包装材料学-第八章-玻璃容器的成型与加工.ppt

第一节熔制玻璃的原料,由主料与辅料制取：主料为矿石：石英石、石灰石、纯碱、硼酸。辅料为助剂（加速溶解与改变性能）,二.辅料有五大类：澄清剂；着色剂；脱色剂；乳化剂；碎玻璃降低熔制温度，加速熔速过程，降低成本,第二节玻璃熔制与成型,一.玻璃的熔制1.玻璃熔炉；关键设备。2.玻璃熔制过程分为五个阶段：硅酸盐形成；玻璃形成；澄清；均化；冷却,二.玻璃容器的成型1.玻璃粘度随温度的变化及特征温度（1）熔点玻璃熔融温度：；（2）成型操作点玻璃可以成型的温度区域：；（3）软化点玻璃不能变形的最高温度：左右；（4）退火点可短时消除玻璃剩余应力：左右；（5）应变点玻璃开始变为脆性固体的温度：左右。,2.玻璃容器的成型（1）生产玻璃包装制品过程分有成型与定型两个阶段：成型得到几何形状；定型把形状固定下来。（2）成型控制参数：粘度、温度和热传递。（3）玻璃成型需控制的三个特征温度：软化温度、退火温度、应变点。三个温度确定的成型操作参数经验公式：成型范围指数=软化温度退火温度相对料滴温度=2.63成型范围指数退火温度（4）成型加工过程为：玻璃液供料供料机送给制瓶机给供料机料碗切成料滴进雏成模瓶口制取瓶体压制（吹压）夹出退火。（5）制瓶机成型方法有：吹吹法；压吹法和压制法。,第三节玻璃容器的退火及表面处理,退火的目的：消除成型时温度变化而产生的应力（表面与内部、厚度不均匀处，冷却不同处）即内应力，提高瓶体的机械强度。,一.玻璃瓶罐中的应力1.永久应力概念：永久应力指玻璃冷却到室温后留下的应力，也可称剩余应力原因：冷却速度快，开始冷却时的温度在玻璃应变点之上，外与内产生收缩差。2.暂时应力概念：玻璃中随温度差的存在而存在的热应力称暂时应力。原因：冷却速度快，而始冷却温度低于应变点，只有暂时应力大于玻璃机械强度时才使玻璃破裂。,二.玻璃瓶罐的退火目的：减少或消除玻璃中的残余应力至许用应力值之下，属于热处理退火的过程如下：,1.退火温度选择选择转变温度Tg（玻璃态液态，过冷熔体）以下适当温度范围。对普通玻璃退火温度为：粘度10P的P的。上限温度3min可消除应力95%；而在下限温度则只能消除5%。2.退火工艺工艺：加热保温缓慢降温快速降温。分有一次与二次退火一次退火指容器成型后放入退火炉退火；二次退火指容器成型在冷却后再进行退火。玻璃容器保温时间t与壁后a的关系：tmin,acm,1.玻璃表面的缺口敏感性指玻璃表面裂痕对其机械强度的影响称其为缺口敏感性。固态材料表面缺陷的应力集中表达式：式中：为裂纹或缺口处的真实应力；为表观拉应力；C为裂痕深度；为缺口尖端半径。,三.玻璃表面的性质及表面处理,定义应力集中系数K为：讨论：（1）有裂痕固态材料缺口处应力因素：缺口深度越大，半径越小，则真实应力越大；（2）真实应力大于材料屈服强度时：越大，应力集中越小；c越大则应力集中越大。,2.玻璃表面的化学稳定性由前面可知：稳定性与玻璃组成成分有关。含的硅酸盐玻璃有较高的稳定性，即越少为好。所以，硅氧和碱金属决定了玻璃的稳定性,3.玻璃表面处理技术（1）酸处理：用氢氟酸、硫酸配制酸液，腐蚀表面裂纹，使c增大；（2）火抛光：加热至玻璃软化温度，使表面温度愈合；（3）有机涂敷：在表面涂敷有机硅或有机化合物（形成硅酸）愈合c；（4）硫霜化反应：退火时内部碱与炉中酸气（）反应生成硫酸钠粉霜，洗去粉霜后在容器表面富集二氧化硅而提高稳定性；（5）双层涂敷：用（3）的方法在其之前先涂一层金属氧化物（）,第四节强化玻璃与轻量玻璃容器,2.化学强化处理化学强化玻璃（制法）在表面进行离子交换使之强化。其原理把Na置换成半径较大的（为0.133nm，为0.097），将其抵抗拉应力的压力层预先置入玻璃表面，从而实现强化。压应力层厚约为50，把玻璃置于要置换离子的熔制中进行。,概念：强化玻璃也称钢化玻璃，按抗压大于抗拉强度原理设计用物理或化学方法实现。,一.玻璃强化技术1.玻璃表面的热处理风冷强化制取钢化玻璃通过热处理的快速冷却，使玻璃内部层产生不同向的残余应力（外拉内压），外部变压时可通过表面的拉应力抵消而得以增强，但超过极限时会全面破裂（散型）,2.轻量瓶的级轻量化级公式：式中：L为轻量化级；W为瓶重（g）；V为瓶容积（ml）；,二.轻量玻璃容器1.重容比概念：玻璃瓶重容比指重量与容积之比，即W（g）/C（ml），其定义是评价同样容积的瓶子重量大小的参数。重量瓶指平均厚度（壁）大于3.5mm；轻量瓶指平均厚度（壁）为2-2.5mm；要解决薄壁与耐压强度之间的矛盾（主要用改变成分，涂敷，钢化）,3.轻量瓶的设计根据下列因素设计：使料性尽量长，选择含，MgO的钠钙玻璃，使粘度温度变化与机速适应；增加瓶体强度，做到三个减少：螺纹瓶口，聘颈高，瓶口与瓶底过大的曲率半径。采用强化技术（双层涂敷、离子交换等）,第五结陶瓷包装材料,一.原料原料有主料粘土和辅料石子。粘土主要指高岭土作用有二：其一，便于粘和成型（可塑性好）；其二，焙烧保持定形（烧后为多孔性材料）石子住指燧石和石英，高熔点不可塑（非粘性），可调节粘度，减少收缩，高温化合增加强度。其他材料长石，属助熔剂，成分为铝硅酸盐。可降低非粘料熔点，烧时产生玻璃态，减少孔隙。陶瓷质量取决于：原料质量，粘土，石英，助熔剂三者比例。一般：按50：25：25（粘土/石英类/长石类）,概念：用粘土和砂子制取（烧结）而得的容器。特点：原料丰富，易加工成型，价廉物美。,二.制造与成型加工成型方法：手工与模