日用玻璃制品的輕量化與節(jié)能

    在“十一五”經濟社會發(fā)展指導原則和主要目標方面中，著重提出的六個必須中必須加快轉變經濟增長方式，擺在一個突出的位置，我以為這個轉變是一個質的轉變，也就是把又快又好改變?yōu)橛趾糜挚�，這個好要體現在節(jié)能降耗上�！笆晃濉睍r期經濟社會發(fā)展的主要目標，其中兩個方面的重要目標：一是今后五年國內生產總值年均增長7.5%。這個目標是建立在優(yōu)化結構、提效率高益和降低消耗基礎上的。二是提出了“十一五”期間單位國內生產總值能源消耗降低20%左右、主要污染物排放總量減少10%等目標。這是針對資源環(huán)境壓力日益加大的突出問題提出來的，是個硬指標，具有明確的政策導向。我們玻璃行業(yè)要生存、要發(fā)展必須在節(jié)能降耗方面狠下工夫。關于節(jié)能降耗我們過去往往側重在玻璃窯爐的節(jié)能上下工夫，這當然是對的但是我們假如把視野再開闊一些，不難發(fā)現還有好多方面是有潛力的比如產品輕量化的問題。

    一、玻璃制品的輕量化是行業(yè)多年來的追求目標：
    我們生產的日用玻璃制品中的玻璃瓶罐，大部分在容重比上都比較偏重，全部上自六十年代開始在努力降低瓶身重量，以達到在同樣的投入中取得更大的產出，以獲取更大的利潤起到降低成本節(jié)約能源的目的，到八十年代已取得非常大成績。當時界定了玻璃瓶小口瓶輕重的范圍：容重比大于1.4 為重量瓶；等于1.0-1.4 為標準瓶；等于1.0-0.7為輕量瓶；小于0.7為超輕量瓶。當時已正常生產出小口瓶為0.7以下，生產大口瓶為0.4以下。在德國海葉HEYE公司采用小口壓吹工藝以后，輕量化已達到相當高的水平，1994年他們在我國北京進行技術交流時拿出的樣品中有一只1.5升的可樂瓶僅有405克重，容重比為0.27已是典型的超輕量瓶當然實際是復合化輕量瓶，它是在玻璃瓶外面涂上一層無機涂料和一層農業(yè)生產體系涂料（目前在我國也已普遍應用）。由此可見全部先進水平在輕量化方面的進程。我國在六十年代開始已有企業(yè)開展了輸液瓶輕量化方面的研究工作。到了九十年代初由于采用了玻璃的化學鋼化技術，輕量化工作有了一定的打破，使輸液瓶的容重比達到335克/500毫升以下，容重比為0.67（＜0.7）。在玻璃器皿方面九十年代初上海已生產出號稱超薄型玻璃盤，當時成立了一個有經驗生產廠“新風玻璃廠”，該廠生產的盤子邊厚在2-2.5毫米，當時產品市場銷售情況很好,但是我們的壓制玻璃杯的厚度始終不能降下來，按全部通用的說法“吹制產品厚壁化、壓制產品薄壁化”，以壓制杯為例壁厚不超過2毫米，而我國的壓制杯從過去到現在始終在2.5-3.2毫米之間徘徊。所以玻璃產品輕量化不僅是國內外玻璃行業(yè)長期以來追求的目標，而且確實有它的難度。

    二、輕量化玻璃瓶、玻璃器皿生產的瓶頸：
    日用玻璃制品的理想外形應該是瓶壁厚薄均勻，給人以勻稱的感覺（當然為了保證產品的重心有的產品做的底部較厚以保持穩(wěn)定例外），但要做到這樣也是很困難，所以盡管有一些企業(yè)通過長期的努力研究取得了一定的成就，大部分企業(yè)缺乏創(chuàng)新理念，仍然在按照傳統的工藝在低水平的重復生產。玻璃瓶的輕量化是一項系統工程，它既有硬件裝備上的提高，也有人員素質、培訓等方面的軟件建設。這就是玻璃產品輕量化的瓶頸所在�，F就硬件方面進行探討：首先由于在熱成型過程中，因機械成型工藝不能完全模仿人的高難動作，特別是目前我國普遍采用的行列式制瓶機是屬于翻轉式成型工藝，在初形模到成型模的翻轉過程中由于動作過快，形成一定的慣性，使初型料中的中空心部分與底料的臨界面，出現了拉伸這就是我們稱作為兩接頭現象。兩接頭的分界面是整個瓶子中較薄的地方，還有由于成型模具的溫度不均勻、料滴溫度的不均勻、料形的不規(guī)范、初形模設計的不適當等都會造成瓶子的不均勻。輕量化的過程就是要把玻璃制品中的不均勻部分中的厚料減除（適當減輕）。使瓶子整體厚薄均勻既美觀又保持一定的強度，當然為了保持瓶子的強度，人們在瓶子外面鍍上一層復合保護層（內層為無機結合層，如二氧化錫；外面為農業(yè)生產體系層，如聚乙烯）。順便提一下在當前的科技發(fā)展領域中，應用材料的特性進行優(yōu)勢互補，而發(fā)展復合材料研究的學科，正在新興崛起。我們以啤酒瓶為例：目前我們生產的640毫升啤酒瓶重為530克左右，若按容重比為0．7計瓶重為448克以下，那么每噸玻璃要多309個相當于現在重量的瓶子多出16%的產量。這是一個不小的數字，我們在不增加投入的情況下，多出了16%的產量和產值，在同樣的能耗情況下多生產出16%的產品，這不就相應地節(jié)約了能源了嗎？所以輕量化既提高了質量又降低了成本、節(jié)約了能源使單位產值能耗下降。當然目前我們在對瓶子重量問題上的認識上還有誤區(qū)，認為瓶子越重越好，這在我國已爭論了近二十年，其實我認為評價瓶子的質量還是應該以標準為準，應以標準中規(guī)定的耐壓、抗沖擊強度指標為準。我相信在全體玻璃行業(yè)同仁的努力下這一目標應該能實現。

    三、實現產品輕量化應該注意的問題：
    我們應該知道我國在使產品輕量化方面，經歷了三十年左右的努力，才取得了一些成績。可見這一工作的艱難。我以為國內外在過去的成功經驗，為我們提供了研究的基礎，我們應該在過去他人成功的經驗基礎上開發(fā)創(chuàng)新。因為遵循科學發(fā)展觀的理念，人類總要不斷創(chuàng)新開拓前進，提高產業(yè)的科技含量是企業(yè)發(fā)展的必由之路，因循守舊低水平的重復是不可取的，科技與產業(yè)創(chuàng)新已成為行業(yè)價值提升的主要方式。產品的重量輕了外觀均勻好看了，必然受到消費者的歡迎，從而開拓了產品的市場，提高了產品的市場競爭力使企業(yè)進入良心循環(huán)。 
    產品輕量化是一項系統工程，過去在搞輕量化的工作往往只注意成型機上下功夫，不能說成型機不是關鍵，但并不是單純的�，F在我們就先從成型機開始分析：
    玻璃成型機：我們通常用于制瓶子的機器目前基本上都是行列機，因為這類機型是適合常年不間斷生產的理想機型。因為它可以在不影響其他各組正常生產的情況下，單獨對一組機器進行維修。而回轉型制瓶機是做不到的，由于玻璃廠的生產（特別是大規(guī)模的生產）是連續(xù)性的希望中間盡量不停產（停產會造成很大的經濟損失）。所以回轉機就失去了競爭優(yōu)勢而基本退出了市場（玻璃器皿生產是例外）。但是行列機的非常大缺點是由初型料到成型模有一個翻轉過程，由于為了追求高產量機器必須高速度，這就使翻轉速度加快，與此同時料的離心力也加大，為了緩解這一問題有的機器加進了液壓阻尼技術，來盡量降低由翻轉過程產生的離心力，另外為了保證成型過程中的料滴均勻，又增加了小口壓吹技術、吹氣過程分段控制氣壓、氣量技術（即三口氣）因為玻璃在吹制過程中，在沒有外力的情況下吹出來的產品是個球，也就是各向同性，而我們的產品都是細長的旋轉體或是異型體也就是各向異性，這就要求玻璃在成型過程中有吹氣有拉伸的間斷過程，所以要吹三口氣、模具垂直冷風這早在八十年代就已推廣了、意大利BDF公司與日本杉村公司合作研究出的模具測溫技術等項技術。這僅是對機器的一些改進，而機器還需要有對工藝有深刻了解的人員去掌握，因此企業(yè)引進高素質的人員對機器進行適度地掌握也是非常必要的。機器是在設定的程序下進行工作，它要求玻璃料的物理參數比較穩(wěn)定。要達到這一要求首先要對料道提出嚴格要求。
    玻璃料道是為了給機器提供溫度均勻的玻璃液的主要設備，但是玻璃液在流出作業(yè)池的過程中，先是由供料道進料端進入料道，這時玻璃料受到料道磚的三面散熱（兩側與底部），而中部因玻璃料由周圍的熱料包圍，無法散熱造成在料道中的玻璃料液橫斷面的溫度不均勻，為了解決這一問題行業(yè)中想出了很多辦法如：英國BH-F公司采用玻璃料液溫度前反饋、料道采用微機分段控制溫度與冷風、旋轉桶外加加熱噴嘴、階梯式供料方式等技術，目的主要是使到成型機的玻璃料，料滴內部溫度盡量均勻。當然為了做到這一步，玻璃料的熔制也是非常重要的，目前在窯爐設計工作中有一個誤區(qū)，就是片面追求節(jié)能，大家只盯著能耗多少，不考慮料子化的怎樣，我們在窯爐考核中有一個環(huán)切均勻的要求，往往容易被人們所忽視。為了出高質量的瓶子我們必須化好料。為了化好料我們還要對配合料的供應提出要求，因為窯爐不能改變料的性質，要使玻璃液的物理參數恒定，那么在配料工作中保持配合料的均勻是非常重要的。
    我們在考慮投入資金的時候非常重視窯爐、成型主機的投入，常常容易忽略了料房的投入，這不僅帶來環(huán)保方面的隱患（矽肺病人的產生），還保證不了玻璃原料成分的均勻，一般玻璃料中二氧化硅含量占玻璃成分中的70-74%之間，由于不能控制好沙子中的水分，所以也保證不了玻璃成分的恒定，因為一般沙子中或石粉中都含有一定的水分，并且沙子在玻璃中占的比重比非常大，水分的不穩(wěn)定必然影響到玻璃成分的穩(wěn)定，以一般含水量在8-12%為例；若誤差在±2%那么對二氧化硅的值誤差就在2.8%，這個數字對玻璃的物理參數影響非常大。所以我們在過去往往只對機器進行調整，是無法解決玻璃物理參數的穩(wěn)定的。在這方面很多企業(yè)家已引起重視，就比較重視配料房的改造。在玻璃器皿方面我們過去一直強調在玻璃口杯應該吹制產品厚壁化、壓制產品薄壁化。這是因為過去吹制杯使用的機器都是吹吹法成型，不能生產厚壁產品一般壁厚在0.8-1.2毫米左右。壓制杯由于制造精度的問題一般厚度在2.5-3.2毫米左右。這是我們多年來一直想要打破的難題，目前我們壓制杯產量要大于吹制杯，假如能把壓制杯的厚度降到2毫米以下，那末每噸玻璃可多生產803個玻璃杯，相當于不增加投入多出17%的產品，也節(jié)約了能源17%。目前我國在器皿壓機生產方面技術水平已接近全部先進水平，應該為我們奠定了裝備基礎，只要在工藝上深入研究，應該能有打破。