Kırılmaz cam şişeler günlük hayatımızda vazgeçilmez bir kap türüdür. Ambalaj materyalleri olarak cam şişeler, başta gıda, yağ, şarap, içecekler, baharatlar, kozmetik ve sıvı kimyasal ürünler olmak üzere geniş bir ürün yelpazesine yönelik olarak kullanılır. Üretici firmalar tarafından cam şişelerin üretim süreci çeşitli teknikler içerir. Bu makale, cam şişelerin üretim süreciyle ilgili sorulara yanıt vermeyi ve içgörü sağlamayı amaçlamaktadır. Farklı tipte cam şişelerin üretim tekniklerinde size yol gösterecektir.
1. Cam şişelerin hammaddeleri
Cam üretimi için hammaddeler ana olarak kum, soda külü, kireç taşı ve feldspattan oluşur; bunlar birlikte cam hammaddelerinin 98%’den fazlasını oluşturur. Diğer malzemeler arasında bulandırıcı maddeler, renk vericiler ve dekırlandırıcılar bulunur. Ayrıca cam geri dönüşümünü teşvik etmek ve enerji tüketimini azaltmak için kırılmış cam önemli bir hammaddesi olarak kullanılır, genellikle 1% ile 10% arasında değişir ve bazen hatta 100%’ye kadar çıkabilir. Bu nedenle cam geri dönüştürülebilir çevre dostu bir malzeme olarak kabul edilir.
Aşağıdaki tablodan her hammadde için işlevi net bir şekilde görebiliriz:
| Hammadde | işlev |
| SiO₂ | -Bu kaynaktan camın yaklaşık 70%’si çıkar; saf doğal bir hammaddedir. -Cam ağı oluşturan ana yapı -SiO₂ ergime noktası 1750°C -İşlem (yıkama, kırma, eleme…) -Anahtar noktalar: demir içeriği, nem, partikül boyutu adım adım) -Saflık: 99% (saf kum) ile 80% (feldspatik kum) -Kaynak: deniz, rüzgar aşındırması, nehir, kırma |
| Na₂CO₃ | -Camın yaklaşık 12%’si bundan gelir - hammaddelerin maliyetlerinin ila %’sini oluşturur -Doğal veya sentetik hammaddeler -Finansman yardımı -Erime sıcaklığını düşürmek -Cam viskozitesini düşürmek |
| Kalsit/Kireçtaşı（CaCO₃） | -Camın yaklaşık 12%’si bundan gelir -Doğal ürünler -Stabil cam -Anahtar nokta: demir içeriği -Cam oluşturmaya ilişkin özellikleri geliştirmek -Kristalleşme riskinin artması |
| Tozcu, Nepelin, Ring taş | -Alümina eklenmesiyle (+Sodyum, Potasyum, Silikon) -Bu camdan 0-3% elde edilir -Doğal hammaddeler -Stabil cam -Anahtar nokta: demir içeriği -Cam özelliklerini geliştirmek -Kristalleşme riskini azaltmak |
| Renk verici | -Kobalt-İnci mavisi -Bakır-kırmızı, turkuaz -krom–yeşil -Demir–Sarı -Demir oksit, пирit |
| paramparça cam | -Erimeyi iyileştirme -Renkleri ayarla -Enerji tüketimini azalt -Geri dönüştür |
Kullanılan farklı hammadde türlerine bağlı olarak cam şişeler genellikle I. Sınıf, II. Sınıf ve III. Sınıf olarak sınıflandırılır; her biri farklı cam bileşim sistemlerinin benimsenmesiyle ayırt edilir. I. Sınıf cam borosilikat camdır, II. Sınıf ve III. Sınıf ise soda-liyim silikat camdır. II. Sınıf esas olarak III. Sınıfından türetilir ve iç yüzeyde SO3 veya NH4SO4 tozu kullanılarak alkalilik giderme işlemi uygulanır. (Not: alkalilik giderme işleminin amacı esas olarak cam şişelerin suya karşı dayanıklılığını artırmak ve nötrden hafif alkalin injecte edilebilirleri paketlemeye uygun hale getirmektir.) Yaygın kozmetik cam ambalaj için III. Sınıf cam baskın olarak kullanılır; kozmetikler içeriğinden kaynaklanan korozyona karşı dayanımı göz önünde bulundurulur.
| Tip Ⅲ | Tip Ⅱ | Tip I | |
| SiO₂ Silika | 70% | 70% | 75% |
| Soda Na₂O | 15% | 15% | 5% |
| Kalker CaO | 10% | 10% | – |
| Boraks B2O3 | – | – | 10.5% |
| Diğer | 5% | 5% | 9.5% |
2. Karıştırma Malzemesi Hazırlığı
2.1 Karıştırma Malzemesi Beslemesi
Bu süreç, tüm hammaddelerin uygun oranlarda eşit şekilde karıştırılması ve bir besleme makinesiyle sürekli olarak yüksek fırına ısıtma ve ergitme amacıyla beslenmesi sürecidir. Fırına girmeden önce hammaddeler silolarının altında elektronik terazilerle tartılır, parti halinde ve orantılı olarak hazırlanır. Genellikle her hammadde parti başına tartılır ve parti doğruluğu kritik öneme sahiptir. Tartılan malzemelerin hassasiyeti günlük olarak izlenir ve doğruluk için kalibrasyon haftalık yapılır. Tartıldıktan sonra hammaddeler karıştırıcıya iletilir. Bazı fabrikalarda aşınmayı en aza indirmek için karıştırma işleminden sonra kırılmış cam eklenir. Karıştırılan parti, yatay bant veya monoray tramvay ile fırına taşınır.
Toz, katmanlaşma ve taşıma sırasında uç malzemelerini azaltmak için, karıştırmadan önce genellikle uygun neme sahip olunur. Bu, fırında parti kontrolünü artıran ıslak bir karışım yaratır ve verimli erime için avantaj sağlar.
2.2 Erime
Erime, hammaddelerin yüksek sıcaklıklara ısıtıldığı fırındaki süreçtir. Fırın sıcaklığı genellikle yaklaşık 2300°F (1260°C) civarındadır. Erime süreci beş aşamaya ayrılabilir:
- Ortalama ~100°C'ye kadar: Karıştırılmış partiye aşırı nemi gidermek için kurutma (nem yaklaşık 4%'ye düşürülür).
- Ortalama ~700°C'ye kadar: Karbonatlar arasındaki katı faz reaksiyonları.
- 800°C'den itibaren: Karbonatların giderilmesi ve silika ile reaksiyon (ağırlığın yaklaşık 16%'sini oluşturur).
- 850°C'den itibaren: Sülfatlar ve demir oksitlerle karbon indirgeme reaksiyonları.
- 1200°C'den itibaren: Silikanın genişlemesiyle netleştirme.
Sodyum-kil temizleyici cam kaplama endüstrisinde başlıca iki tip fırın vardır: at nalı alev fırınları ve çapraz ateşli alev fırınları.
Aşağıdaki diyagram, at nalı alevli regenerator odası fırınının yapısını göstermektedir.
Bu tür fırın, fırının arka duvarında yan yana iki küçük fırına sahip olup regenerator odası onların arkasında yer alır. Her küçük fırın, fırın boyutuna bağlı olarak ağır yağ veya doğal gaz gibi farklı yakıtları kullanabilen 2-4 ısıtma brülörüyle donatılmıştır. Alev, küçük fırının bir tarafında çıkar, 180° dönüş yapar ve diğer küçük fırından çıkar. Alevin ve egzoz gazlarının izlediği yol yatay bir ‘U’ benzeri görünümdedir. Bu tasarım, yanma gazlarının fırında nispeten uzun bir ikamet süresi sağlar ve böylece enerji tasarrufu sağlar.
3. Taşıma ve Kesme
Genel olarak konteyner camının şekillendirilmesi için fırından çıkan cam yüksek sıcaklıktadır. Bu nedenle erimiş cam önce, ayrıca besleyici kanal olarak da bilinen bir refrakter malzeme kanalına akış yapar (aşağıdaki diyere bakınız). Besleme kanalı camı çalışma sıcaklığına soğutur ve soğutulan camdaki sıcaklık dağılımını uniform hale getirir.
Besleme kanalı için tasarım stillerinden biri
Besleme kanalı içinde, eşit şekilde ısınan cam, kesme sistemiyle damlalar halinde kesilir. Bu damlacıklar ardından kanaldan şekillendirme makinesine ve kalıplara iletilir.
Kesme işlemi:
4. Şekillendirme İşlemi
Cam şişe ve cam kavanozların şekillendirilmesinde yaygın yöntemler iki ana türe ayrılabilir: el ile şekillendirme ve mekanik şekillendirme. Günümüzde baskın üretim yöntemi mekanik şekillendirme süreçlerinin kullanılmasıdır.
4.1 El Yapımı Cam Şişe Üretimi
El yapımı cam üfleme, yüksek işçilik maliyetleri, karmaşıklık ve düşük üretim verimliliği nedeniyle genellikle küçük parti özel, ekstra büyük cam şişelerinin veya yüksek değerli sanatsal cam ürünlerinin üretiminde kullanılır. Süreç yaklaşık 10 adım içerir ve her adım manuel müdahale gerektirir.
- Toplama: Süreç, ocaktan ergitilmiş camı üfleme çubuğu kullanarak toplamaya başlar. Cam, üfleme çubuğunun ucunu ergimiş cama daldırarak çubuğa yapışacak şekilde toplanır.
- Marvering: Süreç, üfleme çubuğu kullanarak ergimiş camı kazanlardan toplamaya başlamasıyla başlar. Cam, üfleme çubuğunun ucunu ergimiş cama daldırılarak çubuğa yapışacak şekilde toplanır.
- İlk Şekillendirme: Camcı, tüpe üfleyerek veya malzemeyi şekillendirmek için araçlar kullanarak camı şekillendirir. Bu aşama cam objesinin temel formunu belirler.
- Renk veya Tasarım Ekleme (İsteğe Bağlı): İstenirse zanaatkar renk ekleyebilir veya renkli cam çubuklar veya diğer dekoratif öğeler kullanarak ayrıntılı tasarımlar oluşturabilir. Bu adım nihai ürüne kişisel bir dokunuş katar.
- Tekrar Isıtma: Camı yumuşak kalması için fırında zaman zaman yeniden ısıtılır. Bu, camcının parçayı şekillendirmeye ve ince ayar yapmaya devam etmesini sağlar.
- Üfürme ve Şekillendirme: Camcı tüpe hava üflemeye devam eder, cam balonunu genişletir. Amaçlanan boyut ve biçimi elde etmek için çeşitli araçlar kullanılarak nesne şekillendirilir ve incelenir.
- Transfer (İsteğe Bağlı): Bazı durumlarda cam nesnesi, üfleme çubuğundan punty adı verilen başka bir çubuğa aktarılmalıdır. Bu, zanaatkarın parçanın açık uç üzerinde çalışmasını sağlar.
- Son Şekillendirme: Camcı, nesnenin biçimini ve ayrıntılarını mükemmelleştirmek için ek şekillendirme ve ince ayar yapar. Bu aşama doğruluk ve beceri gerektirir.
- Soğutma: İstenen şekil elde edildikten sonra cam nesnesi dikkatlice bir tavlama fırınına yerleştirilir. Yavaş soğuma süreci iç gerilimleri giderir ve camın düzgün şekilde soğumasını sağlar, kırılma riskini azaltır.
- Kesme ve Bitirme (İsteğe Bağlı): Cam soğuduktan sonra zanaatkar parça üzerinde bitiş dokunuşları eklemek veya belirli dokular yaratmak için kesebilir, cilalayabilir veya oyabilir.
4.2 Mekanik Şekillendirme
Mekanik şekillendirmede, yüksek sıcaklıktaki erimiş cam doğranıp ayrıldıktan sonra şekillendirme makinesinin ve kalıpların koordinasyonu ile ön bir şekil alır. Ardından ağızdan sıcak bitirme veya soğuk kesme gibi işlemler uygulanır.
Üretimde iki ana akım uygulama vardır:
A: Dar ve küçük şişe boyunları için üfleme-ve-üfleme yöntemi.
B: Daha geniş ağızlı şişeler ve kavanozlar için pres-ve-üfleme yöntemi.
A: Üfleme-ve-Üfleme Yöntemi
Kesilen damlacıklar düştüğünde, üfleme-ve-üfleme şekillendirme sürecinde damlacıklar sıkıştırılarak ilk kalıba sıkıştırılır ve bir ‘parison’ oluşur. Ardından parison son kalıba aktarılır ve cam şişenin iç kısmını şekillendirmek için yeniden üflenir. Üfleme-ve-üfleme yöntemi, dar kaplar için farklı boğaz kalınlıklarına sahip cam şişelerin üretimine olanak tanır.
Üfleme-ve-Üfleme Yönteminin Diyagramı
B: Pres-ve-Üfleme Yöntemi
Kesilen damlacıklar düşer ve metal bir pistonla ilk kalıba bastırılarak kalıbın şeklini alır ve bir ‘parison’ olur. Pres-ve-üfleme sürecinde parison, sıkıştırılmış hava ile değil, ilk kalıp boşluğundaki daha uzun bir çekirdek kullanılarak camın kapalı bir alanda dışa doğru ekstrüde edilmesiyle oluşur. Daha sonra parison son kalıba aktarılır, ardından üfleme-ve-üfleme yöntemindeki aynı ters çevirme ve son şekillendirme adımları uygulanır. Bu süreç geniş ağızlı cam şişeler için yaygın olarak kullanılır.
Pres-ve-Üfleme Yönteminin Diyagramı
Sonunda, bu iki yöntemle üretilen şişeler ve kavanozlar kavramadan çıkarılarak şekillendirme kalıplarından çıkarılır, ardından aşağıdan soğutma havası ile soğutma plakası üzerine konulur ve tavlama işlemine konveyöre aktarılması için bekletilir.
işlem detaylarını üç görselden anlayabiliriz:
Kesim embriyosu(damlacıklar) malzeme yönlendirme yarığı üzerinden her akış tüpüne ulaşır; burada kontrol tamamen mekaniktir.
Akış tüpü damlacıkları bireysel kalıplara gönderir
embriyo ilk kalıba girdikten sonra boş cam tüpü oluşur
İlk kalıp şekillendikten sonra kalıba kelepçelenir ve bu anda sızdırmazlık ve üfleme başlar. Elbette, üretim sırasında külçenin şekli ve kalınlığı gibi çeşitli faktörlere göre kalıp soğutma deliklerine ve soğutma cihazlarına sahip olacak şekilde yapılandırılır ki nitelikli ürünler elde edilsin.
5.Tavlama
Ekstrüde edilmiş cam, ısı stresini gidermek için sıcaklık kademeli olarak azaltılan büyük ve uzun bir demir kutunun içinden geçirilir
Cam soğudukça büzülür ve katılaşır. Dengesiz soğuma veya hızlı soğuma camda stres oluşturabilir; kırılgan hale getirir, kırılmaya yatkın yapar veya patlamasına neden olabilir. Tavlama fırını cam şişeleri ve kavanozları yaklaşık 580°C'ye kadar ısıtır ve ardından onları yavaşça soğutarak cam şekillendirme sırasında oluşan stresi giderir ve cam kapların güvenliğini sağlar. Tavlama süresinin uzunluğu cam kalınlığına bağlıdır ve tipik olarak 20 ila 60 dakika sürer.
6. Cam Şişe Denetimi
Denetimden önce, bardak uçlarına zarar vermemek için cam kaplar yaklaşık 100°C civarında soğutma uygulanır ve soğuk uç kaplama işlemi uygulanır.
Tavlama fırınından soğuk uçtan çıktıktan sonra ürün kalitesini güvence altına almak için LED ışın denetimi, kamera denetimi ve kapsamlı denetim gibi teknolojileri kullanırız ki basit gözle görünmeyen kusurlar tespit edilsin.
Bunlar, sızdırmazlık yüzeyi denetimi, boyut analizi, duvar kalınlığı tespiti, hasar tespiti, alt kenar tarama ve yüzey taraması gibi konuları içerir, ancak bunlarla sınırlı değildir.
Standartlara uymayan herhangi bir şişe otomatik olarak reddedilir ve bu reddedilen şişeler eritilerek hammadde olarak yeniden kullanılır. Otomatik denetim, müşterilerimiz için istikrarlı kalite sağlar.
7. Cam Şişe Paketleme
Cam şişelerin paketleme yöntemi müşteri gereksinimlerine bağlıdır. Tek tek paketleme gerektirmeyen büyük miktarlarda mal için ve cam ürünlerinin sonraki taşıma sırasında güvenliğini sağlamak için genellikle şu iki paketleme yöntemini kullanırız: Toplu Paket ve Standart Palet Paketlemesi.
