병 유리의 종류와 성능

(1) 병 유리는 일정한 기계적 강도를 가져야 함 병 유리는 사용 조건에 따라 다른 응력을 받게 됩니다. 일반적으로 내부 압력 강도, 열 충격 저항성, 기계적 충격 강도, 병 기울기 강도, 수직 하중 강도 등으로 나눌 수 있습니다. 그러나 유리 병이 깨지는 관점에서 볼 때 직접적인 원인은 거의 항상 기계적 충격이며, 특히 유리 병이 운송 및 충전 중에 반복적으로 긁히고 충격을 받을 때 그렇습니다. 따라서 유리 병은 충전, 보관 및 운송 중에 발생하는 일반적인 내부 및 외부 응력, 진동 및 충격을 견딜 수 있어야 합니다. 병 유리의 강도는 가스가 채워진 병인지 가스가 채워지지 않은 병인지, 일회용 병인지 재활용 병인지에 따라 약간 다르지만 사용하기에 안전해야 하며 터지지 않아야 합니다. 공장을 떠나기 전에 내압성을 확인해야 할 뿐만 아니라 재활용 중 재활용 병의 강도 감소 문제도 고려해야 합니다. 외국 데이터에 따르면 5회 사용 후 강도가 40% 감소합니다(원래 강도의 60%에 불과). 10회 사용 후 강도는 50% 감소합니다. 따라서 병 모양을 설계할 때 유리 강도가 병이 "폭발"하여 사람을 다치게 하는 것을 방지하기에 충분한 안전 계수를 가지고 있는지 고려해야 합니다.
(2) 병유리의 기계적 강도에 영향을 미치는 요인 병유리의 불균일한 잔류응력은 강도를 크게 감소시킨다. 유리제품의 내부응력은 주로 열응력을 말하며, 그 존재는 유리제품의 기계적 강도 감소와 열 안정성 저하로 이어질 것이다.
돌, 기포, 줄무늬 등과 같은 유리의 거시적 및 미시적 결함은 주요 유리 조성과의 불일치 및 팽창 계수의 차이로 인해 내부 응력을 유발하여 균열을 유발하고, 이는 유리 제품의 강도에 심각한 영향을 미칩니다.
또한 유리 표면의 긁힘과 마모는 제품의 강도에 큰 영향을 미칩니다. 흉터가 크고 날카로울수록 강도 감소가 더 큽니다. 병 유리 표면에 형성된 균열은 주로 유리 표면의 긁힘, 특히 유리와 유리 사이의 표면 긁힘으로 인해 발생합니다. 맥주병, 소다병과 같이 고압을 견뎌야 하는 병 유리의 경우 강도가 감소하면 가공 및 사용 중에 제품이 터질 수 있으므로 운송 및 충전 중에 충돌, 마모 및 마모를 엄격히 금지해야 합니다.
병 벽의 두께는 병의 기계적 강도와 내부 압력을 견딜 수 있는 능력과 직접 관련이 있습니다. 병 벽의 두께 비율이 너무 크고 병 벽의 두께가 고르지 않으면 병 벽의 링크가 약해져 충격 저항성과 내부 압력 저항 성능에 영향을 미칩니다. 국가 표준 GB4544-1996 "맥주 병"은 병 벽의 두께 비율이<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.

소독 및 살균 공정 중에 병 유리는 급격한 온도 변화를 견뎌야 합니다. 인장 응력이 유리의 강도를 초과하면 깨집니다. 따라서 병 유리의 열 안정성은 요구 사항을 충족해야 하며, 어느 정도의 열 충격 저항성을 가져야 하며, 세척 및 살균과 같은 가열 및 냉각 공정을 견딜 수 있어야 합니다.
병유리의 열적 안정성에 영향을 미치는 주요 요인은 다음과 같습니다.
유리의 선팽창 계수 a는 조성의 변화에 ​​따라 크게 변하므로 선팽창 계수는 유리의 열 안정성에 결정적인 의미를 갖는다. 유리의 열팽창 계수가 작을수록 열 안정성이 좋고, 샘플이 견딜 수 있는 온도가 높아지며, 그 반대의 경우도 마찬가지다. 따라서 SiO2, B2O3, Al2 03, ZrO2, ZnO, Mg0 등과 같이 유리의 열 팽창 계수를 줄일 수 있는 모든 성분은 유리의 열 안정성을 향상시킬 수 있다. 알칼리 금속 산화물 R20은 유리의 열 팽창 계수를 증가시킬 수 있으므로 알칼리 금속 산화물이 다량 함유된 유리는 열 안정성이 좋지 않다.
유리의 열 안정성은 또한 제품의 두께와 관련이 있습니다. 유리 제품의 벽이 두꺼울수록 견딜 수 있는 급격한 온도 차이가 작아집니다. 열 충격을 받으면 유리 표면에 압축 응력이 발생하고 급속 냉각되면 유리 표면에 인장 응력이 형성됩니다. 유리의 압축 강도는 인장 강도보다 10배 더 큽니다. 따라서 유리의 열 안정성을 측정할 때 실험은 일반적으로 급속 냉각 조건에서 수행됩니다.
담금질은 유리의 열 안정성을 1.5~2배까지 증가시킬 수 있습니다. 이는 담금질 후 유리 표면에 균일하게 분포된 압축 응력이 있기 때문에 제품이 급속히 냉각될 때 표면에 발생하는 인장 응력을 상쇄할 수 있기 때문입니다.

유리 제품은 사용 중에 물, 산, 알칼리, 소금, 가스 및 다양한 화학 시약 및 액상 약품에 의해 부식될 수 있습니다. 유리가 이러한 부식에 저항하는 능력을 유리의 화학적 안정성이라고 합니다. 다양한 유리 병과 캔은 일반적으로 사람들의 일상 생활에서 사용됩니다. 와인, 음료 및 식품이 들어 있는 병과 캔의 경우 특정 화학적 안정성이 있어야 하며, 특히 의약품에 사용되는 식염수 병과 앰플 병의 경우 화학적 안정성 요구 사항이 더 높습니다. 그렇지 않으면 유리의 성분이 액상 약품에 용해되고 심지어 벗겨져 인체에 일정한 해를 끼칠 수 있습니다.
녹색 제품 평가 기준의 제정과 시험 기술의 향상으로 병 유리의 유해 물질 검출이 점점 더 엄격해지고 있으며, 특히 EU는 종종 녹색 장벽을 사용하여 중국 제품의 수출을 제한하여 제품이 국제 시장에 진입하는 데 영향을 미칩니다. 이를 위해 국가질량감독검험검역총국과 국가표준화총국은 IS07086-2:2000 "식품과 접촉하는 중공 유리 제품--납 및 카드뮴 용해 허용 한계값"의 납 및 카드뮴 허용 한계값을 기반으로 중국의 상황에 따라 비소 및 안티몬의 허용 한계값을 추가했습니다(표2-1).
유리의 화학적 안정성에 영향을 미치는 요인은 다음과 같습니다.
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 유리 중에 두 종류의 알칼리 금속 산화물이 동시에 존재할 경우, "혼합 알칼리 효과"로 인해 유리의 화학적 안정성이 극단적인 수준에 도달하게 되는데, 이 효과는 납 유리에서 더욱 현저하게 나타난다.
③ 알칼리 토금속 또는 기타 2가 금속 산화물이 규산염 유리에서 실리콘과 산소를 ​​대체할 경우 유리의 화학적 안정성도 감소합니다. 그러나 안정성을 감소시키는 효과는 알칼리 금속 산화물보다 약합니다. 2가 산화물 중에서 BaO와 PbO는 화학적 안정성을 감소시키는 효과가 가장 강하고 그 다음으로 MgO와 CaO가 그 뒤를 따릅니다.
④ 화학조성이 100SiO2+(33.3-x)Na2O+xRO(R2O3 또는 RO2)인 원유리에 Na2O의 일부를 CaO, MgO, AlO3, TiO2, ZrOz, BaO 등의 산화물로 순차적으로 치환한 후, 내수성 및 내산성의 순서는 다음과 같다.
Water resistance: ZrO2>AlO3>TiOz>ZnO>MgO>CaO>바오.
Acid resistance: ZrO2>Al2O3>ZnO>CaO>TiOz>MgO>바오.
유리 조성 중에서 ZrO₂는 내수성, 내산성, 내알칼리성이 가장 뛰어나지만, 용융이 어렵다. BaO는 두 경우 모두 좋지 않다.
3가 산화물 중 산화알루미늄과 산화붕소도 유리의 화학적 안정성 측면에서 '붕소 이상' 현상이 나타납니다.
소듐석회규산염 유리 xNa2O·yCaO·zSiO2에서 산화물 함량이 관계식 (2-1)을 만족하면 상당히 안정한 유리를 얻을 수 있다.
요약하자면, 유리 구조 네트워크를 강화하고 구조를 완전하고 조밀하게 만들 수 있는 모든 산화물은 유리의 화학적 안정성을 향상시킬 수 있다. 그렇지 않으면 유리의 화학적 안정성이 감소한다.

병 유리는 자외선을 효과적으로 차단하고 내용물의 변질을 방지할 수 있습니다. 예를 들어, 맥주는 550nm 이하의 파장(청색광 또는 녹색광)에 노출되면 냄새가 나는데, 이것이 소위 햇빛 냄새입니다. 와인 및 소스와 같은 식품의 품질도 250nm 이하의 자외선에 노출되면 영향을 받습니다. 독일 학자들은 가시광선의 광화학적 효과가 녹색광에서 장파장으로 점차 약해져 약 520nm에서 끝난다고 제안했습니다. 즉, 520nm가 임계 파장입니다. 이 파장보다 짧은 빛은 병의 내용물에 광화학적 효과를 미쳐 맥주가 손상됩니다. 따라서 병 유리는 520nm 이하의 빛을 흡수해야 하며 갈색 병이 가장 효과가 좋습니다.
우유가 빛에 노출되면 과산화물 생성과 그에 따른 반응으로 인해 "가벼운 냄새"와 "악취"가 발생합니다. 비타민 C와 아스코르브산도 감소합니다. 비타민 A, 비타민 B2, 비타민 D도 비슷한 상황이 있습니다. 자외선을 흡수하지만 색상에 거의 영향을 미치지 않는 성분을 유리 조성물에 첨가하면 우유 품질에 미치는 빛의 영향을 피할 수 있습니다.
약품이 들어 있는 병과 캔의 경우, 410nm 파장의 98%를 흡수하고, 700nm에서 72%를 투과시키는 2mm 두께의 유리가 필요하며, 이를 통해 광화학 반응을 방지하고 병의 내용물을 관찰할 수 있습니다.
석영 유리를 제외하고 대부분의 일반적인 소다-석회-실리카 유리는 대부분의 자외선을 걸러낼 수 있습니다. 소다-석회-실리카 유리는 자외선(200~360nm)을 투과할 수 없지만 가시광선(360~1000nm)은 투과할 수 있습니다. 즉, 일반적인 소다-석회-실리카 유리는 대부분의 자외선을 흡수할 수 있습니다.
유리 병과 캔의 투명성에 대한 소비자의 요구 사항을 충족하기 위해 병 유리가 어둡게 만들지 않고 자외선을 흡수하도록 하는 것이 가장 좋습니다. 조성에 CeO2를 추가하면 이 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 세륨은 Ce3+ 또는 Ce4+의 두 가지 형태로 존재할 수 있으며, 두 이온 모두 강한 자외선 흡수를 생성합니다. 일본 특허에 따르면 유리 조성에는 0.01%~1.0%의 바나듐 산화물과 0.05%~0.5%의 세륨 산화물이 포함되어 있습니다. 자외선에 노출되면 다음 반응이 발생합니다.
세3++V3+-세4++V2+
노출 시간이 길어질수록 자외선 조사량이 증가하고 V2+ 비율이 증가하며 유리 색상이 짙어집니다. 예를 들어 사케는 자외선에 노출되면 쉽게 변질되고, 유색 유리병을 사용하면 투명도에 영향을 미쳐 내용물을 관찰하기 어렵습니다. CeO2와 V2O3를 첨가하면 보관 시간이 짧고 자외선 조사량이 적을 때는 유리가 무색 투명하지만 보관 시간이 길고 자외선 조사량이 너무 높으면 유리가 변색됩니다. 색상 변화의 깊이를 사용하여 보관 시간의 길이를 판단할 수 있습니다.