Производство стеклянной и металлической тары

Для жестянобаночного производства чаще всего используются припои в  виде прутков и ленты. Припои должны быть однородны по составу.

После пайки корпус подвергается отбортовке, при которой в месте  нахлестки продольного шва края жести стремятся сдвинуться один относительно другого. Припой обладает временным сопротивлением разрыву, которое в 7–8 раз меньше сопротивления, оказываемого белой жестью. Разрыва в месте нахлестки не происходит потому, что относительное удлинение припоя в 2–2,5 раза больше удлинения основного металла.

Паяльная  жидкость (флокс) применяется для очистки поверхности жести. При изготовлении корпусов сборных банок флоксом перед пайкой смазывают продольный шов.

Флокс должен удовлетворять  следующим требованиям: улучшать смачивание поверхности жести жидким припоем; удалять с поверхности жировые вещества, а также другие загрязнения и окислы металлов; не оказывать корродирующего действия на жесть и припой; не загрязнять поверхность консервных банок; не оказывать вредного влияния на их содержимое.

Имеется несколько видов  флоксов. В жестяно-баночном производстве применяют главным образом канифольную  и олеиновую паяльные жидкости.

Паяльные жидкости, не содержащие канифоли, сильнее действуют  на металл консервных банок, чем канифольная жидкость. Но канифольная жидкость плохо смывается с банок и загрязняет механизмы корпусообразующей машины.

Флюсы применяются для очистки расплавленного припоя и предотвращения его окисления, а также для очистки и облуживания паяльного вала корпусообразующей машины. Наиболее часто в качестве флюсов используют хлористый цинк или смесь «хлористый цинк – аммоний»

Хлористый цинк применяется  в виде кристаллов, порошка или  крепкого раствора. Раствор хлористого цинка можно получить из твердого хлористого цинка или путем химической реакции цинка с соляной кислотой.

 

2. Технология производства стеклянной и металлической тары. Перспективные направления технологии.

Технологический процесс  изготовления стеклотары состоит из следующих этапов: приготовление шихты, стекловарение, формование стеклотары, отжиг стеклотары.

Приготовление шихты

Основные условия получения  нормальной, правильно приготовленной шихты:

применение обогащенных (если это необходимо для данного  вида изделий) и подготовленных материалов;

точное отвешивание  сырьевых материалов по заранее рассчитанному составу шихты;

тщательное перемешивание  сырьевых материалов до полной однородности;

подача и загрузка шихты, исключающие возможность  ее расслаивания.

Основное требование к шихте – высокая степень  однородности. Однородная шихта облегчает процесс стеклообразования и исключает ряд пороков в готовом стекле.

Для обеспечения однородности шихты важное значение имеют ее влажность и зерновой состав сырьевых материалов.

Зерна сырьевых материалов должны иметь определенный размер, так как от этого зависит равномерность их растворения и возможное расслоение шихты. При одинаковых размерах зерен шихта расслаивается тем больше, чем крупнее зерна.

Влага в небольшом  количестве благоприятно влияет на однородность шихты. Вода подается непосредственно  в смеситель или производится увлажнение песка при его взвешивании.

Влажность содовой шихты  должна быть 3–5 %, сульфатной – до 7 %.

Для приготовления шихты  сырьевые материалы подвергаются следующим операциям: измельчение, сушка, сортирование и обогащение.

Измельчение осуществляется истиранием; раздавливанием; ударами.

Применяемые на стеклозаводах  машины для измельчения материалов разделяются на бегуны, дробилки (молотковые и щековые) и мельницы (шаровые).

Дробилки применяют  для измельчения кусков материала  с начальным размером 70 мм. Мельницы используются при начальных размерах кусков 2–20 мм для получения порошкообразного материала с размером частиц 0,1 – 0,5 мм.

На стеклозаводах также  используются машины для разрыхления  скомковавшихся, слежавшихся и не имеющих твердых включений материалов (соды, селитры, поташа).

Сушка. На стеклозаводах обычно сушат песок, мел, известняк, доломит, сульфат натрия.

Температура сушки песка  составляет 700 – 800 °С; температура сушки мела, известняка и доломита не должна превышать 400 °С, так как при более высоких температурах начинается термическая диссоциация этих материалов.

Сортирование  и обогащение материалов. При сортировании из обрабатываемого материала выделяют и удаляют куски или частицы, размеры которых больше или меньше требуемых; материал также разделяют по крупности на несколько классов. При обогащении из материалов удаляют посторонние примеси.

Существуют следующие  способы сортирования и обогащения материалов: механический (просеивание через сита), пневматический (воздушная сепарация), электромагнитный и химический.

Наиболее распространено механическое сортирование, осуществляемое с помощью машин, оснащенных ситами, решетками и колосниками, на которых сырьевые материалы стекольного производства просеиваются.

Электромагнитное обогащение (магнитная сепарация) используется для очистки от железа материалов, в которых соединения железа находятся в виде минералов, притягиваемых магнитом. Магнитную сепарацию проходят пески, предназначенные для производства высококачественной обесцвеченной стеклотары.

После подготовки сырьевые материалы отвешивают. Это ответственная операция, от точности которой в значительной степени зависит качество стекломассы. Ошибки при взвешивании материалов приводят к изменению физико-химических свойств стекломассы.

Стекловарение

Процесс варки стекла представляет собой весьма сложный комплекс физических и физико-химических явлений и химических реакций, в результате которых шихта превращается в сложный расплав – стекломассу с определенными физико-химическими свойствами. Уже при сравнительно низких температурах, когда шихта находится еще в твердом состоянии, начинаются химические реакции силикатообразования.

Весь процесс стекловарения  состоит из пяти этапов: силикатообразования, стеклообразования, осветления, гомогенизации, охлаждения стекломассы.

Деление процесса стекловарения  на пять этапов является условным. Несмотря на ряд различий между этими этапами, они настолько тесно связаны между собой, что практически некоторые из них протекают не в строгой последовательности, а одновременно (например процессы силикато- и стеклообразования, осветления и гомогенизации). Последовательность или одновременность зависят от технологических режимов варки и конструктивных особенностей стекловаренных печей [10].

Варка стекла производится в стекловаренных печах различных типов. Различают стекловаренные печи периодического и непрерывного действия (горшковые и ванные печи).

Формование  стеклотары

Формованием стекла называется процесс превращения стекломассы  в стеклянные изделия различного назначения. При формовании стекла тесно переплетаются друг с другом явления теплопроводности, излучения, иногда и конвекции и течения стекломассы. Вязкость последней изменяется в чрезвычайно широких пределах. Точной теории, описывающей весь комплекс явлений, сопровождающих процесс формования стекла до сих пор не существует. В тоже время потребность стекольного производства в теории и точном расчете процесса формования совершенно очевидна [10].

Одной из характерных  особенностей стекол является их способность  к постепенному твердению. Основное свойство, определяющее этот процесс – вязкость. В производственных условиях превращение расплавленной стекломассы в готовое изделие характеризуется непрерывным нарастанием вязкости. Общий ход этого процесса во времени обусловлен двумя наиболее характерными и важными его стадиями: формообразованием и фиксацией формы.

Как уже было сказано  ранее, существуют следующие способы  формования стеклотары: выдувание, прессование и прессовыдувание.

Прессование – деформирование порции стекломассы в форме под  давлением. Это наиболее простой одностадийный метод формования штучных стеклянных изделий с полным оформлением последних формующим инструментом. Так как формование прессованием за один прием дает законченное изделие, причем в одной форме, эта единственная форма является сразу чистовой и окончательной.

Выдувание – широко распространенный способ изготовления полых изделий разнообразных форм и назначений. При свободном выдувании стекломасса легко раздувается в виде сферического пузыря. Если стекломасса раздувается внутри замкнутой формы, то раздуваемый пузырь приобретает очертания внутренней формы. В этом и состоит выработка стеклоизделий путем выдувания. Данным способом получают тонкостенные изделия, которые невозможно получить путем прессования.

Прессовыдувание – способ формования изделий из стекла, осуществляемый путем предварительного прессования стекломассы пуансоном на первой стадии технологического процесса и выдувания на второй завершающей стадии процесса.

Отжиг стеклотары

В технологии стекла термин «отжиг» характеризует процесс удаления или хотя бы уменьшения внутренних остаточных напряжений в стеклоизделиях. В процессе формования изделий из стекла и их охлаждения между поверхностными и внутренними слоями возникает некоторая разность температур, связанная с плохой теплопроводностью стекла. В результате неравномерного остывания поверхностных и внутренних слоев в стекле возникают напряжения сжатия и растяжения. Скорость исчезновения напряжений обратно пропорциональна вязкости среды.

Когда стекло после быстрого охлаждения полностью остывает, т. е. принимает одинаковую температуру по всему объему, напряжения, возникшие в момент охлаждения, либо исчезают, либо остаются. Если эти напряжения исчезают, то они называются временными, если остаются – остаточными. Первый случай имеет место, когда процесс быстрого охлаждения протекает при температурах, при которых вязкие (неупругие) деформации в стекле практически не имеют места. Второй случай связан с неупругими (вязкими) изменениями формы стекла и имеют решающее значение при получении закаленного или отожженного стекла.

Печи для отжига стеклоизделий  классифицируются по режиму работы, источнику  тепла, способу передачи тепла, направлению  движения отжигаемых изделий и конструкции транспортных средств.

Данные печи бывают периодического действия (камерные) и непрерывного действия (конвейерные).

В качестве источника  тепла для этих печей применяют  газообразное и жидкое топливо, а  также электроэнергию. По способу  передачи тепла печи делятся на муфельные, циркулярные и печи прямого действия.

К печам для отжига предъявляются жесткие требования в отношении равномерного распределения  тепла внутри печного пространства и точного выдерживания режима отжига стекла.

Технологические процессы изготовления металлической тары.

Как уже было сказано ранее, металлические консервные банки бывают сборные и цельноштампованные.

Изготовление сборных  металлических банок состоит  из следующих этапов: раскроя жести, изготовления концов, изготовления корпусов, закатывания, испытания банок на герметичность.

Раскрой жести. Изготовление концов и корпусов

Изготовление банок  начинается с раскраивания предварительно подготовленной жести.

Так как кромки листов могут иметь различные дефекты (вмятины, загнутые уголки и т. д.), при раскрое листа по краям обычно срезают полоски шириной 3 – 4 мм (рис 3. 7. а).

Чтобы из листа получилось как можно больше одинаковых заготовок при наименьшей площади отходов, размеры листа подбираются по размерам соответствующих заготовок.

Для лучшего использования  жести часто применяется комбинированный раскрой, при котором наряду с заготовками нужных размеров получаются дополнительные заготовки, пригодные для других изделий (например крышек). Применение такого раскроя не всегда желательно, так как при этом создается ряд неудобств:

а) затрудняется, а иногда и исключается возможность ведения раскраивания жести на сдвоенных автоматических ножницах;

б) побочные заготовки  не всегда могут быть использованы на данном предприятии.

О целесообразности раскроя  судят по степени полезного использования  площади листа, которая определяется по формуле

K = [(z × f)/F] × 100%,                 (3. 4)

где K – процент использования листа;

       z – число заготовок;

       f и F –площади одной заготовки и листа соответственно [1].

При хорошем использовании  листа K = 95 – 98 %. Если для получения бланков вместо листовой жести применять рулонную, то процент ее использования повышается ввиду отсутствия боковых отходов и, следовательно, лента разрезается поперек с минимальным остатком по концам. Необходимо, чтобы ширина ленты была равна размеру какой-нибудь стороны заготовки.

Жесть может быть разрезана с  помощью ножей двух видов: плоских  и дисковых.