Les bouteilles en verre sont un type d’emballage indispensable dans notre vie quotidienne. En tant que matériaux d’emballage, les bouteilles en verre sont principalement utilisées pour une large gamme de produits tels que les aliments, les huiles, les vins, les boissons, les condiments, les cosmétiques et les produits chimiques liquides. Le processus de production des bouteilles en verre par les fabricants implique une variété de techniques. Cet article vise à répondre aux questions et à fournir des éclaircissements sur le processus de fabrication des bouteilles en verre. Il vous guidera à travers les techniques de production des différents types de bouteilles en verre.
1. Matières premières des bouteilles en verre
Les matières premières utilisées pour la production du verre se composent principalement de sable, de soude mêlée, de calcaire et de feldspath, qui représentent ensemble plus de 98% des matières premières du verre. D’autres matériaux incluent des agents clarifiants, des colorants et des décolorants. De plus, pour favoriser le recyclage du verre et réduire la consommation d’énergie, le verre moulé est utilisé comme matière première significative, typiquement allant de 1% à 10%, et parfois jusqu’à 100%. C’est pourquoi le verre est considéré comme un matériau respectueux de l’environnement capable de recyclage.
Nous pouvons clairement voir la fonction de chaque matière première dans le tableau ci-dessous :
| Matière première | fonction |
| SiO₂ | - Environ 70% du verre provient de ceci, une matière première naturelle pure. - Corps formant le réseau du verre - Point de fusion de SiO2 à 1750°C - Transformation (lavage, concassage, tri…) - Points clés : teneur en fer, humidité, taille des particules étape par étape) - Pureté : 99% (sable pur) à 80% (sable feldspathique) - Source : mer, érosion éolique, rivière, concassage |
| Na₂CO₃ | -12% du verre proviennent de ceci -Représente de 30 à 50% du coût des matières premières - Matières premières naturelles ou synthétiques -Aide au financement -Réduire la température de fusion -Réduire la viscosité du verre |
| Calcite/pierre calcaire（CaCO₃） | -12% du verre proviennent de ceci -produits naturels - verre stable -Point clé : teneur en fer -Améliorer les propriétés de formation du verre -Risque accru de crystallisation |
| feldspath, nephelin, bague de pierre | -Introduction d'alumine (+ sodium, potassium, silicium) -0-3% de verre provient de ceci - Matières premières naturelles - verre stable -Point clé : teneur en fer -Améliorer les propriétés du verre -Réduire le risque de cristallisation |
| Colorant | -Cobalt–Bleu -Cuivre–rouge, bleu-vert -chrome–vert -Fer–Jaune -oxyde de fer, pyrite |
| verre brisé | -Améliorer la fusion -Ajuster les couleurs -Réduire la consommation d'énergie -Recycler |
Selon les différentes matières premières utilisées, les bouteilles en verre sont généralement classées en Classe I, Classe II et Classe III, chacune se distinguant par l'adoption de systèmes de composition du verre différents. Le verre de Classe I est du verre borosilicate, tandis que Classe II et Classe III sont des verres silico-sodiques. La Classe II est essentiellement dérivée de la Classe III et subit un traitement de déalcalinisation sur la surface interne à l'aide de poudre SO3 ou NH4SO4. (Remarque : Le but du traitement de déalcalinisation est principalement d'améliorer la résistance à l'eau des bouteilles en verre, les rendant adaptées à l'emballage d'injectables neutres à faiblement alcalins.) Pour l'emballage cosmétique en verre courant, le verre de Classe III est principalement utilisé, compte tenu de sa résistance à la corrosion par le contenu des cosmétiques.
| Type III | Type II | Type I | |
| Silice SiO₂ | 70% | 70% | 75% |
| Soda Na₂O | 15% | 15% | 5% |
| Calcaire CaO | 10% | 10% | – |
| Borax B2O3 | – | – | 10.5% |
| Autre | 5% | 5% | 9.5% |
2. Préparation du mélange de matériaux
2.1 Alimentation du matériel de mélange
Il s'agit d'un processus de mélange homogène de toutes les matières premières dans les proportions appropriées et de leur alimentation continue dans le four par une machine d'alimentation pour chauffer et fondre. Avant d'entrer dans le four, les matières premières sont pesées par des balances électroniques sous leurs silos respectifs, en lot et en proportion. En général, chaque matière première est pesée par lot, et la précision du lot est cruciale. La sensibilité des balances est surveillée quotidiennement, avec étalonnage effectué chaque semaine pour assurer la précision. Une fois pesées, les matières premières sont transportées vers le mélangeur. Dans certaines usines, le verre concassé est ajouté après le processus de mélange afin de minimiser l'usure du mélangeur. Le lot mélangé est ensuite transporté vers le four par un ruban horizontal ou un tram monorail.
Pour réduire la poussière, stratifier et les matériaux volants pendant le transport, une humidité appropriée est souvent ajoutée avant le mélange. Cela crée un mélange humide qui améliore le contrôle de lot dans le four, ce qui est avantageux pour une fusion efficace.
2.2 Fusion
La fusion fait référence au processus dans le four où les matières premières sont chauffées à des températures élevées. La température du four est typiquement d'environ 2300°F (1260°C). Le processus de fusion peut être divisé en cinq étapes :
- Jusqu'à ~100°C : Séchage du lot mélangé pour éliminer l'excès d'humidité (l'humidité est réduite à environ 4%).
- Jusqu'à ~700°C : Réactions en phase solide entre les carbonates.
- À partir de 800°C : Élimination des carbonates et réaction avec le silice (constituant environ 16% du poids).
- À partir de 850°C : Réactions de réduction du carbone avec les sulfates et les oxydes de fer.
- À partir de 1200°C : Clarification accompagnée de l'expansion de la silice.
Dans l'industrie des contenants en verre sodocalcique silicaté, il existe principalement deux types de fours : fours à flamme en ferrure et fours à flamme croisée.
Le diagramme ci-dessous illustre la structure d'un four régénératif à flamme en ferrure.
Ce type de four comprend deux petits fours côte à côte dans le mur arrière du four, la chambre régénérative se trouvant derrière eux. Chaque petit four est équipé de 2 à 4 brûleurs de chauffage, qui peuvent utiliser différents carburants tels que le fioul lourd ou le gaz naturel selon la taille du four. La flamme sort d'un côté du petit four, effectue un virage de 180° et sort de l'autre petit four. L'itinéraire suivi par la flamme et les gaz d'échappement ressemble à un ‘ U ’ horizontal. Cette conception assure un temps de résidence relativement long pour les gaz de combustion dans le four, permettant ainsi des économies d'énergie.
3. Transport et cisaillement
En général, pour le façonnage du verre d'emballage, le verre sortant du four est à haute température. Par conséquent, le verre fondu s'écoule d'abord dans un canal de matériau réfractaire, également appelé canal d'alimentation (voir le diagramme ci-dessous). Le canal d'alimentation refroidit le verre à la température de travail tout en assurant une répartition uniforme de la température dans le verre refroidi.
L'un des styles de conception pour le canal d'alimentation
Dans le canal d'alimentation, le verre réchauffé de manière homogène est découpé en gouttelettes par le système de cisaille. Ces gouttelettes sont ensuite transportées à travers le canal vers la machine de formage et les moules.
Processus de cisaillement :
4. Processus de formage
Les méthodes courantes de mise en forme des bouteilles et bocaux en verre peuvent être classées en deux types principaux : la mise en forme manuelle et la mise en forme mécanique. La méthode de production dominante de nos jours est l'utilisation de procédés de mise en forme mécaniques.
4.1 Production artisanale de bouteilles en verre
Le soufflage manuel du verre, en raison des coûts de main-d'œuvre élevés, de la complexité et de la faible efficacité de production, n'est généralement utilisé que pour la production de petites séries de bouteilles en verre spéciales, extra-larges ou de produits artistiques en verre de grande valeur. Le processus comporte environ 10 étapes, chacune nécessitant une intervention manuelle.
- Rassemblement : Le processus commence par le ramassage du verre fondu à partir du four à l'aide d'un gobeur. Le verre est collecté en plongeant l'extrémité du gobeur dans le verre fondu, ce qui permet au verre d’adhérer au tube.
- Marvering：Le processus commence par le ramassage du verre fondu à partir du four à l'aide d'un gobeur. Le verre est collecté en plongeant l'extrémité du gobeur dans le verre fondu, ce qui permet au verre d’adhérer au tube.
- Modelage initial: Le souffleur de verre façonne le verre en soufflant de l'air dans le conduit ou en utilisant des outils pour manipuler le matériau. Cette étape établit la forme de base de l'objet en verre.
- Ajout de couleur ou de design (Optionnel) : Si souhaité, l'artisan peut ajouter de la couleur ou créer des motifs complexes en incorporant des baguettes de verre colorées ou d'autres éléments décoratifs. Cette étape apporte une touche personnalisée au produit final.
- Remodelage à chaud : Pour garder le verre malléable, il est périodiquement réchauffé dans le fourneau. Cela permet au souffleur de verre de continuer à façonner et affiner la pièce.
- Soufflage et façonnage : Le souffleur de verre continue de souffler de l'air dans le conduit, élargissant la bulle de verre. Divers outils sont utilisés pour façonner et affiner l'objet afin d'obtenir la taille et la forme désirées.
- Transfert (Optionnel) : Dans certains cas, l'objet en verre peut devoir être transféré du conique à une autre tige appelée un punty. Cela permet à l'artisan de travailler sur l'extrémité ouverte de la pièce.
- Façonnage final : Le souffleur de verre effectue des ajustements supplémentaires et affine pour parfaire la forme et les détails de l'objet. Cette étape exige précision et savoir-faire.
- Refroidissement : Une fois que la forme souhaitée est obtenue, l'objet en verre est soigneusement placé dans un four d’assouplissement (recuit). Le processus de refroidissement lent libère les contraintes internes et assure un refroidissement uniforme du verre, réduisant le risque de casse.
- Découpe et finition (Optionnel) : Après refroidissement, l'artisan peut couper, polir ou graver la pièce pour ajouter des touches finales ou créer des textures spécifiques.
4.2 Mise en forme mécanique
Dans la mise en forme mécanique, le verre fondu à haute température, après avoir été tronçonné, prend une forme préliminaire grâce à la coordination de la machine de façonnage et des moules. Par la suite, il subit des procédés tels que la finition à chaud ou la coupe à froid à l'ouverture.
Il existe deux pratiques dominantes en production :
A : Méthode soufflage et demeure pour les goulots étroits et petits.
B : Méthode presse et soufflage pour les bouteilles et bocaux à large ouverture.
A : Méthode soufflage et demeure
Une fois les gouttelettes tranchées tombées, dans le processus de façonnage soufflage et demeure, les gouttelettes sont comprimées dans le moule initial à l’aide d’air comprimé, créant un ‘parison’. Le parison est ensuite transféré dans le moule final, où il est à nouveau soufflé pour façonner l’intérieur de la bouteille en verre. La méthode soufflage et demeure permet la production de bouteilles en verre avec différentes épaisseurs de col (pour les contenants étroits).
Diagramme de la méthode soufflage et demeure
B : Méthode presse et soufflage
Les gouttelettes tronquées tombent et sont pressées dans le moule initial avec un piston métallique, où elles prennent la forme du moule et deviennent un ‘parison’. Dans le processus presse et soufflage, la formation du parison est obtenue non par air comprimé mais en extrudant le verre dans un espace scellé à l’aide d’un noyau plus long dans la cavité du moule initial. Le parison est ensuite transféré dans le moule final, suivie des mêmes étapes d’inversion et de façonnage final que dans la méthode soufflage et demeure. Ce procédé est couramment utilisé pour les bouteilles en verre à large ouverture.
Diagramme de la méthode presse et soufflage
Enfin, les bouteilles et bocaux produits par ces deux méthodes sont saisies et extraites des moules de formage, puis placés sur une plaque de refroidissement des bouteilles avec un air de refroidissement par le bas, en attente de leur transfert vers le convoyeur du processus de recuit.
nous pouvons connaître les détails du processus à partir des trois images :
L’embryon coupé (gouttelettes) atteint chaque tube d’écoulement par le were de dérivation du matériau, où le contrôle est entièrement mécanique.
Le tube d’écoulement envoie les gouttelettes vers les moules individuels
Après que l’embryon est entré dans le moule initial, une fiole en verre creuse s’est formée
Le moule initial après le formage est serré dans le moule, et l’étanchéité et le soufflage commencent à ce moment-là. Bien sûr, le moule sera configuré avec des trous de refroidissement et des dispositifs de refroidissement selon divers facteurs tels que la forme et l’épaisseur de la bouteille en verre pendant la production, afin de produire des produits qualifiés.
5. Recuit
Le verre extrudé passe à travers une grande et longue boîte de fer, où la température est progressivement abaissée pour éliminer les tensions dans le verre
À mesure que le verre se refroidit, il se contracte et se solidifie. Un refroidissement irrégulier ou rapide peut introduire des tensions dans le verre, le rendant fragile, sujet à la casse, voire provoquant son explosion. Le four de recuit chauffe les bouteilles et bocaux en verre à environ 580°C puis les refroidit lentement, éliminant les tensions générées lors de la mise en forme du verre afin de garantir la sécurité des contenants en verre. La durée du processus de recuit dépend de l’épaisseur du verre et prend généralement de 20 à 60 minutes.
6. Inspection des bouteilles en verre
Avant l’inspection, les bouteilles subissent un traitement de revêtement en extrémité froide, abaissant la température des contenants en verre à environ 100°C pour éviter les rayures.
Après avoir quitté le four de recuit à l’extrémité froide, afin de garantir la qualité du produit, nous employons des technologies telles que l’inspection par faisceau LED, l’inspection par caméra et l’inspection globale pour détecter les défauts invisibles à l’œil nu.
Cela comprend, entre autres, l’inspection de la surface du joint, l’analyse de la taille, la détection de l’épaisseur des parois, la détection de dommages, le balayage des arêtes inférieures et le balayage de la surface.
Toutes les bouteilles ne répondant pas aux normes sont automatiquement rejetées, et ces bouteilles rejetées sont recyclées en les faisant fondre et réutilisées comme matières premières. Une inspection automatisée assure une qualité stable pour nos clients.
7. Emballage des bouteilles en verre
La méthode d’emballage des bouteilles en verre dépend des exigences du client. Pour les grandes quantités de marchandises sans besoin d’emballage individuel, et afin de garantir la sécurité des produits en verre lors du transport ultérieur, nous utilisons généralement les deux méthodes d’emballage suivantes : emballage en vrac et emballage sur palette standard.
