¿Por qué se agrietan los frascos de loción cosmética de vidrio durante el relleno? Causas y soluciones

Frascos de vidrio para lociones cosméticas con frecuencia se agrietan durante el llenado, lo que no sólo provoca la pérdida de producto, sino que también supone una amenaza para la calidad y la seguridad del mismo. En este artículo se analizan exhaustiva y profundamente las diversas causas de este problema, que abarcan múltiples factores como la presión interna y la presión externa, y se explica con detalle el mecanismo de influencia de cada factor mediante casos reales y datos de apoyo. Al mismo tiempo, se proponen una serie de soluciones específicas para ayudar a los fabricantes de cosméticos a reducir eficazmente la incidencia del agrietamiento de la boca del frasco y mejorar la eficiencia de la producción y la calidad del producto.

1. Introducción

En el campo de la producción de cosméticos, los frascos de vidrio para lociones se han convertido en el envase preferido por muchas marcas debido a su buena estabilidad, estética y características de protección medioambiental. Sin embargo, en el proceso de llenado, el agrietamiento de las botellas de loción de vidrio es común, lo que trae muchos problemas a las empresas. Resolver este problema es crucial para mejorar la calidad del producto, reducir los costes de producción y proteger los derechos de los consumidores. A continuación, vamos a ver más de cerca las causas de la rotura de la boca de la botella.

2. Causas de frasco de emulsión de vidrio rotura de boca

(I) Factor de presión interna

En el caso de las botellas de vidrio llenas de líquidos que contienen gas (como bebidas carbonatadas o cerveza, etc.), la presión interna seguirá aumentando durante el llenado y el posterior transporte. Por ejemplo, tras el llenado de bebidas carbonatadas, el dióxido de carbono seguirá disolviéndose y generando presión. Cuando la presión en el interior de la botella supera el límite que puede soportar la botella de vidrio, ésta corre el riesgo de romperse. Además, algunas emulsiones cosméticas esterilizadas en caliente o a alta temperatura, durante el proceso de calentamiento, debido al principio de expansión y contracción térmica, el volumen de la emulsión se expande, lo que provoca un aumento de la presión interna. Los estudios pertinentes han demostrado que cuando la presión interna alcanza 1,5 veces la presión que la botella de vidrio está diseñada para soportar, la probabilidad de ruptura aumentará significativamente a más de 80%.

(II) Factores de presión externos

Cuando el material del cuello de botella de vidrio es insuficiente y la junta es demasiado fina, el cabezal de la bomba del equipo de llenado puede golpear el hombro de vidrio durante el funcionamiento. Especialmente después del llenado, cuando la máquina aprieta el cabezal de la bomba, ejercerá una tensión adicional sobre el cuello de la botella, provocando su rotura. De acuerdo con los comentarios de la línea de producción, cuando se utilizan botellas de vidrio con material de cuello de botella insuficiente y juntas finas, el problema de la rotura de la boca de la botella causada por la presión externa es tan alto como 30% en algunos lotes.

(III) Factor de choque térmico

Durante la fase de enfriamiento tras la esterilización a alta temperatura, la botella de vidrio experimenta un drástico choque de altas y bajas temperaturas. Debido a la irregularidad del propio material de la botella de vidrio, el grado de expansión y contracción térmica de cada parte es diferente, generando así una tensión interna. Cuando esta tensión interna supera el límite de carga de la botella de vidrio, se produce la rotura. Tomemos como ejemplo una empresa de cosméticos. Antes de que se optimizara el proceso de refrigeración, la rotura de la boca de la botella causada por choque térmico representaba alrededor de 25% del total de roturas.

(IV) Factores internos de estrés

Existen tensiones térmicas y estructurales en las botellas de vidrio. La tensión térmica puede eliminarse eficazmente mediante el proceso de recocido secundario durante la producción de botellas de vidrio. Sin embargo, la tensión estructural no puede eliminarse durante el proceso de recocido y permanecerá permanentemente en el producto de vidrio. Cuando la tensión estructural supera la resistencia mecánica del propio producto de vidrio, éste se rompe. Los datos de las investigaciones muestran que el riesgo de rotura de las botellas de vidrio con una tensión estructural excesiva es 5 veces mayor que el de las botellas normales.

(V) Factor de desviación del eje vertical

La verticalidad entre la superficie inferior de la botella de vidrio y la línea central de la boca de la botella es la desviación del eje vertical. Si la verticalidad de la botella de vidrio no es buena, es muy probable que se produzca una desviación de posición durante las operaciones de llenado y tapado, lo que provocará el aplastamiento de la botella de vidrio. En la producción real, el índice de rotura de botellas de vidrio con desviación del eje vertical superior al valor estándar de 0,5 mm durante el llenado y el taponado puede alcanzar 15%.

(VI) Factor de espesor de pared

La uniformidad del grosor de la pared y del fondo de las botellas de vidrio determina directamente el grado de anisotropía y es uno de los factores clave que afectan a la resistencia a la presión interna y al choque térmico. Las botellas de vidrio con espesores de pared desiguales son propensas a romperse primero en las partes débiles cuando se someten a presión interna o a cambios de temperatura. Mediante pruebas experimentales en botellas de vidrio con diferente uniformidad de espesor de pared, se descubrió que la resistencia a la presión interna de las botellas con poca uniformidad de espesor de pared es aproximadamente 30% inferior a la de las botellas con buena uniformidad.

(VII) Factor de resistencia al impacto

Durante el proceso de llenado y transporte, las botellas de vidrio chocan entre sí. Este impacto mecánico es una gran prueba para la resistencia de las botellas de vidrio. Las botellas de vidrio con poca resistencia al impacto son propensas a agrietarse o incluso a romperse en la boca y el cuerpo de la botella en caso de impacto frecuente. Por ejemplo, durante el transporte de larga distancia, las botellas de vidrio que no toman las medidas de amortiguación adecuadas pueden tener un índice de rotura de 10% - 20% debido a una resistencia al impacto insuficiente.

(VIII) Factores de botella reciclada

Con el aumento de la conciencia medioambiental, la cantidad de botellas de vidrio recicladas ha aumentado año tras año. Sin embargo, el rendimiento de las botellas de vidrio reciclado suele ser inferior al de las botellas nuevas. Tomando como ejemplo los datos de las botellas recicladas utilizadas por una marca de cosméticos, el índice de rotura de las botellas recicladas es aproximadamente 40% superior al de las botellas nuevas. La razón principal es que la estructura y el rendimiento de las botellas recicladas se dañan en diversos grados durante el uso repetido, la limpieza y el transporte.

III. Soluciones para reducir la rotura de la boca de la botella

(I) Optimizar el diseño del cuerpo de la botella

Rediseñar la boca y la estructura del cuerpo de la botella de vidrio para garantizar que sea lo suficientemente resistente como para soportar la presión durante el proceso de llenado. A través de medios técnicos como el análisis de elementos finitos, optimizar la forma y la distribución del grosor de la botella de vidrio para mejorar la estabilidad estructural. Por ejemplo, aumentar el grosor de la boca de la botella en 1 mm puede aumentar la resistencia a la compresión de la boca de la botella en 20%.

(II) Control de la temperatura de llenado

Controle con precisión la temperatura de llenado de la emulsión para que coincida con el coeficiente de dilatación térmica de la botella de vidrio, a fin de reducir la rotura causada por el estrés térmico. Antes del llenado, utilice un sistema de control de temperatura para estabilizar la temperatura de la emulsión en un rango adecuado. Según la experiencia práctica, el control de la temperatura de llenado a 25℃ - 30℃ puede reducir eficazmente el riesgo de rotura de la boca de la botella causada por problemas de temperatura.

(III) Mejorar el proceso de llenado

Utilice un método de llenado suave y uniforme para evitar que la emulsión impacte en la boca de la botella con demasiada rapidez o violencia. Ajustando los parámetros del equipo de llenado, controle la velocidad y la presión de llenado para garantizar que la emulsión fluya uniformemente en la botella. La producción real demuestra que la reducción de la velocidad de llenado en 20% puede reducir la rotura de la boca de la botella causada por el impacto de llenado en 50%.

(IV) Elige un tapón de botella adecuado

Asegúrese de que el tapón de la botella y el tamaño de la boca de la botella coinciden con precisión, el sellado es bueno y la presión puede distribuirse uniformemente. Examine el material y la estructura del tapón de la botella y utilice materiales de alta calidad para fabricarlo. Por ejemplo, el uso de tapones de plástico con cierto grado de elasticidad y dureza puede amortiguar eficazmente la presión sobre la boca de la botella al apretarla.

(V) Inspección de calidad

Antes del llenado, se utilizan equipos de inspección de alta precisión para realizar una inspección exhaustiva de la calidad de las botellas de vidrio, como el uso de equipos de inspección óptica para comprobar si el cuerpo de la botella y la boca de la botella tienen defectos y grietas. Mediante un estricto control, se eliminan las botellas de vidrio no cualificadas para evitar que entren en el proceso de llenado. Los datos muestran que después de una estricta inspección de calidad, la rotura de la boca de la botella causada por problemas de calidad de las botellas de vidrio puede reducirse en más de 80%.

(VI) Operarios de formación

Impartir formación sistemática a los operarios de llenado para mejorar sus capacidades operativas y su conciencia de la calidad. El contenido de la formación incluye procedimientos correctos de funcionamiento de los equipos, técnicas de llenado y métodos de gestión de problemas comunes. Tras la formación, se han reducido significativamente los daños en la boca de la botella causados por factores humanos, y también se ha mejorado la eficiencia de la producción.

(VII) Embalaje y protección durante el transporte

Tras el llenado, utilice materiales de embalaje adecuados para proteger las botellas de vidrio, como almohadillas de espuma, películas de burbujas y otros materiales de amortiguación. Durante el transporte, planificar razonablemente la ruta de transporte para reducir los golpes y las vibraciones. La práctica ha demostrado que después de tomar medidas perfectas de embalaje y protección del transporte, la tasa de rotura de botellas de vidrio en el enlace de transporte se puede controlar dentro de 5%.

IV. Resumen

El problema de la rotura de la boca del frasco de emulsión cosmética de vidrio durante el proceso de llenado es el resultado de la acción combinada de múltiples factores, como la presión interna, la presión externa, el choque térmico, la tensión interna, la desviación del eje vertical, el grosor de la pared, la resistencia al impacto y las botellas recicladas. Si se optimiza el diseño de la botella, se controla la temperatura de llenado, se mejora el proceso de llenado, se selecciona un tapón de botella adecuado, se refuerza la inspección de calidad, se forma a los operarios y se realiza un buen trabajo de protección del envase y el transporte, se puede reducir significativamente la incidencia de la rotura de la boca de la botella y mejorar la calidad del producto y la eficiencia de la producción. Cada fabricante de cosméticos debe ajustar y optimizar con flexibilidad estas soluciones en función de su entorno y condiciones reales de producción para abordar con eficacia el problema de la rotura de la boca del frasco y garantizar el buen desarrollo de la producción.