1.包装玻璃的特点和种类
包装玻璃是食品、医药、化学工业的主要包装容器。玻璃包装容器的主要优点如下。•化学稳定性好,具有无毒、无味、耐热、耐磨等特性。•易于密封,气密性好,储存性能好。•透明,可以从外面观察到盛装物的情况。
•表面光洁,便于消毒灭菌,造型美观,装饰丰富多彩。
•有一定的机械强度,能够承受瓶内压力与运输过程中的外力作用。
•原料分布广,价格低廉,资源利用率高,易于回收复用和再利用等。
其缺点是质量大(质量与容量比大),脆性大,易碎。然而近年来采用薄壁轻量与物理化学钢化的新技术,这些缺点已有显著改善,因而玻璃包装能够在与塑料、铁昕、铁罐的激烈竞争下,产量逐年增加。
玻璃包装品种繁多,从容量为1ml的小瓶到十几升的大瓶,从圆形、方形到异形与带柄瓶,从无色透明到琥珀色、绿色、蓝色、黑色的遮光瓶及不透明的乳浊玻璃瓶等,不胜枚举。
就制造工艺来说,玻璃包装一般分为模制瓶(使用模型制瓶)和管制瓶(用玻璃管制瓶)两大类。模制瓶又分为大口瓶(瓶口直径在30mm以上)和小口瓶两类。前者用于盛装粉状、块状和膏状物品,后者用于盛装液体。
按瓶口形式分为软木塞瓶口、螺纹瓶口、冠盖瓶口、滚压瓶口、磨砂瓶口等。
按使用情况分为使用一次即废弃的“一次瓶”和可多次周转使用的“回收瓶”。
按盛装物分类,可分为酒瓶、饮料瓶、油瓶、罐头瓶、酸瓶、药瓶、试剂瓶、输液瓶、化妆品瓶等。
2.包装玻璃的化学成分
绝大多数的包装玻璃属于钠一钙一硅玻璃系统,它们的主要组成氧化物为Na2O、CaO、SiO2,SiO2为玻璃形成体氧化物,构成玻璃的网络骨架;Na2O与CaO为网络负体氧化物。Na2O促进硅砂的熔化,主要起助熔剂的作用;Ca0增进玻璃的化学稳定性,降低硅酸钠的结晶倾向,起稳定剂的作用。
包装玻璃的主要特征是由熔融态液体冷却硬化而不析晶,因此在拟订组成时,首先要考虑到使玻璃的析晶倾向最小。一般包装玻璃的组成范围是Na2O-CaO-SiO2三元系统相图的鳞石英与析晶石的相界线附近。其次,包装玻璃的组成应当能够保证玻璃包装制品符合使用要求具有良好的化学稳定性,不致与盛装物发生化学作用而影响其质量;具有一定的机械强度,以承受瓶内应力和运输中的外力作用;具有一定的热稳定性能,以保证在灭菌与其他加热或冷却过程中不破裂。此外,包装玻璃还应当易于熔制,不产生结石、条纹、气泡等缺陷。特别是玻璃的黏度与温度的性质必须与制瓶机的工艺要求相适应,而且最终的玻璃包装物价格应当尽可能地便宜。
实际上包装玻璃除含有Na20、Ca0、SiO2外,还常常含有A12O3、MgO和BaO等氧化物。这些氧化物使玻璃的组成点移向析晶石区,使玻璃的液线温度降低,防止结晶倾向;化学稳定性与机械强度增高,并能调整玻璃料的长短性。对于化学稳定性要求较高的包装玻璃,如医用瓶(盐水瓶、血浆瓶)与化工用瓶(酸瓶、试剂瓶),采用硼硅酸相加玻璃系统;对于需要遮挡紫外线的包装玻璃,如啤酒瓶、香槟酒瓶等,还要加入相应的着色剂;对于盛装冷霜的化妆品包装瓶,则采用乳浊玻璃;高级香水瓶有时采用钡锌晶质玻璃包装。
3.包装玻璃原料的选择
一般在选择使用包装玻璃原料时,应当考虑以下因素。
•基本原料规格符合要求,且质量稳定。原料的化学成分、矿物组成、颗粒度都要符合规定的要求。首先是原料的化学成分必须符合包装玻璃的质量要求。有害杂质,特别是Fe2O3的含量,一定要在规定的范围之内。对于无色包装玻璃来说,硅砂中Fe2O3的含量必须小于0.05%;淡青色瓶罐玻璃的Fe2O3,含量小于0.3%;而暗绿色瓶罐玻璃的Fe2O3含量可以在0.5%以上。其次是化学成分和颗粒度要比较稳定。
•便于加工处理。尽量选用方便加工处理的原料,如硅砂和砂岩,以降低生产成本。硅砂质量合乎要求时就不选用砂岩,因为硅砂一般经过筛分和精选就可以应用,而砂岩要经过粉碎、过筛除铁等过程,其生产设备和生产成本都较高。有的石灰石和白云石含SiO2多、硬度大,增加了加工处理费用,所以应尽量采用含SiO2少,且硬度较小的石灰石和白云石。
•价格低,供应保证程度高。要尽量选择距离厂区较近、交通便利、开采成本低和含有大量矿藏的原料。根据玻璃的质量要求,选用最经济的原料。不可将较好的原料应用于质量要求不高的玻璃包装制品。•减少污染环境和对人体有害原料的使用。包装玻璃中经常使用白砒为澄清剂,如能采用其他澄清剂,则尽量不用白砒,如必须使用时,要注意劳动保护并按有关法规妥善保管。由于萤石能排放氟化物气体,对大气污染严重,因此最好不用。
4.玻璃包装的成形缺陷
•裂纹。裂纹是玻璃包装瓶最普遍的缺点。它可能非常细,有些只有在反射光中才能发现。经常产生的部位是瓶口、瓶颈和肩部,瓶身和瓶底部也常有裂纹产生。
•厚薄不匀。这是指玻璃包装瓶上的玻璃分布不均匀。主要是玻璃料滴温度不均匀,温度高的部分黏度小,容易吹薄;温度低的部分阻力大,较厚。模型温度不均匀,温度高的一边玻璃冷却慢,容易吹薄,温度低的一边,因玻璃冷却快而吹厚。
•变形。料滴温度和作业温度过高,由成形模脱出的包装瓶尚未完全定形,往往会下塌变形。有时瓶的底部尚软会印上输送带的纹痕而使瓶底不平。
•不饱满。料滴温度过低或模型过冷会使口部、肩部等处吹不饱满,产生缺口、瘪肩和花纹不清晰等缺陷。
•冷斑。玻璃表面上不平滑的斑块称为冷斑。这种缺陷的产生原因主要是模型温度过冷,多在开始生产或停机再生产时发生。
•突出物。包装玻璃瓶合缝线凸出或口部边缘向外凸出。这是由于模型部件制造不够正确或安装不够吻合而产生的。模型损坏、合缝面上有污物、顶芯提起太晚、未进入位位置前玻璃料已落人初形模中,就会使一部分玻璃从隙缝中压出或吹出。
•皱纹。皱纹有各种形状,有的是折痕,有的是成片的很细的皱纹。皱纹产生的原因主要是由于料滴过冷、料滴过长、料滴未落在初形模中间而粘连在模腔壁上而产生的。
•表面缺点。包装瓶的表面发毛、不平,主要是由于模腔表面不光滑而造成的。模型的润滑油不清洁或涂油的刷子过脏,也会使包装瓶表面质量下降。
•气泡。在成形过程中产生的气泡往往是几个大气泡或集中在一起的若干小气泡,这和玻璃本身的均匀分布的小气泡是有区别的。
•剪刀印。由于剪切不良而残留在包装玻璃物上的痕迹。一个料滴常有两个剪刀印,上面的剪刀印留在底部,影响外观。下面的剪刀印留在包装瓶口,常常是裂纹的发源地。
5.玻璃包装的检验与质量控制
玻璃本身的检验和质量控制包括:玻璃成分的分析,测定玻璃的密度、黏度、软化温度、热膨胀系数、化学稳定性、结石、条纹、气泡及颜色等。这些工作主要由化验室进行。
对于制成的包装瓶罐,应当测定其质量、容量、尺寸公差(瓶高、半径、瓶颈孔、壁厚、底厚等)、残余应力、耐热急变、耐内压力、耐稀酸侵蚀、冲击强度及各种缺陷。这些工作一部分由化验室进行,一部分在生产过程中进行检验。对于啤酒瓶、汽水瓶、农药瓶的检验和质量控制,要按国家有关标准强制执行。