Composizione e materie prime del vetro da bottiglia

Esistono molti modi per classificare la composizione del vetro della bottiglia. In base al diverso contenuto di ossido del vetro della bottiglia, può essere suddiviso in componenti di vetro sodico-calcico, componenti di vetro ad alto contenuto di calcio, componenti di vetro ad alto contenuto di alluminio, ma questa classificazione non è rigorosa. Ad esempio, il contenuto di Ca0 è un componente ad alto contenuto di calcio e il contenuto di Al2 O3 è un componente ad alto contenuto di alluminio. È difficile stabilire un confine chiaro. Qui è solo per comodità di ricerca e spiegazione.
In base ai diversi usi del vetro per bottiglie, i componenti del vetro per bottiglie possono anche essere suddivisi in componenti in vetro per bottiglie di birra, componenti in vetro per bottiglie di liquore, componenti in vetro per bottiglie in scatola, componenti in vetro per bottiglie mediche e componenti in vetro per bottiglie di reagenti e materie prime chimiche. In base ai requisiti delle prestazioni del vetro per diversi usi, i componenti in vetro devono essere progettati in modo mirato per ridurre i costi.
Il metodo più comune in Cina è quello di dividere i tipi di componenti in vetro in base al colore. È consuetudine dividerlo in materiale bianco elevato (Fe2 O3< 0.06%), bright material (ordinary white material), semi-white material (light blue material Fe2O3<0.5%), color material, and milky white material. Common high-white materials are generally used for high-end wine bottles and cosmetic bottles; semi-white materials are used for canned bottles, which contain a certain amount of Fe2 O3, mainly used to absorb ultraviolet rays, containing Fe2 O3 <0.5%, and the ultraviolet limit is below 320nm. Beer bottles are green or amber, and the absorption limit is about 450nm.

La composizione del vetro sodico-calcico per bottiglie si basa sul sistema ternario SiO2-CaO-Na2O con aggiunta di Al2O3 e MgO. La differenza rispetto al vetro piano è che il contenuto di Al2O3 nel vetro per bottiglie è relativamente alto, anche il contenuto di CaO è relativamente alto e il contenuto di MgO è relativamente basso. Indipendentemente dal tipo di attrezzatura per stampaggio, che si tratti di bottiglie di birra, bottiglie di liquore o bottiglie in lattina, questo tipo di composizione può essere utilizzato e sono necessarie solo alcune regolazioni di precisione in base alla situazione effettiva. La sua composizione (frazione di massa) varia da: SiO270% a 73%, Al2O3 2% a 5%, Ca07,5% a 9,5%, MgO1,5% a 3%, R2O13,5% a 14,5%. Questo tipo di composizione è caratterizzato da un moderato contenuto di alluminio. È possibile utilizzare sabbia silicea contenente Al2O3 oppure introdurre ossidi di metalli alcalini utilizzando feldspato per risparmiare sui costi. La quantità di Ca0+MgO è relativamente elevata e la velocità di indurimento è relativamente rapida per adattarsi a velocità più elevate della macchina. Una parte di MgO viene utilizzata per sostituire CaO per impedire al vetro di cristallizzare nel foro di flusso, nel canale del materiale e nell'alimentatore. Un moderato Al2O3 può migliorare la resistenza meccanica e la stabilità chimica del vetro.

Il rapporto tra MgO e CaO nel vetro sodico-calcico ha una grande influenza sulla velocità di fusione e sulle prestazioni di cristallizzazione del vetro. La ricerca ha scoperto che quando il rapporto MgO/CaO è 0.49~0.50, che si trova nel punto eutettico basso del diagramma di fase del sistema binario MgO-CaO, la velocità di fusione del vetro è la più rapida, la temperatura limite superiore della cristallizzazione del vetro è la più bassa e la tendenza alla cristallizzazione è piccola.

La composizione ad alto contenuto di calcio è la composizione tradizionale del vetro per bottiglie. Negli anni '70, il Giappone ha migliorato la composizione del sistema di sodio e calcio in una composizione ad alto contenuto di calcio per soddisfare le esigenze di stampaggio ad alta velocità. Attualmente, la composizione del vetro ad alto contenuto di calcio è il sistema di componenti principali del vetro per bottiglie e la sua composizione (frazione di massa) varia da: SiO270%^~73%, CaO9.5%~11.6%, R2013.5%~15%.
Le caratteristiche principali del vetro ad alto contenuto di calcio sono le seguenti.
1. Ridurre la varietà delle materie prime e semplificare il processo di lavorazione e dosaggio delle materie prime.
2. Introdurre più CaO e utilizzare calcare granulare con una granulometria di circa 1,5 mm come materia prima, che reagisce con la sabbia silicea a una temperatura più bassa, favorendo la fusione; ad alta temperatura, Ca0 può ridurre la viscosità, favorendo la chiarificazione.
L'aumento della velocità di tempra del vetro favorisce l'aumento della velocità della macchina e la riduzione di vari difetti nel processo di stampaggio.
Per impedire la caduta del vetro non viene utilizzato MgO.
Il vetro ad alto contenuto di calcio è facile da cristallizzare e la fase cristallina principale è la wollastonite. Se la temperatura del canale del materiale e dell'alimentatore fluttua, è facile avvicinarsi alla temperatura di cristallizzazione e cristallizzare. Nei casi gravi, la ciotola del materiale sarà bloccata, quindi la temperatura deve essere rigorosamente controllata.

L'alto contenuto di alluminio è anche un componente tradizionale del vetro per bottiglie. È difficile formulare un intervallo di composizione chiaro per il vetro ad alto contenuto di alluminio. Si ritiene generalmente che il contenuto di Al2O3 sia superiore al 6% e alcune persone ritengono che il contenuto di Al2O3 dovrebbe essere superiore al 9%. Rispetto al vetro sodico-calcico e ad alto contenuto di calce, potrebbe essere più ragionevole utilizzare il 6% di Al2O3 per distinguere il vetro ad alto contenuto di alluminio. Se deve essere suddiviso più finemente, il vetro ad alto contenuto di alluminio è anche suddiviso in tipo ad alto contenuto di alluminio, alto contenuto di calcio, basso contenuto di sodio e tipo sodico-calcico ad alto contenuto di alluminio.
La caratteristica del vetro ad alto contenuto di alluminio è che può utilizzare rocce, scorie e scorie contenenti alluminio e alcali, come nefelina, fonolite, perlite, scorie di granito, scorie di tantalio-niobio, ecc., in particolare litio e fluoro, che rendono il vetro facile da fondere e chiarificare. In genere, le materie prime ad alto contenuto di alluminio apporteranno più impurità come Fe2 O3 e TiO2 alla composizione del vetro, quindi possono essere utilizzate solo per materiali semi-bianchi e verdi.
L'impatto maggiore dei componenti ad alto contenuto di alluminio sulle proprietà del vetro è l'aumento della viscosità del vetro e, alla stessa viscosità, la temperatura corrispondente aumenta. La variazione di temperatura della viscosità del vetro quando l'1% di Al2O3 sostituisce SiO2 è mostrata nella Tabella 2-3. Alcune aziende nazionali adottano il metodo di aumento del contenuto di CaO e Mg0 nel vetro ad alto contenuto di alluminio per ridurre la viscosità ad alta temperatura e la temperatura di fusione del liquido di vetro. Allo stesso tempo, è utile chiarire il vetro, aumentare la produzione e anche aiutare ad aumentare la velocità della macchina.

La temperatura di fusione, la temperatura di formatura, la temperatura di rammollimento e la temperatura di ricottura del vetro ad alto contenuto di alluminio sono tutte aumentate, la velocità di tempra è aumentata, la superficie del vetro è soggetta a nervature e strisce ondulate, l'uniformità della parete della bottiglia è difficile da controllare e l'uniformità del taglio dell'anello si è deteriorata. Pertanto, è meglio aggiungere tensioattivi al vetro ad alto contenuto di alluminio per ridurre la tensione superficiale del vetro, in modo che le strisce nel vetro ad alto contenuto di alluminio siano facili da diffondere e omogeneizzare, in modo da ottenere un liquido di vetro con una migliore qualità. Il vetro ad alto contenuto di alluminio è facile da cristallizzare, in particolare il vetro ad alto contenuto di alluminio con alto contenuto di CaO e basso contenuto di R2O. Alcune fabbriche hanno riscontrato la cristallizzazione nel foro di flusso e hanno bloccato il foro di flusso e interrotto la produzione. Quando si utilizza la formula ad alto contenuto di alluminio, anche il canale del materiale è facile da cristallizzare. Pertanto, il canale del materiale dovrebbe avere migliori misure di isolamento e mezzi di riscaldamento perfetti. Inoltre, la stabilità chimica del vetro ad alto contenuto di alluminio, come la resistenza all'acqua e agli alcali, è leggermente ridotta e la resistenza alla compressione è leggermente migliorata.
Il vetro ad alto contenuto di alluminio ha un'elevata resistenza e una forte resistenza all'erosione dell'acqua. Tuttavia, il liquido di vetro contenente la formula ad alto contenuto di alluminio non è favorevole alla chiarificazione e all'omogeneizzazione a causa della sua elevata viscosità, specialmente quando il chiarificatore viene utilizzato in modo improprio, ci saranno conseguenze negative. A causa di alcuni problemi nel controllo della produzione e nella qualità del vetro ad alto contenuto di alluminio, alcune fabbriche nazionali che originariamente utilizzavano componenti ad alto contenuto di alluminio allo scopo di sostituire l'alcali sono passate a componenti di vetro sodico-calcico o ad alto contenuto di calcio poiché l'offerta di mercato di carbonato di sodio è diventata sufficiente. Tuttavia, singole fabbriche hanno già padroneggiato le condizioni di produzione del vetro ad alto contenuto di alluminio e utilizzano ancora componenti ad alto contenuto di alluminio.