Ćwiczenie

Temat Ocena wybranych cech opakowań szklanych

Wprowadzenie
Struktura produkcji i zużycia opakowań szklanych

Opakowania szklane, obok papierowych i tekturowych, są najstarszymi, a jednocześnie

tradycyjnymi opakowaniami wielu produktów spożywczych i przemysłowych. W wyniku
szybkiego postępu w technologii ich wytwarzania charakteryzuje się wyższym niż w
przeszłości poziomem jakości i reprezentują nową generację wyrobów. Aktualnie obserwuje
się ich renesans. Spowodowane jest to głównie wieloma zaletami opakowań szklanych, takimi
jak:

· odporność chemiczna na wpływ atmosfery oraz kwasy, zasady i wodę,

· obojętność chemiczna (nietoksyczność, brak oddziaływania między szkłem a

pakowanymi produktami),

· nieprzepuszczalność zupełna (dla płynów, pary wodnej, zapachów, gazów np. CO

2

,

O

2

),

· sztywność konstrukcji (pierwotny kształt we wszystkich fazach przemieszczania,

składowania, zamykania i użytkowania oraz stała pojemność przy różnicy ciśnień
wewnętrznego i zewnętrznego),

· przejrzystość (możliwość obserwowania zawartości),

· łatwość formowania różnych kształtów w automatach,

· możliwość barwienia, zdobienia, umieszczania trwałych znaków, napisów (walory

marketingowe),

· możliwość wielokrotnego użycia opakowania (łatwość mycia),

· ponowne wykorzystanie zużytych opakowań jako surowca wtórnego (recykling),

· taniość i dostępność surowca.

Do podstawowych wad opakowań szklanych należy kruchość i duży stosunek masy do

objętości.

Dążenia przemysłu szklarskiego do zmniejszenia masy opakowania nie przynoszą już

znaczących efektów w skali światowej. Osiągany spadek masy ocenia się obecnie na 0,5%
rocznie.

Spośród opakowań szklanych najwięcej zużywa się butelek, słoików, opakowań

farmaceutycznych i kosmetycznych.

· Produkcja opakowań szklanych, oparta o obfitą i łatwo dostępną bazę surowcową,

wymaga, podobnie jak w przypadku innych tradycyjnych opakowań, dużego nakładu
energii. Zmniejszenie energochłonności tej produkcji jest jednym z głównych celów
badań prowadzonych w tym przemyśle, przede wszystkim na drodze zmniejszenia
masy opakowania oraz strat produkcyjnych. Badania te prowadzone są w trzech
kierunkach:

· modyfikacji chemicznych,

· topienia masy szklanej metodą plazmową,

· wyrobu materiału szklistego „na zimno”, stosując organiczne związki krzemu (tzw.

siloksany). Próbuje się również zastąpić produkcję opakowań szklanych w postaci
pojedynczych sztuk procesem wyciskania masy szklanej w kształcie płaskiej wstęgi,
formowanej następnie w cienkościenne opakowania. Ta nowa technologia może
również prowadzić do wyrobu opakowań szklanych wielowarstwowych (koekstruzja),
łączących w sobie wiele nieosiągalnych dotychczas w tej branży właściwości
fizykochemicznych i mechanicznych.

Zanim jednak te nowe technologie znajdą zastosowanie przemysłowe, ulepsza się

istniejące poprzez doskonalenie powierzchni form, eliminowanie strat produkcyjnych,
poprawę kontroli temperatury przy wyżarzaniu odprężającym oraz wprowadzanie nowych
technologii powlekania butelek tworzywami polimerowymi, co pozwala na znaczne
zmniejszenie ich masy oraz zwiększenie wytrzymałości na udary.

Opakowania szklane będą nadal dominować na rynku produkcji wina i wyrobów

spirytusowych oraz perfum. Natomiast przy pakowaniu piwa i napojów bezalkoholowych
konkurentem opakowań szklanych są puszki blaszane i butelki PET, ale tu sprzymierzeńcem
szkła są przepisy ochrony środowiska, które preferują opakowania wielokrotnego użytku.
Wydaje się, że opakowania szklane mają zapewniony rozwój w tempie powolnym, ale stałym,
a duże nakłady przemysłu szklarskiego na ich rozwój winny zapewnić, że będą one nadal
atrakcyjną alternatywą dla innych opakowań, szczególnie w przemyśle rolno-spożywczym.
Postęp w technologii opakowań szklanych oraz podejmowane działania zmierzające do ich
uatrakcyjnienie, a przede wszystkim specyficzne właściwości szkła i możliwość
wielokrotnego stosowania i recyklingu wskazują na to, że opakowania szklane dobrze radzą
sobie z konkurencją.

Możliwości zagospodarowania poużytkowych opakowań szklanych

Wszystkie opakowania szklane jednorazowego użycia lub zużyte zwrotne można

potencjalnie wykorzystać przemysłowo w hutach szkła opakowaniowego. O przydatności
opakowań szklanych do recyklingu decyduje przede wszystkim ich czystość oraz dokładność
segregacji na odmiany (szkło bezbarwne, brązowe, zielone) i gatunki.

Recykling materiałowy opakowań szklanych polega na zastosowaniu stłuczki szklanej

jako surowca do produkcji opakowań. W zależności od źródeł powstania wyróżnia się
stłuczkę szklaną własną oraz obcą.
Stłuczka własna powstaje u producenta w hucie w trakcie procesu technologicznego
(formowanie, odprężanie, sortowanie i pakowanie). Stłuczka ta, jeżeli nie zostanie
zabrudzona i zanieczyszczona, ma najlepsze parametry użytkowe dla producentów opakowań,
ze względu na ten sam skład chemiczny i ten sam kolor. Jest to stłuczka, której zużycie
stanowi zamknięty obieg produkcyjny. Stłuczka obca powstaje u użytkowników wyrobów
szklanych Stłuczka ta może zawierać wiele zanieczyszczeń, m.in.: organicznych,
chemicznych, mineralnych, metalowych itp. Używanie jej przez producentów wyrobów
szklanych uzależnione jest od wyeliminowania zawartych zanieczyszczeń, jak również
posegregowania jej na poszczególne kolory. O przydatności i ilości użycia stłuczki obcej
decyduje przede wszystkim jej skład chemiczny. Stłuczka obca stanowi uzupełnienie składu
surowcowego oraz stłuczki własnej.

Stłuczka szklana jest stosowana jako surowiec do produkcji szkła ze względów

ekologicznych, technologicznych i ekonomicznych, a jej pozytywne działanie powoduje
m.in.:

· zwiększenie ujednorodnienia stopionego szkła i zmniejszenie zapylenia pieca,

· poprawę warunków klarowania i zmniejszania możliwości krystalizacji, w procesie

topnienia szkła obniżenie zużycia energii (szacuje się, że 1% wzrost zastosowania
stłuczki szklanej w procesie topnienia szkła pozwala zmniejszyć zużycie energii o
około 0,25%),

· lepsze mieszanie surowców i ich ujednolicenie, zapobiegając nadmiernemu pyleniu

zestawu w transporcie z zestawiarni do pieca szklarskiego,

· obniżenie temperatury i zwiększenie szybkości topnienia,

· polepszenie procesu formowania topionego szkła,

· zwiększenie wydajności i przedłużenia czasu użytkowania pieców hutniczych,

· obniżenie emisji tlenków azotu i zmniejszenie zużycia wody,

· zmniejszenie korozji drogich materiałów ogniotrwałych.

Kierunki postępu technicznego w zakresie opakowań szklanych:

· zmniejszenie masy opakowania na jednostkę pakowanego produktu,

· zwiększenie wytrzymałości na ciśnienie wewnętrzne i nacisk pionowy,

· zmniejszenie energochłonności procesu produkcji,
· doskonalenie etapu otrzymywania opakowań poprzez zastąpienie produkcji opakowań

szklanych w postaci pojedynczych sztuk procesem wyciskania masy szklanej w
kształcie płaskiej wstęgi, formowanej następnie w cienkościenne opakowania,

· ulepszanie istniejących technologii poprzez doskonalenie powierzchni form oraz

wprowadzanie nowych technologii powlekania butelek tworzywami polimerowymi
(zmniejszenie masy, zwiększenie wytrzymałości).

Nowoczesne opakowania szklane powinny charakteryzować się określonymi cechami

użytkowymi i nowoczesnymi zamknięciami, a mianowicie:

· dobrą szczelnością,

· odpornością na oddziaływanie środowiska produktu,

· łatwością otwierania (bez potrzeby używania specjalnych narzędzi),

· przydatnością do wielokrotnego szczelnego zamykania,
· dostosowaniem do ciągu technologicznego napełniania, zamykania i pakowania

określonych asortymentów.

Przydatność opakowań do mechanicznych, wysokowydajnych urządzeń do

napełniania, zamykania, etykietowania i pakowania określają wymagania dotyczące:

· podstawowych wymiarów opakowań w coraz bardziej zawężających się tolerancjach,

według wymagań stosowanej techniki zamknięć,

· poprawy stabilności opakowań szklanych z uwagi na szybkobieżne ciągi mechaniczne

w liniach technologicznych produkcji i pakowania produktów,

· utrzymania wymaganej wytrzymałości, mimo obniżenia masy jednostkowej, która jest

zwiększana przez unowocześnienie technologii wytwarzania opakowań szklanych.

Część ćwiczeniowa

1. Sprawdzenie pojemności całkowitej opakowania

Oznaczenie to polega na zważeniu wody o temperaturze 293 K (20±2˚C) mieszczącej się w
nie zamkniętym opakowaniu lub określeniu tej ilości za pomocą cylindra miarowego.

2. Sprawdzenie wykonania powierzchni zewnętrznej opakowania

Badanie to polega na ocenie organoleptycznej. Powierzchnia butelki lub słoja może być
wykonana jako gładka lub wzorzysta.

3. Sprawdzenie wykonania dna opakowania

Należy sprawdzić, czy przejście korpusu butelki lub słoja w dno jest zaokrąglone, czy dno jest
wklęsłe oraz czy opakowanie ustawione na płaszczyźnie poziomej zachowuje stałą
równowagę.

4. Sprawdzenie prawidłowości cechowania

Należy sprawdzić występowanie następujących znaków: producenta, pojemności nominalnej i
numeru formy.

5. Sprawdzenie wad szkła

Badanie przeprowadza się nieuzbrojonym okiem w warunkach normalnego, dziennego
oświetlenia. Ocenę wykonać wg tabeli 1.

6. Sprawdzenie wad wykonania opakowania

Badanie przeprowadza się nieuzbrojonym okiem w warunkach normalnego, dziennego
oświetlenia. Ocenę wykonać wg tabeli 2.

7. Sprawdzenie odporności opakowań na nagłe zmiany temperatury

Butelki do spirytusu i wódek, piwa, wina, soków i produktów konserwowych oraz słoje do
konserw o pojemności do 1000 cm

3

powinny być odporne na nagłą zmianę temperatury o 313

K (40˚C).
Opakowanie należy umieścić w suszarce nagrzanej do 60˚C na 15 min. Po tym okresie
opakowanie należy wyjąć i zanurzyć w zbiorniku do ochładzania na dwie minuty tak, aby ich
górne krawędzie znajdowały się 5 cm pod poziomem wody.
Wyjęte i wysuszone wyroby poddaje się oględzinom nieuzbrojonym okiem. Za uszkodzone
należy uznać wyroby spękane powierzchniowo lub w całej grubości ścian oraz
wyszczerbione. Za wyroby nie wytrzymujące badania termicznego należy oczywiście uznać
te, które pękały przy wkładaniu ich do suszarki oraz w czasie ich nagrzewania.

Tab. 1. Wady szkła słojów i butelek.

Tab. 2. Wady wykonania słojów i butelek.

Tabela do wyników z oceny wad wykonania opakowań (do wypełnienia)