Skład i surowce szkła butelkowego

Istnieje wiele sposobów klasyfikacji składu szkła butelkowego. Zgodnie z różną zawartością tlenków w szkle butelkowym, można je podzielić na składniki szkła sodowo-wapniowego, składniki szkła wysokowapniowego, składniki szkła wysokoglinowego, ale ta klasyfikacja nie jest rygorystyczna. Na przykład zawartość Ca0 jest składnikiem wysokowapniowym, a zawartość Al2O3 jest składnikiem wysokoglinowym. Trudno jest ustalić wyraźną granicę. Tutaj jest to tylko dla wygody badań i wyjaśnień.
Zgodnie z różnymi zastosowaniami szkła butelkowego, składniki szkła butelkowego można również podzielić na składniki szkła butelkowego do piwa, składniki szkła butelkowego do napojów alkoholowych, składniki szkła butelkowego do puszek, składniki szkła butelkowego do leków oraz składniki szkła butelkowego z odczynnikami i surowcami chemicznymi. Zgodnie z wymaganiami dotyczącymi wydajności szkła dla różnych zastosowań, składniki szkła powinny być zaprojektowane w sposób ukierunkowany, aby obniżyć koszty.
Bardziej powszechną metodą w Chinach jest podział typów komponentów szklanych według koloru. Zwyczajowo dzieli się je na materiał o wysokiej bieli (Fe2 O3< 0.06%), bright material (ordinary white material), semi-white material (light blue material Fe2O3<0.5%), color material, and milky white material. Common high-white materials are generally used for high-end wine bottles and cosmetic bottles; semi-white materials are used for canned bottles, which contain a certain amount of Fe2 O3, mainly used to absorb ultraviolet rays, containing Fe2 O3 <0.5%, and the ultraviolet limit is below 320nm. Beer bottles are green or amber, and the absorption limit is about 450nm.

Skład szkła butelkowego sodowo-wapniowego opiera się na układzie potrójnym SiO2-CaO-Na2O z dodatkiem Al2O3 i MgO. Różnica w stosunku do szkła płaskiego polega na tym, że zawartość Al2O3 w szkle butelkowym jest stosunkowo wysoka, zawartość CaO jest również stosunkowo wysoka, a zawartość MgO jest stosunkowo niska. Niezależnie od rodzaju sprzętu do formowania, czy są to butelki do piwa, butelki do likieru czy butelki w puszkach, można stosować ten typ składu, a jedynie konieczne jest dokonanie pewnych drobnych dostrojeń zgodnie z rzeczywistą sytuacją. Jego skład (ułamek masowy) waha się od: SiO270% do 73%, Al2O3 2% do 5%, Ca07,5% do 9,5%, MgO1,5% do 3%, R2O13,5% do 14,5%. Ten typ składu charakteryzuje się umiarkowaną zawartością glinu. Można użyć piasku krzemionkowego zawierającego Al2O3 lub wprowadzić tlenki metali alkalicznych za pomocą skalenia, aby obniżyć koszty. Ilość Ca0+MgO jest stosunkowo wysoka, a prędkość utwardzania jest stosunkowo szybka, aby dostosować się do wyższych prędkości maszyny. Część MgO jest używana do zastąpienia CaO, aby zapobiec krystalizacji szkła w otworze przepływowym, kanale materiałowym i podajniku. Umiarkowany Al2O3 może poprawić wytrzymałość mechaniczną i stabilność chemiczną szkła.

Stosunek MgO i CaO w szkle sodowo-wapniowym ma duży wpływ na szybkość topnienia i wydajność krystalizacji szkła. Badania wykazały, że gdy stosunek MgO/CaO wynosi 0.49~0.50, co znajduje się w dolnym punkcie eutektycznym diagramu fazowego układu binarnego MgO-CaO, szybkość topnienia szkła jest najszybsza, górna granica temperatury krystalizacji szkła jest najniższa, a tendencja do krystalizacji jest niewielka.

Skład o wysokiej zawartości wapnia jest tradycyjnym składem szkła butelkowego. W latach 70. Japonia ulepszyła skład układu sodowo-wapniowego do składu o wysokiej zawartości wapnia, aby sprostać potrzebom formowania o dużej prędkości. Obecnie skład szkła o wysokiej zawartości wapnia jest głównym układem składników szkła butelkowego, a jego skład (ułamek masowy) waha się od: SiO270%^~73%, CaO9,5%~11,6%, R2013,5%~15%.
Oto główne cechy szkła o wysokiej zawartości wapnia.
1. Zmniejszyć różnorodność surowców i uprościć proces ich przetwarzania i partii.
2. Wprowadź więcej CaO i użyj granulowanego wapienia o wielkości cząstek około 1,5 mm jako surowca, który reaguje z piaskiem kwarcowym w niższej temperaturze, co sprzyja topnieniu; w wysokiej temperaturze Ca0 może zmniejszyć lepkość, co sprzyja klarowaniu.
Wzrost szybkości hartowania szkła przyczynia się do zwiększenia prędkości maszyny i zmniejszenia liczby wad w procesie formowania.
W celu zapobiegania odpadaniu szkła nie użyto MgO.
Szkło o wysokiej zawartości wapnia łatwo krystalizuje, a główną fazą krystaliczną jest wollastonit. Jeśli temperatura kanału materiału i podajnika waha się, łatwo jest zbliżyć się do temperatury krystalizacji i krystalizować. W poważnych przypadkach misa materiału zostanie zablokowana, więc temperatura musi być ściśle kontrolowana.

Wysoka zawartość aluminium jest również tradycyjnym składnikiem szkła butelkowego. Trudno jest sformułować jasny zakres składu dla szkła o wysokiej zawartości aluminium. Ogólnie uważa się, że zawartość Al2O3 wynosi ponad 6%, a niektórzy uważają, że zawartość Al2O3 powinna wynosić ponad 9%. W porównaniu ze szkłem sodowo-wapniowym i wysokowapniowym, rozsądniej może być użyć 6% Al2O3, aby odróżnić szkło o wysokiej zawartości aluminium. Jeśli ma być ono podzielone bardziej drobno, szkło o wysokiej zawartości aluminium dzieli się również na wysoko-aluminiowe wysoko-wapniowe nisko-sodowe i wysoko-aluminiowe sodowo-wapniowe.
Cechą charakterystyczną szkła o wysokiej zawartości aluminium jest to, że może ono wykorzystywać skały, odpady i żużel zawierające aluminium i alkalia, takie jak nefelin, fonolit, perlit, odpady granitowe, odpady tantalowo-niobowe itp., zwłaszcza lit i fluor, które sprawiają, że szkło jest łatwe do topienia i klarowania. Zazwyczaj surowce o wysokiej zawartości aluminium wprowadzają do składu szkła więcej zanieczyszczeń, takich jak Fe2 O3 i TiO2, więc można je stosować tylko do materiałów półbiałych i zielonych.
Największy wpływ składników o wysokiej zawartości aluminium na właściwości szkła polega na zwiększeniu lepkości szkła, a przy tej samej lepkości wzrasta odpowiednia temperatura. Zmiana temperatury lepkości szkła, gdy 1% Al2O3 zastępuje SiO2, jest pokazana w tabeli 2-3. Niektóre krajowe przedsiębiorstwa stosują metodę zwiększania zawartości CaO i Mg0 w szkle o wysokiej zawartości aluminium, aby zmniejszyć lepkość wysokotemperaturową i temperaturę topnienia cieczy szklanej. Jednocześnie korzystne jest klarowanie szkła, zwiększenie wydajności, a także pomoc w zwiększeniu prędkości maszyny.

Temperatura topnienia, temperatura formowania, temperatura mięknienia i temperatura wyżarzania szkła wysokoaluminiowego wzrosły, wzrosła szybkość hartowania, powierzchnia szkła jest podatna na żebra i paski, jednorodność ścianki butelki jest trudna do kontrolowania, a jednorodność cięcia pierścienia uległa pogorszeniu. Dlatego najlepiej jest dodać środki powierzchniowo czynne do szkła wysokoaluminiowego, aby zmniejszyć napięcie powierzchniowe szkła, tak aby paski w szkle wysokoaluminiowym łatwo się rozpraszały i homogenizowały, aby uzyskać szklaną ciecz o lepszej jakości. Szkło wysokoaluminiowe łatwo krystalizuje, szczególnie szkło wysokoaluminiowe o wysokiej zawartości CaO i niskiej zawartości R2O. W niektórych fabrykach wystąpiła krystalizacja w otworze przepływowym, co zablokowało otwór przepływowy i zatrzymało produkcję. Podczas stosowania formuły wysokoaluminiowej kanał materiałowy również łatwo krystalizuje. Dlatego kanał materiałowy powinien mieć lepsze środki izolacyjne i doskonałe środki grzewcze. Ponadto stabilność chemiczna szkła o wysokiej zawartości aluminium, taka jak odporność na wodę i działanie alkaliów, ulega nieznacznemu zmniejszeniu, natomiast wytrzymałość na ściskanie ulega nieznacznej poprawie.
Szkło wysokoglinowe ma wysoką wytrzymałość i dużą odporność na erozję wodną. Jednak płyn szklany zawierający formułę wysokoglinową nie sprzyja klarowaniu i homogenizacji ze względu na wysoką lepkość, zwłaszcza gdy klarownik jest używany nieprawidłowo, pojawią się negatywne konsekwencje. Ze względu na pewne problemy z kontrolą produkcji i jakością szkła wysokoglinowego, niektóre krajowe fabryki, które pierwotnie używały komponentów wysokoglinowych w celu zastąpienia alkaliów, przeszły na komponenty szkła sodowo-wapniowego lub wysokowapniowego, ponieważ podaż sody kalcynowanej na rynku stała się wystarczająca. Jednak poszczególne fabryki opanowały już warunki produkcji szkła wysokoglinowego i nadal używają komponentów wysokoglinowych.