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1、日用玻璃制品的轻量化与节能姚如清在十届全国人大四次会议上，温家宝总理的政府工作报告中，关于“十一五”经济社会发展指导原则和主要目标方面，着重提出的六个必须中必须加快转变经济增长方式，摆在一个突出的位置，我以为这个转变是一个质的转变，也就是把又快又好改变为又好又快，这个好要体现在节能降耗上。然后总理在提出：“十一五”时期经济社会发展的主要目标，其中两个方面的重要目标：一是今后五年国内生产总值年均增长 7.5%。同时他提出这个目标是建立在优化结构、提高效益和降低消耗基础上的。二是提出了“十一五”期间单位国内生产总值能源消耗降低 20%左右、主要污染物排放总量减少 10%等目标。这是针对资源环境压力
2、日益加大的突出问题提出来的，是个硬指标，具有明确的政策导向。我们玻璃行业要生存、要发展必须在节能降耗方面狠下工夫。关于节能降耗我们过去往往侧重在玻璃窑炉的节能上下工夫，这当然是对的但是我们假如把视野再开阔一些，不难发现还有好多方面是有潜力的比如产品轻量化的问题。下面我们来深入探讨一下。 一、玻璃制品的轻量化是行业多年来的追求目标：我们生产的日用玻璃制品中的玻璃瓶罐，大部分在容重比上都比较偏重，如：玻璃瓶罐一般小口瓶在 0.720.85 之间，大口瓶在 0.50.58 之间。国际上自六十年代开始在努力降低瓶身重量，以达到在同样的投入中取得更大的产出，以获取更大的利润起到降低成本节约能源的目的，到
3、八十年代已取得较大成绩。当时界定了玻璃瓶小口瓶轻重的范围：容重比大于 1.4 为重量瓶；等于 1.0-1.4 为标准瓶；等于 1.0-0.7 为轻量瓶；小于 0.7 为超轻量瓶。当时已正常生产出小口瓶为 0.7 以下，生产大口瓶为 0.4 以下。在德国海叶 HEYE 公司采用小口压吹工艺以后，轻量化已达到相当高的水平，1994 年他们在我国北京进行技术交流时拿出的样品中有一只 1.5 升的可乐瓶仅有 405 克重，容重比为 0.27 已是典型的超轻量瓶当然实际是复合化轻量瓶，它是在玻璃瓶外面涂上一层无机涂料和一层有机涂料（目前在我国也已普遍应用）。由此可见国际先进水平在轻量化方面的进程。我国在
4、六十年代开始已有企业开展了输液瓶轻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学钢化技术，轻量化工作有了一定的突破，使输液瓶的容重比达到 335 克/500 毫升以下，容重比为 0.67（0.7）。在大口瓶方面山东荣城玻璃厂经过多年的努力于九十年初已试制出容重比在04 以下的 500 毫升罐头瓶重量在 200 克以下。我国“六五”期间立的五大项目之一山东南定玻璃厂，采用引进的小口压吹十组双滴行列机，生产出容重比小于 0.7 的 330 毫升的啤酒瓶重量为 215克左右，广东湛江玻璃厂使用比利时昂莱 S-10 回转式制瓶机，于 95 年初试制成容重比为 0.65 的640 啤酒瓶（瓶重为
5、 420 克）。由此可见我国在轻量化工作方面也已有了一定的基础。在玻璃器皿方面九十年代初上海已生产出号称超薄型玻璃盘，当时成立了一个专业生产厂“新风玻璃厂”，该厂生产的盘子边厚在 2-2.5 毫米，当时产品市场销售情况很好,但是我们的压制玻璃杯的厚度始终不能降下来，按国际通用的说法“吹制产品厚壁化、压制产品薄壁化”，以压制杯为例壁厚不超过 2 毫米，而我国的压制杯从过去到现在始终在 2.5-3.2 毫米之间徘徊。所以玻璃产品轻量化不仅是国内外玻璃行业长期以来追求的目标，而且确实有它的难度。 二、轻量化玻璃瓶、玻璃器皿生产的瓶颈：日用玻璃制品的理想外形应该是瓶壁厚薄均匀，给人以匀称的感觉（当然为
6、了保证产品的重心有的产品做的底部较厚以保持稳定例外），但要做到这样也是很困难，所以尽管有一些企业通过长期的努力研究取得了一定的成就，大部分企业缺乏创新理念，仍然在按照传统的工艺在低水平的重复生产。与此同时人们在认识方面也有个误区，其一，是认为瓶子越重越好，但实际上瓶子重了自身的重量也在加大，同时也加大了瓶子自身的撞击重量，而复合玻璃瓶由于在材料应用中实现了优势互补，增加了瓶子的强度加大了抗冲击强度。其二，因一部分企业投资上的局限只能购买低端装备，在操作人员素质、培训等方面的力度也不够，很难在技术水平上有所突破。玻璃瓶的轻量化是一项系统工程，它既有硬件装备上的提高，也有人员素质、培训等方面的软件
7、建设。这就是玻璃产品轻量化的瓶颈所在。现就硬件方面进行探讨：首先由于在热成型过程中，因机械成型工艺不能完全模仿人的高难动作，特别是目前我国普遍采用的行列式制瓶机是属于翻转式成型工艺，在初形模到成型模的翻转过程中由于动作过快，形成一定的惯性，使初型料中的中空心部分与底料的临界面，出现了拉伸这就是我们称作为两接头现象。两接头的分界面是整个瓶子中最薄的地方，还有由于成型模具的温度不均匀、料滴温度的不均匀、料形的不规范、初形模设计的不适当等都会造成瓶子的不均匀。轻量化的过程就是要把玻璃制品中的不均匀部分中的厚料减除（减肥）。使瓶子整体厚薄均匀既美观又保持一定的强度，当然为了保持瓶子的强度，人们在瓶子外
8、面镀上一层复合保护层（内层为无机结合层，如二氧化锡；外面为有机层，如聚乙烯）。顺便提一下在当前的科技发展领域中，应用材料的特性进行优势互补，而发展复合材料研究的学科，正在新兴崛起。我们以啤酒瓶为例：目前我们生产的 640 毫升啤酒瓶重为 530 克左右，若按容重比为 07 计瓶重为 448 克以下，那么每吨玻璃要多 309 个相当于现在重量的瓶子多出 16%的产量。这是一个不小的数字，我们在不增加投入的情况下，多出了 16%的产量和产值，在同样的能耗情况下多生产出 16%的产品，这不就相应地节约了能源了吗？所以轻量化既提高了质量又降低了成本、节约了能源使单位产值能耗下降。当然目前我们在对瓶子重
9、量问题上的认识上还有误区，认为瓶子越重越好，这在我国已争论了近二十年，其实我认为评价瓶子的质量还是应该以标准为准，应以标准中规定的耐压、抗冲击强度指标为准。我相信在全体玻璃行业同仁的努力下这一目标应该能实现。 三、实现产品轻量化应该注意的问题：我们应该知道我国在使产品轻量化方面，经历了三十年左右的努力，才取得了一些成绩。可见这一工作的艰难。我以为国内外在过去的成功经验，为我们提供了研究的基础，我们应该在过去他人成功的经验基础上开发创新。因为遵循科学发展观的理念，人类总要不断创新开拓前进，提高产业的科技含量是企业发展的必由之路，因循守旧低水平的重复是不可取的，科技与产业创新已成为行业价值提升的主
10、要方式。产品的重量轻了外观均匀好看了，必然受到消费者的欢迎，从而开拓了产品的市场，提高了产品的市场竞争力使企业进入良心循环。 结合过去的经验我认为产品轻量化是一项系统工程，我们过去在搞轻量化的工作往往只注意成型机上下功夫，我们不能说成型机不是关键，但并不是单纯的。现在我们就先从成型机开始分析： 玻璃成型机：我们通常用于制瓶子的机器目前基本上都是行列机，因为这类机型是适合常年不间断生产的理想机型。因为它可以在不影响其他各组正常生产的情况下，单独对一组机器进行维修。而回转型制瓶机是做不到的，由于玻璃厂的生产（特别是大规模的生产）是连续性的希望中间尽量不停产（停产会造成很大的经济损失）。所以回转机就
11、失去了竞争优势而基本退出了市场（玻璃器皿生产是例外）。但是行列机的最大缺点是由初型料到成型模有一个翻转过程，由于为了追求高产量机器必须高速度，这就使翻转速度加快，与此同时料的离心力也加大，为了缓解这一问题有的机器加进了液压阻尼技术，来尽量降低由翻转过程产生的离心力，另外为了保证成型过程中的料滴均匀，又增加了小口压吹技术、吹气过程分段控制气压、气量技术（即三口气）因为玻璃在吹制过程中，在没有外力的情况下吹出来的产品是个球，也就是各向同性，而我们的产品都是细长的旋转体或是异型体也就是各向异性，这就要求玻璃在成型过程中有吹气有拉伸的间断过程，所以要吹三口气、模具垂直冷风这早在八十年代就已推广了、意大
12、利 BDF 公司与日本杉村公司合作研究出的模具测温技术等项技术。这仅是对机器的一些改进，而机器还需要有对工艺有深刻了解的人员去掌握，因此企业引进高素质的人员对机器进行适度地掌握也是非常必要的。机器是在设定的程序下进行工作，它要求玻璃料的物理参数（如：料性长短、整个料滴内温度的均匀等）比较稳定。要达到这一要求首先要对料道提出严格要求。 玻璃料道是为了给机器提供温度均匀的玻璃液的主要设备，但是玻璃液在流出作业池的过程中，先是由供料道进料端进入料道，这时玻璃料受到料道砖的三面散热（两侧与底部），而中部因玻璃料由周围的热料包围，无法散热造成在料道中的玻璃料液横断面的温度不均匀，为了解决这一问题行业中想
13、出了很多办法如：英国 BH-F 公司采用玻璃料液温度前反馈、料道采用微机分段控制温度与冷风、旋转桶外加加热喷嘴、阶梯式供料方式等技术，目的主要是使到成型机的玻璃料，料滴内部温度尽量均匀。当然为了做到这一步，玻璃料的熔制也是非常重要的，目前在窑炉设计工作中有一个误区，就是片面追求节能，大家只盯着能耗多少，不考虑料子化的怎样，我们在窑炉考核中有一个环切均匀的要求，往往容易被人们所忽视。为了出高质量的瓶子我们必须化好料。为了化好料我们还要对配合料的供应提出要求，因为窑炉不能改变料的性质，要使玻璃液的物理参数恒定，那么在配料工作中保持配合料的均匀是非常重要的。 我们在考虑投资的时候非常重视窑炉、成型主
14、机的投入，常常容易忽略了料房的投入，这不仅带来环保方面的隐患（矽肺病人的产生），还保证不了玻璃原料成分的均匀，一般玻璃料中二氧化硅含量占玻璃成分中的 70-74%之间，由于不能控制好沙子中的水分，所以也保证不了玻璃成分的恒定，因为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较大，水分的不稳定必然影响到玻璃成分的稳定，以一般含水量在 8-12%为例；若误差在2%那么对二氧化硅的绝对值误差就在 2.8%，这个数字对玻璃的物理参数影响非常大。所以我们在过去往往只对机器进行调整，是无法解决玻璃物理参数的稳定的。在这方面很多企业家已引起重视如山东坪上景耀玻璃有限公司、崂山玻璃厂等单位的
15、领导们，就比较重视配料房的改造。在玻璃器皿方面我们过去一直强调在玻璃口杯应该吹制产品厚壁化、压制产品薄壁化。这是因为过去吹制杯使用的机器都是吹吹法成型，不能生产厚壁产品一般壁厚在 0.8-1.2 毫米左右。压制杯由于制造精度的问题一般厚度在 2.5-3.2 毫米左右。这是我们多年来一直想要突破的难题，目前我们压制杯产量要大于吹制杯，假如能把压制杯的厚度降到 2 毫米以下，那末每吨玻璃可多生产 803 个玻璃杯，相当于不增加投入多出 17%的产品，也节约了能源 17%。目前我国在器皿压机生产方面技术水平已接近国际先进水平，应该为我们奠定了装备基础，只要在工艺上深入研究，应该能有突破。为了保证产品的质量，为了跟踪世界先进水平，为了把过高的能耗降下去，为了提升行业的技术水平和价值。特以这一课题与同行们共同探讨。 2007 年 7 月 10 日 （注：未经作者同意，请勿转载）
