Производство тары из стекла – это особый процесс, поскольку стеклянная тара является гигиеничной. Она прозрачная, имеет вместимость от 1 см3 до нескольких литров. Стеклянная тара бывает узкогорлая, внутренний диаметр горла при этом равен до 30 мм., а также широкогорлая – это тара, у которой внутренний диаметром горла равен более 30 мм.
Важно, чтобы стекло, используемое для тары, было однородным, хорошо проваренным, стойким с точки зрения химических и термических характеристик. Внутренняя поверхность изделий не должны содержать пузырей и посечек, которые образуют осколки и являются следствием возникновения стеклянной пыли. Необходимо, чтобы на горле у изделий не содержалось заусенцев, не было выступающих швов, острых краев, посечек и других неровностей. Важно, чтобы стекло для тары было бесцветным, необеспеченным (полубелым), было окрашено в темно-зеленый цвет, оранжевый цвет и другой. Необходимо, чтобы стеклянная тара соответствовала установленной форме и включала только допустимые отклонения по массе и по своим размерам, а также полностью удовлетворяла требованиям действующих стандартов (ГОСТ и ТУ).
На производстве большое внимание уделяют контролю качества стеклянной тары. В зависимости от того, какой у тары вид и с помощью какого способа она изготавливается, используют разный состав стекла. У полубелой консервной тары, например, процентное соотношение состава стекла следующее: SiO2 —73, Al2O3 + Fe2O3 — 3—3,5; CaO+MgO —1 Na2O + K2O— 14,5; SO3 —0,3; F —0,5 (сверх 100%). Шихта для полубелого или зеленого стекла для бутылок составляется из необогащенного песка, вводят глинозем при этом с нефелиновым концентратом.
При варке тарного стекла применяют бой стекла, который достигает в некоторых случаях 40%. Его необходимо промывать, подвергать дроблению, а также сортировать. Для того, чтобы сварить стекломассу, используют различные ванные проточные печи. Иногда применяют специальные горшковые печи. У стекловарных печей различные размеры и конструкции. Они зависят от количества, а также от цвета вырабатываемой стеклотары. Важен также способ ее выработки, то есть, каким образом она будет получаться – вручную, автоматически или на полуавтоматах.
У стекломассы в зависимости от конструкции стеклоформующих машин, их производительности и способа формования стекломасса должна иметь соответствующий состав.
У стекла при выдувании должен быть достаточный интервал выработки (не слишком короткий) и легко поддаваться обработке. В связи с этим в стекле сокращают содержание СаО, увеличивая при этом количество SiO2 или R2O. Для изготовления сортовых изделий с помощью способа выдувания (из горшковых печей) применяют такой состав стекла в процентном соотношении: SiO2- 77-78, СаО- 6-8, R2O – 6-16,5.
Для вырабатывания прессованных изделий идет состав стекла, в которых содержится повышенное содержание щелочных оксидов. Если изделия вырабатываются с помощью механизированного способа, то состав стекла должен обеспечивать полностью хорошую скорость затвердевания в процессе формовки, а также быть достаточно термостойким и обладать хорошей химической стойкостью. Это можно достичь, если вводить в состав стекла 1—2% Аl2О3 (за счет SiO2) и до 3% MgO (за счет СаО).
Способы формования изделий. Процесс прессования является одним из самых древних способ формовки изделий из стекла. В то время, когда стекловаренные печи были усовершенствованы, в них стали получать стекломассу намного менее вязкую, то процесс формовки был почти полностью вытеснен методом выдувания. Он стал применяться лишь при изготовлении пуговиц, бус, различных украшений и других мелких изделий из стекла. В первой половине XIX в., однако, процесс прессования стал вновь одним из главных способов производства изделий из стекла.
Изделие из стекла прессуется в форме, определяющей её внешнюю поверхность, с керном (пуансоном), которое создает давление на массу из стекла, и оформляющей внутреннюю поверхность. В случае ручного способа поверх формы для стекломассы устанавливается специальное ограничительное кольцо. Оно призвано предотвращать выход массы для создания стеклотары из формы, и оформляет края.
Способ такой довольно простой, удобный и производительный. Для него не требуется высокой квалификации, поэтому он не такой недорогой, как другие способы. При этом у него довольно ограниченная область применения. У прессованных изделий полость должна быть формы, позволяющей пуансону выйти из нее. При этом наружная форма стеклоизделий может быть сложной, содержать различные выступы и углубления, поскольку форма способна раскрываться на две половины.
С помощью прессования получить сосуды с очень тонкими или сильно вытянутой полостью (в вертикальном направлении) довольно непросто. Это связано с тем, что масса быстро охлаждается и легко теряет свою текучесть. Часто прессованные стеклоизделия содержат многочисленные дефекты, которые выражаются в виде различных швов, получаемых от стыка разъемных частей форм, имеют закругленные ребра и углы, а поверхность получается кованой и матовой. В связи с этим путем прессования вырабатываются только недорогие массовые изделия, такие, как, например, стаканы, салатники, пивные кружки, стеклоблоки и другие изделия.
Современный ручной пресс представляет собой массивный станок (стол для форм и стойки, на которые смонтированы устройства для пресса). Используя железный прут, стекломасса набирается и относится к прессу. Далее нужная порция отрезается с помощью специальных ножниц над формой, после этого форма закрывается формовым кольцом и ставится под пуансон.
Прессование получается нажатием с некоторой выдержкой пуансона в форме. Это необходимо для приобретения изделием достаточной жесткости. Пуансон после этого поднимают, выдвигают затем форму, и снимается формовое кольцо. После этого вынимаемое изделие относится на отжиг. Затем процедура повторяется.У такого станка коэффициент полезного действия небольшой, поэтому для того, чтобы повысить эффективность прессования, в ход идут сменные формы. Это во многом позволяет увеличивать время охлаждения изделий и производить несколько операций сразу.
Устанавливаются формы на карусельном столе. Каждая остановка стола сопровождается всеми параллельными рабочими операциями. Охлаждают пуансон с помощью воды или сжатого воздуха. Стекло в форме распределяется в зависимости от температуры массы стекла, от давления при прессовке и от того, насколько равномерно остывают изделия в отдельных частях формы. Ручные прессы вытесняют автоматические или полуавтоматические прессы. Они осуществляют давление на керны, используя сжатый воздух. Сменная производительность прессования вручную на рычажных пружинных прессах—400 крупных и 3,5 тыс. мелких изделий, а на прессах-полуавтоматах — до 5 тыс. мелких изделий. Изделия массового использования с диаметром до 250 мм, а также с высотой до 150 мм. и масса которых достигает до 1,7 кг. прессуются на автоматических ПВМ или АПП. В случае выработки чайных стаканов суточная производительность у прессов-автоматов достигает 50 тыс. штук. Прессуются стеклоизделия металлическими кернами в формах из легированных чугунов или сталей, которые отполированы до классического блеска и покрыты смазкой и защитным покрытием.
Очень распространенным способом является вдувание. Он позволяет получать поверхность хорошего качества у стеклоизделий. В этом случае изначально заготовку получают в черновой форме (пулька, баночка), в неё вдувается воздух. При этом используется трубка или специальная дутьевая головка с полым керном. Выдувание производят в чистовой форме, в которой изделие находится до затвердевания. После этого оно поступает на отжиг. Мелкие изделия выдувают в форме сразу, без баночки. Выдуванием вырабатываются изделия самой разнообразной конфигурации, разных размеров и с различной толщиной стенок.
При ручном выдувании производительность составляет 400—900 изделий/смену, если бригада состоит из 6—10 человек.
В случае использования ручного способа тара из стекла обладает не точным оформлением венчика горла, присутствуют отклонения по высоте.
Стеклянная тара обычно вырабатывается путем выдувания и пресс-выдувания на полуавтоматических и на автоматических машинах. Ручной способ выдувания сейчас применяется крайне редко, обычно это делается для выработки изделий с небольшой толщиной, со сложной формой или для того, чтобы изготовить части сложных приборов и аппаратов трубок, из разогретых до пластичного состояния. Широкогорлые тарные стеклоизделия (банки) изготавливают на формующих стекло автоматах путем комбинированного пресс-выдувного способа, при котором стеклянная заготовка прессуется в черновой форме, а уже готовое изделие делается в чистовой форме.
В случае использования такого способа масса из стекла распределяется в готовой форме равномерно и горло стеклоизделия обладает точным оформлением. Стекломасса подается на формовку вручную, путем механической передачи порции стекла на стеклодувную трубку (капельный, вакуумный, струйный способ) питателями. В связи с этим питатели делятся на такие виды: струйные, порционные и капельные.
Порционные питатели делятся на вакуумные (засасывающие порции массы стекла с помощью вакуума), и струйно-порционные (которые образуют порции стекломассы с помощью отрезания их от струи). Питатели производят с газовым (|ПМГ), жидкостным (ПМЖ), электрическим (ПМЭ) и комбинированным отоплением (ПМК). В зависимости от количества подаваемых капель за один цикл работы питатели бывают однокапельные, двухкапельные и трехкапельные. Капли также обладают различной формой, массой от 15 г до 2 кг., температурой от 1010 до 1200° С. Приводы ножниц и плунжера приводят в движение с помощью пневматического (гидравлического) или механического устройства от механизма привода стеклоформующей машины. Важным условием высокопроизводительной работы стеклоформующих машин является точная дозировка стекла, которое подавается в черновую форму.
В машинах, обеспеченных капельным питанием, содержится специальный механизм, служащий для подачи стеклянной массы. Он называется питатель (фидер) и представляет собой отапливаемый канал, который примыкает к ванной печи и заканчивается чашей с отверстием и приставкой в дне. Над приставкой по вертикали движется цилиндр (плунжер). Он приводится в движение синхронно со стеклоформующим автоматом и ножницами, которые отрезают порции (капли) стеклянной массы.
С помощью огнеупорной трубы (бушинг) идет перемещение стекломассы. Это необходимо для того, чтобы достичь однородность массы. Капли образуются следующим образом: стекломасса вытекает естественной струей через приставку, далее через неё плунжер, опускаясь вниз, давит стекломассу, затем он поднимается вверх и оттягивает за собой массу для получения стекла. В струе в итоге идет образование «шейки», по которой её отрезают ножницами, а далее она по лотку или путем свободного падения поступает в формы. Подаваемые питателем капли в процессе работы машины должны обладать постоянной массой, температурой и формой.