การออกแบบขวดน้ำหนักเบา

Aug 01, 2024

ฝากข้อความ

ความแข็งแรงของขวดน้ำหนักเบาไม่ได้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของแก้วและข้อบกพร่องในระดับจุลภาคและมหภาคในแก้วเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับรูปร่างของขวดอีกด้วย การออกแบบโครงสร้างที่เหมาะสมสามารถทำให้การกระจายแรงเครียดสม่ำเสมอ ระบายความร้อนสม่ำเสมอ และเพิ่ม "ความยืดหยุ่น" ของภาชนะ ดังนั้นจึงสามารถปรับปรุงความต้านทานแรงดันภายในและความแข็งแรงต่อแรงกระแทกได้ ดังนั้น ตราบใดที่รูปร่างขวดและการกระจายความหนาของผนังได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม ขวดน้ำหนักเบาจะไม่ทำให้ความแข็งแรงลดลง
การออกแบบรูปทรงของขวดนั้น ส่วนใหญ่จะยึดตามหลักการที่ว่า ยิ่งผลิตภัณฑ์แก้วอยู่ใกล้ทรงกลมมากเท่าไร โอกาสที่ขวดจะเกิดการกระจุกตัวของแรงก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น จึงทำให้ขวดมีความแข็งแรงมากขึ้น รูปทรงของขวดได้รับการออกแบบให้เชื่อมต่อด้วยข้อต่อทรงกลมมนที่ไหล่และโคนขวดเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของขวด
หลักการทั่วไปในการออกแบบรูปทรงขวดน้ำหนักเบามีดังนี้
1. หดโคนขวดซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงของขวดและปรับปรุงการกระจายของแก้วในบริเวณนี้
2 หลีกเลี่ยงขวดที่มีรูปทรงพิเศษ ควรเป็นขวดทรงกระบอกที่มีก้นขวดเรียว ส่วนนูนที่ก้นขวดควรตื้นที่สุด
3. พยายามอย่าใช้ขวดคอยาว เพราะจะทำให้ขวดสูงขึ้นเท่านั้น แต่ไม่ทำให้ความจุของขวดเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ คอขวดยังแตกง่าย ทำให้ปริมาณแก้วในคอขวดลดลง
4. หลีกเลี่ยงมุมแหลมที่ไหล่ขวด ใช้ไหล่สูงแบบเรียวแหลมเพื่อให้เปลี่ยนผ่านได้อย่างราบรื่น
5. หลีกเลี่ยงการเกิดตะเข็บที่มุม มิฉะนั้น จะทำให้การบำรุงรักษาแม่พิมพ์ทำได้ยาก เพิ่มจำนวนข้อบกพร่องในขวด ทำให้การออกแบบขวดเปล่าทำได้ยาก และทำให้การกระจายแก้วไม่สม่ำเสมอที่มุม
6 ใช้ปากขวดที่มีความหนาของผนังน้อยที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการทับซ้อนกันของเกลียวมากเกินไป วงแหวนเสริมปากขวดควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้หรือไม่ต้องเล็กเลยก็ได้
7. ระยะห่างจากปากขวดถึงจุดเริ่มต้นของเกลียวควรน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ ความสูงของปากขวดก็ควรน้อยที่สุดด้วยเช่นกัน
8. ลดความสูงโดยรวมของขวด

 

info-1-1

จากรูปทรงขวดน้ำหนักเบาของบริษัท Owens-Brockway ในสหรัฐอเมริกา (รูปที่ 2-40) จะเห็นได้ว่าตัวขวดมีขนาดถึงหรือใกล้เคียงกับโครงสร้างทรงกระบอกขั้นต่ำต่อหน่วยปริมาตร ทำให้ความสูงของขวดลดลง และเกิดการเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่นของส่วนโค้งที่เหมาะสมระหว่างตัวขวดกับก้นขวดและคอขวด และไหล่จะค่อยๆ หดตัวเข้าหาปากขวด ทำให้คอขวดสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และส่วนตรงกลางของก้นขวดจะนูนขึ้นมาเล็กน้อย ก้นขวดที่นูนขึ้นสามารถทำให้จุดศูนย์ถ่วงลดลง เพิ่มความเสถียรของขวด มีประโยชน์อย่างมากในการต้านทานแรงกดดันภายในและแรงกระแทกของน้ำ และเพิ่มความแข็งแรงในการป้องกันการกลับด้าน รูปร่างขวดนี้ยังสามารถลดน้ำหนักของขวดได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย