Varietats i rendiment d'ampolla de vidre

(1) El vidre de l'ampolla ha de tenir una certa resistència mecànica. El vidre de l'ampolla estarà sotmès a diferents tensions a causa de les diferents condicions d'ús. En general, es pot dividir en resistència a la pressió interna, resistència al cop de calor, resistència a l'impacte mecànic, resistència a la inclinació de l'ampolla, resistència a la càrrega vertical, etc. No obstant això, des de la perspectiva de fer trencar les ampolles de vidre, la causa directa gairebé sempre és l'impacte mecànic, especialment quan les ampolles de vidre es ratllen i s'impacten repetidament durant el transport i l'ompliment. Per tant, les ampolles de vidre haurien de ser capaços de suportar tensions generals internes i externes, vibracions i impactes que es troben durant l'ompliment, l'emmagatzematge i el transport. La força del vidre de l'ampolla varia lleugerament segons si es tracta d'una ampolla plena de gas o una ampolla sense gas, una ampolla d'un sol ús o una ampolla reciclada, però ha de ser segur d'utilitzar i no esclatar. No només s'ha de comprovar la resistència a la pressió abans de sortir de la fàbrica, sinó que també s'ha de tenir en compte el problema de reducció de la força de les ampolles reciclades durant el reciclatge. Segons dades estrangeres, després de 5 usos, la força es redueix en un 40% (només el 60% de la força original); després de 10 usos, la força es redueix un 50%. Per tant, a l'hora de dissenyar la forma de l'ampolla, cal tenir en compte que la resistència del vidre té un factor de seguretat suficient per evitar que l'ampolla "exploti" i lesioni les persones.
(2) Factors que afecten la resistència mecànica del vidre de l'ampolla L'estrès residual distribuït de manera desigual al vidre de l'ampolla redueix considerablement la resistència. L'estrès intern dels productes de vidre es refereix principalment a l'estrès tèrmic, i la seva existència comportarà una reducció de la resistència mecànica i una mala estabilitat tèrmica dels productes de vidre.
Els defectes macro i micro del vidre, com ara pedres, bombolles, ratlles, etc., sovint causen estrès intern a causa d'una composició inconsistent amb la composició principal del vidre i diferents coeficients d'expansió, provocant esquerdes, que afecten seriosament la resistència dels productes de vidre.
A més, les ratllades i el desgast a la superfície del vidre tenen una gran influència en la resistència del producte. Com més grans i nítides siguin les cicatrius, més significativa serà la reducció de la força. Les esquerdes formades a la superfície del vidre de l'ampolla són causades principalment per rascades a la superfície del vidre, especialment esgarrapades superficials entre el vidre i el vidre. Per a les ampolles de vidre que han de suportar alta pressió, com les ampolles de cervesa i les ampolles de refresc, la disminució de la força farà que el producte esclati durant el processament i l'ús, de manera que s'haurien de prohibir estrictament les col·lisions, l'abrasió i el desgast durant el transport i l'ompliment.
El gruix de la paret de l'ampolla està directament relacionat amb la resistència mecànica de l'ampolla i la seva capacitat de suportar la pressió interna. Si la relació de gruix de la paret de l'ampolla és massa gran i el gruix de la paret de l'ampolla és desigual, la paret de l'ampolla tindrà enllaços febles, afectant així la resistència a l'impacte i el rendiment de la resistència a la pressió interna. L'estàndard nacional GB4544-1996 "Ampolla de cervesa" estipula estrictament que la relació de gruix de la paret de l'ampolla és<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.

Durant el procés de desinfecció i esterilització, el vidre de l'ampolla ha de suportar canvis dràstics de temperatura. Quan la tensió de tracció supera la resistència del vidre, es trencarà. Per tant, l'estabilitat tèrmica del vidre de l'ampolla ha de complir els requisits, tenir un cert grau de resistència al xoc tèrmic i ser capaç de suportar processos de calefacció i refrigeració com ara el rentat i l'esterilització.
Els principals factors que afecten l'estabilitat tèrmica del vidre de l'ampolla són els següents.
El coeficient d'expansió lineal a del vidre canvia molt amb el canvi de composició, de manera que el coeficient d'expansió lineal té una importància decisiva per a l'estabilitat tèrmica del vidre. Com més petit sigui el coeficient d'expansió tèrmica del vidre, millor serà la seva estabilitat tèrmica i més gran serà la temperatura que pot suportar la mostra, i viceversa. Per tant, qualsevol component que pugui reduir el coeficient d'expansió tèrmica del vidre pot millorar l'estabilitat tèrmica del vidre, com ara SiO2, B2O3, Al2 03, ZrO2, ZnO, Mg0, etc. Òxid de metalls alcalí R20 pot augmentar el coeficient d'expansió tèrmica del vidre, de manera que el vidre que conté una gran quantitat d'òxids de metalls alcalins té poca estabilitat tèrmica.
L'estabilitat tèrmica del vidre també està relacionada amb el gruix del producte. Com més gruixuda sigui la paret d'un producte de vidre, menor serà la diferència de temperatura sobtada que pot suportar. Quan se sotmet a xoc tèrmic, es genera una tensió de compressió a la superfície del vidre, mentre que quan es refreda ràpidament, es forma una tensió de tracció a la superfície del vidre. La resistència a la compressió del vidre és 10 vegades més gran que la seva resistència a la tracció. Per tant, quan es mesura l'estabilitat tèrmica del vidre, l'experiment es realitza generalment en condicions de refredament ràpid.
L'extinció pot augmentar l'estabilitat tèrmica del vidre entre 1,5 i 2 vegades. Això es deu al fet que després de l'extinció, la superfície del vidre té un esforç de compressió uniformement distribuït, que pot compensar l'esforç de tracció generat a la superfície del producte quan es refreda ràpidament.

Durant l'ús, els productes de vidre estan subjectes a corrosió per aigua, àcid, àlcali, sal, gas i diversos reactius químics i medicaments líquids. La capacitat del vidre de resistir aquestes corrosions s'anomena estabilitat química del vidre. A la vida diària de les persones s'utilitzen generalment diverses ampolles i llaunes de vidre. Per a ampolles i llaunes que continguin vi, begudes i aliments, haurien de tenir una certa estabilitat química, especialment per a les ampolles de solució salina i les ampolles d'ampolla utilitzades en medicina. Els requisits d'estabilitat química són més alts, en cas contrari, els components del vidre es dissoldran en la medicina líquida, i fins i tot es produirà peladura, causant certs danys al cos humà.
Amb la formulació d'estàndards d'avaluació de productes ecològics i la millora de la tecnologia de prova, la detecció de substàncies nocives en el vidre de les ampolles s'ha tornat cada cop més estricte, especialment la UE sovint utilitza barreres verdes per restringir l'exportació de productes xinesos, afectant l'entrada de productes. al mercat internacional. Amb aquesta finalitat, l'Administració General de Supervisió de Qualitat, Inspecció i Quarantena i l'Administració Estatal de Normalització han afegit els valors límit admissibles d'arsènic i antimoni en funció dels valors límit admissibles de plom i cadmi en IS{{0} }:2000 "Productes de vidre buits en contacte amb aliments--valors límit permesos de dissolució de plom i cadmi" segons la situació de la Xina (taula 2-1).
Els factors que afecten l'estabilitat química del vidre són els següents.
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 Quan hi ha dos òxids de metalls alcalins al vidre alhora, l'estabilitat química del vidre arriba a un valor extrem a causa de l'"efecte alcalí mixt", i aquest efecte és més evident en el vidre de plom.
③ Quan els metalls alcalinotèrres o altres òxids metàl·lics divalents substitueixen el silici i l'oxigen en el vidre de silicat, també es reduirà l'estabilitat química del vidre. Tanmateix, l'efecte de reduir l'estabilitat és més feble que el dels òxids de metalls alcalins. Entre els òxids divalents, BaO i PbO tenen l'efecte més fort en la reducció de l'estabilitat química, seguits de MgO i CaO.
④ Al vidre base amb una composició química de 100SiO2+(33.3-x)Na2O+xRO(R2O3 o RO2), després de substituir part de Na2O per òxids com CaO, MgO, AlO3, TiO2, ZrOz i BaO en seqüència, l'ordre de resistència a l'aigua i resistència a l'àcid és el següent.
Water resistance: ZrO2>AlO3>TiOz>ZnO>MgO>CaO>Bao.
Acid resistance: ZrO2>Al2O3>ZnO>CaO>TiOz>MgO>Bao.
Entre les composicions de vidre, ZrO₂ té la millor resistència a l'aigua i l'àcid, així com la millor resistència als àlcalis, però és difícil de fondre. BaO no és bo en ambdós casos.
Entre els òxids trivalents, l'òxid d'alumini i l'òxid de bor també tindran un fenomen d'"anomalia del bor" pel que fa a l'estabilitat química del vidre.
En el vidre de silicat de sodi-calç xNa2O·yCaO·zSiO2, si el contingut d'òxid compleix la relació (2-1), es pot obtenir un vidre força estable.
En resum, qualsevol òxid que pugui enfortir la xarxa d'estructura de vidre i fer que l'estructura sigui completa i densa pot millorar l'estabilitat química del vidre; en cas contrari, reduirà l'estabilitat química del vidre.

El vidre de l'ampolla pot tallar eficaçment els raigs ultraviolats i evitar el deteriorament del contingut. Per exemple, la cervesa produirà una olor després d'haver estat exposada a la llum amb una longitud d'ona inferior a 550 nm (llum blava o llum verda), que és l'anomenada olor de la llum solar. La qualitat d'aliments com el vi i la salsa també es veurà afectada després d'estar exposats a raigs ultraviolats per sota dels 250 nm. Els estudiosos alemanys van proposar que l'efecte fotoquímic de la llum visible es debilita gradualment de la llum verda a les ones llargues i acaba a uns 520 nm. En altres paraules, 520 nm és la longitud d'ona crítica. La llum més curta que aquesta longitud d'ona tindrà un efecte fotoquímic sobre el contingut de l'ampolla, provocant que la cervesa es faci malbé. Per tant, cal que el vidre de l'ampolla absorbeixi la llum per sota de 520 nm i les ampolles marrons tenen el millor efecte.
Quan la llet s'exposa a la llum, produeix "una lleugera olor" i "olor" a causa de la generació de peròxids i les reaccions posteriors. La vitamina C i l'àcid ascòrbic també es redueixen. La vitamina A, la vitamina B2 i la vitamina D també tenen situacions similars. Si s'afegeix a la composició del vidre un component que absorbeix els raigs ultraviolats però que té poc efecte sobre el color, es pot evitar l'impacte de la llum en la qualitat de la llet.
Per a ampolles i llaunes que contenen medicaments, cal un vidre de 2 mm de gruix per absorbir el 98% de la longitud d'ona de 410 nm i transmetre el 72% a 700 nm, cosa que pot prevenir reaccions fotoquímiques i observar el contingut de l'ampolla.
Excepte el vidre de quars, la majoria del vidre de sílice soda-calç normal pot filtrar la majoria dels raigs ultraviolats. El vidre de sílice soda-calç no pot transmetre llum ultraviolada (200 ~ 360 nm), però pot transmetre llum visible (360 ~ 1000 nm), el que significa que el vidre de sílice soda-calç normal pot absorbir la majoria dels raigs ultraviolats.
Per tal de satisfer els requisits dels consumidors sobre la transparència de les ampolles i llaunes de vidre, el millor és fer que el vidre de l'ampolla absorbeixi els raigs ultraviolats sense fer-lo de color fosc. L'addició de CeO2 a la composició pot complir aquest requisit. El ceri pot existir en dues formes, Ce3+ o Ce{4+, i tots dos ions produeixen una forta absorció ultraviolada. Les patents japoneses informen que una composició de vidre conté 0.01%~1,0% d'òxid de vanadi i 0,05%~0,5% d'òxid de ceri. Quan s'exposa a la llum ultraviolada, es produeix la següent reacció:
Ce3++V3+-Ce4++V2+
A mesura que augmenta el temps d'exposició, la dosi de radiació ultraviolada augmenta, la relació V2+ augmenta i el color del vidre s'aprofundeix. Per exemple, el sake és fàcil de deteriorar quan s'exposa a la llum ultraviolada, i l'ús d'ampolles de vidre de colors afecta la transparència, dificultant l'observació del contingut. Quan s'afegeix CeO2 i V203, el vidre és incolor i transparent quan el temps d'emmagatzematge és curt i la dosi de radiació ultraviolada és petita, però quan el temps d'emmagatzematge és llarg i la dosi de radiació ultraviolada és massa alta, el vidre canvia de color. La profunditat del canvi de color es pot utilitzar per jutjar la durada del temps d'emmagatzematge.