玻璃瓶罐

能用盖子或塞子密封，可定量盛装各种物料的空心玻璃制品。广泛用作饮料、酒类、化学制品、药品、文教用品和化妆品等的包装容器。玻璃瓶罐透明，易洁净，化学稳定性好，不污染内容物，气密性高，贮存性能优良，造型装饰丰富多采，可以多次回收使用，原料来源丰富。但玻璃瓶罐容易破碎，重容比大。这些缺点正随工艺技术的发展而逐渐得到改善。

玻璃制品的生产以玻璃瓶罐的产量最高。1980年世界玻璃制品产量为68Mt，其中玻璃瓶罐产量为40.8Mt。

沿革公元前2000~前500年,人类就可制造空心玻璃器皿。公元前200年开始使用吹管后,产油和酿酒业随之使用中空玻璃作容器。罗马帝国时期，玻璃容器的需求量增加，绝大部分产品是圆底的，须用铁架或木架支撑。后来由于吹制玻璃用模具的发展，才制造出无支架的平底瓶。5~15世纪,压制、拉制和吹制技术得到很大发展,为玻璃制造机械化奠定了基础。1867年,德国西门子兄弟把蓄热室连续熔化池窑应用于玻璃工业，使玻璃瓶罐的大规模生产成为可能。1880~1890年发明了压-吹法制造广口瓶和吹-吹法制造小口瓶的成型技术 (见玻璃制造)。1900年出现了第一台用电动机传动的制瓶机。1904~1905年美国M.J.欧文斯创制全自动真空吸料式制瓶机。1910年起，料滴供料机开始发展。1914年半自动吹-吹工艺发展成熟。1925年，美国哈德福-恩佩尔公司研制成功行列式制瓶机，采用吹-吹法生产，后来又发展为也可以用压-吹法生产。这种行列式制瓶机至今仍是使用的主要机型，并逐渐向多机组、多滴料方向发展。

中国在唐宋时已采用吹管吹制中空玻璃容器。近代玻璃工业形成于1904~1908年。1931年建立的上海晶华玻璃厂，是中国第一家采用横火焰和马蹄形火焰蓄热室池窑和自动制瓶机连续制造玻璃瓶罐的工厂。50年代后，兴建了一批规模较大的现代化制瓶工厂。80年代，玻璃瓶罐的生产中，最大的改进是玻璃瓶的轻量化，从而可以节约原料、燃料，提高生产速度，降低运输费用。

分类玻璃瓶罐种类繁多，有多种分类方法。①按外形分，有一般瓶罐、带柄瓶罐和管形瓶罐等，盛装容量1ml~25l。②按底部形状分，有圆形、椭圆形、正方形、长方形、扁平形等瓶罐，以圆形的居多。③按瓶口尺寸分，有广口、小口、喷洒口等瓶罐。瓶口内径大于30mm、无肩或少肩的称为广口瓶，常用于盛装半流体和粉状或块状固体物品;内径小于30mm的称为小口瓶，常用于盛装各种流体物品。④按瓶口与瓶盖配合的形式分，有连续螺纹瓶口、软木塞瓶口、倾注用瓶口、冠形盖瓶口、滚压盖瓶口、塑料盖件瓶口、喷洒用瓶口、压上-拧开瓶口、侧封-撬开瓶口、玻璃塞磨砂瓶口、带柄瓶口及管形瓶口等瓶罐。瓶口的尺寸和公差均标准化。⑤按瓶罐使用要求分，有一次用瓶罐和回收瓶罐。一次用瓶罐使用一次即废弃;回收瓶罐可多次回收，周转使用。⑥按成型方法分，有模制瓶和管制瓶。模制瓶由玻璃液直接在模具中成型制得;管制瓶是先将玻璃液拉成玻璃管，然后再加工成型。⑦按瓶罐颜色分，有无色、有色和乳浊色瓶罐。玻璃瓶罐大多数是清澈无色的，可使内容物保持正常的形象。其次是绿色的和棕色的。绿色的通常盛装饮料;棕色的用于盛装药品或啤酒。它们可以吸收紫外线，有利于保护内容物。美国规定这种有色玻璃瓶罐的平均壁厚应使波长290~450nm的光波的透过率低于10%。少数化妆品、雪花膏和药膏等物品，则用乳浊色玻璃瓶罐盛装。

原料和化学成分 瓶罐玻璃配合料一般由7~12种原料组成。主要有石英砂、纯碱、石灰石、白云石、长石、硼砂、铅和钡的化合物等。此外，还有澄清剂、着色剂、脱色剂、乳浊剂等辅助材料(见玻璃制造)。粗颗粒石英难于熔融完全;颗粒过细在熔制过程中又容易产生浮渣和粉尘，影响熔化，易堵塞熔窑蓄热室。适宜粒度为0.25~0.5mm。为利用废旧玻璃，一般还加入碎玻璃,其用量通常为20~60%，最高可达90%。

玻璃瓶罐玻璃的化学成分，按其使用要求、成型方法、成型速度、工艺特点和原料品种等而有差异。绝大多数瓶罐采用钠钙硅酸盐玻璃。钠钙硅酸盐玻璃的主要成分为SiO2、Na2O和CaO。引入适量Al2O3和MgO，可以降低玻璃的析晶倾向，增强玻璃的化学稳定性和机械强度，改善玻璃的成型性能。世界上大多数国家的钠钙瓶罐玻璃的化学成分为:SiO270~74%,CaO与MgO10~14%，Na2O 与 K2O13~16%，Al2O31.5~2.5%。制造无色玻璃瓶罐时,石英砂中Fe2O3的含量很低(一般为0.03%左右)。在普通钠钙玻璃中，添加Cr2O3和Fe2O3，玻璃呈翠绿色，添加硫-碳或MnO2和Fe2O3，玻璃呈棕色。盛装药品的瓶罐，要求具有较高的化学稳定性，用硼硅酸盐玻璃制造。高级化妆品瓶，常用含铅、钡或锌的晶质玻璃制造，有的为乳浊玻璃，一般用氟化物作乳浊剂。

质量要求玻璃瓶罐应具备一定的性能和达到一定的质量标准。

①玻璃质量:纯净均匀，无砂石、条纹、气泡等缺陷。无色玻璃的透明度高;颜色玻璃的颜色均匀和稳定，能吸收一定波长的光能。

②物理化学性能:具有一定的化学稳定性，不与盛装物发生作用。具有一定的抗震性和机械强度，能经受洗涤、杀菌等加热、冷却过程和承受灌装、储运，遇到一般性内外部应力、震动、冲击，可保持无损。

③成型质量:保持一定的容量、重量和形状，壁厚均匀，口部圆滑、平整以保证灌装便利和密封良好。无歪扭变形、表面不光滑、不平整以及裂纹等缺陷。

制造工艺玻璃瓶罐制造主要包括配合料制备、熔制、成型、退火、表面处理和加工、检验和包装等工序。

①配合料制备:包括原料的贮存、称量、混合及配合料的输送。要求配合料混合均匀，化学成分稳定。

②熔制:瓶罐玻璃的熔制多在连续作业式火焰池窑(见玻璃熔窑)中进行。横火焰池窑的日产量一般超过200t,大型的达400~500t。马蹄形火焰池窑的日产量多在200t以下。玻璃熔制温度最高达1580~1600℃。熔制的能耗约占生产中总能耗的70%。可通过池窑全面保温、增大蓄热室格子砖容量、改善料堆分布、提高燃烧效率和控制玻璃液对流等措施，有效地节约能源。在熔化池中鼓泡能改善玻璃液对流，强化澄清均化过程，增加出料量。在火焰窑中用电热助熔，可在不增大熔窑的情况下增加产量，提高质量。

③成型:主要采用模制法，应用吹-吹法成型小口瓶，压-吹法成型广口瓶(见玻璃制造)。较少采用管制法。现代玻璃瓶罐的生产广泛采用自动制瓶机高速成型。这种制瓶机对料滴的重量、形状和均匀性都有一定的要求，因此要严格控制供料槽中的温度。自动制瓶机类型较多，其中以行列式制瓶机最为常用。这种制瓶机料滴服从制瓶机,而不是制瓶机服从料滴,因而没有旋转部分,作业安全,且任一分部都可以单独停车进行维修而不影响其他分部作业(图1)。行列式制瓶机制造瓶罐的范围广，灵活性大，已发展为12组、双滴料或三滴料成型以及进行微机控制。

④退火:玻璃瓶罐的退火是为了使玻璃残留的永久应力消减至允许值。退火通常在网带式连续退火炉中进行，最高退火温度约为550~600℃。网带式退火炉(图2)采用强制气流循环加热,使炉膛横断面温度分布一致并形成气幕,限制纵向气流运动,保证了炉内各带温度均匀稳定。

⑤表面处理和加工:一般通过在退火炉的热端和冷端涂层的方法对玻璃瓶罐进行表面处理。热端涂层是将成型后处于炽热状态(500~600℃)的瓶罐置于气化的四氯化锡、四氯化钛或四氯化锡丁酯的环境中，使这些金属化合物在热的瓶罐表面上经过分解氧化成氧化物薄膜，以填平玻璃表面微裂纹,同时防止表面微裂纹的产生,提高玻璃瓶罐的机械强度。冷端涂层是用单硬脂酸盐、油酸、聚乙烯乳剂、硅酮或硅烷等，在退火炉出口处对温度约100~150℃的瓶罐表面进行喷涂，形成一层润滑膜，以提高瓶罐表面的抗磨损、润滑性和抗冲击强度。生产中，冷端涂层与热端涂层常结合使用。对于1l以上的大容量瓶罐，有的在其表面加泡沫聚苯乙烯或聚乙烯膜护套。护套有热收缩性，套上加热后紧束瓶身，坚韧有弹性，防震抗摩擦，瓶罐破碎时无碎片飞迸，可避免造成人身伤害。

配用玻璃塞的试剂瓶、样品瓶、香水瓶等用砂浆或金刚砂加水作磨料进行磨口和磨塞。高级化妆品、香水瓶常进行研磨抛光加工，消除模具斑痕，增加光泽。高档酒瓶或艺术装饰的瓶罐用氢氟酸进行腐蚀，造成表面光漫射，手感细腻。为在玻璃表面印商标和装饰，可采用喷彩、网印、贴花加工方法，将玻璃釉料施于瓶罐表面,在600℃下烘烤，釉料与玻璃熔结，形成永久性的花纹。若用有机颜料彩饰，只需经200~300℃熔烘。

⑥检验:查出有缺陷的制品,保证制品质量。玻璃瓶罐的缺陷分玻璃本身缺陷和瓶罐成型缺陷两大类。前者包括气泡、结石、条纹和颜色不正等;后者为裂纹、厚薄不匀、变形、冷斑、皱纹等。此外，还需检查瓶罐重量、容量、瓶口和瓶身尺寸公差、耐内应力、耐热震和应力消除程度。啤酒瓶、饮料食品瓶等由于生产速度高，批量大，靠目视检查已经不能适应，现已有自动检查设备，如预选器(检查瓶罐的外形及尺寸公差)、瓶口检查器、裂纹检查器、壁厚检查装置、挤压试验器、耐压试验器等。

⑦包装:有瓦楞纸板箱包装、塑料箱包装和托盘集装式包装。均已实现自动化。瓦楞纸板箱包装从空瓶包装开始直到灌装、销售，都利用同一纸箱。塑料箱包装使用的塑料箱可回收重复利用。托盘集装式包装是将检验合格的瓶子排列成矩形瓶阵,移至托盘上逐层堆放,到规定的层数即进行包扎。一般还罩上塑料薄膜套，加热使其收缩，紧裹成结实的整体，再捆扎，这种又称热塑包装。