Soorten en prestaties van flessenglas

(1) Flessenglas moet een bepaalde mechanische sterkte hebben Flessenglas zal onderhevig zijn aan verschillende spanningen vanwege verschillende gebruiksomstandigheden. Over het algemeen kan het worden onderverdeeld in interne druksterkte, hittebestendigheid, mechanische slagvastheid, kantelsterkte van de fles, verticale belastingsterkte, enz. Vanuit het perspectief van het breken van glazen flessen is de directe oorzaak echter bijna altijd mechanische impact, vooral wanneer glazen flessen herhaaldelijk worden bekrast en gestoten tijdens transport en vullen. Daarom moeten glazen flessen bestand zijn tegen algemene interne en externe spanningen, trillingen en stoten die worden ondervonden tijdens het vullen, opslaan en transporteren. De sterkte van flessenglas varieert enigszins, afhankelijk van of het een met gas gevulde fles is of een niet-met gas gevulde fles, een wegwerpfles of een gerecyclede fles, maar het moet veilig zijn om te gebruiken en niet barsten. Niet alleen moet de drukweerstand worden gecontroleerd voordat het de fabriek verlaat, maar ook het probleem van de sterktevermindering van gerecyclede flessen tijdens recycling moet worden overwogen. Volgens buitenlandse gegevens wordt de sterkte na 5 keer gebruiken met 40% verminderd (slechts 60% van de oorspronkelijke sterkte); na 10 keer gebruiken is de sterkte met 50% verminderd. Daarom is het bij het ontwerpen van de flesvorm noodzakelijk om rekening te houden met de sterkte van het glas, die een voldoende veiligheidsfactor heeft om te voorkomen dat de fles "explodeert" en mensen verwondt.
(2) Factoren die de mechanische sterkte van flessenglas beïnvloeden De ongelijk verdeelde restspanning in het flessenglas vermindert de sterkte aanzienlijk. De interne spanning in glasproducten verwijst voornamelijk naar thermische spanning, en het bestaan ​​ervan zal leiden tot verminderde mechanische sterkte en slechte thermische stabiliteit van glasproducten.
Macro- en microdefecten in glas, zoals steentjes, blaasjes, strepen, etc., veroorzaken vaak interne spanningen vanwege de inconsistente samenstelling met de hoofdglassamenstelling en verschillende uitzettingscoëfficiënten, waardoor scheuren ontstaan, die de sterkte van glasproducten ernstig aantasten.
Bovendien hebben krassen en slijtage op het glasoppervlak een grote invloed op de sterkte van het product. Hoe groter en scherper de littekens, hoe significanter de afname in sterkte. Scheuren die op het oppervlak van flessenglas worden gevormd, worden voornamelijk veroorzaakt door krassen op het glasoppervlak, met name oppervlaktekrassen tussen glas en glas. Voor flessenglas dat hoge druk moet weerstaan, zoals bierflessen en frisdrankflessen, zal de afname in sterkte ervoor zorgen dat het product barst tijdens de verwerking en het gebruik, dus botsingen, slijtage en slijtage moeten ten strengste worden verboden tijdens transport en vullen.
De dikte van de fleswand is direct gerelateerd aan de mechanische sterkte van de fles en zijn vermogen om interne druk te weerstaan. Als de dikteverhouding van de fleswand te groot is en de dikte van de fleswand ongelijk is, zal de fleswand zwakke schakels hebben, wat de slagvastheid en de interne drukweerstandprestaties beïnvloedt. De nationale norm GB4544-1996 "Bierfles" bepaalt strikt dat de dikteverhouding van de fleswand<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.

Tijdens het desinfectie- en sterilisatieproces moet flesglas bestand zijn tegen drastische temperatuurveranderingen. Wanneer de trekspanning de sterkte van het glas overschrijdt, zal het breken. Daarom moet de thermische stabiliteit van flesglas voldoen aan de vereisten, een zekere mate van thermische schokbestendigheid hebben en bestand zijn tegen verwarmings- en koelprocessen zoals wassen en sterilisatie.
De belangrijkste factoren die de thermische stabiliteit van flessenglas beïnvloeden, zijn de volgende.
De lineaire uitzettingscoëfficiënt a van glas verandert sterk met de verandering van samenstelling, dus de lineaire uitzettingscoëfficiënt heeft een beslissende betekenis voor de thermische stabiliteit van glas. Hoe kleiner de thermische uitzettingscoëfficiënt van glas, hoe beter de thermische stabiliteit en hoe hoger de temperatuur die het monster kan weerstaan, en vice versa. Daarom kan elk onderdeel dat de thermische uitzettingscoëfficiënt van glas kan verminderen, de thermische stabiliteit van glas verbeteren, zoals SiO2, B2O3, Al2 03, ZrO2, ZnO, Mg0, enz. Alkalimetaaloxide R20 kan de thermische uitzettingscoëfficiënt van glas verhogen, dus glas dat een grote hoeveelheid alkalimetaaloxiden bevat, heeft een slechte thermische stabiliteit.
De thermische stabiliteit van glas is ook gerelateerd aan de dikte van het product. Hoe dikker de wand van een glasproduct is, hoe kleiner het plotselinge temperatuurverschil dat het kan weerstaan. Wanneer het wordt blootgesteld aan een thermische schok, wordt er drukspanning gegenereerd op het oppervlak van het glas, terwijl er bij snelle afkoeling trekspanning wordt gevormd op het oppervlak van het glas. De druksterkte van glas is 10 keer groter dan de treksterkte. Daarom wordt bij het meten van de thermische stabiliteit van glas het experiment meestal uitgevoerd onder de conditie van snelle afkoeling.
Door afschrikken kan de thermische stabiliteit van glas met 1,5 tot 2 keer toenemen. Dit komt doordat het oppervlak van het glas na het afschrikken een gelijkmatig verdeelde drukspanning heeft, die de trekspanning die op het oppervlak van het product wordt gegenereerd wanneer het snel wordt afgekoeld, kan compenseren.

Tijdens gebruik worden glasproducten blootgesteld aan corrosie door water, zuur, alkali, zout, gas en verschillende chemische reagentia en vloeibare medicijnen. Het vermogen van glas om deze corrosie te weerstaan, wordt de chemische stabiliteit van glas genoemd. Verschillende glazen flessen en blikken worden over het algemeen gebruikt in het dagelijks leven van mensen. Voor flessen en blikken die wijn, dranken en voedsel bevatten, moeten ze een bepaalde chemische stabiliteit hebben, met name voor zoutoplossingsflessen en ampullenflessen die in de geneeskunde worden gebruikt. De chemische stabiliteitsvereisten zijn hoger, anders lossen de componenten in het glas op in de vloeibare medicijnen en zal er zelfs afbladderen optreden, wat bepaalde schade aan het menselijk lichaam veroorzaakt.
Met de formulering van normen voor de evaluatie van groene producten en de verbetering van testtechnologie is de detectie van schadelijke stoffen in flessenglas steeds strenger geworden, met name de EU gebruikt vaak groene barrières om de export van Chinese producten te beperken, wat van invloed is op de toegang van producten tot de internationale markt. Daartoe hebben de Algemene Administratie voor Kwaliteitstoezicht, Inspectie en Quarantaine en de Staatsadministratie voor Standaardisatie de toegestane grenswaarden van arseen en antimoon toegevoegd op basis van de toegestane grenswaarden van lood en cadmium in IS07086-2:2000 "Holglasproducten in contact met levensmiddelen--toegestane grenswaarden van lood- en cadmiumoplossing" volgens de situatie in China (tabel 2-1).
De factoren die de chemische stabiliteit van glas beïnvloeden, zijn de volgende.
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 Wanneer er twee alkalimetaaloxiden tegelijkertijd in het glas aanwezig zijn, bereikt de chemische stabiliteit van het glas een extreme waarde vanwege het "gemengde alkali-effect". Dit effect is het duidelijkst zichtbaar in loodglas.
③ Wanneer aardalkalimetalen of andere divalente metaaloxiden silicium en zuurstof in silicaatglas vervangen, zal de chemische stabiliteit van het glas ook worden verminderd. Het effect van het verminderen van de stabiliteit is echter zwakker dan dat van alkalimetaaloxiden. Van de divalente oxiden hebben BaO en PbO het sterkste effect op het verminderen van de chemische stabiliteit, gevolgd door MgO en CaO.
④ In het basisglas met een chemische samenstelling van 100SiO2+(33,3-x)Na2O+xRO(R2O3 of RO2), na vervanging van een deel van Na2O door oxiden zoals CaO, MgO, AlO3, TiO2, ZrOz en BaO in volgorde, is de volgorde van waterbestendigheid en zuurbestendigheid als volgt.
Water resistance: ZrO2>AlO3>TiOz>ZnO>MgO>CaO>BaO.
Acid resistance: ZrO2>Al2O3>ZnO>CaO>TiOz>MgO>BaO.
Van de glascomposities heeft ZrO₂ de beste water- en zuurbestendigheid, evenals de beste alkalibestendigheid, maar is moeilijk te smelten. BaO is in beide gevallen niet goed.
Van de driewaardige oxiden vertonen aluminiumoxide en booroxide ook een "booranomalie" wat betreft de chemische stabiliteit van glas.
In natriumkalksilicaatglas xNa2O·yCaO·zSiO2 kan, als het oxidegehalte voldoet aan de relatie (2-1), een redelijk stabiel glas worden verkregen.
Samengevat: elk oxide dat het netwerk van glasstructuren kan versterken en de structuur compleet en dicht kan maken, kan de chemische stabiliteit van het glas verbeteren. Anders zal het de chemische stabiliteit van het glas verminderen.

Flessenglas kan ultraviolette straling effectief afsnijden en de achteruitgang van de inhoud voorkomen. Bier zal bijvoorbeeld een geur produceren na blootstelling aan licht met een golflengte onder de 550 nm (blauw licht of groen licht), wat de zogenaamde zonlichtgeur is. De kwaliteit van voedingsmiddelen zoals wijn en saus zal ook worden beïnvloed na blootstelling aan ultraviolette straling onder de 250 nm. Duitse geleerden stelden voor dat het fotochemische effect van zichtbaar licht geleidelijk verzwakt van groen licht naar lange golven en eindigt bij ongeveer 520 nm. Met andere woorden, 520 nm is de kritische golflengte. Licht korter dan deze golflengte zal een fotochemisch effect hebben op de inhoud van de fles, waardoor bier wordt beschadigd. Daarom is flessenglas vereist om licht onder de 520 nm te absorberen, en bruine flessen hebben het beste effect.
Wanneer melk wordt blootgesteld aan licht, produceert het "lichte geur" ​​en "geur" ​​door de generatie van peroxiden en daaropvolgende reacties. Vitamine C en ascorbinezuur worden ook verminderd. Vitamine A, vitamine B2 en vitamine D hebben ook vergelijkbare situaties. Als een component die ultraviolette stralen absorbeert maar weinig effect heeft op de kleur wordt toegevoegd aan de glascompositie, kan de impact van licht op de kwaliteit van de melk worden vermeden.
Voor flessen en blikjes met medicijnen is 2 mm dik glas nodig om 98% van de golflengte van 410 nm te absorberen en 72% bij 700 nm door te laten. Zo kunnen fotochemische reacties worden voorkomen en kan de inhoud van de fles worden waargenomen.
Behalve kwartsglas kan het meeste gewone soda-kalk-silicaglas de meeste ultraviolette stralen filteren. Soda-kalk-silicaglas kan geen ultraviolet licht (200~360nm) doorlaten, maar kan wel zichtbaar licht (360~1000nm) doorlaten, wat betekent dat gewoon soda-kalk-silicaglas de meeste ultraviolette stralen kan absorberen.
Om te voldoen aan de eisen van consumenten voor de transparantie van glazen flessen en blikjes, is het het beste om het flesglas ultraviolette stralen te laten absorberen zonder het donker van kleur te maken. Het toevoegen van CeO2 aan de samenstelling kan aan deze eis voldoen. Cerium kan in twee vormen bestaan, Ce3+ of Ce4+, en beide ionen produceren een sterke ultraviolette absorptie. Japanse patenten melden dat een glassamenstelling 0.01%~1.0% vanadiumoxide en 0.05%~0.5% ceriumoxide bevat. Bij blootstelling aan ultraviolet licht vindt de volgende reactie plaats:
C3++V3+-C4++V2+
Naarmate de belichtingstijd toeneemt, neemt de dosis ultraviolette straling toe, neemt de V2+-verhouding toe en wordt de kleur van het glas dieper. Sake verslechtert bijvoorbeeld gemakkelijk wanneer het wordt blootgesteld aan ultraviolet licht, en het gebruik van gekleurde glazen flessen beïnvloedt de transparantie, waardoor het moeilijk wordt om de inhoud te bekijken. Wanneer CeO2 en V2O3 worden toegevoegd, is het glas kleurloos en transparant wanneer de opslagtijd kort is en de dosis ultraviolette straling klein is, maar wanneer de opslagtijd lang is en de dosis ultraviolette straling te hoog is, verandert het glas van kleur. De diepte van de kleurverandering kan worden gebruikt om de lengte van de opslagtijd te beoordelen.