Processus et technologie de production de produits en verre

La production de bouteilles en verre est un processus industriel complexe et sophistiqué, impliquant principalement des étapes telles que la préparation des matières premières, la fusion, le moulage, le recuit, l'inspection et l'emballage. Vous trouverez ci-dessous une explication détaillée du processus de production des bouteilles en verre typiques (verre sodocalcique) :

Matières premières de base

1、 Sable de silice: Le composant principal (environ 70 %) fournit du dioxyde de silicium pour former le squelette du réseau de verre.

2、 carbonate de sodium: Réduit la température de fusion.

3、 Calcaire/Dolomie: Fournit de l'oxyde de calcium et de l'oxyde de magnésium, améliorant la stabilité chimique et la dureté.

4、 Verre brisé: Fragments de verre recyclés et réutilisés, appelés « calcin ». Ils permettent de réduire considérablement la consommation d'énergie et de matières premières (la proportion peut atteindre 60 à 90 %).

5、 Matières premières auxiliaires:

● Clarificateur: (par exemple, le sulfate) aide à éliminer les bulles dans le verre en fusion.

● Colorant: (par exemple, l'oxyde de fer, l'oxyde de chrome, l'oxyde de cobalt) confère de la couleur à la bouteille.

● Décolorant: Élimine la teinte verte causée par les impuretés de fer dans les matières premières.

● Flux: Réduit encore davantage le point de fusion.

Processus de production principal

1. Pesage et mélange des matières premières:

Diverses matières premières (sable siliceux, carbonate de sodium, calcaire, verre brisé, etc.) sont automatiquement pesées selon le rapport de formule précis.

Les matières premières pesées sont introduites dans un grand mélangeur (par exemple, un mélangeur à tambour) pour un mélange complet. L’uniformité du mélange est essentielle à la qualité du verre et à l’efficacité de la fusion.

2、Fonte:

Les matières premières mélangées (lot) sont introduites en continu dans le four de fusion du verre via un alimentateur.

Le four de fusion est un grand four à haute température doté d'un bassin de fusion revêtu de briques réfractaires, généralement chauffé par des combustibles tels que le gaz naturel ou le pétrole lourd.

La température atteint environ 1500-1600°C, faisant fondre les matières premières solides en un liquide de verre visqueux, uniforme et sans bulles.

Le processus de fusion se compose d'étapes:

● Zone de fusion: Les matières premières sont rapidement fondues en verre fondu primaire à haute température.

● Zone de clarification/raffinage: La température est légèrement augmentée ou maintenue pour réduire la viscosité du liquide de verre. Les bulles montent et sont expulsées, et le liquide de verre devient clair et homogène sous l'action du clarificateur.

● Zone d'homogénéisation: La température est légèrement abaissée pour assurer l'uniformité de la composition et de la température du liquide de verre.

● Zone de refroidissement/réglage: La température du liquide de verre est réduite uniformément jusqu'à la plage de viscosité optimale pour le moulage (environ 1000-1200°C).

3、Moulage:

C'est l'étape clé pour façonner le liquide de verre fondu en bouteille. Les deux procédés de moulage les plus courants sont:

● Méthode de soufflage: Principalement utilisé pour les bouteilles à col étroit (par exemple, les bouteilles de bière, les bouteilles de boissons).

● Alimentation: Le liquide de verre régulé s'écoule du four de fusion dans le canal d'alimentation. Le dispositif d'alimentation (généralement un bol rotatif et un mécanisme à ciseaux) coupe le liquide de verre en gouttelettes de poids et de forme spécifiques.

● Fabrication de prototypes: Les gouttelettes tombent dans le moule prototype. De l'air comprimé est soufflé par le bas (« contre-soufflage ») pour gonfler le verre, formant ainsi le prototype du goulot et du corps de la bouteille (appelé « paraison »).

● Retournement: Le moule prototype s'ouvre et la paraison est transférée vers le moule de soufflage via un mécanisme de retournement.

● Formage final: De l'air comprimé est soufflé dans le moule de soufflage par le haut, gonflant la paraison contre la paroi intérieure du moule pour former la forme finale de la bouteille.

Méthode de pressage-soufflage: Principalement utilisé pour les bouteilles à large ouverture (par exemple, les pots, les bouteilles de sauce).

● Alimentation: Même chose que ci-dessus.

● Fabrication de prototypes: La goutte de verre tombe dans le moule de collecte. Un poinçon appuie vers le bas depuis le haut, pressant hydrauliquement le verre dans la cavité du moule pour former le goulot de la bouteille et un bloc de verre solide avec le prototype du corps de la bouteille (appelé « ébauche »).

● Transfert: Le moule de collecte s'ouvre et l'ébauche est transférée dans le moule de soufflage.

● Formage final: De l'air comprimé est soufflé par le haut pour gonfler l'ébauche et lui donner la forme finale de la bouteille.

Les moules doivent être fabriqués avec précision (généralement en fonte) et équipés d'un système de refroidissement efficace. La forme de la paroi intérieure du moule détermine directement la forme finale et la texture de surface de la bouteille.

4、Revêtement à chaud (facultatif mais courant):

La bouteille nouvellement formée est très chaude (environ 400-500°C). Avant d'entrer dans le four de recuit, une très fine couche de vapeur de composé d'étain ou de titane est souvent pulvérisée sur l'extrémité chaude.

Fonction : Forme un film protecteur sur la surface de la bouteille, améliorant considérablement la résistance de la bouteille (améliorant la résistance aux rayures et la lubrification, réduisant les dommages par frottement pendant le transport ultérieur) et la stabilité chimique.

5、Recuit:

Au cours du processus de refroidissement de la bouteille nouvellement formée, des contraintes résiduelles peuvent se développer en raison d'épaisseurs variables et de vitesses de refroidissement inégales. Cette contrainte rend la bouteille fragile et sujette à la casse.

Le four de recuit est un four tunnel long et lent dont les températures sont contrôlées avec précision.

La bouteille est chauffée uniformément à une température proche du point de recuit du verre (environ 540-570°C) et maintenue pendant un certain temps pour relâcher les contraintes internes. Il est ensuite refroidi lentement à une vitesse strictement contrôlée (en particulier à travers le point de déformation) jusqu'à ce qu'il atteigne une température proche de la température ambiante. Un recuit efficace élimine les contraintes néfastes, garantissant ainsi la résistance mécanique et la stabilité thermique de la bouteille.

6、Revêtement à froid:

Une fois la bouteille refroidie à une température proche de la température ambiante (généralement à la sortie du four de recuit), une pulvérisation à froid est effectuée.

Une très fine couche de lubrifiant liquide (par exemple, des stéarates à base d'huile ou d'eau, de la cire de polyéthylène, du silicone, etc.) est pulvérisée sur la surface extérieure de la bouteille.

Fonction:

● Augmenter la lubrification: Réduit les rayures causées par la friction entre les bouteilles sur les lignes de convoyage et les lignes de remplissage, préservant ainsi l'apparence.

● Améliorer la force: Les rayures fines sont des points de concentration de contraintes et le revêtement réduit leur apparition.

● Empêcher l'adsorption de surface: Réduit l'adhérence de la poussière.

7、Inspection de la qualité:

La ligne de production automatisée est équipée de divers dispositifs d'inspection en ligne:

● Inspection de la bouche: Assure que les dimensions, la rondeur et la planéité de la surface d'étanchéité du goulot de la bouteille répondent aux exigences.

● Inspection de l'épaisseur des parois: (par exemple, numérisation laser) Assure une épaisseur uniforme des bouteilles et la conformité aux normes.

● Contrôle des dimensions: (par exemple, inspection optique) Vérifie la hauteur, le diamètre et la verticalité de la bouteille.

● Inspection d'apparence: (caméra haute vitesse + traitement d'image) Détecte les défauts tels que les fissures, les pierres, les bulles, les taches et les déformations.

● Essais de pression: (contrôle ponctuel) Teste la résistance à la pression interne de la bouteille (en particulier pour les bouteilles de boissons gazeuses).

Les produits non conformes sont automatiquement rejetés.

8. Emballage:

Les bouteilles qui passent l'inspection sont emballées selon les exigences du client.

Les méthodes courantes incluent l'empilage sur des palettes et la fixation avec un film étirable ou l'emballage dans des boîtes/cartons en plastique.

Les produits finis emballés sont stockés ou expédiés directement aux clients (usines de remplissage).

Caractéristiques principales

Continuité: Les usines modernes de bouteilles en verre disposent de processus de production continus hautement automatisés, fonctionnant 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, depuis l'entrée des matières premières jusqu'à la sortie du produit fini. Une fois le four de fusion allumé, il fonctionne généralement en continu pendant plusieurs années avant d'être arrêté pour maintenance.

Haute température: Des températures extrêmement élevées sont impliquées dans les étapes de fusion et de formage.

Contrôle de précision: Les ratios de matières premières, les températures et atmosphères de fusion, le poids et la forme des gouttelettes, les paramètres de formage (pression, temps, température du moule), les courbes de recuit, etc., nécessitent tous un contrôle extrêmement précis pour garantir une qualité de produit stable.

Consommation d'énergie élevée: Le processus de fusion consomme une énergie considérable, ce qui constitue l’un des principaux coûts et préoccupations environnementales de l’industrie du verre moderne.

Recyclabilité: Le verre brisé est une matière première importante et les bouteilles en verre peuvent être recyclées à 100 % à l’infini.

Ce processus décrit la production de bouteilles génériques en verre sodocalcique. Bien que la formule de la matière première, la température de fusion et les détails du processus des verres spéciaux (par exemple, les bouteilles en verre borosilicaté résistant à la chaleur) puissent différer, les étapes principales (mélange, fusion, formage, recuit, inspection) sont similaires.