O processo de produção de garrafas de vidro diárias

As garrafas de vidro são um tipo de recipiente indispensável em nossas vidas diárias. Como materiais de embalagem, as garrafas de vidro são usadas principalmente para uma ampla gama de produtos, como alimentos, óleo, vinho, bebidas, condimentos, cosméticos e produtos químicos líquidos. O processo de produção de garrafas de vidro pelos fabricantes envolve uma variedade de técnicas. Este artigo tem como objetivo responder perguntas e fornecer insights sobre o processo de fabricação de garrafas de vidro. Ele irá guiá-lo através das técnicas de produção de diferentes tipos de garrafas de vidro.

1.Materiais-prima das garrafas de vidro

Os materiais-prima para a produção de vidro consistem principalmente em areia, carbonato de sódio, calcário e feldspato, que juntos representam mais de 98% dos materiais-prima do vidro. Outros materiais incluem agentes clarificantes, corantes e descolorantes. Além disso, para promover a reciclagem do vidro e reduzir o consumo de energia, o vidro moído é utilizado como um material-prima significativo, geralmente variando de 1% a 10%, e às vezes até 100%. É por isso que o vidro é considerado um material ambientalmente amigável capaz de reciclagem.

Podemos ver claramente a função de cada material-prima na tabela abaixo:

Dependendo das diferentes matérias-primas utilizadas, as garrafas de vidro são geralmente categorizadas em Classe I, Classe II e Classe III, cada uma distinguida pela adoção de diferentes sistemas de composição do vidro. O vidro da Classe I é vidro borossilicato, enquanto o vidro da Classe II e Classe III é vidro de silicato de sódio e cal. A Classe II é derivada principalmente da Classe III e passa por um tratamento de desalcalinização na superfície interna usando pó de SO3 ou NH4SO4. (Nota: O objetivo do tratamento de desalcalinização é principalmente melhorar a resistência à água das garrafas de vidro, tornando-as adequadas para embalagem de injetáveis neutros a fracamente alcalinos.) Para embalagens de vidro cosmético comuns, o vidro da Classe III é predominantemente utilizado, considerando sua resistência à corrosão dos conteúdos dos cosméticos.

2. Preparação do Material de Mistura

2.1 Alimentação do Material de Mistura

Este é um processo de mistura uniforme de todas as matérias-primas nas proporções adequadas e alimentá-las continuamente no forno para aquecimento e fusão através de uma máquina de alimentação. Antes de entrar no forno, as matérias-primas são pesadas por balanças eletrônicas sob seus respectivos silos, dosadas e proporcionadas. Normalmente, cada matéria-prima é pesada por lote, e a precisão do lote é crucial. A sensibilidade das balanças é monitorada diariamente, com calibração realizada semanalmente para garantir a precisão. Uma vez pesadas, as matérias-primas são transportadas para o misturador. Em algumas fábricas, vidro moído é adicionado após o processo de mistura para minimizar o desgaste do misturador. O lote misturado é então transportado para o forno via uma correia horizontal ou um bonde monorail.

Para reduzir poeira, camadas e materiais volantes durante o transporte, a umidade adequada é frequentemente adicionada antes da mistura. Isso cria uma mistura úmida que melhora o controle do lote no forno, o que é vantajoso para uma fusão eficiente.

2.2 Fusão

A fusão refere-se ao processo no forno onde as matérias-primas são aquecidas a altas temperaturas. A temperatura do forno é tipicamente em torno de 2300°F (1260°C). O processo de fusão pode ser dividido em cinco estágios:

• Até ~100°C: Secagem do lote misturado para eliminar o excesso de umidade (umidade reduzida para aproximadamente 4%).
• Até ~700°C: Reações de fase sólida entre carbonatos.
• A partir de 800°C: Eliminação de carbonatos e reação com sílica (constituindo cerca de 16% do peso).
• A partir de 850°C: Reações de redução de carbono com sulfatos e óxidos de ferro.
• A partir de 1200°C: Clarificação acompanhada pela expansão da sílica.

Na indústria de vidro de embalagem de vidro sódio-cálcio-silicato, existem principalmente dois tipos de fornos: fornos de chama em forma de ferradura e fornos de chama cruzada.

O diagrama abaixo ilustra a estrutura de um forno regenerativo de câmara de chama em forma de ferradura.

Este tipo de forno apresenta dois pequenos fornos lado a lado na parede de fundo do forno, com a câmara regenerativa localizada atrás deles. Cada pequeno forno é equipado com 2-4 queimadores de aquecimento, que podem usar diferentes combustíveis, como óleo pesado ou gás natural, dependendo do tamanho do forno. A chama sai de um lado do pequeno forno, faz uma curva de 180° e sai do outro pequeno forno. O trajeto percorrido pela chama e pelos gases de escape se assemelha a um ‘U’ horizontal. Este design garante um tempo de residência relativamente longo para os gases de combustão no forno, economizando assim energia.

3. Transporte e Corte

De modo geral, para a moldagem do vidro de embalagem, o vidro que sai do forno está em alta temperatura. Portanto, o vidro fundido flui primeiro para um canal de material refratário, também conhecido como canal de alimentação (veja o diagrama abaixo). O canal de alimentação resfria o vidro até a temperatura de trabalho, garantindo uma distribuição uniforme da temperatura no vidro resfriado.

Um dos estilos de design para o canal de alimentação

Dentro do canal de alimentação, o vidro aquecido uniformemente é cortado em gotas pelo sistema de corte. Essas gotas são então transportadas através do canal para a máquina de moldagem e moldes.

Processo de corte:

4. Processo de Moldagem

Os métodos comuns para moldar garrafas de vidro e potes de vidro podem ser categorizados em dois tipos principais: moldagem manual e moldagem mecânica. O método de produção predominante atualmente é o uso de processos de moldagem mecânica.

4.1 Produção de Garrafas de Vidro Artesanais

A sopro manual de vidro, devido aos altos custos de mão de obra, complexidade e baixa eficiência de produção, geralmente é utilizado apenas na produção de pequenos lotes de garrafas de vidro especiais, extragrandes ou produtos artísticos de vidro de alto valor. O processo envolve aproximadamente 10 etapas, cada uma das quais requer intervenção manual.

• Coleta: O processo começa com a coleta de vidro fundido do forno usando um tubo de sopro. O vidro é coletado mergulhando a extremidade do tubo de sopro no vidro fundido, permitindo que ele adira ao tubo.
• Marvering: O processo começa com a coleta de vidro fundido do forno usando um tubo de sopro. O vidro é coletado mergulhando a extremidade do tubo de sopro no vidro fundido, permitindo que ele adira ao tubo.
• Modelagem Inicial: O vidreiro molda o vidro soprando ar no tubo ou usando ferramentas para manipular o material. Esta etapa define a forma básica do objeto de vidro.
• Adicionando Cor ou Design (Opcional): Se desejado, o artesão pode adicionar cor ou criar designs intrincados incorporando hastes de vidro colorido ou outros elementos decorativos. Esta etapa adiciona um toque personalizado ao produto final.
• Reaquecimento: Para manter o vidro maleável, ele é periodicamente reaquecido no forno. Isso permite que o vidreiro continue moldando e refinando a peça.
• Sopro e Modelagem: O vidreiro continua soprando ar no tubo, expandindo a bolha de vidro. Várias ferramentas são usadas para moldar e refinar o objeto para alcançar o tamanho e a forma desejados.
• Transferência (Opcional): Em alguns casos, o objeto de vidro pode precisar ser transferido do tubo de sopro para outra haste chamada punty. Isso permite que o artesão trabalhe na extremidade aberta da peça.
• Modelagem Final: O vidreiro realiza modelagens e refinamentos adicionais para aperfeiçoar a forma e os detalhes do objeto. Esta etapa requer precisão e habilidade.
• Resfriamento: Uma vez que a forma desejada é alcançada, o objeto de vidro é cuidadosamente colocado em um forno de recocção. O processo de resfriamento lento alivia tensões internas e garante que o vidro esfrie uniformemente, reduzindo o risco de quebra.
• Corte e Acabamento (Opcional): Após o vidro esfriar, o artesão pode cortar, polir ou gravar a peça para adicionar toques finais ou criar texturas específicas.

4.2 Formação Mecânica

Na formação mecânica, o vidro fundido em alta temperatura, após ser cortado, assume uma forma preliminar através da coordenação da máquina de formação e moldes. Subsequentemente, ele passa por processos como acabamento a quente ou corte a frio na boca.

Existem duas práticas principais na produção:

A: Método de sopro e sopro para gargalos de garrafas estreitas e pequenas.

B: Método de prensagem e sopro para garrafas e potes de boca larga.

A: Método de Sopro e Sopro

Uma vez que as gotas cortadas caem, no processo de modelagem de sopro e sopro, as gotas são comprimidas no molde inicial usando ar comprimido, criando um ‘parison’. O parison é então transferido para o molde final, onde é novamente soprada para moldar o interior da garrafa de vidro. O método de sopro e sopro permite a produção de garrafas de vidro com diferentes espessuras de gargalo (para recipientes estreitos).

Diagrama do Método de Sopro e Sopro

B: Método de Prensagem e Sopro

As gotas cortadas caem e são pressionadas no molde inicial com um êmbolo de metal, onde assumem a forma do molde e se tornam um ‘parison’. No processo de prensagem e sopro, a formação do parison é alcançada não por ar comprimido, mas pela extrusão do vidro dentro de um espaço selado usando um núcleo mais longo na cavidade do molde inicial. O parison é então transferido para o molde final, seguido pelas mesmas etapas de inversão e modelagem final como no método de sopro e sopro. Este processo é comumente usado para garrafas de vidro de boca larga.

Diagrama do Método Press-and-Blow

Finalmente, as garrafas e potes produzidos por esses dois métodos são segurados e extraídos dos moldes de formação, e então colocados em uma placa de resfriamento de garrafas com ar de resfriamento de baixo para cima, aguardando transferência para o transportador do processo de recozimento.

podemos conhecer os detalhes do processo a partir das três imagens:

O embrião cortado (gotículas) chega a cada tubo de fluxo através da calha de desvio de material, onde o controle é inteiramente mecânico.

O tubo de fluxo envia as gotículas para os moldes individuais

Depois que o embrião entrou no molde inicial, um frasco de vidro oco foi formado

O molde inicial após a formação é preso ao molde, e a selagem e sopro começam neste momento. Claro, o molde será configurado com furos de resfriamento e dispositivos de resfriamento de acordo com vários fatores, como a forma e a espessura da garrafa de vidro durante a produção, para garantir produtos qualificados.

5. Recozimento

O vidro extrudado passa por uma grande e longa caixa de ferro, onde a temperatura é gradualmente reduzida para remover tensões do vidro

À medida que o vidro esfria, ele se contrai e solidifica. O resfriamento desigual ou rápido pode introduzir tensões no vidro, tornando-o quebradiço, propenso a quebras ou até mesmo causando explosões. O forno de recozimento aquece as garrafas e potes de vidro a aproximadamente 580°C e depois os resfria lentamente, eliminando a tensão gerada durante a moldagem do vidro para garantir a segurança dos recipientes de vidro. A duração do processo de recozimento depende da espessura do vidro e normalmente leva de 20 a 60 minutos.

6. Inspeção de Garrafas de Vidro

Antes da inspeção, as garrafas passam por um tratamento de revestimento na extremidade fria, reduzindo a temperatura dos recipientes de vidro para cerca de 100°C para evitar arranhões.

Após sair do forno de recozimento na extremidade fria, para garantir a qualidade do produto, empregamos tecnologias como inspeção com feixe de LED, inspeção por câmera e inspeção abrangente para detectar falhas não visíveis a olho nu.

Essas incluem, mas não se limitam a, inspeção da superfície de vedação, análise de tamanho, detecção de espessura de parede, detecção de danos, digitalização da borda inferior e digitalização da superfície.

Qualquer garrafa que não atenda aos padrões é automaticamente rejeitada, e essas garrafas rejeitadas são recicladas através da fusão e reutilizadas como matérias-primas. A inspeção automatizada garante uma qualidade estável para nossos clientes.

7. Embalagem de Garrafas de Vidro

O método de embalagem para garrafas de vidro depende das exigências do cliente. Para grandes quantidades de produtos sem a necessidade de embalagem individual, e para garantir a segurança dos produtos de vidro durante o transporte subsequente, normalmente usamos os seguintes dois métodos de embalagem: Embalagem a Granel e Embalagem em Palete Padrão.