玻璃包装容器结构设计
二、物理性能 密度: 瓶罐玻璃 2.5-2.63, 硬度: 莫氏硬度5级, 热胀系数:9.2×10-8
三、机械性能
㈠ 断裂强度 玻璃的理论抗拉强度为:104;实际抗拉强
度为:20-70;抗压强度为抗拉强度的10-20倍。 实际抗拉强度没有理论值那么大,其主要原因:
⒈ 内部有不可避免的缺陷,组织不均匀;微观组织有 裂 纹,这两个因素均使玻璃产生应力集中。
㈢ 合缝线(分型痕)要尽量少,尽量 隐藏
㈣ 瓶身加筋 防止成型时发生翘曲;另外,在不增加
壁厚的条件下增加强度;筋条不可以为封 闭图形。
二、壁厚
壁厚尽量均匀。如果壁厚过大,致使 玻璃 料熔化和容器冷却的热耗大为增加,而 且在 瓶壁内产生应力,使容器在脱模和冷却 时产 生变形,增加壁厚虽然能提高垂直荷重 强度 和内压强度,但其机械冲击强度和热冲
⒉ 压吹法成型 ⒊ 压制法成型 ⒋管(拉)制成型
四、玻璃包装容器的类型
⑴按所盛装的内装物分 有罐头瓶、酒瓶、调 料瓶、饮料 瓶、输液瓶、化妆品瓶、广告 色瓶等。
⑵按瓶口瓶盖形式分 有普通塞瓶、冠盖瓶、 螺纹盖瓶、滚 压盖瓶、防盗盖瓶、凸耳盖瓶 及喷洒瓶等。
⑶按瓶口尺寸大小分 有大口瓶、小口瓶、玻 璃杯瓶。一般 瓶口内径小于Φ30的为小口 瓶,大于Φ30的为大口瓶,而对于瓶颈和瓶பைடு நூலகம்肩直径相差不大的大口瓶,有时 也称玻 璃罐。
模具温度:料温虽然可以调节,但大多是在 送入模 具之前进行的。一旦玻 璃接触模壁,其表面就开始冷 却,冷却越甚,料、模之间的温 差就越大。模温越高,玻璃制品 质量就越好,但模温要保持在玻 璃粘附温度以下,即以玻璃不粘 附模壁为适度。模温取决于送入 的玻璃料温,通常为400-600℃。
⑵ 过于细长、短粗都难以吹制均匀的 壁厚,短粗来不及吹,底厚。
第四节 玻璃包装容器的结构设计
一、形状 ㈠ 棱角圆弧过渡 圆棱角便于玻璃料在模具内流动,容器壁厚
均匀。尖角过渡处会产生内应力而起裂纹。
㈡ 外形尽量简单,可以简化模具 ⒈ 型腔为圆柱锥面易加工 ⒉ 压制成型时尽量避免有斜孔、曲线孔 ⒊ 如表面有环向凹凸,需要双瓣模;如异型瓶 各向凹凸不同时要用多瓣模
㈡ 瓶足 ㈢ 瓶底
凹球形为佳。稳定,耐内压、水冲击强度 好。常采用球冠。
㈣ 瓶身 瓶型复杂耐内压强度就越低,如表3-2所示,瓶罐截面
形状与内压强度的关系。又如图3-12所示,异型瓶截面应力 分布状态。① 应力集中。② 瓶内真空与有内压力同样使四 角突起处产生压应力,四面部位产生拉应力。两种应力状 态,即周向的压应力 与拉应力是交变的。 玻璃承受交变应力的能 力很差,强度明显下降。
㈡ 喷涂彩饰 适用于瓶型复杂的表面。
第三节 瓶罐玻璃的性能
一、化学性能 总的化学性能好,比陶瓷差。耐酸:氢氟酸、
弱磷酸可熔玻璃;碱性氧化物含能量高,抗酸能 力下降。玻璃耐酸程度分为三级:耐酸、中溶于 酸及微溶于酸。从炉料上解决。耐碱:酸性氧化 物含量高时,抗碱能力下降,可使二氧化硅解体。 但表面形成膜后里面不再腐蚀。可分为:(微、 中)强溶于碱。
由三部分组成: ⑴ 易熔玻璃细粉 氧化铝(氧化铅、氧化铜),
二氧化硅,碳酸钠,二氧化钛。 ⑵ 着色剂
a.透明玻璃釉(有机玻璃) b.半透明玻璃釉(加着色剂与乳浊剂的玻璃) c. 不透明的玻璃釉(低熔点的玻璃加无机矿
物颜料)
⑶ 挥发的有机油 混合使其成为稠糊状。
⒉ 烧成 一般经500℃烧成,使釉粘在玻璃上。
⒈ 如需不同壁厚时,进行圆弧过渡。
⒉ 壁厚与垂直荷重呈线性关系
抗垂直载荷强度随容器壁厚的减薄成比 例地降低。
⒊ 抗内压强度与壁厚呈线性关系
如图3-11。R相同,壁厚越薄,内应力 越大;同一壁厚,外径R越大,内应力越大。
⒋ 壁薄时,抗机械冲击、热冲击性好 ⑴ 冲击强度与壁厚呈正变 在弹性撞击范围内,不管壁厚的大
暗紫色,2O3黄色,2O3蛋黄色。
(3)乳白色玻璃 加入乳浊剂。氟化物,炉料的3-10%。
(二)原料制备 ⒈ 原料准备
按成分比,计算出各主料的用量,称量混合, 放入重油熔窑熔制。
⒉ 熔制过程 ⑴ 硅酸盐形成阶段 (800℃-900℃ ) 作用:去除所有水(混合进去的与结构水), 生成硅酸盐与未熔硅砂(未发生反应) 的烧结物。(含大量气泡) ⑵ 玻璃形成阶段 ( 1200℃) 作用:烧结物全部变成玻璃液,但组分不均 匀,含大量气泡。
是水冲与机械冲击的综 合评定指标。把瓶子装满内 装物,然后横、竖、斜跌落 (1m高处落在地板上)看是 否破坏。
四、瓶型对结构强度的影响
㈠ 瓶肩 瓶肩与垂直荷重关系极大,通常在瓶肩部外表
面产生最大拉应力,因此垂直荷重强度随瓶肩的变 化而变化。一般来说,瓶型越复杂则应力集中越 大,强度越小。瓶型越接近于球形,应力集中越 小,强度越大。如图3-9,瓶肩宽度B越宽,倾斜角 α越小,瓶肩过渡圆弧的半径R越小,瓶的垂直载 荷强度越差,反之,瓶的垂直载荷强度越好。
化学稳定性好,没有特殊要求的容器适宜。
⒉ ,B , 玻璃(医用玻璃) 中性玻璃。 主要成分: 2 67-75%, 2O 6.4-11.5% B2O3 6-9%, 2O3 4-8.5% 主要特点: 耐水、耐热、耐酸、碱性均比前者强,长期 贮存中性液体其值不变。
二、瓶罐玻璃的熔制
㈠ 原料 ⒈ 主料 ⒉ 辅料 ⒊ 特殊用料
⑷按玻璃容器的颜色分 有透明的白玻璃 瓶、绿色瓶、茶色瓶、蓝色瓶、黑色 瓶等,还有不透明的乳浊色瓶。
⑸按容器的制造方法分 有模制瓶和管制 瓶。
⑹按瓶罐的结构特征分 有普通瓶、长颈 瓶、短颈瓶、凸颈瓶、溜肩瓶、端肩 瓶及异型瓶等。
五、玻璃包装容器的一般构成
第二节 玻璃瓶的装饰
一、毛面装饰 无光泽的麻面。作用:可显示图文;遮
⒈ 外部急冷(内急热)
当瓶表面受急冷作用时,瓶壁外表面 受到的拉应力 远大于内表面的压应力,此 值超过玻璃的许用应力,瓶子破坏。这种 破裂常发生在瓶与瓶底的过渡下部的外表 面。
⒉ 外部急热
当外部受急热作用时,瓶壁外表面的 压应力远大于内表面的拉应力,因内表面 状况较好,缺陷少,所以玻璃容器的耐急 热性能好。
瓶倾倒强度与瓶本身的稳定性有关。 短颈、宽肩的瓶子,重心高、不易碰到瓶 口,因而不易破损。重心高破损率低。
㈢ 内压强度
是玻璃容器的一个重要强度指标。玻璃 瓶罐在密闭状态下,内压力产生器壁周向应 力和平行于纵轴的轴向应力,其轴向应力要 比周向应力小得多。器壁的周向应力可根据 薄壁圆筒内压强度理论进行考虑计算。
光;明暗对比。有三种方法: 喷砂法:将瓶的非麻面用橡胶、纸板或白铁皮
等包 盖保护,用压缩空气高速喷出的石英砂、 金刚砂打在裸露上形成平面。耗能高。
腐蚀法:用氟化物腐蚀需装饰的表面。
抛磨法:在研磨机、抛光机上进行。研磨时施 加研 磨粉,抛光时施加抛光粉,通过高速机 械
四、彩饰
二、 着色 三、 浮雕 ㈠ 印花彩饰(机械印刷) ⒈ 玻璃色彩(有机油墨)
玻璃包装容器结构设计
第四章 玻璃包装容器结构设计
第一节 概述 第二节 玻璃瓶的装饰 第三节 瓶罐玻璃的性能 第四节 玻璃包装容器结构设计 第五节 瓶口结构设计 第六节 玻璃瓶设计要点
第一节 概述
一、玻璃材料及其特性 ㈠ 玻璃
加热熔解成为液体,冷却不析晶,硬化成为固体 (无定型)。 ⒈ 特性 ① 有亚稳定性不流动的液体; ② 没有固定的熔点,成分不同熔点不同,由熔融到冷 固过程连续可逆; ③ 没有固定的组分, 组分变,性能变; ④ 可以透明、半透明,各向同性的硬脆材料; ⑤ 不透气、不透湿,永不变质。
㈡ 熔制 ⒈原料准备 ⒉熔制过程
⒈主料 (1)硅砂或石英粉 作用:引入2,构成玻璃的网络骨架结 构。 (2)纯碱(23) 作用:引入2O,还可以助熔。
(3)石灰石(3) 作用:引入,还可以防止碱结晶, 可提高玻璃的化学稳定性。
(4)长石 作用:引入2O3 ,可节省纯碱。因长石能引入 碱金属氧化物,如: 2O ,K2O。
到一定程度,实际上有可能提高耐破度。
⑵ 壁薄温差迅速均匀,由温差引起的应力小 ⒌ 壁厚与生产条件的关系
合理的壁厚取决于原料成分、容器重量 及成型工艺(料温、模温、料的流程)等多 种因素。 ⑴ 可控因素瓶
玻璃成分:调解它,可以使玻璃获得所需 的粘度。具有这样的粘度的玻 璃很容易充满型腔。玻璃料的 粘度越小,压制出来的薄壁容 器的质量越好。
圆瓶在急冷作用下产生的拉应力:
㈥ 水冲强度
主要由于内装物的惯性所致。当受到 震动时,瓶内装物并不立即下移,于是 在瞬间产生瓶底与内装物之间的空隙, 瓶口空间被压缩,此压力经内装无最后 传递给瓶底,造成剧烈的冲击内应力。 万分之一秒内产生0.25-1.8的冲击 力,甚至会更大,致使瓶罐破裂。
㈦ 跌落强度
硝酸盐,硫酸盐。用量1%以下。
⒊ 特殊用料
(1)无色玻璃 加入脱色剂。 ① 化学脱色剂(氧化剂)
用澄清剂即可。
② 物理脱色剂
两色互补而失色。2, 使玻璃呈绿色。 3着紫色,2(硒)着浅玫瑰色,它们可与玻璃 中浅绿色互补,呈蓝色,可与绿色互补, 增加玻璃的透明度。
(2)彩色玻璃 3淡青色,33黑色,3+ 3橙黄色至
⒉ 特点 ① 原材料丰富、价廉,碎玻璃可回收; ② 透明,可展示商品,也可着色,放光; ③ 外观多彩晶莹、生动; ④ 玻璃瓶口经研磨,密封性好。
㈡ 常用玻璃 ⒈ , , 玻璃(苏打玻璃,石灰玻璃)
又称瓶罐玻璃,器皿玻璃。 主要成分:
2 72%, 11%, 15%, 2O3 2%
2为网络骨架结构。 主要特点: 在玻璃中成本最低,易熔制、加工,耐热性、
(5)白云石(3.3的复盐) 作用:可提高化学稳定性。
(6)芒硝(24) 作用:引入2O ,节省纯碱,主要作用是除渣 ( 2)。
(7)碎玻璃(炉料的25-30%) 作用:主要为了节省纯碱、能源,促进溶化。