日用玻璃制品的輕量化與節(jié)能

    在“十一五”經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指導(dǎo)原則和主要目標(biāo)方面中，著重提出的六個(gè)必須中必須加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，擺在一個(gè)突出的位置，我以為這個(gè)轉(zhuǎn)變是一個(gè)質(zhì)的轉(zhuǎn)變，也就是把又快又好改變?yōu)橛趾糜挚欤@個(gè)好要體現(xiàn)在節(jié)能降耗上�！笆晃濉睍r(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要目標(biāo)，其中兩個(gè)方面的重要目標(biāo)：一是今后五年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值年均增長(zhǎng)7.5%。這個(gè)目標(biāo)是建立在優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提效率高益和降低消耗基礎(chǔ)上的。二是提出了“十一五”期間單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)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(biāo)。這是針對(duì)資源環(huán)境壓力日益加大的突出問(wèn)題提出來(lái)的，是個(gè)硬指標(biāo)，具有明確的政策導(dǎo)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(guān)于節(jié)能降耗我們過(guò)去往往側(cè)重在玻璃窯爐的節(jié)能上下工夫，這當(dāng)然是對(duì)的但是我們假如把視野再開(kāi)闊一些，不難發(fā)現(xiàn)還有好多方面是有潛力的比如產(chǎn)品輕量化的問(wèn)題。

    一、玻璃制品的輕量化是行業(yè)多年來(lái)的追求目標(biāo)：
    我們生產(chǎn)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(kāi)始在努力降低瓶身重量，以達(dá)到在同樣的投入中取得更大的產(chǎn)出，以獲取更大的利潤(rùn)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(jī)。當(dāng)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)瓶；等于1.0-0.7為輕量瓶；小于0.7為超輕量瓶。當(dāng)時(shí)已正常生產(chǎn)出小口瓶為0.7以下，生產(chǎn)大口瓶為0.4以下。在德國(guó)海葉HEYE公司采用小口壓吹工藝以后，輕量化已達(dá)到相當(dāng)高的水平，1994年他們?cè)谖覈?guó)北京進(jìn)行技術(shù)交流時(shí)拿出的樣品中有一只1.5升的可樂(lè)瓶?jī)H有405克重，容重比為0.27已是典型的超輕量瓶當(dāng)然實(shí)際是復(fù)合化輕量瓶，它是在玻璃瓶外面涂上一層無(wú)機(jī)涂料和一層農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系涂料（目前在我國(guó)也已普遍應(yīng)用）。由此可見(jiàn)全部先進(jìn)水平在輕量化方面的進(jìn)程。我國(guó)在六十年代開(kāi)始已有企業(yè)開(kāi)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(xué)鋼化技術(shù)，輕量化工作有了一定的打破，使輸液瓶的容重比達(dá)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(chǎn)出號(hào)稱(chēng)超薄型玻璃盤(pán)，當(dāng)時(shí)成立了一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)廠“新風(fēng)玻璃廠”，該廠生產(chǎn)的盤(pán)子邊厚在2-2.5毫米，當(dāng)時(shí)產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)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(lái)，按全部通用的說(shuō)法“吹制產(chǎn)品厚壁化、壓制產(chǎn)品薄壁化”，以壓制杯為例壁厚不超過(guò)2毫米，而我國(guó)的壓制杯從過(guò)去到現(xiàn)在始終在2.5-3.2毫米之間徘徊。所以玻璃產(chǎn)品輕量化不僅是國(guó)內(nèi)外玻璃行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)追求的目標(biāo)，而且確實(shí)有它的難度。

    二、輕量化玻璃瓶、玻璃器皿生產(chǎn)的瓶頸：
    日用玻璃制品的理想外形應(yīng)該是瓶壁厚薄均勻，給人以勻稱(chēng)的感覺(jué)（當(dāng)然為了保證產(chǎn)品的重心有的產(chǎn)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(guò)長(zhǎng)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(tǒng)的工藝在低水平的重復(fù)生產(chǎn)。玻璃瓶的輕量化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它既有硬件裝備上的提高，也有人員素質(zhì)、培訓(xùn)等方面的軟件建設(shè)。這就是玻璃產(chǎn)品輕量化的瓶頸所在�，F(xiàn)就硬件方面進(jìn)行探討：首先由于在熱成型過(guò)程中，因機(jī)械成型工藝不能完全模仿人的高難動(dòng)作，特別是目前我國(guó)普遍采用的行列式制瓶機(jī)是屬于翻轉(zhuǎn)式成型工藝，在初形模到成型模的翻轉(zhuǎn)過(guò)程中由于動(dòng)作過(guò)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(xiàn)了拉伸這就是我們稱(chēng)作為兩接頭現(xiàn)象。兩接頭的分界面是整個(gè)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(shè)計(jì)的不適當(dāng)?shù)榷紩?huì)造成瓶子的不均勻。輕量化的過(guò)程就是要把玻璃制品中的不均勻部分中的厚料減除（適當(dāng)減輕）。使瓶子整體厚薄均勻既美觀又保持一定的強(qiáng)度，當(dāng)然為了保持瓶子的強(qiáng)度，人們?cè)谄孔油饷驽兩弦粚訌?fù)合保護(hù)層（內(nèi)層為無(wú)機(jī)結(jié)合層，如二氧化錫；外面為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系層，如聚乙烯）。順便提一下在當(dāng)前的科技發(fā)展領(lǐng)域中，應(yīng)用材料的特性進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，而發(fā)展復(fù)合材料研究的學(xué)科，正在新興崛起。我們以啤酒瓶為例：目前我們生產(chǎn)的640毫升啤酒瓶重為530克左右，若按容重比為0．7計(jì)瓶重為448克以下，那么每噸玻璃要多309個(gè)相當(dāng)于現(xiàn)在重量的瓶子多出16%的產(chǎn)量。這是一個(gè)不小的數(shù)字，我們?cè)诓辉黾油度氲那闆r下，多出了16%的產(chǎn)量和產(chǎn)值，在同樣的能耗情況下多生產(chǎn)出16%的產(chǎn)品，這不就相應(yīng)地節(jié)約了能源了嗎？所以輕量化既提高了質(zhì)量又降低了成本、節(jié)約了能源使單位產(chǎn)值能耗下降。當(dāng)然目前我們?cè)趯?duì)瓶子重量問(wèn)題上的認(rèn)識(shí)上還有誤區(qū)，認(rèn)為瓶子越重越好，這在我國(guó)已爭(zhēng)論了近二十年，其實(shí)我認(rèn)為評(píng)價(jià)瓶子的質(zhì)量還是應(yīng)該以標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的耐壓、抗沖擊強(qiáng)度指標(biāo)為準(zhǔn)。我相信在全體玻璃行業(yè)同仁的努力下這一目標(biāo)應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)。

    三、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化應(yīng)該注意的問(wèn)題：
    我們應(yīng)該知道我國(guó)在使產(chǎn)品輕量化方面，經(jīng)歷了三十年左右的努力，才取得了一些成績(jī)�？梢�(jiàn)這一工作的艱難。我以為國(guó)內(nèi)外在過(guò)去的成功經(jīng)驗(yàn)，為我們提供了研究的基礎(chǔ)，我們應(yīng)該在過(guò)去他人成功的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)創(chuàng)新。因?yàn)樽裱茖W(xué)發(fā)展觀的理念，人類(lèi)總要不斷創(chuàng)新開(kāi)拓前進(jìn)，提高產(chǎn)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(fù)是不可取的，科技與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新已成為行業(yè)價(jià)值提升的主要方式。產(chǎn)品的重量輕了外觀均勻好看了，必然受到消費(fèi)者的歡迎，從而開(kāi)拓了產(chǎn)品的市場(chǎng)，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力使企業(yè)進(jìn)入良心循環(huán)。 
    產(chǎn)品輕量化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，過(guò)去在搞輕量化的工作往往只注意成型機(jī)上下功夫，不能說(shuō)成型機(jī)不是關(guān)鍵，但并不是單純的�，F(xiàn)在我們就先從成型機(jī)開(kāi)始分析：
    玻璃成型機(jī)：我們通常用于制瓶子的機(jī)器目前基本上都是行列機(jī)，因?yàn)檫@類(lèi)機(jī)型是適合常年不間斷生產(chǎn)的理想機(jī)型。因?yàn)樗梢栽诓挥绊懫渌鹘M正常生產(chǎn)的情況下，單獨(dú)對(duì)一組機(jī)器進(jìn)行維修。而回轉(zhuǎn)型制瓶機(jī)是做不到的，由于玻璃廠的生產(chǎn)（特別是大規(guī)模的生產(chǎn)）是連續(xù)性的希望中間盡量不停產(chǎn)（停產(chǎn)會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失）。所以回轉(zhuǎn)機(jī)就失去了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)而基本退出了市場(chǎng)（玻璃器皿生產(chǎn)是例外）。但是行列機(jī)的非常大缺點(diǎn)是由初型料到成型模有一個(gè)翻轉(zhuǎn)過(guò)程，由于為了追求高產(chǎn)量機(jī)器必須高速度，這就使翻轉(zhuǎn)速度加快，與此同時(shí)料的離心力也加大，為了緩解這一問(wèn)題有的機(jī)器加進(jìn)了液壓阻尼技術(shù)，來(lái)盡量降低由翻轉(zhuǎn)過(guò)程產(chǎn)生的離心力，另外為了保證成型過(guò)程中的料滴均勻，又增加了小口壓吹技術(shù)、吹氣過(guò)程分段控制氣壓、氣量技術(shù)（即三口氣）因?yàn)椴Ａг诖抵七^(guò)程中，在沒(méi)有外力的情況下吹出來(lái)的產(chǎn)品是個(gè)球，也就是各向同性，而我們的產(chǎn)品都是細(xì)長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)體或是異型體也就是各向異性，這就要求玻璃在成型過(guò)程中有吹氣有拉伸的間斷過(guò)程，所以要吹三口氣、模具垂直冷風(fēng)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(cè)溫技術(shù)等項(xiàng)技術(shù)。這僅是對(duì)機(jī)器的一些改進(jìn)，而機(jī)器還需要有對(duì)工藝有深刻了解的人員去掌握，因此企業(yè)引進(jìn)高素質(zhì)的人員對(duì)機(jī)器進(jìn)行適度地掌握也是非常必要的。機(jī)器是在設(shè)定的程序下進(jìn)行工作，它要求玻璃料的物理參數(shù)比較穩(wěn)定。要達(dá)到這一要求首先要對(duì)料道提出嚴(yán)格要求。
    玻璃料道是為了給機(jī)器提供溫度均勻的玻璃液的主要設(shè)備，但是玻璃液在流出作業(yè)池的過(guò)程中，先是由供料道進(jìn)料端進(jìn)入料道，這時(shí)玻璃料受到料道磚的三面散熱（兩側(cè)與底部），而中部因玻璃料由周?chē)臒崃习鼑瑹o(wú)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(wèn)題行業(yè)中想出了很多辦法如：英國(guó)BH-F公司采用玻璃料液溫度前反饋、料道采用微機(jī)分段控制溫度與冷風(fēng)、旋轉(zhuǎn)桶外加加熱噴嘴、階梯式供料方式等技術(shù)，目的主要是使到成型機(jī)的玻璃料，料滴內(nèi)部溫度盡量均勻。當(dāng)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(shè)計(jì)工作中有一個(gè)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?cè)诟G爐考核中有一個(gè)環(huán)切均勻的要求，往往容易被人們所忽視。為了出高質(zhì)量的瓶子我們必須化好料。為了化好料我們還要對(duì)配合料的供應(yīng)提出要求，因?yàn)楦G爐不能改變料的性質(zhì)，要使玻璃液的物理參數(shù)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?cè)诳紤]投入資金的時(shí)候非常重視窯爐、成型主機(jī)的投入，常常容易忽略了料房的投入，這不僅帶來(lái)環(huán)保方面的隱患（矽肺病人的產(chǎn)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?yàn)橐话闵匙又谢蚴壑卸己幸欢ǖ乃郑⑶疑匙釉诓Ａе姓嫉谋戎乇确浅４�，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(duì)二氧化硅的值誤差就在2.8%，這個(gè)數(shù)字對(duì)玻璃的物理參數(shù)影響非常大。所以我們?cè)谶^(guò)去往往只對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)整，是無(wú)法解決玻璃物理參數(shù)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(guò)去一直強(qiáng)調(diào)在玻璃口杯應(yīng)該吹制產(chǎn)品厚壁化、壓制產(chǎn)品薄壁化。這是因?yàn)檫^(guò)去吹制杯使用的機(jī)器都是吹吹法成型，不能生產(chǎn)厚壁產(chǎn)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(wèn)題一般厚度在2.5-3.2毫米左右。這是我們多年來(lái)一直想要打破的難題，目前我們壓制杯產(chǎn)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(chǎn)803個(gè)玻璃杯，相當(dāng)于不增加投入多出17%的產(chǎn)品，也節(jié)約了能源17%。目前我國(guó)在器皿壓機(jī)生產(chǎn)方面技術(shù)水平已接近全部先進(jìn)水平，應(yīng)該為我們奠定了裝備基礎(chǔ)，只要在工藝上深入研究，應(yīng)該能有打破。