Glassflaschen sind eine unverzichtbare Art von Behältern in unserem täglichen Leben. Als Verpackungsmaterialien werden Glasflaschen hauptsächlich für eine Vielzahl von Produkten wie Lebensmittel, Öl, Wein, Getränke, Gewürze, Kosmetik und flüssige chemische Produkte verwendet. Der Herstellungsprozess von Glasflaschen durch Hersteller umfasst eine Vielzahl von Techniken. Dieser Artikel zielt darauf ab, Fragen zu beantworten und Einblicke in den Herstellungsprozess von Glasflaschen zu geben. Er wird Sie durch die Produktionstechniken verschiedener Glasflaschentypen führen.
1. Rohstoffe für Glasflaschen
Die Rohstoffe für die Glasherstellung setzen sich hauptsächlich aus Sand, Soda, Kalkstein und Feldspat zusammen, die zusammen über 98% der Glasrohstoffe ausmachen. Weitere Materialien umfassen Klarstellungsmittel, Farbstoffe und Entcolourer. Zusätzlich wird zur Förderung des Glasrecyclings und zur Reduzierung des Energieverbrauchs zerkleinerter Glas als bedeutendes Rohmaterial verwendet, typischerweise im Bereich von 1% bis 10% und manchmal sogar bis zu 100%. Aus diesem Grund gilt Glas als umweltfreundliches recycelbares Material.
Wir können die Funktion jedes Rohstoffes aus der folgenden Tabelle deutlich erkennen:
| Rohstoff | Funktion |
| SiO₂ | -Ungefähr 70% des Glases stammt davon, ein reines natürliches Rohmaterial. -Glasen-Netzwerk-bildender Körper -Schmelzpunkt von SiO2 1750°C -Verarbeitung (Waschen, Zerkleinern, Sieben …) -Schwerpunkte: Eisengehalt, Feuchtigkeit, Partikelgröße Schritt für Schritt) -Reinheit: 99% (rein Sand) bis 80% (feldspatiger Sand) -Quelle: Meer, Winderosion, Fluss, Zerkleinerung |
| Na₂CO₃ | -12% des Glases stammt davon -Verantwortlich für 30 bis 50% der Materialkosten -Natürliche oder synthetische Rohmaterialien -Finanzierungshilfe -Reduzierung der Schmelztemperatur -Reduzierung der Glasviskosität |
| Calcit/Kalkstein（CaCO₃） | -12% des Glases stammt davon -Natürliche Produkte -Stabiles Glas -Schlüsselpunkt: Eisengehalt -Verbesserung der Glasbildungseigenschaften -Erhöhtes Risiko der Kristallisation |
| Feldspat, Nephelin, Ringstein | -Einführung von Aluminiumoxid (+Natrium, Kalium, Silizium) -0-3% des Glases stammen davon -Natürliche Rohmaterialien -Stabiles Glas -Schlüsselpunkt: Eisengehalt -Verbesserung der Glas Eigenschaften -Reduzierung des Kristallisierungsrisikos |
| Farbmittel | -Kobaltblau -Kupferrot, Petrol -Chromgrün -Eisen–Gelb -Eisenoxid, Pyrit |
| zersplittertes Glas | -Verbessern des Schmelzens -Farben anpassen -Energieverbrauch reduzieren -Recyclen |
Je nach den unterschiedlichen Rohmaterialien werden Glasflaschen im Allgemeinen in Klasse I, Klasse II und Klasse III eingeteilt, wobei jede durch die Einführung unterschiedlicher Glasmischungssysteme gekennzeichnet ist. Glas der Klasse I ist Borosilikatglas, während Klasse II und Klasse III sodalime Silikatglas sind. Klasse II stammt überwiegend von Klasse III ab und durchläuft eine Entalkalisierungsbehandlung auf der Innenoberfläche mittels SO3- oder NH4SO4-Pulver. (Hinweis: Das Ziel der Entalkalisierungsbehandlung ist hauptsächlich, die Wasserbeständigkeit von Glasflaschen zu verbessern, sodass sie sich für die Verpackung von neutralen bis leicht alkalischen injizierbaren Mitteln eignen.) Für gängige Kosmetik-Glasverpackungen wird überwiegend Glas der Klasse III verwendet, wobei dessen Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Inhalt von Kosmetika berücksichtigt wird.
| Typ III | Typ II | Typ I | |
| Siliciumdioxid SiO₂ | 70% | 70% | 75% |
| Soda Na₂O | 15% | 15% | 5% |
| Kalkstein CaO | 10% | 10% | – |
| Borax B2O3 | – | – | 10.5% |
| Andere | 5% | 5% | 9.5% |
2. Zubereitung der Mischmaterialien
2.1 Zufuhr der Mischmaterialien
Dies ist ein Prozess, bei dem alle Rohmaterialien in den geeigneten Anteilen gleichmäßig gemischt und durch eine Zuführmaschine kontinuierlich in den Brennofen zum Erhitzen und Schmelzen geführt werden. Vor dem Eintritt in den Brennofen werden die Rohmaterialien unter ihren jeweiligen Silos durch elektronische Waagen gewogen, portionsweise abgemessen und dosiert. Typischerweise wird jedes Rohmaterial pro Charge gewogen, und die Genauigkeit der Chargen ist entscheidend. Die Empfindlichkeit der Waagen wird täglich überwacht, wobei eine Kalibrierung wöchentlich erfolgt, um Genauigkeit sicherzustellen. Nach dem Abwägen werden die Rohmaterialien zum Mischer transportiert. In einigen Fabriken wird nach dem Mischprozess zerkleinertes Glas hinzugefügt, um den Verschleiß des Mischers zu minimieren. Die gemischte Charge wird anschließend über ein horizontaleres Fließband oder eine Monorail-Lok zum Brennofen transportiert.
Zur Reduzierung von Staub, Schichtenbildung und Flugaschen während des Transports wird vor dem Mischen oft Feuchtigkeit hinzugefügt. Dadurch entsteht eine feuchte Mischung, die die Chargenkontrolle im Ofen verbessert und dies ist vorteilhaft für eine effiziente Schmelze.
2.2 Schmelzen
Schmelzen bezieht sich auf den Prozess im Ofen, bei dem Rohstoffe auf hohe Temperaturen erhitzt werden. Die Ofentemperatur liegt typischerweise bei etwa 2300°F (1260°C). Der Schmelzprozess kann in fünf Phasen unterteilt werden:
- Bis ca. 100°C: Trocknung der gemischten Charge, um überschüssige Feuchtigkeit zu beseitigen (Latentfeuchte reduziert auf ca. 4%).
- Bis ca. 700°C: Festphasenreaktionen zwischen Carbonaten.
- Ab 800°C: Elimination von Carbonaten und Reaktion mit Siliziumdioxid (etwa 16% des Gewichts ausmachend).
- Ab 850°C: Reduktionsreaktionen von Kohlenstoff mit Sulfaten und Eisensolen.
- Ab 1200°C: Klärung begleitet von der Ausdehnung von Siliziumdioxid.
In der Industrie der Soda-Lime-Silikat-Glasbehälter gibt es hauptsächlich zwei Typen von Öfen: Hufeisen-Flammenöfen und Kreuzfeuerflammenöfen.
Das untenstehende Diagramm veranschaulicht die Struktur eines Hufeisen-Flammen- regenerativen Kammerofens.
Bei diesem Ofentyp befinden sich zwei kleine Öfen nebeneinander an der Rückwand des Ofens, wobei die regenerative Kammer hinter ihnen liegt. Jeder kleine Ofen ist mit 2–4 Heizbrennern ausgestattet, die je nach Ofengröße verschiedene Brennstoffe wie Schweröl oder Erdgas verwenden können. Die Flamme tritt von einer Seite des kleinen Ofens aus, macht eine 180°-Wende und tritt aus dem anderen kleinen Ofen aus. Die Route der Flamme und der Abgase ähnelt einem horizontalen ‘U’. Diese Bauweise sorgt für eine relativ lange Verweilzeit der Verbrennungsgase im Ofen und spart dadurch Energie.
3. Fördern und Zerkleinern
Im Allgemeinen ist die Formgebung von Flaschen- und Glasbehältern so, dass das Glas den Ofen mit hoher Temperatur verlässt. Daher fließt das geschmolzene Glas zuerst in einen feuerfesten Kanal, auch als Zuführungskanal bezeichnet (siehe das Diagramm unten). Der Zuführungskanal kühlt das Glas auf die Arbeits- temperatur, während eine gleichmäßige Temperaturverteilung im gekühlten Glas gewährleistet wird.
Eine der Gestaltungsschemata für den Zuführungskanal
Innerhalb des Zuführungskanals wird das gleichmäßig erhitzte Glas durch das Schneidsystem in Tropfen geschnitten. Diese Tropfen werden dann durch den Kanal zur Formmaschine und zu den Formen transportiert.
Schneidprozess:
4. Formgebungsprozess
Gängige Methoden zur Formgebung von Glasflaschen und Glasbehältern lassen sich in zwei Haupttypen einteilen: manuelle Formgebung und mechanische Formgebung. Die vorherrschende Produktionsmethode heute ist der Einsatz von mechanischen Formgebungsverfahren.
4.1 Herstellung von handgefertigten Glasflaschen
Manuelles Glasblasen wird aufgrund hoher Arbeitskosten, Komplexität und geringer Produktionseffizienz im Allgemeinen nur bei der Herstellung kleiner Chargen spezieller, extra großer Glasflaschen oder hochwertiger künstlerischer Glasprodukte verwendet. Der Prozess umfasst ungefähr 10 Schritte, von denen jeder manuelles Eingreifen erfordert.
- Aufbereitung: Der Prozess beginnt damit, Glasmolten aus dem Ofen mit einer Blasrohr zu sammeln. Das Glas wird aufgenommen, indem das Ende des Blasrohrs in das geschmolzene Glas getaucht wird, sodass es am Rohr haftet.
- Marvering: Der Prozess beginnt mit dem Sammeln von geschmolzenem Glas aus dem Ofen mit einem Blasrohr. Das Glas wird aufgenommen, indem das Ende des Blasrohrs in das geschmolzene Glas getaucht wird, sodass es am Rohr haftet.
- Anfängliche Formung: Der Glasbläser formt das Glas, indem er Luft in das Rohr bläst oder Werkzeuge verwendet, um das Material zu manipulieren. Diese Phase legt die Grundform des Glasobjekts fest.
- Farben oder Muster hinzufügen (Optional): Wenn gewünscht, kann der Handwerker Farbe hinzufügen oder intricate Muster durch das Einbringen farbiger Glasstäbe oder anderer dekorativer Elemente erstellen. Dieser Schritt verleiht dem Endprodukt eine persönliche Note.
- Wiederaufheizen: Um das Glas formbar zu halten, wird es regelmäßig im Ofen wieder erhitzt. Dadurch kann der Glasbläser das Stück weiter formen und verfeinern.
- Blasen und Formen: Der Glasbläser fährt fort, Luft in das Rohr zu blasen und die Glaskugel zu erweitern. Verschiedene Werkzeuge werden verwendet, um das Objekt zu formen und zu verfeinern, um die gewünschte Größe und Form zu erreichen.
- Transfer (Optional): In einigen Fällen muss das Glasobjekt vom Blasrohr auf einen anderen Stab namens Punty übertragen werden. Dadurch kann der Handwerker am offenen Ende des Stücks arbeiten.
- Endgültige Formung: Der Glasbläser führt zusätzliche Formung und Veredelung durch, um Form und Details des Objekts zu perfektionieren. Diese Phase erfordert Präzision und Geschick.
- Abkühlung: Sobald die gewünschte Form erreicht ist, wird das Glasobjekt sorgfältig in einen Anlassofen gelegt. Der langsame Abkühlprozess entlastet innere Spannungen und sorgt dafür, dass das Glas gleichmäßig abkühlt, wodurch das Risiko des Brichts reduziert wird.
- Schneiden und Verarbeiten (Optional): Nachdem das Glas abgekühlt ist, kann der Handwerker das Stück schneiden, polieren oder gravieren, um finishing touches hinzuzufügen oder bestimmte Texturen zu erzeugen.
4.2 Mechanische Formung
Bei der mechanischen Formung nimmt das hochtemperaturflüssige Glas nach dem Abscheren durch die Koordination der Formmaschine und Formen eine vorläufige Form an. Anschließend durchläuft es Prozesse wie heißes Finish oder kaltes Schneiden am Mund.
Es gibt zwei gängige Produktionspraktiken:
A: Blow-and-Blow-Verfahren für enge und kleine Flaschenhalsformen.
B: Press-and-Blow-Verfahren für Flaschen und Gläser mit größerem Mund.
A: Blow-and-Blow-Verfahren
Sobald die abgescherten Tropfen fallen, werden sie im Blow-and-Blow-Formungsprozess durch Druckluft in die anfängliche Form gedrückt und erzeugen eine ‘Parison’. Das Parison wird dann in die Endform transferiert, wo es erneut aufgeblasen wird, um das Innere der Glasflasche zu formen. Das Blow-and-Blow-Verfahren ermöglicht die Herstellung von Glasflaschen mit unterschiedlichen Halsstärken (für enge Behälter).
Diagramm des Blow-and-Blow-Verfahrens
B: Press-and-Blow-Verfahren
Die abgescherten Tropfen fallen und werden mit einem Metallstempel in die anfängliche Form gedrückt, wo sie die Form der Form annehmen und zu einem ‘Parison’ werden. Im Press-and-Blow-Prozess wird die Bildung des Parison nicht durch Druckluft, sondern durch Extrusion des Glases innerhalb eines geschlossenen Raums mithilfe eines längeren Kernes in der initialen Formhöhlung erreicht. Das Parison wird dann in die Endform transferiert, gefolgt von den gleichen Inversions- und Endformungsschritten wie beim Blow-and-Blow-Verfahren. Dieser Prozess wird häufig für Weithals-Glasflaschen verwendet.
Diagramm des Press-and-Blow-Verfahrens
Schließlich werden die Flaschen und Gläser, die durch diese beiden Methoden erzeugt wurden, gegriffen und aus den Formformen extrahiert, anschließend auf eine Abkühlplatte für Flaschen mit Kühlung von unten gestellt und warten auf den Transfer zum Förderband des Glühprozesses.
wir können den Prozess aus den drei Bildern erkennen:
Der abgeschnittene Embryo (Tropfen) gelangt durch die Materialablenkungschleuse in jeden Flusskanal, wobei die Steuerung rein mechanisch erfolgt.
Der Flusskanal sendet die Tropfen in die einzelnen Formen
Nachdem der Embryo die erste Form betreten hat, hat sich eine hohle Glasflasche gebildet
Nach dem Formen wird die anfängliche Form in die Form geklemmt, und zu diesem Zeitpunkt beginnen das Versiegeln und Blasen. Natürlich wird die Form gemäß verschiedenen Faktoren wie der Form und Dicke der Glasflasche während der Produktion mit Kühlbohrungen und Kühlvorrichtungen ausgestattet, um qualifizierte Produkte herzustellen.
5. Wärmebehandlung
Das extrudierte Glas wird durch eine große, lange Eisenkiste geführt, in der die Temperatur allmählich gesenkt wird, um Spannungen aus dem Glas zu entfernen
Beim Abkühlen schrumpft das Glas und härtet aus. Uneinheitliches Abkühlen oder schnelles Abkühlen kann Spannungen im Glas einführen, das spröde wird, leicht brechen kann oder sogar explodieren kann. Der Glühofen erhitzt die Glasflaschen und Gläser auf etwa 580°C und kühlt sie dann langsam ab, wodurch die während der Glasformung entstandenen Spannungen beseitigt werden, um die Sicherheit der Glasbehälter zu gewährleisten. Die Dauer des Glühprozesses hängt von der Glasdicke ab und beträgt typischerweise 20 bis 60 Minuten.
6. Glasflascheninspektion
Vor der Inspektion durchlaufen die Flaschen eine Kalt-End-Beschichtung, wodurch die Temperatur der Glasbehälter auf etwa 100°C gesenkt wird, um Kratzer zu verhindern.
Nach dem Verlassen des Glühofens am kalten Ende setzen wir, um die Produktqualität sicherzustellen, Technologien wie LED-Strahlinspektion, Kamerainspektion und umfassende Inspektion ein, um Fehler zu erkennen, die dem bloßen Auge nicht sichtbar sind.
Dazu gehören unter anderem die Siegeloberflächeninspektion, Größenanalyse, Wanddickenmessung, Schadensverpunktung, Unterkante der Basis scannen und Oberflächenscan.
Viele Flaschen, die nicht den Standards entsprechen, werden automatisch abgelehnt, und diese abgelehnten Flaschen werden durch Schmelzen wiederverwertet und als Rohstoffe wiederverwendet. Die automatisierte Inspektion sorgt für eine stabile Qualität für unsere Kunden.
7. Glasflaschenverpackung
Die Verpackungsmethode für Glasflaschen hängt von den Anforderungen des Kunden ab. Für größere Mengen ohne Notwendigkeit einer individuellen Verpackung und um die Sicherheit der Glasprodukte während des nachfolgenden Transports zu gewährleisten, verwenden wir in der Regel die folgenden zwei Verpackungsmethoden: Bulk-Verpackung und Standard-Palettenverpackung.
