ガラス製造

バッチ処理システムにより、バッチはゆっくりと制御された速度で炉に供給されます。炉は天然ガスまたは重油を燃料とし、最高1,575 °C (2,867 °F)の温度で稼働します。^{[ 3 ]}温度は、炉の上部構造材料の品質とガラスの組成によってのみ制限されます。容器ガラス製造に使用される炉の種類には、「エンドポート」（エンドファイアード）、「サイドポート」、「オキシ燃料」などがあります。通常、炉のサイズは、1 日あたりの生産能力（MTPD）で分類されます。  

現代の炉は、従来の化石燃料システムに比べてエネルギー効率を向上させる電気加熱方式を採用しており、汚染や排出物の削減に貢献している。 ^{[ 4 ]}ガラス炉では、電気を伝導してエネルギーを生成するために、モリブデン、グラファイト、または合金で作られた電極が使用されている。^{[ 5 ]}

現在、ガラス容器の製造方法には主に2種類あります。1つは細口容器専用の「吹き込み成形」法、もう1つは瓶や先細りの細口容器に使用される「プレス成形」法です。

どちらの方法でも、塑性温度（ 1,050～1,200℃ ）の溶融ガラスの流れをせん断刃で切断し、「ゴブ」と呼ばれるガラスの固体円筒を形成します。ゴブは、ボトルを作るのに十分な所定の重量です。どちらのプロセスも、ゴブが重力によって落下し、溝やシュートを通ってブランクモールドに導かれることから始まります。ブランクモールドの2つの半分はクランプで閉じられ、上部から「バッフル」によって密封されます。  

「ブロー・アンド・ブロー」プロセス^{[ 6 ]}では、まずガラスがバッフル内のバルブを通して吹き込まれ、ブランクの下にある「ネックリングアーム」に保持されている3ピースの「リングモールド」に押し込まれ、「仕上げ」が形成されます。「仕上げ」という用語は、容器の開口部の詳細（キャップ​​のシール面、ねじ山、改ざん防止キャップの保持リブなど）を指します。次に、圧縮空気がガラスに吹き込まれ、中空で部分的に成形された容器ができます。その後、第2段階で再び圧縮空気が吹き込まれ、最終的な形状になります。

容器の製造は大きく2つの段階を経て行われます。最初の段階では、開口部周辺の細部（仕上げ）を成形しますが、容器本体は最終サイズよりもはるかに小さいサイズで最初に作られます。このように部分的に製造された容器は「パリソン」と呼ばれ、すぐにブロー成形によって最終形状に成形されます。

「リング」は下から短いプランジャーで密閉されます。「セトルブロー」が完了すると、プランジャーがわずかに後退し、形成された表面が柔らかくなります。次に、「カウンターブロー」の空気がプランジャーを通って上昇し、パリソンを形成します。バッフルが上昇し、ブランクが開きます。パリソンは、「仕上げ」部分でパリソンを保持する「ネックリングアーム」によって、「モールド側」に向かって弧を描くように反転されます。

ネックリングアームが弧の終端に達すると、2つの金型がパリソンを囲むように閉じます。ネックリングアームはわずかに開き、「仕上げ」部分へのグリップを解放した後、ブランク側に戻ります。「ブローヘッド」を通して加えられる「最終ブロー」によってガラスが吹き出され、金型内に膨張して最終的な容器の形状が作られます。

プレス・ブロー工程では、 ^{[ 6 ]}長い金属製のプランジャーが上昇してガラスを押し出し、リング型とブランク型を満たすことでパリソンが形成されます。^{[ 7 ]}その後、工程は以前と同様に続き、パリソンは最終形状の型に移され、ガラスが型の中に吹き出されます。

次に、容器は「取り出し」機構によって金型から取り出され、「デッドプレート」の上に保持されます。そこで空気冷却によって、まだ柔らかいガラスが冷却されます。最後に、ボトルは「押し出しパドル」によってコンベアに運ばれます。このパドルには空気ポケットがあり、ボトルが「デッドプレート」に着地した後も直立した状態を保つようになっています。これで、ボトルは焼きなまし工程に進む準備が整いました。

成形機は、容器を形成する部品を保持して移動させます。この機械は、ボトルを成形するために動作する 19 の基本機構で構成されており、一般的に圧縮空気(高圧 - 3.2 bar、低圧 - 2.8 bar) で駆動され、機構のすべての動きを協調させるために電子的にタイミングが調整されています。最も広く使用されている成形機の構成は、個別セクションマシン (または IS マシン) です。この機械には、5 ～ 20 個の同一のセクションがバンクしており、各セクションには容器を作るための完全な機構セットが 1 つ含まれています。セクションは一列に並んでおり、ゴブはゴブディストリビューターと呼ばれる移動シュートを介して各セクションに供給されます。セクションは、1 つ、2 つ、3 つ、または 4 つの容器を同時に製造します (「シングル」、「ダブル」、「トリプル」、「クワッド」ゴブと呼ばれます)。複数のゴブの場合、「シャー」がゴブを同時に切断し、それらはブランク金型に並列に落下します。

成形機は主に圧縮空気で駆動され、一般的なガラス工場では必要な圧縮空気を供給するために複数の大型コンプレッサー（合計3万～6万cfm）が設置されています。しかし近年では、成形工程のデジタル制御を向上させるために、サーボドライブが機械に導入されています。

炉、圧縮機、成形機は大量の廃熱を発生させ、これは通常水で冷却されます。成形機で使用されなかった高温のガラスは迂回され、この迂回されたガラス（「カレット」と呼ばれる）は通常水で冷却され、場合によっては水浴装置で処理・粉砕されることもあります。多くの場合、冷却に必要な熱は、メンテナンス時のバックアップを考慮して配置された複数の冷却塔で共有されます。

成形工程後、一部の容器、特にアルコール飲料用の容器は、内部の耐薬品性を向上させるための処理、いわゆる「内部処理」または「脱アルカリ処理」を受けます。これは通常、高温下で硫黄またはフッ素を含む混合ガスをボトル内に注入することによって行われます。ガスは通常、成形工程で使用される空気（つまり、容器の最終成形時）に混入するか、成形後にノズルを通してボトルの口にガスを噴射することによって供給されます。この処理により、容器はアルカリ抽出に対する耐性が向上し、製品のpH上昇や、場合によっては容器の劣化を防ぐことができます。

ガラスは冷えると収縮して固まります。不均一な冷却は、内部応力によってガラスが割れやすくなる原因となります。表面が先に冷え、その後内部が冷えて収縮すると張力が生じるためです。^{[ 8 ]}均一な冷却は焼きなましによって実現されます。焼きなまし炉（業界ではレーアとして知られています）は容器を約580 ℃（1,076 °F）まで加熱し、ガラスの厚さに応じて20～60分かけて冷却します。  

ガラス容器には通常、2種類の表面コーティングが施されます。1つは高温側で、焼きなましの直前に、もう1つは低温側で、焼きなましの直後に施されます。高温側では、安全な有機化合物または無機塩化スズ(IV)を用いて、非常に薄い酸化スズ(IV)層が塗布されます。スズ系システムが最も一般的ですが、使用されるのはスズ系システムだけではありません。四塩化チタンや有機チタン酸塩も使用できます。いずれの場合も、このコーティングにより、ガラス表面と低温側のコーティングとの密着性が向上します。低温側では、通常、ポリエチレンワックスの層が水性エマルジョンを介して塗布されます。これによりガラスが滑りやすくなり、傷がつきにくくなり、コンベアで容器を移動する際に容器同士がくっつくのを防ぎます。結果として得られる目に見えない複合コーティングにより、ガラス表面は事実上傷がつきにくくなります。使用中の表面損傷が軽減されるため、これらのコーティングはしばしば強化剤と呼ばれますが、より正確には強度保持コーティングと呼ぶべきでしょう。

ガラス容器は100%検査されます。自動機械、または時には人が、さまざまな欠陥がないかすべての容器を検査します。典型的な欠陥には、「チェック」と呼ばれるガラスの小さなひび割れや、「ストーン」と呼ばれる異物混入物があります。ストーンとは、溶融炉の耐火レンガの内張りが剥がれて溶融ガラスのプールに落ちたもの、またはより一般的には、溶融せずに最終製品に混入した大きすぎるシリカ顆粒（砂）です。これらは、最終的なガラス製品に破壊的な要素を与える可能性があるため、特に選別することが重要です。たとえば、これらの物質は大量の熱エネルギーに耐えることができるため、加熱時にガラス製品に熱衝撃を与え、爆発的な破壊を引き起こす可能性があります。その他の欠陥には、「ブリスター」と呼ばれるガラスの気泡や、過度に薄い壁などがあります。ガラス製造でよく見られるもう1つの欠陥は、「ティア」と呼ばれます。 「プレス・アンド・ブロー」成形では、プランジャーと金型の位置がずれていたり、加熱温度が不適切だったりすると、ガラスがどちらかの部品に付着して破れてしまいます。検査装置は、不良容器を排除するだけでなく、統計情報を収集し、ホットエンドの成形機オペレーターに伝達します。コンピュータシステムは、不良情報を収集し、容器を製造した金型まで追跡します。これは、容器に金型番号を読み取ることで行われます。この番号は、容器を製造した金型によって容器にエンコードされています（数字またはドットのバイナリコードとして）。オペレーターは、容器のサンプルに対して、通常は目視検査と寸法検査など、さまざまな検査を手動で行います。

容器製造工場によっては、「ラベル貼り」などのサービスを提供している場合があります。ラベル貼りにはいくつかの技術がありますが、ガラス容器特有の技術として、応用セラミックラベル貼り（ACL）があります。これは、ガラス質のエナメル塗料を用いて容器に装飾をスクリーン印刷し、焼き付ける方法です。コカ・コーラの初代ボトルは、この技術を用いた製品です。

ガラス容器は様々な方法で梱包されます。ヨーロッパでは、1,000個から4,000個の容器を積んだバルクパレットが一般的です。これは、層状シートで仕切られた容器を自動で配置・積み重ねるパレタイザー（パレット梱包機）によって行われます。その他にも、箱や手縫いの袋なども梱包方法として用いられます。梱包された容器はラベルが貼られ、倉庫に保管された後、最終的に出荷されます。