Курсовая работа: Упаковка жидких парфюмерно-косметических изделий

Наиболее древним, созданных человеком искусственных материалов, является стекло. Из него с доисторических времён изготавливаются сосуды для пищевых и других продуктов. Считается, что начало этому производству было положено около 5 тысяч лет назад жителями Древнего Египта, которые начали с «муравления» глиняной посуды, а затем освоили и технологию производства стеклянных изделий. Самые древние находки стеклянной тары относятся к 1500-м годам до н.э. Из стекла в те времена изготавливали маленькие пузырьки, в которых хранились лекарства, бальзамы и благовония, а также посуду и бутылки для вина и других жидкостей. Маленькие пузырьки сохраняли свою форму с античных времён до 18 века. В них аптекари продавали лекарства, масла и дорогие бальзамы. Наиболее древние стеклянные бутылки имели шаровидный корпус с вдавленным коническим дном и узкой горловиной. Несколько позднее горловина бутылки стала делаться с наружным кольцевым бортиком, облегчающим выливание жидкости. В 16 веке в Германии появляются четырёхгранные бутылки с короткой горловиной, вскоре распространившиеся по всей Европе. Их было удобно ставить в заплечные ящики, которые носили странствующие аптекари. В России и на Украине такие бутылки назывались штофами. Непрактичные шаровидные бутылки с конца 17 века постепенно вытесняются бутылками цилиндрической формы, которые удобно хранить в лежачем положении.

В Европе первым центром по производству стекла стала Венеция. В 16 веке венецианские флаконы считалась лучшими, и служили предметами роскоши. К концу первого тысячелетия производство стеклянных изделий осваивается и на территории современной Беларуси. В 12 – 13 веках известные центры стекольного производства формируются в Турове, Полоцке, Новогрудке, Гродно и других городах. Здесь изготавливали бесцветную стеклянную посуду, а также сосуды из желтоватого, зеленоватого, синего и фиолетового стекла. В России, как свидетельствуют архивные источники, один из первых заводов для производства стеклянной тары с «казённой субсидией» построил в 1625 году недалеко от Москвы, в селе Измайлово, итальянец Миньот, а в окрестностях Москвы стекольное предприятие было основано в 1635 году англичанином Коэтом.

5 Характеристика стекла

Стекло — это аморфный изотропный, твердый и хрупкий термопла­стичный и, в большей или меньшей мере, прозрачный материал, полу­чаемый при остывании расплава, содержащего стеклообразующие ком­поненты (окислы кремния, бора, алюминия, фосфора, титана, циркония и др.) и окислы металлов (лития, калия, натрия, кальция, магния, свинца и др.). По типу стеклообразующего компонента различают стекло сили­катное (на основе SiO₂ ), боратное (В₂ О₃ ), боросиликатное, алюмосиликатное, бороалюмосиликатное и др. В частности, стеклянная тара для пище­вой продукции обычно производится из силикатного стекла, содержащего SiO₂ , - Na₂ О - СаО - МgО – Аl₂ О₃ и незначительные количества других веществ (окиси бора, окиси железа, борный ангидрит и т. д.). Конкретный состав данного стекла определяется условиями эксплуатации, методами формования тары и другими факторами. Стекло для парфюмерной продук­ции должно обладать особым блеском и прозрачностью, поэтому в его составе отсутствуют окиси железа и других металлов. В фармацевтике обычно применяют натриево-кальциевое стекло, а для упакования физиоло­гических препаратов (например, плазмы) — очень дорогостоящее нейтраль­ное боросиликатное стекло. Процесс изготовления стекла довольно энерго­ёмок, так как вначале промытый песок необходимо нагреть до температуры 500—600 °С для испарения имеющихся в нем органических веществ, затем охладить для удаления пузырьков воздуха и снова нагреть и расплавить вместе с компонентами шихты при температуре 1600—1700 °С. После этого стекломасса охлаждается до температуры 1000—1200 °С и подаётся для изготовления стеклянных изделий. Кроме этого, изделия из стекла подверга­ются дополнительной термической обработке в виде отжига или закалки. Отжигом обеспечивается снятие внутренних напряжений в стеклянных изде­лиях, а закалкой достигается значительное повышение механической прочно­сти и термической стойкости стекла.

Ярко выраженными положительными свойствами стекла являются сле­дующие: высокая механическая прочность на сжатие, хорошая теплостой­кость, чистота и высокая химическая стойкость, абсолютная герметичность по отношению к жидкостям и газам, прозрачность, стеклянная тара хорошо очищается (отмывается) от находившегося в ней продукта, пригодна к многократному использованию, обладает хорошим соотношением между ценой и потребительскими характеристиками и, наконец, стекло легко по­вторно перерабатывается неограниченное количество раз. К недостаткам следует отнести высокую хрупкость стекла при ударных воздействиях и относительно большой удельный вес (плотность стекла — 2—2,21 г/см³ ; предел прочности: при изгибе — 40 МПа; сжатии—до 600 МПа; ударном изгибе — 0,2—0,3 МПа).

6 Основные способы производства стеклянной тары

Получение стекла состоит в подготовке сырьевых материалов, составлении шихты и варке стекла.

Сырьевые материалы в том виде, в каком они поступают на производство, не все­гда бывают пригодны к непосредственной шихтовке. Очень часто онисодержатвредные примеси, их зернистость не всегда соответствует требуемой. Это вызывает необходимость предварительной подготовки сырьевых материалов, сущностькоторой заключается в обогащении сырья, дроблении и помоле, просеивании и сушке.

Обогащение и подготовка песка

Обогащение песка - удаление из него вредных глинистых, пылевидных, мелкозернистых и крупнозернистых примесей, атакже соединений, содержащих железо и титан. В зависимости от того, в какомвиде вредные примеси находятся в песке, выбирают соответствующий метод обогащения. Наиболее широко распространенными методами предварительной обработки считаются: промывка, промывка с оттиркой, флорооттирка, электромагнитная сепарация и значительно реже химическая обработка. Обязательными операциями являются сушка, и затем просеивание. Промывка представляет собой наиболее простую операцию по удалению глины, слюды, пылевидных и мелких зерен песка и органических примесей; осуществляют ее на лотках, в специаль­ных пескомойках и гидроциклонах. С помощью промывки количество железа в песке может быть снижено на 25-30%, а если железистые примеси находятся вглине, то и на 50-60%.

Если железистые примеси находятся на поверхности песчинок в виде пленок, одной только промывкой удалить их нельзя. В этом случае применяют оттирку, которая заключается в том, что водопесчаную пульку интенсивно перемешивают в специальных чанах в течение 8-9 мин. От трения песчинок друг о друга желе­зистая пленка оттирается и затем удаляется вместе с промывной водой.

Если содержащиеся в песке железистые примеси способны притягиваться маг­нитом, их удаляют при помощи электромагнитной сепарации. Сущность электро­магнитной сепарации заключается в следующем: сухой песок из бункера через щелевой зазор просыпается на вращающийся барабан, поверхность которого на­магничена. Песок, который магнитом не притягивается, просыпается в приемный бункер, а частицы железистых примесей, удерживаемые на поверхности барабана, уносятся к нейтральной линии, где, оторвавшись от барабана, падают в бункер.

Химическое обогащение песка дорого и применяется редко. Сущность его заключается в том, что железосодержащие пленки, покрывающие поверхность песчинок, растворяются под действием различных химических реагентов, а затем удаляются из песка в виде водных растворов или летучих железистых соединений.

Когда песок вполне удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям и обогащение является излишним, подготовка его к шихтовке состоит из подсушивания до остаточной влажности (4-4,5%) с последующим отделением крупных зерен и случайных загрязнений. Обогащенные пески сушат в сушильных барабанах. Известняк, мел и доломит поступают на производство в виде крупных глыб и больших кусков, поэтому первой подготовительной операцией для этих материалов является дробление. Раздробленный материал подают для сушки в сушильный барабан, затем высушенные материалы подают для тонкого помола в молотковые дробилки или под бегуны. Тонкость помола должна быть меньше 0,75 мм.

Приготовление шихты. Шихту составляют по определенному рецепту, где указывается количество компонентов, которые необходимо смешать, чтобы в конечном итоге получить стекло заданного химического состава и заданных свойств Шихта представляет собой однородную смесь точно отдозированных в строго определенном количественном соотношении предварительно подготовленных сырьевых материалов.

Варка стекла — чрезвычайно важный процесс в стеклоделии. Во время варки шихта, представляющая собой смесь сырьевых материалов, из которых каждый обладает своими индивидуальными свойствами, подвергаясь ряду сложных физико-химических реакций, превращается в однородную расплавленную массу, называемую стекломассой. Чтобы сварить стекло, шихту необходимо подвергнуть со ответствующей термической обработке, т. е. нагреть примерно до 1450-1500 °С и выдержать при этой температуре столько времени, сколько это будет необходимо для образования однородной стекломассы.

Технологический процесс варки стекла состоит из нескольких этапов: первый называют силикатообразованием, второй — стеклообразованием, затем следует осветление или дегазация стекломассы; последний этап варки — гомогенизация. На этом этапе стекломасса становится вполне однородной как по составу, так и по свойствам. Гомогенизированную стекломассу подвергают студке, т. е. некоторому охлаждению, после чего из нее вырабатывают изделия.

Силикатообразование начинается с момента загрузки шихты в печь и заканчивается для большинства промышленных стекол при 800—900 °С. При этом шихта превращается в спекшуюся массу, называемую фриттой. На этом этапе из шихты удаляется гигроскопическая, кристаллизационная и химически связанная вода.

На втором этапе в процессе стеклообразования от 800—900 до 1150—1200 °С фритта превращается в стекломассу. Последняя становится более прозрачной, отдельные твердые частицы сырьевых материалов расплавляются и растворяются в вязком расплаве; такая стекломасса еще неоднородна и представляет собой смесь расплавов различного состава, причем вся она насыщена газовоздушными включениями различной величины. Третий этап — осветление или дегазация стекломассы (от 1200 до 1500 °С). На этом этапе из стекломассы полностью удаляют не растворившиеся в ней газовоздушные включения. Стекломасса становится прозрачнее и более однородной.

Последний этап варки стекла — гомогенизация, т. е. полное выравнивание всего расплава по составу и свойствам. Происходит это при самых высоких температурах варки, т. е. при 1450-1500 °С.

При этих температурах стекломасса становится достаточно подвижной. Это благоприятствует интенсивной диффузии между различными силикатами в расплаве. В дальнейшем осветленная и гомогенизированная стекломасса охлаждается на 200—300 °. При этом вязкость ее возрастает, и стекломасса из текуче-подвижной переходит в пластическое состояние, что дает возможность формовать из нее изделия.

Стекло варят в стекловаренных печах. Промышленные стекловаренные печи в основном бывают двух видов: периодического действия и непрерывно действующие.

Сущность работы печей периодического действия заключается в том, что весь процесс варки стекла, начиная от загрузки шихты и кончая выработкой стекло массы, протекает в одном месте.

Ванные печи представляют собой большие ванны, перекрытые сводом и выложенные огнеупорным материалом. В этих печах варка и выработка изделий проходят непрерывно, так как на одном конце загружается шихта и варится стекло, а на другом - вырабатываются изделия.

Производство стеклянных изделий

Производство стеклянной посуды состоит из следующих процессов: выработки изделий, отжига, обработки и украшения.

Выработка стеклянных изделий

Стеклянную посуду вырабатывают выдуванием, прессованием, прессовыдуванием и центробежным литьем.

Выбор того или иного метода формования зависит в первую очередь от конструктивных особенностей изделий. Выдувание подразделяют на ручное, механизированное, вакуумное и гутенское.

Ручное выдувание осуществляется с помощью стеклодувной трубки из стали с резиновым баллончиком на верхнем конце. На нижний конец этой трубки набирается небольшая порция стекломассы, раздуваемая в пузырек (баночку), посте пенно превращаемый в форму, близкую к форме изделия, а затем помещаемый в металлическую форму, в которой и производится окончательное выдувание изделия. Изделия сложной формы с дополнительными деталями (ножками, ручками) выдувают по частям: сначала изготовляют корпус, к которому после нагревания присоединяют нагретые до размягчения детали.

Механизированное выдувание, которым в настоящее время вырабатывают значительно больше посуды, чем ручным, осуществляется на автоматической вакуумной машине карусельного типа. В стекломассу погружают наборные головки с черновыми формами, в которые засасываются порции стекломассы, превращаемые выдувальными трубками в баночки, а затем окончательное выдувание производится в чистовых формах.