徐惠朝

（南通市通州區(qū)三槐機械制造有限公司，江蘇 南通226300）

玻璃瓶的蒙砂技術(shù)及設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用

徐惠朝

（南通市通州區(qū)三槐機械制造有限公司，江蘇 南通226300）

根據(jù)玻璃瓶蒙砂的生產(chǎn)狀況和特點，介紹了玻璃瓶局部蒙砂的整個工藝流程與使用的設(shè)備，以及對三廢的處理。該技術(shù)的應(yīng)用，使玻璃瓶產(chǎn)生不同的感觀效果，提升了玻璃瓶的檔次；設(shè)備的成功設(shè)計并應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，極大地提高了生產(chǎn)效率，對三廢的處理解決了環(huán)境污染問題及改善了工作環(huán)境。

蒙砂技術(shù)；設(shè)備；廢氣處理；廢水處理

蒙砂是指通過蒙砂液與玻璃的化學(xué)反應(yīng)在玻璃表面產(chǎn)生的蒙砂效果。蒙砂玻璃作為朦朧的藝術(shù)玻璃，為空間裝飾增添了美感，可謂是藝術(shù)玻璃的新寵兒，為藝術(shù)玻璃錦上添花。在此基礎(chǔ)上，將該工藝運用于玻璃瓶上，在玻璃瓶外表面產(chǎn)生蒙砂效果，可以達到不同的感觀效果，提升了玻璃瓶的檔次［1］。

簡單的玻璃瓶蒙砂，大多為手工操作，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，即使機械生產(chǎn)，也是簡單的單臺設(shè)備，不適合大批量的生產(chǎn)，而且會產(chǎn)生三廢，影響操作工的身體健康，更對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。

傳統(tǒng)玻璃瓶的局部蒙砂流程如圖1所示。玻璃瓶的局部蒙砂，可以根據(jù)需要，在玻璃瓶上顯示出各種各樣的圖案，極大的提高了玻璃瓶的檔次［2］。

圖1　玻璃瓶局部蒙砂工藝流程

玻璃瓶的全部蒙砂流程如圖2所示。

圖2　玻璃瓶整體蒙砂工藝流程

對比圖1與圖2，相比局部蒙砂，若是整體蒙砂，則省去印刷、油墨烘干、去油墨清洗這三道工序。

根據(jù)玻璃瓶局部蒙砂的工藝流程，首先是蒙砂液的配置及對玻璃瓶的預(yù)處理，然后就是蒙砂過程中所使用到的設(shè)備的設(shè)計。設(shè)備包括絲網(wǎng)印刷機、低溫烘干機、玻璃瓶蒙砂機及三廢處理配套設(shè)備、鏈板式洗瓶機、高溫烘干機。

1　蒙砂液的配置

蒙砂粉的種類及適用范圍如表1所示。

表1　蒙砂粉的種類及適用范圍

（1）玻璃瓶蒙砂，首先要選用合適的蒙砂液，根據(jù)要蒙砂的玻璃瓶，參照表1選定合適的蒙砂粉，與HCI按1：0.5的比例配制；

（2）配置蒙砂液使用的HCI，選用濃度大于31%（比重大于1.14）的工業(yè)HCI，其外觀為淺黃色，冒煙，帶刺激性氣味的為合格HCI；

（3）配置蒙砂液使用的容器，選用帶蓋的塑料或PVC容器，將蒙砂粉先置于容器內(nèi)，再按比例緩緩加入HCI至蒙砂粉中，攪拌均勻后，將蓋子蓋好待其熟化，蒙砂液熟化時間越長越好，一般不少于24 h.

2　清洗（預(yù)處理）

2.1玻璃預(yù)處理液的配制

蒙砂玻璃瓶外表面不干凈易造成蒙砂不均勻。蒙砂操作前，需對玻璃瓶外表面進行清洗（預(yù)處理）。預(yù)處理液的配制方法如下：在4～6 kg水中加入1 kg HCI，適用于外表面有灰塵，存放時間較短的玻璃瓶；在8～10 kg水加入1 kg HF，適用于外表面較臟，有油斑，存放時間較長的玻璃瓶。

2.2清洗（預(yù)處理）操作

將玻璃瓶外表面用水浸泡或者沖淋表面后回滴20 s左右，這適合表面干凈的玻璃，僅清除表面灰塵；將玻璃瓶外表面浸泡到預(yù)處理液中30～90 s，回滴30 s或用預(yù)處理液擦洗玻璃表面，這適合玻璃表面油漬的清洗。

將處理過的玻璃瓶浸泡到清水中回滴30 s左右或用水直接噴淋清洗表面，以保證玻璃瓶表面均勻干凈。若要印刷則需要烘干或自然晾干；若不需印刷而直接蒙砂，則可不待晾干。

3　印刷（局部蒙砂工序）

對于局部蒙砂的玻璃瓶來說，則需進行油墨印刷，用油墨將不需要蒙砂的部位覆蓋住，待蒙砂后再將油墨清洗掉。

一般采用絲網(wǎng)印刷機來印刷，選用耐酸的水性油墨，采用180～200目的絲網(wǎng)，用水性感光膠制版。根據(jù)要求先制版，再將圖案印刷在瓶身要求的部位即可。

4　油墨烘干（局部蒙砂工序）

由于采用的是水性油墨，油墨烘干的溫度只需80℃左右即可，故采用的是低溫烘干機對印刷后的玻璃瓶進行烘干，該機主要使用于只局部蒙砂時，要先進行局部絲網(wǎng)印刷油墨，然后對油墨進行加熱烘干，縮短油墨固化時間，以與蒙砂相配套。

低溫烘干機主要由輸送部份、加熱烘干部份、冷卻部份、機體機架部份、電氣控制系統(tǒng)部份等組成，結(jié)構(gòu)示如圖3所示。

圖3　低溫烘干機示意圖

其工作原理是：將絲網(wǎng)印刷好的瓶子豎立放在輸送網(wǎng)帶上，由輸送系統(tǒng)將瓶子送入加熱烘干區(qū)域，通過加熱烘干（溫度控制在80℃左右即可）固化印刷效果。然后進入冷卻區(qū)域進行常溫風(fēng)冷，使瓶子達到常溫且印刷油墨完全固化在瓶子上，達到局部蒙砂的要求。正常取出，送入蒙砂線進行局部蒙砂。

5　蒙砂

玻璃瓶蒙砂機是將玻璃瓶通過輸送帶自動傳送到玻璃蒙砂液槽，進行蒙砂，然后再進行清洗，達到蒙砂的目的。玻璃瓶蒙砂機主要有機架、輸送機構(gòu)、蒙砂機構(gòu)、清洗機構(gòu)、凈化機構(gòu)、污水處理池部分、空氣凈化處理部分及電氣控制等部分構(gòu)成。結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖4　玻璃瓶蒙砂機示意圖

該機配有廢氣處理裝置，使蒙砂液中散發(fā)出來的含酸氣體被吸出送入廢氣處理裝置中處理，使排放出來的氣體符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

該機配有污水處理池，通過酸堿中和等化學(xué)反應(yīng)與沉淀使水能達到部分回收利用及排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

玻璃瓶蒙砂機的主要機構(gòu)及工作原理為：

（1）輸送部件：由變頻調(diào)速電機、減速器、傳動鏈輪鏈條、輸送鏈輪鏈條、漲緊鏈輪、口模板、耐酸橡膠口模等組成。由變頻調(diào)速電機調(diào)速，按所需要的速度，平穩(wěn)地將插在口模上的瓶子送入蒙砂槽等各個加工部件。速度可按要求調(diào)整，在變頻器控制面板上設(shè)定。輸送鏈條是采用不銹鋼材質(zhì)的特制鏈條；口模是由耐酸橡膠制成，可根據(jù)不同的瓶子定制不同的口模。換不同口徑的瓶子蒙砂時，須調(diào)換不同的口模。

（2）蒙砂部分：蒙砂部分是由裝在整機箱體內(nèi)的兩個蒙砂槽組成的。蒙砂槽由耐酸堿的塑料板焊接而成的。第一個蒙砂槽內(nèi)是弱酸，瓶子通過，進行初步蒙砂，第二個蒙砂槽內(nèi)是強酸，瓶子在此槽內(nèi)進行二次蒙砂，直至完成蒙砂。

（3）清洗部分：由安裝在整機箱體內(nèi)的一個水槽和進水閥、溢水管、與凈化槽連接的進水管道組成，均由耐酸塑料制作而成。當(dāng)玻璃瓶蒙砂完畢，由輸送機構(gòu)將瓶子送入清洗槽，瓶子浸入水中，平緩地運動，初步洗掉瓶身上的殘留蒙砂液。蒙砂液殘留物下沉至槽底，通過排污水管排出，進入污水處理池。上口有凈化槽中經(jīng)溢水管溢流過來的水和污水處理池經(jīng)過處理的清水來不斷地補充，使槽內(nèi)的清水始終保持一定的高度，確保瓶子能浸泡在清洗水中。

（4）凈化部分：由凈化水槽、高壓水泵、噴淋頭等組成。上面裝有溢水管通往清洗水槽。在清洗過的瓶子進入凈化區(qū)域時，從凈化水機過來的純凈水經(jīng)管道泵增壓，形成高壓水，從噴淋頭中噴出，形成一高壓水幕區(qū)域，瓶子經(jīng)過，徹底沖洗干凈。凈化水槽的水經(jīng)溢水管溢流到清洗水槽中。

（5）污水處理部分：由四個水池、風(fēng)泵及管道、污水吸入泵及管道、清水排出自吸泵等組成，如圖5所示。

圖5　污水處理池

第一個池為生石灰池，污水出來后先進到該池，通過生石灰與污水中的酸離子進行中和反應(yīng)，使水質(zhì)的PH值達到7～9.用風(fēng)泵對池水注入高壓空氣，生石灰水?dāng)噭?，使酸堿充分反應(yīng)。

第二個水池為沉淀池，水由第一個池中中和反應(yīng)后流入第二個水池，進行沉淀，將水中雜質(zhì)沉淀下來。

第三個池為砂子池，池二中經(jīng)沉淀分層后的水流入該池，通過沙子對水進行過濾，使水達到排放標(biāo)準(zhǔn)。

第四個水池為干凈水池，池三中的水流入該池，即達到排放標(biāo)準(zhǔn)，該池中的水可以循環(huán)再利用，亦可直接排放，不會污染環(huán)境。

（6）廢氣處理部分

該裝置由耐酸堿的塑料材料制成，由離心風(fēng)泵、耐酸堿循環(huán)泵、噴淋裝置等組成。由風(fēng)泵將蒙砂槽中的酸性氣體抽出，注入廢氣處理的進風(fēng)口。通過噴淋機構(gòu)噴出的弱堿性水幕，對空氣進行中和吸收，使空氣達到排放標(biāo)準(zhǔn)。

6　去油墨清洗（局部蒙砂工序）

對于局部蒙砂的玻璃瓶來說，蒙砂后還需要將瓶上的油墨洗掉，采用的是鏈板式洗瓶機。

本機主要由輸送部份、除油墨部份、清洗凈化部份、機架及電氣控制部份等組成。結(jié)構(gòu)示意如圖6所示。

圖6　鏈板式洗瓶機示意圖

鏈板式洗瓶機的工作原理是：將瓶子倒插入輸送帶，送入清洗機內(nèi)，清洗機用噴淋的方式，將配置好的清洗液噴淋在瓶子的表面，將瓶子上的油墨溶解并清除。然后再進入清水噴淋區(qū)進行表面清洗，將殘留在瓶子表面的清洗液和油墨進一步清洗干凈。達到去除油墨的目地，而不影響蒙紗的效果。

鏈板式洗瓶機的主要機構(gòu)及工作原理為：

（1）輸送部件：輸送部件由不銹鋼鏈條、鏈輪、頂瓶桿、頂瓶桿固定板、傳動減速電機等組成。頂瓶桿及頂瓶桿固定板均為耐腐蝕的塑料材料熱焊接制作而成的。本機由不銹鋼鏈條輸送，鏈條之間搭有丙烯板，丙烯板上焊接有丙烯光圓。工作時將瓶子倒頂在頂瓶桿上，由輸送機構(gòu)平穩(wěn)的將瓶子送入除油墨及清洗區(qū)。本機采用變頻調(diào)速，將瓶子均勻穩(wěn)定地送入清洗區(qū)域。

（2）除油墨部分：除油墨部分主要由弱堿循環(huán)池、弱堿噴淋機構(gòu)、龍門支持架、化工管道泵及其管道等組成。

采用弱堿性清除液，通過裝在機器里的噴淋裝置，由泵增壓，形成高壓水幕，對瓶子全身進行沖洗，使油墨脫落，達到清除油墨的效果。由泵將清洗液抽到噴淋裝置中，對瓶清洗后再回收到循環(huán)池內(nèi)，這樣清洗液可循環(huán)使用。根據(jù)實際使用的油墨的成分，也可直接用清水代替弱堿液，亦能達到清除油墨的效果。此時的清水可使用廢水處理池（玻璃瓶蒙砂機污水處理部分）中第四池內(nèi)的清水，用泵將水抽送到循環(huán)池內(nèi)。洗好瓶后的廢水將通過循環(huán)槽上部的溢流管道溢流回到廢水處理池（玻璃瓶蒙砂機污水處理部分）中再進行處理。

（3）清洗凈化部份：后半部位是清水清洗凈化區(qū)，結(jié)構(gòu)與前半部分相同，由普通泵和噴淋頭組成。由泵將純凈水從純凈水機抽送過來，然后對瓶進行清洗，清洗后的廢水在循環(huán)槽內(nèi)通過溢流管道溢流到廢水處理池中進行處理。在除油墨和清洗區(qū)域加有耐酸堿的丙烯外罩防止清洗液和水濺出。機器的下部分有兩套清洗液槽，通過泵、噴淋頭、回流通道構(gòu)成的循環(huán)使用機構(gòu)。

7　烘干

無論是全部蒙砂后，還是局部蒙砂清洗油墨后，均需要將瓶體上的殘留水珠烘干，這就需要高溫烘干機，工作溫度需在110～140℃.高溫烘干機是采用輸送帶將瓶子送入吹干區(qū)域，吹去殘渣水滴，然后進入烘干區(qū)域烘干，再進入冷卻區(qū)域冷卻，達到瓶身干燥。本機是在瓶子蒙好砂后，經(jīng)清洗機將油墨洗干凈后或直接蒙砂后干燥瓶子時使用的。

高溫烘干機主要由輸送部份、常溫風(fēng)干部份、加熱烘干部份、冷卻部份、機體機架部份、電氣控制系統(tǒng)等部份組成。結(jié)構(gòu)示意如圖7所示。

圖7　高溫烘干機示意圖

高溫烘干機工作原理是：將蒙砂清洗完畢的瓶子插入輸送系統(tǒng)，瓶子被倒插在頂瓶桿上，經(jīng)常溫風(fēng)干區(qū)域吹去瓶底及瓶身上的殘留水滴，進入加熱烘干區(qū)域，通過烘干固化蒙砂或印刷效果。然后進入冷卻區(qū)域進行常溫風(fēng)冷，使瓶子達到常溫，供正常取出。

高溫烘干機的主要機構(gòu)及工作原理為：

（1）輸送部件：輸送部件由不銹鋼鏈條、鏈輪、頂瓶桿、頂瓶桿固定板、傳動減速電機等組成。頂瓶桿外套耐高溫的硅膠管，防止烘干時在瓶子上留下水漬印痕。本機由不銹鋼鏈條輸送，鏈條之間搭有不銹鋼板，不銹鋼板上焊接有不銹鋼光圓，外套耐高溫的硅膠管。采用變頻調(diào)速控制，可將瓶子均勻穩(wěn)定地送入烘干區(qū)域。

（2）常溫風(fēng)干部分：冷風(fēng)吹干由耐高溫的軸流風(fēng)機組成，安裝在進瓶處的最前端。瓶子過來經(jīng)軸流風(fēng)機吹出的冷風(fēng)將瓶底及瓶身上的積水吹去，使瓶子上無水下滴。

（3）烘干區(qū)域部分：烘干區(qū)域部分由石英電熱管、溫控探頭、溫控儀、軸流風(fēng)機、保溫烘道組成。烘干采用石英電熱管加熱，軸流風(fēng)機將電熱管產(chǎn)生的熱量吹出形成循環(huán)熱風(fēng)，將瓶身上的殘流水份烘干。循環(huán)熱風(fēng)使加熱烘干區(qū)域的溫度基本保持均勻，固化玻璃蒙砂的效果。溫度采用溫控儀自動控制，烘干區(qū)域，該通道可使熱量不外逃，確保溫度的穩(wěn)定。上安裝有軸流風(fēng)機，對下吹風(fēng)，使加熱通道內(nèi)的熱風(fēng)循環(huán)，對瓶充分加熱。

（4）冷卻區(qū)域部分：冷卻區(qū)域部分由軸流風(fēng)機、罩殼等組成。瓶子烘干后瓶身上熱的，須經(jīng)冷卻。冷卻由軸流風(fēng)機吹出的常溫風(fēng)來完成。冷卻區(qū)域，通道頂部安裝有冷卻軸流風(fēng)機，對下吹冷風(fēng)，瓶子通過時經(jīng)冷風(fēng)冷卻。

（5）烘干及冷卻區(qū)域的罩殼部分：烘干及冷卻通道均為雙層鋼板折彎而成，內(nèi)夾保溫棉。

8　結(jié)束語

玻璃瓶蒙砂技術(shù)的運用，對玻璃瓶蒙砂的生產(chǎn)發(fā)展起到了促進作用，特別是局部蒙砂技術(shù)的運用，豐富了蒙砂玻璃瓶的種類，提升了玻璃瓶的檔次。同時改變了現(xiàn)有的手工或單機蒙砂這種落后的生產(chǎn)方式，適應(yīng)了大規(guī)模、高效率的生產(chǎn)要求。同時對在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣及廢水進行處理，保護了操作工人的身體健康，更對環(huán)境保護起到了積極的作用。

［1］楊明德.玻璃蒙砂瓶生產(chǎn)機械的設(shè)計與應(yīng)用［J］.裝備制造技術(shù)，2010，（10）：175-178.

［2］梁中生.蒙砂玻璃的生產(chǎn)工藝過程［J］.玻璃，2009，（10）：38-39.

Glass Bottle Frosting Technology and Equipment Design and Application

XU Hui-chao
（Nantong Tongzhou District Sanhuai Machinery Manufacturing Co.，Ltd.，Nantong Jiangsu 226300，China）

According to the characteristics of frosted glass bottle production，introduced the whole process of partially glass frosting，including the use of equipment，and handling of waste.The frosting technology can give glass bottle different outlook and can increase level of glass bottle，the design and application of this equipment can easily increase the production capacity，solving the problem of wastage and improving working condition.

glass frosting technology；equipment；exhaust treatment；wastewater treatment

TQ171.6

B

1672-545X（2016）07-0135-04

2016-04-01

徐惠朝（1977-），男，江蘇南通人，本科，工程師，研究方向：機械制造，自動化控制。