ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

ТАРНОЕ СТЕКЛО

Тарное стекло предназначено для расфасовки, хра­нения, транспортирования различных жидких, пастооб­разных и твердых продуктов.

Классификация и ассортимент. Стеклянную тару классифицируют по размеру горла, цвету стекла, типу венчика и назначению. По размеру горла подразделяют на узкогорлую (с внутренним диаметром горла до 30 мм) и широкогорлую (с диаметром горла свыше 30 мм) тару.

Узкогорлая тара (бутылки) используется, как пра­вило, для розлива вина, водки, коньяка, пива, безалко­гольных напитков, минеральных вод, ликеров, настоек, соков, шампанских вин и растительных масел. Выпуска­ется узкогорлая тара емкостью преимущественно 50, 200, 250, 330, 500, 700 и 1000 мл. Вырабатывается она из бесцветного, полубелого, темно-зеленого и оран­жевого стекла в соответствии с ГОСТ 13906—78 и ГОСТ 10117—72. В бутылках из бесцветного стекла до­пускаются слабые цветные оттенки: зеленоватый, голу­боватый, желтоватый и сероватый. В бутылках из полу­белого стекла допускаются зеленоватые, голубоватые и желтоватые оттенки.

Широкогорлая тара (банки и бутылки) предназначе­на для розлива молока и молочных продуктов, расфа­совки консервированных продуктов, подлежащих герме­тичной укупорке, хранению и транспортированию. Вы­рабатывается широкогорлая тара в соответствии с ГОСТ 5717—70 из прозрачного и полубелого стекла емкостью 100—1000 мл.

К стеклянной таре также относится ряд других изде­лий, используемых для расфасовки, хранения и транс­портирования химических реактивов (бутылки) посуда для хранения и отпуска медикаментов (узкогорлые ма­териальные и рецептурные склянки), посуда для пар­фюмерной продукции (узкогорлая и широкогорлая тара для духов, одеколонов, парфюмерных паст).

Распространенность стеклянной тары для хранения и расфасовки всевозможных продуктов объясняется ее преимуществом. Изделия стеклянной тары гигиеничны, обладают прозрачностью, как правило, не взаимодей­ствуют с содержимым продуктом, позволяют осущест­влять герметическую укупорку, предполагают возмож­ность поточного изготовления изделий разнообразных размеров и массы. Однако стеклянной таре присущи и некоторые недостатки: она механически недостаточно прочна, имеет сравнительно большую массу.

Составы и свойства. К стеклянной таре предъявля­ются ряд требований как по внешнему их оформлению и соответствию размеров нормативным документам, так и по физико-химическим свойствам и прежде всего по прочности, химической устойчивости и термостойкости.

Стеклянная тара должна быть хорошо отформована. Поверхность изделий должна быть гладкой. На ней не допускаются резко выраженные морщины, складки, ко - ванность и другие дефекты. Боковые и донные швы должны быть гладкими, их высота не должна быть более 0,3 мм.

Особые требования предъявляются к оформлению горла изделий. Поверхность венчика горловины должна быть гладкой, без заусенцев и выступов. Переход от торца венчика горловины к внутренней его полости дол­жен быть закруглен. На поверхности и в толще изделий не допускаются свиль, инородные включения и непро­вар, открытые и продавливаемые пузыри, а также за­грязнения, не удаляемые моющим раствором.

Требования по физико-химическим свойствам к стек­лянной таре в зависимости от вида изделий несколько различны. Наиболее высокие требования по механичес­кой прочности предъявляются к бутылкам для розлива шампанских вин„ Они должны выдерживать в течение 60 с внутреннее давление не менее 1,4 МПа для шам­панского резервуарного выпуска и не менее 1,7 МПа для шампанского тиражного выпуска. Бутылки для пи­ва, минеральных вод и др. должны выдерживать давле­ние 0,8 МПа. Требования по механической прочности, предъявляемые к широкогорлой таре, не так высоки: они должны выдерживать давление в зависимости от емкости изделий (0,3—0,5 МПа).

Термостойкость стеклянной тары оценивается по диапазону перепада температур, который она выдержи­вает, не разрушаясь, и последовательности смены тем­ператур. Бутылки для розлива шампанских вин должны выдерживать перепад температур от 25—70 до 47—20 °С, а для остальных пищевых жидкостей — 70—35 °С. Ши­рокогорлая консервная тара должна выдерживать пере­пад 40—100—60 °С.

По химической устойчивости стекла, используемые для изготовления узкогорлой тары, должны обладать не ниже третьего гидролитического класса. Так, водоустой­чивость, выраженная в мл 0,01 н. раствора соляной кислоты, пошедшего на титрование для бесцветной и полубелой узкогорлой тары, должна быть не более 0,35, а для зеленой и оранжевой тары — 0,25.

Одним из средств повышения механической прочно­сти и эксплуатационной надежности стеклянной тары является нанесение на их поверхность пленочных защит­но-упрочняющих покрытий. Для этого могут использо­ваться неорганические, органические и кремнеорганиче - ские покрытия. При их нанесении резко увеличивается гидрофобность поверхности, что обеспечивает снижение разупрочняющего действия поверхностно-активных сред, прежде всего влаги воздуха. Защищают поверхность из­делий от абразивного воздействия окружающих тел. Изделия с нанесенными защитными покрытиями обла­дают более высокими механическими свойствами: со­противление внутреннему давлению возрастает на 6— 20%; сопротивление давлению по корпусу — на 10—30%, а по высоте изделий — до 15%. За счет увеличения ме­ханической прочности уменьшаются потери при транс­портировании изделий примерно в 1,5—2 раза.

В химические составы тарных стекол преимуществен­но входят Si02, СаО и Na20. Кроме них с целью улуч­шения их выработочных и физико-химических свойств в составы вводят, % по массе: MgO — до 3—3,5; А1203 — до 3—5, иногда до 5—7. В зависимости от заданного цвета стекла лимитируется содержание оксидов железа. В бесцветных стеклах содержится, % по массе: Fe203 до 0,1, в полубелых —до 0,5. Окрашенные стекла могут содержать, % по массе: Fe203 — до 1,5—2, МпО — до 1—2. В последнее время часть Fe203 заменяют на Сг203.

Выбор химического состава определяется во многом способом формования стеклоизделий. При выработке узкогорлой тары на автоматических машинах с капель­ным питанием применяют составы - стекол с содержани­ем, % по массе: Si02+R203—73—76: RO — 8—11; R20— 14—16. При выработке узкогорлой тары берут состав стекла, содержащий, % по массе: Si02+R203—75—76; RO—11 —13; R^O — 12—13. В производстве широкогор - лой тары на прессовыдувных машинах используют со­став, содержащий, % по массе: Si02+R203—74,6—75; RO —8,5—10; RaO—14,5—16,7.

Технология. Для варки тарных стекол используют традиционные сырьевые материалы, для варки полубе­лых и зеленых — необогащенные пески, а глинозем вво­дят посредством нефелинового концентрата. Приготов­ляют шихту по такой же технологической схеме, какая принята в производстве листовых стекол.

Варят тарные стекла в печах с поперечным направ­лением пламени. Глубина бассейна печи зависит от цве­та стекла: при варке обесцвеченных и полубелых стекол глубина бассейна составляет 900—1200 мм; при варке окрашенных стекол — 600—900 мм, а глубина вырабо­точного бассейна 300—600 мм. Тарные стекла, как и ли­стовые, варят при высоких температурах. В настоящее время на некоторых отечественных и зарубежных сте­кольных заводах стекло варят при температурах 1570— 1590 °С. Удельный съем стекломассы с 1 м2 отапливае­мой части печи на этих предприятиях достигает до 1500—2200 кг/сут.

Для производства стеклянной тары в настоящее вре­мя используют различные стеклоформующие машины. Основные требования, которые предъявляются к ним, следующие: высокая производительность, экономичность работы, строгое соблюдение формы вырабатываемого изделия.

По направлению технологического процесса выработ­ки стеклоформующие машины могут быть карусельного типа, секционные, конвейерные. Работа карусельных ма­шин основана на формовании изделий при прерывном или непрерывном вращении столов вокруг центральной оси. Машины могут быть с одним столом, на котором осуществляют все операции по формованию изделий, или с двумя столами, причем на первом столе выраба­тывают только заготовку (пульку), а на втором форму­ют изделие.

Карусельные машины могут быть цикличными с пре­рывистым вращением столов и с непрерывным ротор­ным вращением стола. К первым относят автоматы 2JIAM, АБ-6, «Линч-10», ПВМ. В настоящее время они широко применяются. Ко вторым относят широкоизвест­ные автоматы R-7, IS-10, ВВ-7, ВВ-12. Указанные ма­шины используются для производства узкогорлой (2ЛАМ, R-7, «Линч-10», ВВ-12) и широкогорлой тары (ПВМ).

Получили распространение различные типы автома­тов ПВМ: для выработки банок емкостью 0,2—2 л в двухъячейковом исполнении — 2ПВМ-12; для выработки банок емкостью 1—3 л в двухъячейковых формах — ЗПВМ-12 и др. Производительность автоматов 2ПВМ-12 от 55 до 60 шт/мин, автоматов ЗПВМ-12 от 25 до 30 шт/мин.

Основное отличие роторной карусельной машины от машины с цикличным вращением — отсутствие в ротор­ной чернового и чистового столов за счет двухэтажного размещения черновых и чистовых форм. Также широко применяют автоматы R-7 и ВВ-7, которые имеют семь чистовых и семь черновых форм.

Основной принцип их работы заключается в следую­щем. Капля стекломассы вначале подается в черновую форму, в горловой части которой при этом создается вакуум. Действие вакуума прекращается после выхода из горлышка металлического плунжера. Направляющая отводится в сторону, обращенную дном вверх к черно­вой форме, закрывает сверху донный затвор. Происхо­дит выдувание заготовок снизу вверх, после чего черно­вая форма открывается и заготовка, повернувшись на 180°, переходит на чистовой стол, где после раскрыва­ния горловых форм производится вакуумное выдувание изделия. Примерно по такому же принципу работают усовершенствованные отечественные (ВВ-12) и зару­бежные (IS-10, IS-12) машины.

Роторные карусельные машины могут изготовляться как с одноместными, так и с двухместными формами. Производительность их составляет при однокапельном питании 50 шт/мин и при двухкапельном питании до 100—160 шт/мин.

Отличительной чертой секционных машин является то, что они состоят из отдельных секций; такие секции работают независимо друг от друга и представляют со­бой самостоятельно работающие автоматы. В настоящее время на вооружении стекольной промышленности на­ходятся секционные машины АВ-6, «Гартфорд», IS2-, 4-, 5-, 6- и 8-секционные, чехословацкие агрегаты AL-106, американские «Линч-44». В стекольной отечественной промышленности для производства мелкой стеклянной тары получила распространение машина АВ с двумя (АВ-2), четырьмя (АВ-4) и шестью (АВ-6) секциями, в том числе с двухъячейковыми формами (АВ-6-2).

Секционные машины по сравнению с карусельными обладают рядом преимуществ. Они позволяют выраба­тывать широкий ассортимент изделий и обладают более высоким коэффициентом использования машины во вре­мени. Благодаря установке двухместных форм можно добиться увеличения производительности на 20—40%. Наличие самостоятельных секций позволяет на машине вырабатывать одновременно различные внды изделий одинаковой массы.

Конвейерные машины — наиболее производительные машины для производства стеклянной тары. Их произ­водительность в зависимости от емкости и массы выра­батываемого изделия может достигать от 230 (для из­делия емкостью 500 мл) до 370 шт/мин (для изделия емкостью 200 мл), при двухкапельном питании — до 800 шт/мин. На конвейерных машинах HL-6-12 выраба­тывается прессовыдувным способом облегченная узко­горлая тара.

Все изделия стеклянной тары после их выработки подвергаются отжигу. Его осуществляют в туннельных конвейерных печах с несущим конвейером в виде ме­таллической сетки. В стекольной промышленности по­лучили распространение отжигательные печи JIH-18 и ПО-180 с газовым или электрическим обогревом.

Изделия, прежде чем поступить в печь, при помощи переставителя группируют у ее входа на ширину транс­портирующей сетки, затем толкателем вводят в печь. Это делается с целью плотного заполнения сетки и повыше­ния производительности отжигательной печи.

Качество отжига стеклянной тары проверяют поля- роидным микроскопом ПКС-500. Изделия помещают пе­ред анализатором и постепенно поворачивают на 360° в плоскости, перпендикулярной направлению поляризо­ванного света. Изделия при удовлетворительном отжиге должны иметь в поле зрения полярископа равномерно фиолетовую окраску в сочетании с красным, красно- оранжевым, синим или фиолетовым цветом.