牛奶玻璃瓶生产工艺

牛奶玻璃瓶分析说明

一、行业现状

1.包装容器现状：

1）包装是连接商品生产、储藏、运输、使用等各个环节的纽带，包装对于商品来说至关重要，承担着保护商品、便利运输、美化和宣传商品的功能，包装领域用量最大的四种材料是，纸、塑料、玻璃、金属四种材料，在世界包装行业中占有举足轻重的作用。包装容器可分为四大类：纸容器约占36％，塑料容器占34％，金属容器占20％，玻璃容器占10％。

2）玻璃瓶属于日用玻璃，我国是世界最大的玻璃瓶生产和消费国，年产量现已超过1000万吨，主要出口北美、欧洲等地区。玻璃加工属于高污染高耗能行业，国家通过增加脱硫脱硝、更换天然气/电窑炉等相关政策限制一些高耗能低产出的小型企业发展。目前玻璃容器主要用于医药、食品、化妆品、化工等行业，其中食品玻璃容器主要用于酱菜、罐头、白酒、啤酒、饮料、牛奶等行业；牛奶用玻璃瓶以有效保持牛奶风味、成本低、环保、能重复使用、稳定性高等优势仍然被用于牛奶的包装，但牛奶用玻璃瓶也由于易碎、不便携带（重量大）、不利于清洗、不利于封口等不利因素也正在被逐步淘汰。

2.玻璃瓶类别：

食品瓶一般都属于钠钙玻璃（包装用玻璃主要分为钠钙玻璃、铅玻璃、硼硅玻璃三种），钠钙玻璃根据用料可分为普白料、高白料、晶白料、乳白料等，料色主要取决于石英砂中杂质（氧化铁、氧化铬）的含量，如下：料种（石英砂）

普白料、乳白料Fe2O3≤0.15Cr2O3≤0.03备注

高白料、晶白料≤0.01%≤0.001

3.玻璃瓶的生产工艺：原料预加工→称量配料→熔制→成型→热喷涂→退火→冷喷涂→包装→入库。

1）玻璃生产主要原料：石英砂、纯碱、石灰石、白云石、长石，硼酸、硫酸钡、芒硝、氧化锌、碳酸钾、碎玻璃等；

2）称量配料：目前规模较大的玻璃瓶生产企业都配有电脑中控系统进行自动配料，窑炉配方确定后直至窑炉大修期间配方不进行改变；

3）溶制：窑炉按照燃料的不同分为煤窑、油窑、气窑、电窑等类型，窑炉的使用寿命为5年左右，自点火至窑炉寿命终止期间需要一直生产不停窑（停火再复火损失较大），使用寿命主要是窑炉壁耐火砖的侵蚀程度，一般5年左右窑炉壁就会被玻璃液（碱性）侵蚀的很薄，必须停窑重新修建新窑炉。

4）成型：玻璃容器主要有压制成型（如：玻璃果盘）、吹制成型（如：玻璃瓶）、拉制成型（如：玻璃管）、压延成型（如：高脚杯）四种成型方式，其中玻璃瓶成型采用吹制成型，吹制成型工艺又分为两种即吹吹法和压吹法，从目前来开压吹法成型工艺最适合牛奶玻璃瓶的生产。

a.吹&吹法：于1885年英国人阿什累发明，吹&吹法经入料-扑气-倒吹起-初型反转-重热与延伸-正吹气-钳瓶-冷却等步骤完成瓶子的成型。主要用于小口细长瓶的生产，如：啤酒瓶、白酒瓶、饮料瓶等使用玻璃容器都是用此法生产。缺点在生产过程中已易形成“断腰”现象、玻璃瓶壁不均匀等

b.压&吹法：分为大口压&吹法和小口压&吹法于，大口压&吹法于1882年美国人亚博加斯特发明，小口压&吹法于20世纪70年代在德国首次提出并投入生产；压&吹法经入料-冲压-初型反转-重热与延伸-正吹气-钳瓶-冷却等步骤完成瓶子的成型。大口

压&吹法主要生产罐头瓶、广口瓶等大口瓶，小口压吹法主要生产牛奶瓶、饮料瓶、啤酒瓶等。缺点：大口瓶易形成口部变形。优点：瓶身均匀，用料少。

5)热喷涂：喷涂瓶身温度在400-600℃，热喷涂后可以在玻璃表面形成金属氧化物涂层，可以填充玻璃细微细纹、防止微裂纹的产生、提高抗擦伤能力、提高内压强度、降低冲击破损率等作用。主要材料为锡、钛、锆的化合物，常用的为四氯化锡、五水四氯化锡等，喷涂量瓶身≥20-≤30CTU，瓶口≤10CTU，瓶口最好不喷涂。

6）退火：退火的目的是为了消除玻璃瓶中的永久应力，应为分为热应力、机械应力和机构应力三类，其中热应力又分为暂时应力和永久应力。退火分为四个阶段：升温-保持温度（595-516.05℃）-慢热阶段（缓降至最低退火温度30℃）-冷却常温。①热应力：在玻璃制品中由于存在温度差而产生的应力称为热应力，按其存在的特别分为暂时应力和永久应力。

a.暂时应力：在应变点以下玻璃经受不均匀的温度变化时所产生的热应力，它随温度梯度存在而存在，随温度梯度的消失而消失的这种应力称为暂时应力；

b.永久应力：在应变点以下玻璃经受不均匀的温度变化时所产生的热应力，它随温度梯度存在而存在，当玻璃的稳定梯度消失时，尚残留的热应力称为永久应力

②机械应力：是指外力在玻璃瓶中引起的应力，外力除去时，机械应力随即消失。

③结构应力：玻璃因化学组成不均匀导致结构上不均匀而产生的应力称为结构应力，它属于永久应力，而这种由于玻璃固有结构所造成的应力是不能消除的，玻璃中有结石、条纹及均化不好都将引起结构应力。

7）冷喷涂：喷涂瓶身温度在60-130℃，冷喷涂主要是在玻璃瓶表面形成一层极薄的聚合物，以增加瓶身的润滑性和抗擦伤能力。主要材料为聚乙烯、硬脂酸盐、油酸、硅烷、硅酮等，喷涂量为2-5um。

8）质检、包装：目前规模较大的玻璃制品厂施行三道检验，即：摄像检验-红外线检验-人工检验。

a.摄像检验剔除：主要是检黑点、异物、气泡等，通过玻璃瓶与摄像标准样对比进行检验剔除；b.红外线检验剔除：主要是对瓶口、瓶身、瓶底裂纹影响光折射的原理进行检测剔除；c.人工检验：主要是对机械漏检、畸形瓶进行检验剔除

9）入库：规模较大的玻璃瓶使用自动打包机进行包装后入库。

4.玻璃瓶的常见质量缺陷

1）气泡：气泡分为瓶体气泡和表面气泡，瓶体气泡在玻璃内部，在标准范围内（≤2个/1.5mm·cm³）对玻璃瓶本身性能不会造成影响，但表面气泡和瓶口气泡不允许出现，瓶身气泡是无法完全避免。产生原因：原料内有异物（铁件等）、原料质量差、配料混合不均匀、窑炉温度不够、下料通道有异物等因素造成；

2）条纹：料纹主要是从下料口到成型前料滴划伤造成的，俗称猫爪印、拉丝印，生产中无法完全避免，产生的原因：炉温不稳定波动大、原料质量不达标、回料材质与炉料不一致、供料道耐火材料损坏、下料口不光滑的因素造成的；

3）瓶口误差：瓶口误差应≤φ0.3mm，这样对玻璃瓶加盖后的密封性不会造成影响，影响瓶口误差的主要因素是料滴的重量，应控制在5g一下。

4）结石：结石是玻璃液中有未融化的原料造成的，瓶口不允许存在结石，瓶身≥1.5mm的结石不允许有，影响结石的因素主要是窑炉温度不够、回聊与炉料不一致造成的；

5）重量超标：重量超标主要是料滴在剪断时没有调试好造成的，料滴重量一般在3-5g左右；

6）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。

7）厚薄不匀：这是指玻璃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。

8）突出物：合缝线突出或口部边缘向外凸出的缺陷。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置前玻璃料已落入初形模中，就会使一部分玻璃从隙缝中压出或吹出。

5.乳白料玻璃瓶：乳白料玻璃瓶比普通透明玻璃瓶价格高约一倍左右。

1）乳白料的生产：乳白料是在普白料原料中增加乳浊剂，常用的乳浊剂为氟石和氟硅酸钠。高温熔化时乳浊剂可完全熔解，冷却时析出大量的CaF2和NaF晶粒，由于CaF2和NaF晶粒大小不同，不同粒子因其散射光的重叠，总的效果是产生一种白色的

散射，玻璃制品呈现乳白色。璃液在乳浊过程中对窑炉壁的侵蚀严重，一般乳白料窑炉的使用寿命仅为1.5-2.5年，另外，玻璃液在乳浊时产生的氟化物对环境和人体产生危害；

2）烤花工艺：玻璃瓶贴花→烤花→喷涂→检验、包装→入库。

3）缺陷：a.出绺：在乳浊过程中氟化物的挥发、熔化温度的波动、料液滞留时间过长、液流波动、出料量变化以及耐火材料等杂质的侵蚀都会产生出绺现象。

b.应力分布集中：乳白料料性较短，更易造成成形过程中应力分布不均匀，在产品内部产生大量应力，通过退火只能消除一部分，可导致产品缺陷。

c.抗冲击性差：影响抗冲击性差的因素主要是乳白玻璃的料性、表面细微裂纹、应力集中等因素。

d.重金属含量高：贴花（印花）材料本身特性，经烤花后的玻璃瓶重金属含量较高；

e.不可以回收重复使用；

6.蒙砂玻璃瓶（又称毛玻璃）

蒙砂玻璃瓶生产工艺：分为磨砂和喷砂两种工艺，目前较普遍的是喷砂工艺，但这种玻璃瓶不可以回收重复使用。蒙砂玻璃瓶一般比普通透明玻璃瓶价格高0.3元/个左右。

1）磨砂:是指将玻璃浸入调制好的酸性液体（或者涂抹含酸性膏体）利用强酸将玻璃表面侵蚀，同时在强酸溶液中的氟化氢氨使得玻璃表面形成结晶体。所以磨砂工艺做得好的话，磨砂的玻璃表面异常光滑，并且由结晶形成散射而产生朦胧效果。

2）喷砂：该工艺非常普遍，它是用喷枪高速射出的沙粒击打玻璃表面，使玻璃形成细微的凹凸表面，从而达到散射光线的效果，使得光线透过时形成朦胧感。喷砂工艺的玻璃产品表面手感比较粗糙，由于玻璃表面被破坏所以看起来本来明料的玻璃感光中好像是白色的玻璃。工艺难度一般。

山东得益乳业股份有限公司

齐永海

2016-11-16