Composición y materias primas del vidrio para botellas

Existen muchas formas de clasificar la composición del vidrio de las botellas. Según el diferente contenido de óxido del vidrio de las botellas, se puede dividir en componentes de vidrio sódico-cálcico, componentes de vidrio con alto contenido de calcio y componentes de vidrio con alto contenido de aluminio, pero esta clasificación no es rigurosa. Por ejemplo, el contenido de Ca0 es un componente con alto contenido de calcio y el contenido de Al2O3 es un componente con alto contenido de aluminio. Es difícil establecer un límite claro. Aquí se incluye solo para facilitar la investigación y la explicación.
Según los diferentes usos del vidrio para botellas, los componentes del vidrio para botellas también se pueden dividir en componentes de vidrio para botellas de cerveza, componentes de vidrio para botellas de licor, componentes de vidrio para botellas de lata, componentes de vidrio para botellas de uso médico y componentes de vidrio para botellas de reactivos y materias primas químicas. De acuerdo con los requisitos de rendimiento del vidrio para diferentes usos, los componentes de vidrio deben diseñarse de manera específica para reducir los costos.
El método más común en China es dividir los tipos de componentes de vidrio según el color. Se acostumbra dividirlo en material blanco de alta calidad (Fe2O3< 0.06%), bright material (ordinary white material), semi-white material (light blue material Fe2O3<0.5%), color material, and milky white material. Common high-white materials are generally used for high-end wine bottles and cosmetic bottles; semi-white materials are used for canned bottles, which contain a certain amount of Fe2 O3, mainly used to absorb ultraviolet rays, containing Fe2 O3 <0.5%, and the ultraviolet limit is below 320nm. Beer bottles are green or amber, and the absorption limit is about 450nm.

La composición del vidrio de soda-cal para botellas se basa en el sistema ternario SiO2-CaO-Na2O con Al2O3 y MgO añadidos. La diferencia con el vidrio plano es que el contenido de Al2O3 en el vidrio para botellas es relativamente alto, el contenido de CaO también es relativamente alto y el contenido de MgO es relativamente bajo. Independientemente del tipo de equipo de moldeo, ya sean botellas de cerveza, botellas de licor o botellas enlatadas, se puede utilizar este tipo de composición y solo es necesario realizar algunos ajustes de acuerdo con la situación real. Su composición (fracción de masa) varía de: SiO270% a 73%, Al2O3 2% a 5%, Ca07.5% a 9.5%, MgO1.5% a 3%, R2O13.5% a 14.5%. Este tipo de composición se caracteriza por un contenido moderado de aluminio. Se puede utilizar arena de sílice que contenga Al2O3 o se pueden introducir óxidos de metales alcalinos utilizando feldespato para ahorrar costos. La cantidad de Ca0+MgO es relativamente alta y la velocidad de endurecimiento es relativamente rápida para adaptarse a velocidades de máquina más altas. Se utiliza una parte de MgO para reemplazar el CaO para evitar que el vidrio se cristalice en el orificio de flujo, el canal de material y el alimentador. El Al2O3 moderado puede mejorar la resistencia mecánica y la estabilidad química del vidrio.

La relación de MgO y CaO en el vidrio sódico-cálcico tiene una gran influencia en la velocidad de fusión y el rendimiento de cristalización del vidrio. Las investigaciones han descubierto que cuando la relación MgO/CaO es de 0.49~0.50, que se encuentra en el punto eutéctico bajo del diagrama de fases del sistema binario MgO-CaO, la velocidad de fusión del vidrio es la más rápida, la temperatura límite superior de la cristalización del vidrio es la más baja y la tendencia a la cristalización es pequeña.

La composición de alto contenido de calcio es la composición tradicional del vidrio para botellas. En la década de 1970, Japón mejoró la composición del sistema de sodio y calcio a una composición de alto contenido de calcio para satisfacer las necesidades de moldeo de alta velocidad. En la actualidad, la composición de vidrio de alto contenido de calcio es el sistema de componentes principal del vidrio para botellas, y su composición (fracción de masa) varía de: SiO270%^~73%, CaO9.5%~11.6%, R2013.5%~15%.
Las principales características del vidrio con alto contenido de calcio son las siguientes.
1. Reducir la variedad de materias primas y simplificar el procesamiento de materias primas y el proceso de dosificación.
2. Introduzca más CaO y utilice piedra caliza granular con un tamaño de partícula de aproximadamente 1,5 mm como materia prima, que reacciona con arena de sílice a una temperatura más baja, lo que favorece la fusión; a alta temperatura, Ca0 puede reducir la viscosidad, lo que favorece la clarificación.
El aumento de la velocidad de endurecimiento del vidrio favorece el aumento de la velocidad de la máquina y la reducción de diversos defectos en el proceso de moldeo.
No se utiliza MgO para evitar que el vidrio se caiga.
El vidrio con alto contenido de calcio es fácil de cristalizar y la fase cristalina principal es la wollastonita. Si la temperatura del canal de material y del alimentador fluctúa, es fácil acercarse a la temperatura de cristalización y cristalizar. En casos severos, el recipiente de material se bloqueará, por lo que la temperatura debe controlarse estrictamente.

El alto contenido de aluminio también es un componente tradicional del vidrio para botellas. Es difícil formular un rango de composición claro para el vidrio con alto contenido de aluminio. En general, se cree que el contenido de Al2O3 es más del 6%, y algunas personas creen que el contenido de Al2O3 debería ser más del 9%. En comparación con el vidrio sódico-cálcico y el vidrio con alto contenido de cal, puede ser más razonable utilizar un 6% de Al2O3 para distinguir el vidrio con alto contenido de aluminio. Si se va a dividir más finamente, el vidrio con alto contenido de aluminio también se divide en tipo alto en aluminio, alto en calcio, bajo en sodio y tipo alto en aluminio, sódico-cálcico.
La característica del vidrio con alto contenido de aluminio es que puede utilizar rocas, relaves y escorias que contienen aluminio y álcali, como nefelina, fonolita, perlita, relaves de granito, relaves de tantalio-niobio, etc., especialmente litio y flúor, que hacen que el vidrio sea fácil de fundir y clarificar. En general, las materias primas con alto contenido de aluminio traerán más impurezas como Fe2O3 y TiO2 a la composición del vidrio, por lo que solo se pueden usar para materiales semiblancos y verdes.
El mayor impacto de los componentes con alto contenido de aluminio en las propiedades del vidrio es el aumento de la viscosidad del vidrio y, a la misma viscosidad, aumenta la temperatura correspondiente. El cambio de temperatura de la viscosidad del vidrio cuando el 1% de Al2O3 reemplaza al SiO2 se muestra en la Tabla 2-3. Algunas empresas nacionales adoptan el método de aumentar el contenido de CaO y Mg0 en el vidrio con alto contenido de aluminio para reducir la viscosidad a alta temperatura y la temperatura de fusión del líquido de vidrio. Al mismo tiempo, es beneficioso para clarificar el vidrio, aumentar la producción y también ayudar a aumentar la velocidad de la máquina.

La temperatura de fusión, la temperatura de formación, la temperatura de ablandamiento y la temperatura de recocido del vidrio con alto contenido de aluminio han aumentado, la velocidad de endurecimiento ha aumentado, la superficie del vidrio es propensa a las nervaduras y rayas onduladas, la uniformidad de la pared de la botella es difícil de controlar y la uniformidad del corte del anillo se ha deteriorado. Por lo tanto, es mejor agregar surfactantes al vidrio con alto contenido de aluminio para reducir la tensión superficial del vidrio, de modo que las rayas en el vidrio con alto contenido de aluminio sean fáciles de difundir y homogeneizar, a fin de obtener un líquido de vidrio con mejor calidad. El vidrio con alto contenido de aluminio es fácil de cristalizar, especialmente el vidrio con alto contenido de CaO y bajo contenido de R2O. Algunas fábricas han experimentado cristalización en el orificio de flujo y han bloqueado el orificio de flujo y detenido la producción. Cuando se utiliza una fórmula con alto contenido de aluminio, el canal de material también es fácil de cristalizar. Por lo tanto, el canal de material debe tener mejores medidas de aislamiento y medios de calentamiento perfectos. Además, la estabilidad química del vidrio con alto contenido de aluminio, como la resistencia al agua y a los álcalis, se reduce ligeramente, y la resistencia a la compresión mejora ligeramente.
El vidrio con alto contenido de aluminio tiene una gran resistencia y una fuerte resistencia a la erosión hídrica. Sin embargo, el líquido de vidrio que contiene la fórmula con alto contenido de aluminio no favorece la clarificación y la homogeneización debido a su alta viscosidad, especialmente cuando el clarificador se utiliza de forma inadecuada, habrá consecuencias adversas. Debido a algunos problemas en el control de la producción y la calidad del vidrio con alto contenido de aluminio, algunas fábricas nacionales que originalmente utilizaban componentes con alto contenido de aluminio con el fin de sustituir los álcalis han cambiado a componentes de vidrio con alto contenido de calcio o cal sódica a medida que el suministro de mercado de carbonato de sodio se vuelve suficiente. Sin embargo, algunas fábricas individuales ya han dominado las condiciones de producción del vidrio con alto contenido de aluminio y todavía utilizan componentes con alto contenido de aluminio.