Kontrola procesu produkcji lekkich butelek

Lekkie butelki mają cienkie ścianki, a formowanie z dużą prędkością wymaga wysokiej jakości topienia cieczy szklanej. Niewielkie wahania jednorodności i temperatury cieczy szklanej będą miały wpływ na formowanie. Dlatego też, przy założeniu, że materiał wsadowy jest całkowicie stopiony, stabilność wskaźników procesu pracy pieca ma kluczowe znaczenie. Ładowanie i rozładowywanie pieca do topienia utrzymuje dynamiczną równowagę, a warstwa załadowcza powinna być cienka, aby zapewnić, że wahania poziomu cieczy szklanej są kontrolowane w bardzo małym zakresie.
Aby zapewnić wskaźniki procesu produkcji o wysokiej precyzji, promować piece opalane olejem, ulepszać typy pieców i używać pieców o wysokiej temperaturze i szerokim przekroju. W piecu wdrożono szereg środków, w tym pełną izolację, bąbelkowanie dna basenu, topienie elektryczne, próg pieca i mikrokomputerową kontrolę parametrów termicznych.

Aby zapewnić równomierne chłodzenie stopionej i klarowanej cieczy szklanej do temperatury tworzenia kropli, kraje zagraniczne przyjęły długi kanał zasilający o długości 6~9m, szerokości 0.4~0.9m i głębokości 0.15~0.25m od 1960s i ściśle podzieliły go na sekcję chłodzenia i sekcję homogenizacji, a proporcjonalny palnik mieszający (gaz ziemny lub gaz płuczący) lub pomocniczy elektryczny system grzewczy jest używany wyłącznie do kontroli temperatury, bez wpływu wahań temperatury pieca do topienia. Ze względu na wysoką wartość opałową oleju ciężkiego, nie można skonfigurować wielu grup palników w celu równomiernego ogrzewania cieczy szklanej. Dlatego nie jest właściwe stosowanie oleju ciężkiego jako paliwa grzewczego do koryta zasilającego i jest on używany tylko jako substytut, gdy jest to konieczne. Z powodu krótkiej żywotności elementu grzejnego z pręta węglowego krzemowego, z tego powodu, duża liczba prętów molibdenowych (płyt) została użyta jako elektrody za granicą, które są bezpośrednio zanurzone w cieczy szklanej kanału zasilającego, polegając na „efekcie Joule'a” przewodnictwa jonowego szkła w wysokiej temperaturze do ogrzewania. Aby zapobiec utlenianiu odsłoniętego końca elektrody molibdenowej, stosuje się uchwyt chłodzony wodą lub uchwyt chłodzony powietrzem. Stosując metodę bezpośredniego ogrzewania elektrody molibdenowej, wahania temperatury koryta zasilającego można kontrolować w dopuszczalnym zakresie. Jeśli elektrody molibdenowe są używane prawidłowo, ich żywotność może osiągnąć ponad 8 lat. Dzięki ciągłemu ulepszaniu poziomu sterowania elektronicznego, kontrola temperatury kapania nowoczesnych koryt zasilających może osiągnąć + (0,5~1) stopnia. Ponadto do chłodzenia i homogenizacji cieczy szklanej stosuje się sterowanie strefowe i technologię chłodzenia wzdłużnego, tak aby wahania temperatury cieczy szklanej na wylocie kanału zasilającego mieściły się w zakresie + 0.5 stopnia, co stwarza warunki do dostarczania wysokiej jakości szklanych kropel do szybkich maszyn do produkcji butelek, zmniejszając liczbę wad technologicznych w procesie formowania i wytwarzając wysokiej jakości lekkie butelki.
Aby zmniejszyć zakres wahań ciężaru kropli, poziom cieczy szklanej w korycie zasilającym jest precyzyjnie kontrolowany, a jego zakres błędu wynosi 0.2-0.5mm
Proces wytwarzania produktów szklanych z cieczy szklanej można podzielić na dwa etapy: formowanie i finalizowanie. Operacja formowania jest zwykle kontrolowana przez trzy charakterystyczne wartości temperatury: temperaturę mięknienia, temperaturę wyżarzania i punkt odkształcenia. Dla różnych produktów rozsądne parametry procesu powinny być określone poprzez eksperymenty. Ponadto zaawansowane systemy produkcji butelek, podawania i ogrzewania oraz stosowanie zaawansowanych procesów formowania są podstawową gwarancją uzyskania jednolitej grubości ścianek i osiągnięcia lekkości.
Najnowsza konstrukcja klimatyzowanego pieca do wyżarzania w stałej temperaturze jest jednym z kluczy do rozwiązania problemu wyżarzania lekkich butelek. Ponieważ średnia grubość ścianki lekkich butelek jest o 2 mm mniejsza niż w przypadku standardowych butelek, szybkość nagrzewania szklanych butelek i szybkość rozpraszania ciepła gorących szklanych butelek są szybsze, co wymaga zastosowania przyspieszonej szybkości przewodzenia ciepła, aby spełnić ten wymóg, to znaczy zastosowania zamkniętej temperatury klimatyzacji, aby przepływ powietrza szybko przemieszczał się ze szklanej powierzchni butelki. Piec do wyżarzania jest podzielony na 10 obszarów. Obszary od 1 do 4 to strefy grzewcze (klimatyzacja). Zazwyczaj ogrzewanie nie jest koniecznie wymagane w obszarze 4, a ilość ogrzewania w obszarze 3 jest również bardzo mała. Każdy obszar ma 1,8 m długości. W obszarach od 1 do 2 stosuje się odpowiednio klimatyzator z jednym wentylatorem, podczas gdy w obszarach od 3 do 5, zwłaszcza w obszarze 6, należy stosować klimatyzatory z dwoma wentylatorami, a w obszarach od 7 do 10 nadal stosuje się klimatyzatory z jednym wentylatorem. Termopary służą do pomiaru temperatury i kontroli temperatury w każdym obszarze pieca do wyżarzania. W strefie szybkiego chłodzenia dmuchawa jest również używana do wdmuchiwania zimnego powietrza w celu regulacji. Praktyka udowodniła, że ​​gdy temperatura lekkich butelek jest niższa niż 400o stopni, szybkość chłodzenia butelek wynosi 20C/min, a lekkie butelki nie ulegają uszkodzeniu. Piec do wyżarzania jest w pełni metalową konstrukcją, bez ogniotrwałego muru, ogrzewany elektrycznością lub gazem ziemnym, a najnowsze materiały izolacyjne są stosowane w celu zapewnienia dobrej izolacji termicznej. Dlatego waga pieca do wyżarzania jest znacznie mniejsza niż waga zwykłego pieca do wyżarzania.

Główną cechą lekkich butelek są cienkie i jednolite ścianki. Kluczem do ich formowania jest uzyskanie preformy o dużych rozmiarach i rozsądnym kształcie oraz zapewnienie, że jest ona w pełni i rozsądnie podgrzana. Aby rozwiązać ten problem, należy wziąć pod uwagę, która podstawowa metoda formowania jest stosowana.
Dotychczas podstawowe metody formowania codziennych butelek i puszek to nic innego jak ssanie-dmuchanie, dmuchanie-dmuchanie i ciśnieniowe-dmuchanie. Ich zasady i efekty są różne. Jednak ta sama metoda formowania przyjmuje różne systemy robocze, a efekty nie są spójne. Sytuacja formowania jest ściśle związana z metodą formowania, która jest szczególnie widoczna w formowaniu lekkich butelek.

Poza wnęką rdzenia, preforma jest zasadniczo solidnym blokiem materiału. Jej rozmiar jest dość mały w porównaniu z produktem końcowym. Ta metoda formowania wymaga, aby preforma miała bardzo wysoką temperaturę podczas wchodzenia do formy formującej, szkło ma dobrą płynność i bardzo się pełza i redystrybuuje, aby uzyskać produkt końcowy. Jednakże, jeśli ścianka butelki jest cienka, temperatura szkła w formie formującej jest również niska i nie jest możliwe, aby znacznie się pełzało, a dystrybucja nie będzie równomierna, a kwalifikowana lekka butelka nie może zostać wydmuchana.

Głównym środkiem zmniejszającym wagę butelki metodą rozdmuchu jest wewnętrzny kształt preformy, co oznacza, że ​​rozmiar preformy jest powiększony, a kształt jest rozsądny, a zwiększenie rozmiaru musi być zwiększeniem objętości pęcherzyka powietrza wydmuchiwanego wstecz, aby zmniejszyć wagę materiału. Praktyka produkcyjna udowodniła, że ​​gdy objętość pęcherzyka powietrza wydmuchiwanego wstecz osiąga 20%~30% objętości materiału szklanego, można zwiększyć prędkość produkcji. Dzieje się tak, ponieważ zwiększa się usuwanie ciepła z formy preformy, a obciążenie cieplne formy formującej jest zmniejszone. Jednak ponieważ zwiększenie objętości pęcherzyka powietrza wydmuchiwanego wstecz w metodzie rozdmuchu opiera się na założeniu zwiększenia rozpraszania ciepła pierwotnej formy, temperatura pierwotnej półfabrykatu butelki staje się niższa, zmniejsza się wydajność ponownego nagrzewania, a czas pracy pierwotnej formy jest wydłużony, czas ponownego nagrzewania pierwotnej butelki jest również skrócony, więc grubość ścianki gotowego produktu jest cienka, ale nierówna. Ponadto, gdy pęcherzyk powietrza wdmuchiwany z powrotem osiągnie określoną objętość w metodzie dmuchania, pierścień zniekształcenia grubości ścianki pojawi się na ogół na talii gotowej butelki, tj. na korpusie butelki pojawi się „obręcz gazowa” (lub „talia dwusekcyjna”). Chociaż można użyć próżni zamiast głowic butelek dmuchanych gazem, aby zmniejszyć „obręcz gazową”, efekt jest bardzo ograniczony, co ogranicza metodę dmuchania w celu uzyskania jednolitej grubości ścianki.

Główną cechą metody prasowania-rozdmuchiwania jest to, że otwór butelki i preforma są wyciskane jednocześnie przez stempel. Jeśli ta metoda jest używana do wyciskania preformy o małych otworach, rozmiar może być większy, zakres pełzania jest mały, gdy szkło jest redystrybuowane po wejściu do formy formującej, i nie zostanie wytworzony żaden „obręcz nadmuchu powietrza”, a jednolitość grubości ścianki gotowego produktu może być zagwarantowana. W typowej metodzie prasowania-rozdmuchiwania maszyny rzędowej stempel podtrzymuje materiał od dołu do góry i wytłacza preformę krok po kroku. Ta metoda jest bardzo skuteczna w produkcji butelek o dużych otworach. Dzięki szybkiemu rozwojowi technologii chłodzenia i technologii obróbki mechanicznej maszyna rzędowa może wyciskać preformę o małych otworach. Temperatura prasowanej preformy o małych otworach jest wyższa niż w metodzie rozdmuchiwania, a temperatura ścianki jest bardziej jednolita, rozmiar jest większy, a kształt jest bardziej rozsądny. Podczas wchodzenia do formy formującej w celu rozdmuchania szkło ma dobrą płynność i mały zakres pełzania. Jednorodność grubości ścianki uzyskanego gotowego produktu jest lepsza, a butelka może być lżejsza. Dlatego w porównaniu z metodą blow-blow, metoda press-blow ma niekwestionowaną wyższość w produkcji lekkich butelek.
Jednakże, gdy maszyna do produkcji butelek typu liniowego produkuje butelki o małej średnicy metodą ciśnieniowo-dmuchową, ze względu na zasadę strukturalną samej maszyny typu liniowego, pojawiają się pewne poważne wady, które utrudniają dalszy rozwój lekkich butelek. Główne objawy są następujące.
1 Powtarzalność cyklu operacyjnego jest słaba.
Proces przyspieszania mechanizmu nie jest precyzyjnie kontrolowany.
Bufor punktu końcowego (lub poduszka powietrzna) jest nieodpowiedni, długość i czas skoku tłoka są nieodpowiednie, a zakres regulacji jest bardzo wąski. 4 Koordynacja i konstrukcja różnych elementów mechanizmu są zbyt skomplikowane, a do dokonywania precyzyjnych regulacji wymagany jest doświadczony personel.

Hermann Haye jest jednym z pionierów europejskiej produkcji szklanych butelek. W połowie lat 80. XX wieku po raz pierwszy zastosował metodę blow-blow (BB) do testowania redukcji wagi butelek i słoików. Wyniki testów wykazały, że przy użyciu metody blow-blow do formowania wagę butelki można zmniejszyć tylko w ograniczonym zakresie, ale produkt nie może osiągnąć poziomu lekkich butelek. Głównym powodem jest to, że różnica w czasie kontaktu metalu ze szkłem w miejscu pęcherzyka na etapie formowania prowadzi do nierównomiernego rozłożenia szkła w pęcherzyku i ściance produktu końcowego.
Rozwiązaniem powyższego problemu jest użycie metody NNPB. Proces formowania NNPB jest następujący: wprowadzenie kropli do początkowej formy → wciśnięcie pęcherzyka → przewrócenie pęcherzyka do formy → ponowne podgrzanie → odkurzanie formy → formowanie pomocnicze → końcowe rozdmuchiwanie → zamocowanie butelki do stołu chłodzącego.
Z procesu widać, że nie ma problemu z różnym czasem kontaktu pęcherzyków w metodzie NNPB, proces jest uproszczony, a sprasowany pęcherzyk ma bardziej jednolitą grubość ścianki. Ponadto metoda NNPB ma bardziej wystarczający czas ponownego nagrzewania niż metoda BB, co pomaga wyrównać temperaturę szkła w ściance butelki po ostatecznym rozdmuchaniu.

Jak widać z tabeli 2-39, istotą metody NNPB jest równomierne rozłożenie szkła i zapewnienie wystarczającego czasu na ponowne podgrzanie, aby w pełni wykorzystać potencjał wytrzymałości materiału, a tym samym osiągnąć cel zmniejszenia ciężaru butelki i utrzymania wytrzymałości.
Główne cechy metody rozdmuchiwania pod ciśnieniem o małej średnicy otworu to: dobra jednorodność temperatury szklanych kropelek, wprowadzono automatyczną kontrolę urządzenia do pomiaru ciężaru kropli, poprawiono stopień prasowania, czas procesu przydzielono zgodnie z wymaganiami procesu lekkiej butelki, poprawiono smarowanie formy, zmniejszono mikrouszkodzenia na wewnętrznych i zewnętrznych powierzchniach butelki, a także przyjęto osiowy układ chłodzenia formy w celu uzyskania jednolitego cienkościennego produktu. Proces formowania pod ciśnieniem butelek o małej średnicy otworu pokazano na rysunku 2-38.
Proces formowania: Najpierw krople spadają do matrycy formującej i opadają na górę metalowego stempla, który unosi się do pozycji odbioru materiału. Głowica wykrawająca przesuwa się do określonej pozycji początkowej formy i uszczelnia górny otwór początkowej formy. Następnie stempel przesuwa się w górę, aby wyciąć kształt początkowego wykroju. Następnie głowica wykrawająca przesuwa się i odwraca początkowy wykrojnik do matrycy formującej.
Forma formująca jest zamykana, szczęki są otwierane, a początkowy półfabrykat jest umieszczany w formie formującej w celu ponownego podgrzania i rozciągnięcia. Następnie głowica dmuchająca przesuwa się do właściwej pozycji nad formą formującą, formując próżniowo półfabrykat w formie formującej, a jednocześnie wykonuje się pozytywne dmuchanie, wykorzystując sprężone powietrze do wewnętrznego chłodzenia w celu uformowania butelki. Na koniec uformowana butelka jest zaciskana za pomocą formy formującej. Aby pomyślnie wykonać operację rozdmuchiwania pod ciśnieniem o małej średnicy, przede wszystkim musi być dostępny odpowiedni sprzęt, a ponadto muszą być spełnione następujące podstawowe warunki pracy.

(1) Ujście butelki Podczas stosowania operacji ciśnieniowo-dmuchawkowej o małym otworze wewnętrzna średnica otworu butelki wyprodukowanej butelki może wynosić zaledwie 18 mm. W zależności od wysokości poniżej otworu butelki i średnicy korpusu butelki można wyprodukować mniejszy rozmiar otworu wewnętrznego otworu butelki.

(2) Wysokość poniżej otworu butelki zależy od konstrukcji wykroju. Maksymalna wysokość wykroju limitu skoku mechanizmu stemplującego wynosi od 160 do 170 mm. Maksymalna wysokość butelki poniżej otworu butelki jest związana z przedłużeniem wykroju, co z kolei jest związane z konstrukcją, jakością i objętością butelki. Wyprodukowano butelki o wysokości poniżej otworu butelki do 280 mm, ale limit ten może zostać przekroczony w zależności od konstrukcji i wagi butelki. Tabela 2-40 przedstawia zależność między masą butelki a objętością.

Podane powyżej wymiary graniczne średnicy dotyczą form wykorzystujących formowanie próżniowe. Jeśli formowanie próżniowe nie jest stosowane lub szerokość zbiornika próżniowego jest zmniejszona, można produkować butelki przekraczające powyższe wymiary.
(2) W procesie tym należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:
1. Należy zachować wysokie standardy jednorodności chemicznej i termicznej cieczy szklanej.
2. Najniższa możliwa temperatura zmiękczenia szkła, czyli najniższa temperatura robocza.
3. Szkło musi charakteryzować się dobrą stabilnością chemiczną i fizyczną w całym zakresie temperatur, w którym używana jest butelka.
Można odnieść się do następującej zależności lepkości od temperatury.

Produkcja lekkich butelek metodą rozdmuchiwania ciśnieniowego małych otworów ma wysokie wymagania dotyczące technologii i sprzętu. Oprócz rygorystycznych wymagań dotyczących przygotowania, transportu i przechowywania surowców i materiałów wsadowych oraz topienia pieców wymienionych powyżej, maszyna do produkcji butelek musi mieć niezbędne mechanizmy i urządzenia w celu zmniejszenia zużycia mechanicznego i utrzymania dobrego stanu roboczego; istnieją wysokie wymagania dotyczące materiału i obróbki kluczowych komponentów, takich jak stemple i rury chłodzące. Ze względu na małe średnice stemple muszą być wykonane z wysokiej jakości stali w celu zaprojektowania mechanizmu i spełnienia wymagań urządzenia formującego; ogólne przetwarzanie ma na celu wyeliminowanie zużycia metalu w jak największym stopniu; stemple muszą być precyzyjnie polerowane wzdłuż ich osi podłużnej; wymiary połączeń stempli i połączeń stempli muszą być utrzymane w zakresie tolerancji. Ponadto konstrukcja początkowej formy i kształt butelki muszą spełniać wymagania procesowe dotyczące rozdmuchiwania ciśnieniowego małych otworów.
W oparciu o proces rozdmuchiwania ciśnieniowego o małej średnicy, w ostatnich latach firma Haiye Company sukcesywnie rozwijała metodę HAP i kilka typów maszyn do produkcji butelek, w tym H1-2, H6-12 i H1-9. Grubość ścianek produkowanych butelek i puszek można zmniejszyć do 1 mm, co czyni ją idealną maszyną do produkcji lekkich butelek. Metoda rozdmuchiwania ciśnieniowego Haiye jest stosowana do produkcji lekkich butelek o małej średnicy. Ze względu na równomierny rozkład grubości, maksymalny współczynnik redukcji wagi może osiągnąć 33%. Standard wytrzymałości lekkich butelek jest znacznie lepszy w porównaniu ze standardem ciężkich butelek. Rysunek 2-39 przedstawia strukturę maszyny do produkcji butelek H1-2 Haiye.

Poniżej przedstawiono parametry techniczne maszyny do produkcji butelek Haiye.
1 Stół obrotowy służy do tego, aby krople spadały bezpośrednio do formy pierwotnej.
2 Zarówno butelki o małej, jak i dużej wlotowej średnicy są formowane metodą rozdmuchu ciśnieniowego.
3 Posiada dużą zdolność adaptacji i może być wykorzystywana do produkcji ciężkich, lekkich i ultralekkich butelek i puszek.
4 Dzięki wykorzystaniu jednej formy głównej i dwóch form formujących, wydajność pojedynczej komory jest wysoka, niespotykana w przypadku żadnej innej maszyny do produkcji butelek.
5. Podczas procesu transferu forma podstawowa ma wystarczająco dużo czasu na ponowne nagrzanie i można ją regulować.
6 Nie ma potrzeby odwracania formy pierwotnej przy jej przenoszeniu z formy pierwotnej do formy formującej.
7 Czas kontaktu między szkłem a formą formującą oraz czas kontaktu z formą pierwotną są w odpowiednim stosunku.
8 Butelka jest zaciskana przez formę wlotową przez cały proces formowania.
9. Równomiernie ostudź wszystkie foremki.