Porque é que os frascos de loção de vidro para cosméticos se partem durante o enchimento? Causas e soluções

Frascos de vidro para loções cosméticas frequentemente racham durante o enchimento, o que não só provoca a perda de produto, mas também representa uma ameaça para a qualidade e segurança do produto. Este artigo explora de forma abrangente e profunda as várias causas deste problema, abrangendo múltiplos factores como a pressão interna e a pressão externa, e elabora o mecanismo de influência de cada fator através de casos reais e dados de apoio. Ao mesmo tempo, é proposta uma série de soluções específicas para ajudar os fabricantes de cosméticos a reduzir efetivamente a incidência de fissuras na boca da garrafa e a melhorar a eficiência da produção e a qualidade do produto.

1. Introdução

No domínio da produção de cosméticos, os frascos de loção de vidro tornaram-se o recipiente de embalagem preferido de muitas marcas devido à sua boa estabilidade, estética e caraterísticas de proteção ambiental. No entanto, no processo de enchimento, é frequente a fissuração dos frascos de loção de vidro, o que traz muitos problemas às empresas. A resolução deste problema é crucial para melhorar a qualidade do produto, reduzir os custos de produção e proteger os direitos dos consumidores. De seguida, vamos analisar mais detalhadamente as causas da rutura da boca do frasco.

2. Causas de frasco de emulsão de vidro rutura da boca

(I) Fator de pressão interna

No caso de garrafas de vidro cheias com líquidos que contêm gás (como bebidas gaseificadas ou cerveja, etc.), a pressão interna continuará a aumentar durante o enchimento e o transporte subsequente. Por exemplo, depois de as bebidas gaseificadas serem enchidas, o dióxido de carbono continuará a dissolver-se e a gerar pressão. Quando a pressão no interior da garrafa excede o limite que a garrafa de vidro pode suportar, a garrafa corre o risco de se romper. Além disso, algumas emulsões cosméticas esterilizadas a quente ou a alta temperatura, durante o processo de aquecimento, devido ao princípio da expansão e contração térmicas, o volume da emulsão expande-se, resultando num aumento da pressão interna. Estudos relevantes mostraram que quando a pressão interna atinge 1,5 vezes a pressão que a garrafa de vidro foi concebida para suportar, a probabilidade de rutura aumentará significativamente para mais de 80%.

(II) Factores de pressão externa

Quando o material do gargalo da garrafa de vidro é insuficiente e a junta é demasiado fina, a cabeça da bomba do equipamento de enchimento pode bater no ombro do vidro durante o funcionamento. Especialmente depois de concluído o enchimento, quando a máquina aperta a cabeça da bomba, esta exerce uma tensão adicional sobre o gargalo da garrafa, provocando a sua rotura. De acordo com o feedback da linha de produção, quando se utilizam garrafas de vidro com material de gargalo insuficiente e juntas finas, o problema da rutura da boca da garrafa causada pela pressão externa é tão elevado como 30% em alguns lotes.

(III) Fator de choque térmico

Durante a fase de arrefecimento após a esterilização a alta temperatura, a garrafa de vidro sofre um choque drástico de alta e baixa temperatura. Devido à irregularidade do próprio material da garrafa de vidro, o grau de expansão e contração térmica de cada parte é diferente, gerando assim tensões internas. Quando esta tensão interna ultrapassa o limite de suporte da garrafa de vidro, provoca a rutura. Tomemos como exemplo uma empresa de cosméticos. Antes de o processo de arrefecimento ter sido optimizado, a rutura da boca da garrafa causada por choque térmico representava cerca de 25% do total de rupturas.

(IV) Factores de stress internos

As garrafas de vidro estão sujeitas a tensões térmicas e estruturais. A tensão térmica pode ser eficazmente eliminada através do processo de recozimento secundário durante a produção de garrafas de vidro. No entanto, a tensão estrutural não pode ser eliminada durante o processo de recozimento e permanecerá permanentemente no produto de vidro. Quando a tensão estrutural excede a resistência mecânica do próprio produto de vidro, o produto rompe-se. Os dados da investigação mostram que o risco de rutura das garrafas de vidro com tensão estrutural excessiva é 5 vezes superior ao das garrafas normais.

(V) Fator de desvio do eixo vertical

A verticalidade entre a superfície inferior da garrafa de vidro e a linha central da boca da garrafa é o desvio do eixo vertical. Se a verticalidade da garrafa de vidro não for boa, é muito provável que ocorra um desvio de posição durante as operações de enchimento e fecho, o que levará ao esmagamento da garrafa de vidro. Na produção efectiva, a taxa de quebra das garrafas de vidro com desvio do eixo vertical superior ao valor normalizado de 0,5 mm durante o enchimento e o fecho pode atingir 15%.

(VI) Fator de espessura da parede

A uniformidade da espessura da parede e da espessura do fundo das garrafas de vidro determina diretamente o grau de anisotropia e é um dos principais factores que afectam a resistência à pressão interna e ao choque térmico. As garrafas de vidro com espessura de parede irregular têm tendência a partir-se primeiro nas partes mais fracas quando sujeitas a pressão interna ou a alterações de temperatura. Através de ensaios experimentais em garrafas de vidro com diferentes uniformidades de espessura de parede, verificou-se que a resistência à pressão interna das garrafas com fraca uniformidade de espessura de parede é cerca de 30% inferior à das garrafas com boa uniformidade.

(VII) Fator de resistência ao impacto

Durante o processo de enchimento e transporte, as garrafas de vidro colidem umas com as outras. Este impacto mecânico é um ótimo teste à resistência das garrafas de vidro. As garrafas de vidro com fraca resistência ao impacto são propensas a fissuras ou mesmo a partir-se na boca e no corpo da garrafa sob impacto frequente. Por exemplo, durante o transporte de longa distância, as garrafas de vidro que não tomam medidas de proteção adequadas podem ter uma taxa de quebra de 10% - 20% devido a uma resistência insuficiente ao impacto.

(VIII) Factores de garrafas recicladas

Com o aumento da consciencialização ambiental, a quantidade de garrafas de vidro recicladas tem aumentado de ano para ano. No entanto, o desempenho das garrafas de vidro reciclado é geralmente inferior ao das garrafas novas. Tomando como exemplo os dados relativos às garrafas recicladas utilizadas por uma marca de cosméticos, a taxa de fratura das garrafas recicladas é cerca de 40% superior à das garrafas novas. A principal razão é o facto de a estrutura e o desempenho das garrafas recicladas serem danificados em graus variáveis durante a utilização repetida, a limpeza e o transporte.

III. Soluções para reduzir a quebra da boca da garrafa

(I) Otimizar a conceção do corpo da garrafa

Redesenhar a estrutura da boca e do corpo da garrafa de vidro para garantir que é suficientemente forte para suportar a pressão durante o processo de enchimento. Através de meios técnicos como a análise de elementos finitos, otimizar a forma e a distribuição da espessura da garrafa de vidro para aumentar a estabilidade estrutural. Por exemplo, aumentar a espessura da boca da garrafa em 1mm pode aumentar a resistência à compressão da boca da garrafa em 20%.

(II) Controlo da temperatura de enchimento

Controlar com precisão a temperatura de enchimento da emulsão para a fazer coincidir com o coeficiente de expansão térmica da garrafa de vidro, de modo a reduzir a rutura causada pelo stress da temperatura. Antes de encher, use um sistema de controle de temperatura para estabilizar a temperatura da emulsão em uma faixa apropriada. De acordo com a experiência prática, controlar a temperatura de enchimento em 25 ℃ - 30 ℃ pode reduzir efetivamente o risco de rutura da boca da garrafa causada por problemas de temperatura.

(III) Melhorar o processo de enchimento

Utilizar um método de enchimento suave e uniforme para evitar que a emulsão embata na boca do frasco de forma demasiado rápida ou violenta. Ao ajustar os parâmetros do equipamento de enchimento, controlar a velocidade e a pressão de enchimento para garantir que a emulsão flui uniformemente para dentro da garrafa. A produção atual mostra que a redução da velocidade de enchimento em 20% pode reduzir a rutura da boca da garrafa causada pelo impacto de enchimento em 50%.

(IV) Escolher uma tampa de garrafa adequada

Assegurar que a tampa da garrafa e o tamanho da boca da garrafa correspondem exatamente, que a vedação é boa e que a pressão pode ser distribuída uniformemente. Examinar o material e a estrutura da tampa da garrafa e utilizar materiais de alta qualidade para a fabricar. Por exemplo, a utilização de tampas de garrafa de plástico com um certo grau de elasticidade e dureza pode efetivamente amortecer a pressão na boca da garrafa ao apertar.

(V) Inspeção da qualidade

Antes do enchimento, utilizar equipamento de inspeção de alta precisão para realizar uma inspeção de qualidade abrangente das garrafas de vidro, como a utilização de equipamento de inspeção ótica para verificar se o corpo e a boca da garrafa apresentam defeitos e fissuras. Através de um rastreio rigoroso, as garrafas de vidro não qualificadas são eliminadas para evitar que entrem no processo de enchimento. Os dados mostram que, após uma inspeção rigorosa da qualidade, a rutura da boca da garrafa causada por problemas de qualidade da garrafa de vidro pode ser reduzida em mais de 80%.

(VI) Formação dos operadores

Efetuar uma formação sistemática para os operadores de enchimento, a fim de melhorar as suas competências operacionais e a sua consciência da qualidade. O conteúdo da formação inclui procedimentos corretos de operação do equipamento, técnicas de enchimento e métodos comuns de tratamento de problemas. Após a formação, os danos na boca da garrafa causados por factores humanos foram significativamente reduzidos e a eficiência da produção também foi melhorada.

(VII) Proteção da embalagem e do transporte

Após o enchimento, utilizar materiais de embalagem adequados para proteger as garrafas de vidro, tais como almofadas de espuma, películas de bolhas de ar e outros materiais de amortecimento. Durante o transporte, planear razoavelmente a rota de transporte para reduzir os solavancos e as vibrações. A prática tem provado que, após a adoção de medidas perfeitas de proteção da embalagem e do transporte, a taxa de quebra das garrafas de vidro na ligação de transporte pode ser controlada dentro de 5%.

IV. Resumo

O problema da rutura da boca do frasco de emulsão de vidro para cosméticos durante o processo de enchimento é o resultado da ação combinada de múltiplos factores, tais como pressão interna, pressão externa, choque térmico, tensão interna, desvio do eixo vertical, espessura da parede, resistência ao impacto e garrafas recicladas. Optimizando o design da garrafa, controlando a temperatura de enchimento, melhorando o processo de enchimento, selecionando uma tampa de garrafa adequada, reforçando a inspeção de qualidade, formando os operadores e fazendo um bom trabalho de proteção da embalagem e do transporte, a incidência de rutura da boca da garrafa pode ser significativamente reduzida, e a qualidade do produto e a eficiência da produção podem ser melhoradas. Cada fabricante de cosméticos deve ajustar e otimizar estas soluções de forma flexível, de acordo com o seu ambiente e condições de produção reais, para lidar eficazmente com o problema da rutura da boca da garrafa e garantir o bom andamento da produção.