玻璃瓶的蒙砂技術及設備的設計與應用

徐惠朝

（南通市通州區三槐機械制造有限公司，江蘇 南通226300）

玻璃瓶的蒙砂技術及設備的設計與應用

徐惠朝

（南通市通州區三槐機械制造有限公司，江蘇 南通226300）

根據玻璃瓶蒙砂的生產狀況和特點，介紹了玻璃瓶局部蒙砂的整個工藝流程與使用的設備，以及對三廢的處理。該技術的應用，使玻璃瓶產生不同的感觀效果，提升了玻璃瓶的檔次；設備的成功設計并應用到實際生產中，極大地提高了生產效率，對三廢的處理解決了環境污染問題及改善了工作環境。

蒙砂技術；設備；廢氣處理；廢水處理

蒙砂是指通過蒙砂液與玻璃的化學反應在玻璃表面產生的蒙砂效果。蒙砂玻璃作為朦朧的藝術玻璃，為空間裝飾增添了美感，可謂是藝術玻璃的新寵兒，為藝術玻璃錦上添花。在此基礎上，將該工藝運用于玻璃瓶上，在玻璃瓶外表面產生蒙砂效果，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，生產效率低，即使機械生產，也是簡單的單臺設備，不適合大批量的生產，而且會產生三廢，影響操作工的身體健康，更對環境產生嚴重的污染。

傳統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處理，然后就是蒙砂過程中所使用到的設備的設計。設備包括絲網印刷機、低溫烘干機、玻璃瓶蒙砂機及三廢處理配套設備、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，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（預處理）

2.1玻璃預處理液的配制

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（預處理）。預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處理液中30～90 s，回滴30 s或用預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。

一般采用絲網印刷機來印刷，選用耐酸的水性油墨，采用180～200目的絲網，用水性感光膠制版。根據要求先制版，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、電氣控制系統部份等組成，結構示如圖3所示。

圖3　低溫烘干機示意圖

其工作原理是：將絲網印刷好的瓶子豎立放在輸送網帶上，由輸送系統將瓶子送入加熱烘干區域，通過加熱烘干（溫度控制在80℃左右即可）固化印刷效果。然后進入冷卻區域進行常溫風冷，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、蒙砂機構、清洗機構、凈化機構、污水處理池部分、空氣凈化處理部分及電氣控制等部分構成。結構示意圖如圖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準。

該機配有污水處理池，通過酸堿中和等化學反應與沉淀使水能達到部分回收利用及排放標準的要求。

玻璃瓶蒙砂機的主要機構及工作原理為：

（1）輸送部件：由變頻調速電機、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。由變頻調速電機調速，按所需要的速度，平穩地將插在口模上的瓶子送入蒙砂槽等各個加工部件。速度可按要求調整，在變頻器控制面板上設定。輸送鏈條是采用不銹鋼材質的特制鏈條；口模是由耐酸橡膠制成，可根據不同的瓶子定制不同的口模。換不同口徑的瓶子蒙砂時，須調換不同的口模。

（2）蒙砂部分：蒙砂部分是由裝在整機箱體內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。第一個蒙砂槽內是弱酸，瓶子通過，進行初步蒙砂，第二個蒙砂槽內是強酸，瓶子在此槽內進行二次蒙砂，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。當玻璃瓶蒙砂完畢，由輸送機構將瓶子送入清洗槽，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。上口有凈化槽中經溢水管溢流過來的水和污水處理池經過處理的清水來不斷地補充，使槽內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域時，從凈化水機過來的純凈水經管道泵增壓，形成高壓水，從噴淋頭中噴出，形成一高壓水幕區域，瓶子經過，徹底沖洗干凈。凈化水槽的水經溢水管溢流到清洗水槽中。

（5）污水處理部分：由四個水池、風泵及管道、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，使水質的PH值達到7～9.用風泵對池水注入高壓空氣，生石灰水攪動，使酸堿充分反應。

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

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

第四個水池為干凈水池，池三中的水流入該池，即達到排放標準，該池中的水可以循環再利用，亦可直接排放，不會污染環境。

（6）廢氣處理部分

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

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。結構示意如圖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，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，由輸送機構平穩的將瓶子送入除油墨及清洗區。本機采用變頻調速，將瓶子均勻穩定地送入清洗區域。

（2）除油墨部分：除油墨部分主要由弱堿循環池、弱堿噴淋機構、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池內，這樣清洗液可循環使用。根據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）中第四池內的清水，用泵將水抽送到循環池內。洗好瓶后的廢水將通過循環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，結構與前半部分相同，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槽內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、回流通道構成的循環使用機構。

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域，吹去殘渣水滴，然后進入烘干區域烘干，再進入冷卻區域冷卻，達到瓶身干燥。本機是在瓶子蒙好砂后，經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、電氣控制系統等部份組成。結構示意如圖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，瓶子被倒插在頂瓶桿上，經常溫風干區域吹去瓶底及瓶身上的殘留水滴，進入加熱烘干區域，通過烘干固化蒙砂或印刷效果。然后進入冷卻區域進行常溫風冷，使瓶子達到常溫，供正常取出。

高溫烘干機的主要機構及工作原理為：

（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。采用變頻調速控制，可將瓶子均勻穩定地送入烘干區域。

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

（3）烘干區域部分：烘干區域部分由石英電熱管、溫控探頭、溫控儀、軸流風機、保溫烘道組成。烘干采用石英電熱管加熱，軸流風機將電熱管產生的熱量吹出形成循環熱風，將瓶身上的殘流水份烘干。循環熱風使加熱烘干區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，烘干區域，該通道可使熱量不外逃，確保溫度的穩定。上安裝有軸流風機，對下吹風，使加熱通道內的熱風循環，對瓶充分加熱。

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

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

8　結束語

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

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

［2］梁中生.蒙砂玻璃的生產工藝過程［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。