло, которое не используется в формовочной машине, отводится, и это отведенное стекло (называемое стеклобоем) обычно охлаждается водой, а иногда даже обрабатывается и измельчается на водяной бане. Часто требования к охлаждению распределяются между блоками градирен, которые обеспечивают резервирование во время обслуживания.
После процесса формования некоторые емкости, особенно предназначенные для спиртосодержащих спиртных напитков, проходят внутреннюю обработку для улучшения химической стойкости, называемой внутренней обработкой или дещелачиванием. Обычно это достигается путем нагнетания газовой смеси, содержащей серу или фтор, в бутылки при высоких температурах. Газ обычно доставляется в контейнер либо в воздухе, используемом в процессе формования (то есть во время окончательного продувки контейнера), либо через сопло, направляющее поток газа в горловину бутылки после формования. Обработка делает контейнер более устойчивым к экстракции щелочью, что может вызвать повышение pH продукта и, в некоторых случаях, разрушение контейнера.
По мере охлаждения стекло сжимается и затвердевает. Неравномерное охлаждение вызывает слабое стекло из-за напряжения. Равномерное охлаждение достигается за счет отжига. Печь для отжига (известная в промышленности как лер ) нагревает контейнер примерно до 580 ° C (1076 ° F), затем охлаждает его, в зависимости от толщины стекла, в течение 20-60 минут.
Роль холодного конца при производстве стеклянной тары заключается в выполнении заключительных задач производственного процесса: распылением полиэтиленового покрытия для обеспечения устойчивости к истиранию и повышенная смазывающая способность, осмотрите тару на предмет дефектов, промаркируйте тару и упакуйте тару для отправки.
Стеклянные контейнеры обычно получают два поверхностных покрытия: одно на горячем конце, непосредственно перед отжигом, а другое - на холодном конце, сразу после отжига. На горячую часть наносится очень тонкий слой оксида олова (IV) либо с использованием безопасного органического соединения, либо с использованием неорганического хлорида олова. Системы на основе олова - не единственные, хотя и самые популярные. Тетрахлорид титана или органо-титанаты также могут быть использованы. Во всех случаях покрытие делает поверхность стекла более липкой к покрытию холодного конца. На холодном конце обычно наносят слой полиэтилена воска через водную эмульсию. Это делает стекло скользким, защищает его от царапин и предотвращает слипание контейнеров, когда они перемещаются по конвейеру . Получающееся в результате невидимое комбинированное покрытие дает стеклу практически не царапающуюся поверхность. Из-за уменьшения повреждения поверхности в процессе эксплуатации покрытия часто называют упрочняющими, однако более правильным определением могут быть покрытия, сохраняющие прочность.
Стеклянная тара проверена на 100%; автоматы, а иногда и люди, проверяют каждый контейнер на наличие множества неисправностей. Типичные ошибки включают небольшие трещины в стекле называется чеками и посторонние включения называемых камнями, которые являются кусочками огнеупорной футеровка из плавильной печи с этим прерваться и попадет в ванну расплавленного стекла, или более обычно негабаритного кремнезем гранулы (песок), которые не расплавились и которые впоследствии входят в конечный продукт. Их особенно важно выбирать из-за того, что они могут придавать разрушающий элемент конечному стеклянному изделию. Например, поскольку эти материалы могут выдерживать большое количество тепловой энергии, они могут вызвать тепловой удар стеклянного изделия, приводящий к взрывному разрушению при нагревании. Другие дефекты включают пузырьки в стекле, называемые волдырями, и чрезмерно тонкие стенки. Другой дефект, часто встречающийся при производстве стекла, называется разрывом. При прессовании и выдувном формовании, если плунжер и форма не совмещены или нагреваются до неправильной температуры, стекло прилипнет к любому предмету и разорвется. Помимо отбраковки неисправных контейнеров, инспекционное оборудование собирает статистическую информацию и передает ее операторам формовочной машины на горячем конце. Компьютерные системы собирают информацию о неисправностях и отслеживают ее до формы, из которой был изготовлен контейнер. Это делается путем считывания номера пресс-формы на контейнере, который закодирован (как число или двоичный код точек) на контейнере пресс-формой, из которой он изготовлен. Операторы вручную проводят ряд проверок образцов контейнеров, обычно визуальных и размерных.
Иногда фабрики контейнеров предлагают такие услуги, как маркировка . Доступно несколько технологий маркировки. Уникальным для стекла является процесс прикладной керамической маркировки (ACL). Это трафаретная печать декора на контейнере с помощью краски стекловидная эмаль, которая затем обжигается. Примером может служить оригинальная бутылка Coca-Cola.
Стеклянная тара упаковывается различными способами. В Европе популярны бестарные поддоны вместимостью от 1000 до 4000 контейнеров каждый. Это осуществляется автоматическими машинами (паллетизаторами), которые расставляют и штабелируют контейнеры, разделенные слоями. Другие возможности включают коробки и даже сшитые вручную мешки. После упаковки новые «складские единицы» маркируются, складываются и, в конечном итоге, отправляются.
Производство стеклянной тары в развитых странах - это зрелый рыночный бизнес. Мировой спрос на листовое стекло в 2009 году составил приблизительно 52 миллиона тонн. На Соединенные Штаты, Европу и Китай приходится 75% спроса, при этом потребление Китая увеличилось с 20% в начале 1990-х годов до 50%. Производство стеклянной тары также является географическим бизнесом; продукт тяжелый и имеет большой объем, а основное сырье (песок, кальцинированная сода и известняк) обычно легко доступно. Поэтому производственные мощности необходимо располагать близко к своим рынкам. Типичная стекловаренная печь вмещает сотни тонн расплавленного стекла, поэтому просто нецелесообразно выключать ее каждую ночь или, по сути, в течение периода, не превышающего месяца. Таким образом, фабрики работают 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Это означает, что существует небольшая возможность увеличить или уменьшить производительность более чем на несколько процентов. Новые печи и формовочные машины стоят десятки миллионов долларов и требуют не менее 18 месяцев планирования. Учитывая этот факт, а также тот факт, что продукции обычно больше, чем машинных линий, продукция продается со склада. Таким образом, задача маркетинга / производства состоит в том, чтобы спрогнозировать спрос как на краткосрочный период от 4 до 12 недель, так и на долгосрочный период от 24 до 48 месяцев. Заводы обычно имеют размер, чтобы обслуживать потребности города; в развитых странах фабрика обычно приходится на 1–2 миллиона человек. Типичный завод будет производить 1–3 миллиона контейнеров в день. Несмотря на то, что стекло позиционируется как продукт зрелого рынка, оно пользуется большим спросом у потребителей и воспринимается как формат упаковки «премиум» качества.
Стеклянная тара полностью подлежит вторичной переработке, и стекольная промышленность во многих странах придерживается политики, иногда требующейся государственными постановлениями, по поддержанию высокой цены на стеклобой, чтобы обеспечить высокую доходность. Уровень возврата 95% не редкость в странах Северной Европы (Швеция, Норвегия, Дания и Финляндия). В других странах обычно процент возврата менее 50%. Конечно, стеклянная тара также может быть повторно использована, и в развивающихся странах это обычное дело, однако влияние мытья тары на окружающую среду по сравнению с ее переплавкой остается неопределенным. Факторы, которые следует учитывать, - это химические вещества и пресная вода, используемые при стирке, а также тот факт, что одноразовый контейнер можно сделать намного легче, используя менее половины стекла (и, следовательно, энергосодержание) универсального контейнера. Кроме того, важным фактором при рассмотрении вопроса о повторном использовании в развитых странах является обеспокоенность производителя по поводу риска и вытекающей из этого ответственности за качество продукции использования компонента (повторно используемого контейнера) с неизвестной и неквалифицированной безопасностью. Трудно сказать, насколько стеклянная тара отличается от других видов упаковки (пластик, картон, алюминий ); Окончательные исследования жизненного цикла еще предстоит провести.
Использование флоат-стекла на железнодорожной станции Crystal Palace, Лондон Флоат-стекло представляет собой лист стекла изготавливается путем плавления расплавленного стекла на слое расплавленного металла, обычно олова, хотя в прошлом использовались свинец и различные сплавы с низкой точкой плавления. Этот метод обеспечивает равномерную толщину листа и очень плоские поверхности. Современные окна изготавливаются из листового стекла. Большая часть флоат-стекла - это натриево-кальциевое стекло, но относительно небольшие количества специального боросиликатного и стекла для плоских дисплеев также производятся с использованием процесса флоат-стекла. Процесс флоат-стекла также известен как процесс Пилкингтона, названный в честь британского производителя стекла Пилкингтона, который впервые применил эту технику (изобретенную сэром Аластером Пилкингтоном ) в 1950-е годы.
Как и все высококонцентрированные отрасли промышленности, стекольные заводы страдают от умеренно высокого местного воздействия на окружающую среду. Это усугубляется тем, что, поскольку они являются предприятиями на зрелом рынке, они часто долгое время находились на одном и том же участке, что приводило к вторжению в жилые дома. Основными воздействиями на жилые дома и города являются шум, использование пресной воды, загрязнение воды, NOx и загрязнение воздуха SOx, а также пыль.
Шум создается формовочными машинами. Работающие на сжатом воздухе, они могут производить шум до 106 дБА. То, как этот шум будет распространяться по окрестностям, во многом зависит от планировки завода. Еще одним фактором образования шума являются движения грузовиков. Типичный завод будет перерабатывать 600 т материала в день. Это означает, что около 600 т сырья должно поступить на объект и столько же - за пределы участка в виде готовой продукции.
Вода используется для охлаждения печи, компрессора и неиспользованного расплавленного стекла. Использование воды на заводах широко варьируется; это может быть всего одна тонна воды, используемая на тонну расплавленного стекла. Из одной тонны примерно половина испаряется для охлаждения, остальная часть образует поток сточных вод.
Большинство предприятий используют воду, содержащую эмульгированное масло, для охлаждения и смазки лезвий ножниц для резки капель. Эта содержащая масло вода смешивается с выходящим потоком воды, загрязняя ее. На заводах обычно имеется какое-либо оборудование для обработки воды, которое удаляет это эмульгированное масло с различной степенью эффективности.
Оксиды азота являются естественным продуктом сжигания газа на воздухе и в больших количествах производятся в газовых печах. Некоторые заводы в городах с особыми проблемами загрязнения воздуха будут смягчать это, используя жидкий кислород, однако логика этого с учетом затрат на углерод (1) без регенераторов и (2) сжижения и транспортировки кислорода очень сомнительно. Оксиды серы образуются в результате плавления стекла. Манипуляции с формулой партии могут частично смягчить этот эффект; в качестве альтернативы можно использовать очистку выхлопных газов.
Все сырье для производства стекла представляет собой пыльный материал и поставляется в виде порошка или мелкозернистого материала. Системы контроля пылящих материалов, как правило, трудны в обслуживании, и, учитывая большое количество материала, перемещаемого каждый день, только небольшое количество должно уйти, чтобы возникла проблема с пылью. Стеклобой (битое или использованное стекло) также перемещается на стекольном заводе и имеет тенденцию образовывать мелкие частицы стекла при перелопании или разбивании.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Стеклом отрасль. |
