Pelbagai jenis kaca botol
Terdapat banyak jenis kaca botol, dan terdapat banyak kaedah pengelasan.
(1) Mengikut bentuk, terdapat botol bulat, bujur, persegi, segi empat tepat, rata, dan berbentuk khas (bentuk lain), di antaranya yang bulat adalah yang paling biasa.
(2) Mengikut saiz mulut botol, terdapat botol mulut lebar, mulut kecil dan semburan. Botol dengan diameter dalam kurang daripada 30 mm dipanggil botol mulut kecil, yang sering digunakan untuk menyimpan pelbagai cecair. Botol dengan diameter dalam lebih daripada 30 mm dan tiada atau sedikit bahu dipanggil botol mulut lebar, yang selalunya digunakan untuk menyimpan separa cecair, serbuk atau pepejal berhalangan.
(3) Mengikut kaedah pengacuan, terdapat botol acuan dan botol tiub. Botol acuan dibuat terus daripada cecair kaca dalam acuan; botol tiub dibuat dengan terlebih dahulu menarik cecair kaca ke dalam tiub kaca dan kemudian memprosesnya menjadi bentuk (botol penisilin berkapasiti kecil, botol tablet, dll.).
(4) Mengikut warna botol, terdapat botol tidak berwarna, berwarna, dan opalescent. Kebanyakan botol kaca adalah jelas dan tidak berwarna, yang boleh mengekalkan kandungan dalam imej biasa. Botol hijau biasanya digunakan untuk menyimpan minuman; botol coklat digunakan untuk menyimpan ubat-ubatan atau bir. Mereka boleh menyerap sinar ultraviolet, yang bermanfaat untuk pemeliharaan kandungan. Amerika Syarikat menetapkan bahawa purata ketebalan dinding botol kaca berwarna dan balang harus menjadikan pemancaran gelombang cahaya dengan panjang gelombang 290~450nm kurang daripada 10%. Beberapa kosmetik, krim lenyap dan salap disimpan dalam botol kaca opalescent dan balang. Selain itu, terdapat botol kaca berwarna seperti ambar, cyan muda, biru, merah, dan hitam.
(5) Mengikut tujuan, terdapat botol bir, botol wain putih, botol minuman, botol kosmetik, botol perasa, botol tablet, botol tin, botol infusi, dan botol pendidikan.
(6) Mengikut keperluan penggunaan botol dan balang, terdapat botol dan balang pakai buang dan botol dan balang kitar semula. Botol pakai buang dan balang digunakan sekali dan kemudian dibuang; botol dan balang kitar semula boleh dikitar semula beberapa kali dan digunakan secara bergilir-gilir.
Klasifikasi di atas tidak begitu ketat. Kadang-kadang botol yang sama selalunya boleh dikelaskan kepada beberapa jenis, dan mengikut perkembangan fungsi dan kegunaan botol kaca dan balang, kepelbagaian akan meningkat dari hari ke hari.
Prestasi kaca botol
Pelbagai produk kaca mempunyai keperluan berbeza untuk prestasi kaca kerana julat dan fungsi aplikasinya yang berbeza. Terdapat banyak jenis kaca botol dan pelbagai aplikasi. Untuk produk kaca botol, keperluan prestasi utama termasuk sifat mekanikal, sifat kimia, sifat terma, sifat optik, sifat permukaan dan keperluan lain.
Sifat mekanikal kaca botol
(1) Kaca botol harus mempunyai kekuatan mekanikal tertentu Kaca botol akan tertakluk kepada tegasan yang berbeza disebabkan oleh keadaan penggunaan yang berbeza. Secara umumnya, ia boleh dibahagikan kepada kekuatan tekanan dalaman, rintangan kejutan haba, kekuatan hentaman mekanikal, kekuatan hujung botol, kekuatan beban menegak, dan lain-lain. Walau bagaimanapun, dari perspektif menyebabkan botol kaca pecah, punca langsung hampir selalu adalah kesan mekanikal, terutamanya apabila botol kaca berulang kali tercalar dan terkena semasa pengangkutan dan pengisian. Oleh itu, botol kaca harus dapat menahan tekanan dalaman dan luaran umum, getaran dan kesan yang dihadapi semasa pengisian, penyimpanan dan pengangkutan. Kekuatan kaca botol berbeza sedikit bergantung pada sama ada ia adalah botol berisi gas atau botol tidak berisi gas, botol pakai buang atau botol kitar semula, tetapi ia mestilah selamat untuk digunakan dan tidak pecah. Bukan sahaja rintangan tekanan harus diperiksa sebelum meninggalkan kilang, tetapi masalah pengurangan kekuatan botol kitar semula semasa kitar semula juga perlu dipertimbangkan. Menurut data asing, selepas 5 penggunaan, kekuatan dikurangkan sebanyak 40% (hanya 60% daripada kekuatan asal); selepas 10 penggunaan, kekuatan berkurangan sebanyak 50%. Oleh itu, apabila mereka bentuk bentuk botol, adalah perlu untuk mempertimbangkan bahawa kekuatan kaca mempunyai faktor keselamatan yang mencukupi untuk mengelakkan botol daripada "meletup" dan mencederakan orang.
(2) Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan mekanikal kaca botol. Tegasan sisa yang tidak sekata dalam kaca botol mengurangkan kekuatannya. Tegasan dalaman dalam produk kaca terutamanya merujuk kepada tegasan terma, dan kewujudannya akan membawa kepada pengurangan kekuatan mekanikal dan kestabilan terma produk kaca yang lemah.
Kecacatan makro dan mikro dalam kaca, seperti batu, buih, coretan, dsb., sering menyebabkan tekanan dalaman disebabkan oleh komposisi yang tidak konsisten dengan komposisi kaca utama dan pekali pengembangan yang berbeza, dengan itu menyebabkan keretakan, yang menjejaskan kekuatan produk kaca secara serius.
Di samping itu, calar dan haus pada permukaan kaca mempunyai pengaruh yang besar terhadap kekuatan produk. Lebih besar dan lebih tajam parut, lebih ketara pengurangan kekuatan. Keretakan yang terbentuk pada permukaan kaca botol terutamanya disebabkan oleh calar pada permukaan kaca, terutamanya calar permukaan antara kaca dan kaca. Untuk kaca botol yang perlu menahan tekanan tinggi, seperti botol bir dan botol soda, penurunan kekuatan akan menyebabkan produk pecah semasa pemprosesan dan penggunaan, jadi perlanggaran, lelasan dan haus hendaklah dilarang sama sekali semasa pengangkutan dan pengisian.
Ketebalan dinding botol secara langsung berkaitan dengan kekuatan mekanikal botol dan keupayaannya untuk menahan tekanan dalaman. Jika nisbah ketebalan dinding botol terlalu besar dan ketebalan dinding botol tidak sekata, dinding botol akan mempunyai pautan yang lemah, sekali gus menjejaskan rintangan hentaman dan prestasi rintangan tekanan dalaman. Standard kebangsaan GB4544-1996 "Botol Bir" dengan tegas menetapkan bahawa nisbah ketebalan dinding botol adalah<2:1. The optimal annealing temperature, insulation time and cooling time are different for different bottle wall thicknesses. Therefore, in order to avoid deformation or incomplete annealing of the product and ensure the quality of the bottle, the thickness ratio of the bottle wall should be strictly controlled.
Sifat terma kaca botol
Semasa proses pembasmian kuman dan pensterilan, kaca botol perlu menahan perubahan suhu yang drastik. Apabila tegasan tegangan melebihi kekuatan kaca, ia akan pecah. Oleh itu, kestabilan terma kaca botol mesti memenuhi keperluan, mempunyai tahap rintangan kejutan haba tertentu, dan dapat menahan proses pemanasan dan penyejukan seperti mencuci dan pensterilan.
Faktor utama yang mempengaruhi kestabilan terma kaca botol adalah seperti berikut.
Pekali pengembangan linear a kaca berubah dengan ketara dengan perubahan komposisi, jadi pekali pengembangan linear mempunyai kepentingan yang menentukan untuk kestabilan terma kaca. Lebih kecil pekali pengembangan terma kaca, lebih baik kestabilan habanya, dan lebih besar suhu yang boleh ditahan oleh sampel, dan sebaliknya. Oleh itu, mana-mana komponen yang boleh mengurangkan pekali pengembangan terma kaca boleh meningkatkan kestabilan terma kaca, seperti SiO2, B2O3, Al2 03, ZrO2, ZnO, Mg0, dll. Oksida logam alkali R20 boleh meningkatkan pekali pengembangan terma kaca, jadi kaca yang mengandungi sejumlah besar oksida logam alkali mempunyai kestabilan haba yang lemah.
Kestabilan terma kaca juga berkaitan dengan ketebalan produk. Semakin tebal dinding produk kaca, semakin kecil perbezaan suhu secara tiba-tiba yang boleh ditahannya. Apabila terkena renjatan haba, tegasan mampatan dijana pada permukaan kaca, manakala apabila ia disejukkan dengan cepat, tegasan tegangan terbentuk pada permukaan kaca. Kekuatan mampatan kaca adalah 10 kali lebih besar daripada kekuatan tegangannya. Oleh itu, apabila mengukur kestabilan terma kaca, eksperimen biasanya dijalankan di bawah keadaan penyejukan pantas.
Pelindapkejutan boleh meningkatkan kestabilan terma kaca sebanyak 1.5 hingga 2 kali ganda. Ini kerana selepas pelindapkejutan, permukaan kaca mempunyai tegasan mampatan teragih seragam, yang boleh mengimbangi tegasan tegangan yang dihasilkan pada permukaan produk apabila ia disejukkan dengan cepat.
Sifat kimia kaca botol
Semasa penggunaan, produk kaca tertakluk kepada kakisan oleh air, asid, alkali, garam, gas, dan pelbagai reagen kimia dan ubat cecair. Keupayaan kaca untuk menahan kakisan ini dipanggil kestabilan kimia kaca. Pelbagai botol kaca dan tin biasanya digunakan dalam kehidupan seharian manusia. Bagi botol dan tin yang mengandungi wain, minuman dan makanan, ia harus mempunyai kestabilan kimia tertentu, terutamanya untuk botol garam dan botol ampul yang digunakan dalam perubatan. Keperluan kestabilan kimia adalah lebih tinggi, jika tidak, komponen dalam kaca akan larut dalam ubat cecair, malah pengelupasan akan berlaku, menyebabkan kemudaratan tertentu kepada tubuh manusia.
Dengan penggubalan piawaian penilaian produk hijau dan peningkatan teknologi ujian, pengesanan bahan berbahaya dalam kaca botol menjadi lebih ketat, terutamanya EU sering menggunakan halangan hijau untuk menyekat eksport produk China, menjejaskan kemasukan produk. ke pasaran antarabangsa. Untuk tujuan ini, Pentadbiran Am Penyeliaan Kualiti, Pemeriksaan dan Kuarantin serta Pentadbiran Standardisasi Negeri telah menambah nilai had yang dibenarkan arsenik dan antimoni berdasarkan nilai had yang dibenarkan plumbum dan kadmium dalam IS{{0} }:2000 "Produk kaca berongga yang bersentuhan dengan makanan--nilai had yang dibenarkan bagi pembubaran plumbum dan kadmium" mengikut situasi China (Jadual 2-1).
Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan kimia kaca adalah seperti berikut.
① The water resistance and acid resistance of silicate glass are mainly determined by the content of silicon oxide and alkali metal oxide. The higher the silicon dioxide content, the greater the degree of interconnection between silicon oxide tetrahedrons, and the higher the chemical stability of the glass. As the content of alkali metal oxide increases, the chemical stability of the glass decreases. And as the radius of the alkali metal ion increases and the bond strength weakens, its chemical stability generally decreases, that is, water resistance Li+>Na+>K+.
② Apabila dua oksida logam alkali wujud dalam kaca pada masa yang sama, kestabilan kimia kaca mencapai nilai yang melampau disebabkan oleh "kesan alkali campuran", dan kesan ini lebih jelas dalam kaca plumbum.
③ Apabila logam alkali tanah atau oksida logam divalen lain menggantikan silikon dan oksigen dalam kaca silikat, kestabilan kimia kaca juga akan berkurangan. Walau bagaimanapun, kesan mengurangkan kestabilan adalah lebih lemah daripada oksida logam alkali. Antara oksida divalen, BaO dan PbO mempunyai kesan paling kuat dalam mengurangkan kestabilan kimia, diikuti oleh MgO dan CaO.
④ Dalam kaca asas dengan komposisi kimia 100SiO2+(33.3-x)Na2O+xRO(R2O3 atau RO2), selepas menggantikan sebahagian Na2O dengan oksida seperti CaO, MgO, AlO3, TiO2, ZrOz, dan BaO dalam turutan, susunan rintangan air dan rintangan asid adalah seperti berikut.
Water resistance: ZrO2>AlO3>TiOz>ZnO>MgO>CaO>BaO.
Acid resistance: ZrO2>Al2O3>ZnO>CaO>TiOz>MgO>BaO.
Antara komposisi kaca, ZrO₂ mempunyai rintangan air dan asid terbaik, serta rintangan alkali terbaik, tetapi sukar untuk mencairkan. BaO tidak baik dalam kedua-dua kes.
Antara oksida trivalen, aluminium oksida dan boron oksida juga akan mempunyai fenomena "anomali boron" dari segi kestabilan kimia kaca.
Dalam kaca silikat natrium-kapur xNa2O·yCaO·zSiO2, jika kandungan oksida memenuhi hubungan (2-1), kaca yang agak stabil boleh diperolehi.
Ringkasnya, sebarang oksida yang boleh menguatkan rangkaian struktur kaca dan menjadikan struktur lengkap dan padat boleh meningkatkan kestabilan kimia kaca; jika tidak, ia akan mengurangkan kestabilan kimia kaca.
Sifat optik kaca botol
Kaca botol berkesan boleh memotong sinaran ultraungu dan mencegah kemerosotan kandungan. Sebagai contoh, bir akan menghasilkan bau selepas terdedah kepada cahaya dengan panjang gelombang di bawah 550nm (cahaya biru atau cahaya hijau), iaitu bau cahaya matahari yang dipanggil. Kualiti makanan seperti wain dan sos juga akan terjejas selepas terdedah kepada sinaran ultraungu di bawah 250nm. Sarjana Jerman mencadangkan bahawa kesan fotokimia cahaya boleh dilihat secara beransur-ansur melemah daripada cahaya hijau kepada gelombang panjang dan berakhir pada kira-kira 520nm. Dalam erti kata lain, 520nm ialah panjang gelombang kritikal. Cahaya yang lebih pendek daripada panjang gelombang ini akan mempunyai kesan fotokimia pada kandungan botol, menyebabkan bir rosak. Oleh itu, kaca botol diperlukan untuk menyerap cahaya di bawah 520nm, dan botol coklat mempunyai kesan terbaik.
Apabila susu terdedah kepada cahaya, ia menghasilkan "bau ringan" dan "bau" akibat penjanaan peroksida dan tindak balas seterusnya. Vitamin C dan asid askorbik juga berkurangan. Vitamin A, vitamin B2 dan vitamin D juga mempunyai situasi yang sama. Jika komponen yang menyerap sinar ultraungu tetapi mempunyai sedikit kesan pada warna ditambah pada komposisi kaca, kesan cahaya pada kualiti susu boleh dielakkan.
Bagi botol dan tin yang mengandungi ubat-ubatan, kaca tebal 2mm diperlukan untuk menyerap 98% daripada panjang gelombang 410nm dan menghantar 72% pada 700nm, yang boleh menghalang tindak balas fotokimia dan memerhati kandungan botol.
Kecuali kaca kuarza, kebanyakan kaca soda-limau-silika biasa boleh menapis kebanyakan sinaran ultraungu. Kaca soda-limau-silika tidak boleh menghantar cahaya ultraviolet (200~360nm), tetapi boleh menghantar cahaya yang boleh dilihat (360~1000nm), yang bermaksud bahawa kaca soda-limau-silika biasa boleh menyerap kebanyakan sinaran ultraungu.
Untuk memenuhi keperluan pengguna untuk ketelusan botol kaca dan tin, adalah lebih baik untuk membuat kaca botol menyerap sinar ultraviolet tanpa menjadikannya gelap. Menambah CeO2 pada komposisi boleh memenuhi keperluan ini. Serium boleh wujud dalam dua bentuk, Ce3+ atau Ce4+, dan kedua-dua ion menghasilkan penyerapan ultraungu yang kuat. Paten Jepun melaporkan bahawa komposisi kaca mengandungi 0.01%~1.0% vanadium oksida dan 0.05%~0.5% serium oksida. Apabila terdedah kepada cahaya ultraungu, tindak balas berikut berlaku:
Ce3++V3+-Ce4++V2+
Apabila masa pendedahan meningkat, dos sinaran ultraungu meningkat, nisbah V2+ meningkat dan warna kaca semakin dalam. Sebagai contoh, sake mudah rosak apabila terdedah kepada cahaya ultraungu, dan penggunaan botol kaca berwarna menjejaskan ketelusan, menjadikannya sukar untuk memerhatikan kandungannya. Apabila CeO2 dan V203 ditambah, kaca tidak berwarna dan lutsinar apabila masa penyimpanan pendek dan dos sinaran ultraviolet adalah kecil, tetapi apabila masa penyimpanan lama dan dos sinaran ultraungu terlalu tinggi, kaca berubah warna. Kedalaman perubahan warna boleh digunakan untuk menilai tempoh masa penyimpanan.