包裝印刷玻璃包裝材料介紹

第十章玻璃包裝材料第十章玻璃包裝材料玻璃的定義及分類定義廣義包括：無機玻璃和有機玻璃兩大類。這里玻璃指無機玻璃。定義：介于晶態(tài)和液態(tài)之間的一種特殊狀態(tài)，由熔融體過冷而得，其內(nèi)能和構(gòu)形熵高于相應(yīng)的晶態(tài)，其結(jié)構(gòu)為短程有序和長程無序。組成及分類

元素玻璃玻璃鹵化物玻璃

氧化物玻璃：工業(yè)生產(chǎn)的商品玻璃的主要品種。硫?qū)俨ＡУ?/p>

玻璃的命名由兩種以上玻璃形成體氧化物組成的玻璃，以其含量多少來命名。舉例：在SiO2,B2O3,Al2O3

作玻璃形成體構(gòu)成的玻璃中，如果氧化物含量SiO2>B2O3

>Al2O3

叫做鋁硼硅酸鹽。第十章玻璃包裝材料第一節(jié)玻璃的結(jié)構(gòu)一、晶體與玻璃晶體與玻璃的比容-溫度曲線比容溫度玻璃態(tài)晶態(tài)熔融態(tài)液態(tài)過冷熔體TgTm第十章玻璃包裝材料2、Na2O-CaO-SiO2系玻璃結(jié)構(gòu)第一節(jié)玻璃的結(jié)構(gòu)第十章玻璃包裝材料3、普通玻璃結(jié)構(gòu)

普通玻璃組成含有Na2O（12%~16%），CaO（6%~12%），SiO2（66%~75%），還有少量Al2O3,MgO等氧化物，屬鈉鈣系玻璃。第一節(jié)玻璃的結(jié)構(gòu)第十章玻璃包裝材料第二節(jié)玻璃的物理性能決定于構(gòu)成玻璃的原子質(zhì)量也與原子的堆積及配位數(shù)有關(guān)。玻璃結(jié)構(gòu)緊密，密度增大。反之，則降低。各類玻璃密度相差甚大。密度最小的石英玻璃為2.21g/cm3含有大量氧化鉛的重燧石玻璃密度達(dá)6.5g/cm3普通玻璃密度在2.5g/cm3左右（一）密度第十章玻璃包裝材料（二）硬度硬度是固體材料抵抗另一種固體深入其內(nèi)部而不產(chǎn)生殘余形變的能力。玻璃的硬度主要決定于原子半徑、電荷大小及堆積密度。第二節(jié)玻璃的物理性能第十章玻璃包裝材料（三）機械強度玻璃是一種脆性材料，其機械強度一般用耐壓、抗張、抗沖擊強度等表示。分理論強度和實際強度。第二節(jié)玻璃的物理性能第十章玻璃包裝材料粘度：是表征流體內(nèi)摩擦力或者表示阻礙液體流動性質(zhì)的物理量。AFvy流體的粘度f=η.A.(dv/dy)式中：f—內(nèi)摩擦力

A—液層面積

dv/dy—垂直于流體移動方向上的速度梯度。比例系數(shù)η叫做內(nèi)摩擦系數(shù)或粘度。η=(f/A)/(dv/dy)=τ/(dv/dy)式中：τ—粘性液體流動時的剪切應(yīng)力η—粘度，單位泊（P),或用Pa.s表示。

10P=1Pa.s（四）玻璃的粘度第二節(jié)玻璃的物理性能第十章玻璃包裝材料在玻璃加工工藝中，經(jīng)常把粘度在10~105Pa.s（102~106P）范圍內(nèi)隨溫度變化的快慢叫做玻璃的料性。長性玻璃（料性長）的粘度隨溫度變化慢；短性玻璃（料性短）的粘度隨溫度變化快。注意（四））玻璃璃的粘粘度第二節(jié)節(jié)玻玻璃璃的物物理性性能第十章章玻玻璃璃包裝裝材料料定義：：物體體把熱熱能傳傳遞給給溫度度較低低方向向的能能力，，稱為為導(dǎo)熱熱性。。玻璃是是熱的的不良良導(dǎo)體體。高溫時時主要要是輻輻射傳傳熱；；低溫溫時則則以熱熱傳導(dǎo)導(dǎo)為主主。玻璃的的導(dǎo)熱熱性與與組成成有關(guān)關(guān)。引入SiO2,B2O3,Al2O3等氧化化物時時，導(dǎo)導(dǎo)熱性性增加加。引入一一價和和二價價金屬屬氧化化物時時，導(dǎo)導(dǎo)熱性性降低低。玻璃的的導(dǎo)熱熱性第二節(jié)節(jié)玻玻璃璃的物物理性性能第十章章玻玻璃璃包裝裝材料料（六））玻璃璃的光光學(xué)性性質(zhì)玻璃有有優(yōu)異異的光光學(xué)性性能，，其光光學(xué)性性質(zhì)包包括折折射、、反射和和透射射。取決于于玻璃璃的組組成，，與制制造工工藝與與光的的波長長有關(guān)關(guān)。對于玻玻璃容容器，，透明明的玻玻璃包包裝可可以促促進(jìn)產(chǎn)產(chǎn)品的的銷售售?？梢姽夤馀c紫紫外光光的穿穿透可可加速速玻璃璃容器器中有有些產(chǎn)產(chǎn)品的的變質(zhì)質(zhì)。第二節(jié)節(jié)玻玻璃璃的物物理性性能第十章章玻玻璃璃包裝裝材料料玻璃的的化學(xué)學(xué)穩(wěn)定定性是是指玻玻璃抗抗耐氣氣體、、水、、酸、、堿或或其他他化學(xué)學(xué)試劑劑、藥藥物溶溶液等等侵蝕蝕的能能力。。一般玻玻璃具具有極極好的的化學(xué)學(xué)惰性性，但但成分分中的的Na2O及其其他金金屬離離子能能溶于于水，，而導(dǎo)導(dǎo)致玻玻璃的的侵蝕蝕及與與其接接觸的的溶液液的pH值值發(fā)生生變化化。玻璃水潮濕空空氣酸堿（七））玻璃璃的化化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性性第二節(jié)節(jié)玻玻璃璃的物物理性性能第十章章玻玻璃璃包裝裝材料料5、玻玻璃化化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性性測試試粉末法法用水、、酸或或堿溶溶液對對一定定顆粒粒度和和一定定質(zhì)量量的玻玻璃璃粉末末進(jìn)行行侵蝕蝕，然然后再再選擇擇適當(dāng)當(dāng)方法法測定定其其浸蝕蝕量。。粉末法法是對對玻璃璃新的的斷面面的浸浸蝕，，能較較客觀觀反映映玻璃璃本身身的化化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性性。表面法法對一定定表面面積的的玻璃璃試樣樣或容容器，，用水水、酸酸或堿堿溶溶液進(jìn)進(jìn)行浸浸蝕的的測定定方法法。具有與與實際際使用用條件件接近近的優(yōu)優(yōu)點。。玻璃表表面狀狀態(tài)會會隨時時受到到周圍圍氣氛氛的影影響。。第二節(jié)節(jié)玻玻璃璃的物物理性性能第十章章玻玻璃璃包裝裝材料料第三節(jié)節(jié)玻玻璃璃容器器的成成型與與加工工一.玻璃的的熔制制和成成型一）、、玻璃璃的熔熔制1、玻玻璃熔熔爐又叫玻玻璃熔熔窯。。有兩兩種類類型：：池窯窯和坩坩堝窯窯。熔制溫溫度為為1500~1600℃。由耐火火材料料制成成，規(guī)規(guī)格用用面積積表示示，爐爐壁壽壽命3年。。第十章章玻玻璃璃包裝裝材料料第三節(jié)節(jié)玻玻璃璃容器器的成成型與與加工工一.玻璃的的熔制制和成成型2、玻玻璃熔熔制過過程硅酸鹽鹽形成成階段段反應(yīng)在在較大大程度度上是是在固固態(tài)下下進(jìn)行行的，，這一一階段段結(jié)束束時，，配合合料變變成了了由硅硅酸鹽鹽和二二氧化化硅組組成的的不透透明燒燒結(jié)物物。在800℃℃-900℃完完成。。玻璃形形成階階段繼續(xù)加加熱，，硅酸酸鹽與與剩余余二氧氧化硅硅相互互熔解解，燒燒結(jié)物物變成成了透透明體體，化化學(xué)組組成和和性質(zhì)質(zhì)不穩(wěn)穩(wěn)定。。溫度在在1200℃-1250℃之之間。。澄清階階段溫度提提高，，粘度度逐漸漸下降降，玻玻璃液液中的的可見見氣泡泡慢慢慢跑出出，進(jìn)進(jìn)入爐爐氣，，即所所謂澄澄清過過程。。溫度1400℃℃-1500℃℃。粘度維維持在在100P左右右。第十章章玻玻璃璃包裝裝材料料第三節(jié)節(jié)玻玻璃璃容器器的成成型與與加工工均化階階段玻璃的的化學(xué)學(xué)組成成和折折射率率趨向向一致致的階階段叫叫均化化。溫度稍稍低于于澄清清階段段。冷卻階階段玻璃的的質(zhì)量量達(dá)到到了要要求，，冷卻卻玻璃璃液使使溫度度下降降200℃~300℃。冷卻后后溫度度約為為1200℃。。粘度增增加到到可向向供料料機供供料所所需數(shù)數(shù)值（（1000P)。。熔制過過程是是連續(xù)續(xù)作業(yè)業(yè)，5個階階段在在熔爐爐的不不同部部位進(jìn)進(jìn)行。。一.玻璃的的熔制制和成成型2、玻玻璃熔熔制過過程第十章章玻玻璃璃包裝裝材料料第三節(jié)節(jié)玻玻璃璃容器器的成成型與與加工工二)、、玻璃璃容器器的成成型1、玻玻璃粘粘度隨隨溫度度的變變化及及特征征溫度度粘度隨隨溫度度下降降而增增大的的特性性是玻玻璃制制品成成型和和定型型的基基礎(chǔ)。。在玻璃璃生產(chǎn)產(chǎn)中常常把不不同階階段的的特征征粘度度值及及對應(yīng)應(yīng)的特特征溫溫度作作為工工藝參參數(shù)和和監(jiān)測測工藝藝過程程的操操作點點加以以控制制。第十十章章玻玻璃璃包包裝裝材材料料第三三節(jié)節(jié)玻玻璃璃容容器器的的成成型型與與加加工工熔點點：：又又叫叫熔熔融融溫溫度度，，玻玻璃璃熔熔點點是是一一個個溫溫度度范范圍圍。。成型型操操作作點點：：在在操操作作點點到到軟軟化化點點的的溫溫度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)，，粘粘度度變變化化劇劇烈烈，，玻玻璃璃在在此此范范圍圍成成型型。。對對瓶瓶罐罐玻玻璃璃，，成成型型開開始始（（料料滴滴））和和結(jié)結(jié)束束的的粘粘度度分分別別為為103P和107P，對應(yīng)溫溫度分別為為1200℃和760℃左右右。軟化點：是是玻璃不能能形變的最最高溫度。。退化點：原原子有足夠夠的擴(kuò)散速速度，可以以在短時間間內(nèi)消除玻玻璃剩余應(yīng)應(yīng)力。應(yīng)變點：玻玻璃開始變變?yōu)榇嘈怨坦腆w。在應(yīng)應(yīng)變點附近近由于粘度度增加，引引入的應(yīng)力力將成為剩剩余應(yīng)力留留在硬化玻玻璃中。二)、玻璃璃容器的成成型第十章玻玻璃包裝裝材料第三節(jié)玻玻璃容器器的成型與與加工二)、玻璃璃容器的成成型第十章玻玻璃包裝裝材料第三節(jié)玻玻璃容器器的成型與與加工三）、成型型缺陷玻璃容器成成型后，可可能存在許許多缺陷，，一些來自自玻璃原料料，一些來來自模具、、成型操作作。第十章玻玻璃包裝裝材料第三節(jié)玻玻璃容器器的成型與與加工三、玻璃容容器的退火火及表面處處理玻璃在成型型后冷卻過過程中產(chǎn)生生的剩余熱熱應(yīng)力使瓶瓶罐的機械械強度和熱熱穩(wěn)定性大大大降低，，甚至自行行破裂，玻玻璃容器及及制品的退退火就是消消除玻璃中中剩余熱應(yīng)應(yīng)力的熱處處理過程。。玻璃瓶罐中中的應(yīng)力永久應(yīng)力當(dāng)玻璃冷卻卻到室溫，，溫度梯度度消失后仍仍然存在的的應(yīng)力稱為為永久應(yīng)力力或剩余應(yīng)應(yīng)力。產(chǎn)生的基本本條件：冷冷卻的速度度快，開始始冷卻的溫溫度在玻璃璃應(yīng)變點之之上。除非經(jīng)退火火處理，否否則永久應(yīng)應(yīng)力將一直直存在于玻玻璃制品中中。第十章玻玻璃包裝裝材料第三節(jié)玻玻璃容器器的成型與與加工暫時應(yīng)力玻璃中隨溫溫差的存在在而存在，，隨溫差的的消失而消消失的熱應(yīng)應(yīng)力稱為暫暫時應(yīng)力。。產(chǎn)生的基本本條件：冷冷卻速度快快，而開始始冷卻時的的溫度低于于玻璃應(yīng)變變點。一般來說，，暫時應(yīng)力力不會對玻玻璃制品造造成損害，，如果溫度度急劇變化化產(chǎn)生的暫暫時應(yīng)力超超過玻璃的的機械強度度時，也能能使玻璃破破裂。玻璃瓶罐的的退火是指消除或或減小玻璃璃中的剩余余應(yīng)力至允允許值的熱熱處理過程程。任何玻璃制制品在加工工過程中都都存在著剩剩余熱應(yīng)力力或永久應(yīng)應(yīng)力。三、玻璃容容器的退火火及表面處處理第十章玻玻璃包裝裝材料第三節(jié)玻玻璃容器器的成型與與加工退火溫度選選擇退火溫度范范圍：在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變溫度（（Tg）以下下的適當(dāng)溫溫度范圍內(nèi)內(nèi)，玻璃的的結(jié)構(gòu)基團(tuán)團(tuán)仍能位移移，因而可可以消除玻玻璃中的熱熱應(yīng)力。一般普通玻玻璃上限選選為粘度為為1011P的600℃左右右，下限選選為粘度為為1013P的540℃左右右。上限退火溫溫度下，經(jīng)經(jīng)3分鐘能能消除應(yīng)力力的95%，下限退退火溫度下下，經(jīng)3分分鐘能消除除應(yīng)力的5%。退火工藝包括加熱、、保溫、緩緩慢降溫及及快速降溫溫4個階段段。退火熱處理理工藝有一一次退火和和二次退火火之分。玻璃瓶罐成成型后立即即進(jìn)入退火火爐的熱處處理稱為一一次退火。。玻璃制品品在冷卻后后再進(jìn)行退退火的叫二二次退火。。退火熱處理理在退火爐爐中進(jìn)行的的。三、玻璃容容器的退火火及表面處處理第十章玻玻璃包裝裝材料第三節(jié)玻玻璃容器器的成型與與加工玻璃表面處處理技術(shù)只介紹與退退火有關(guān)的的表面處理理技術(shù)主要包括消消除表面裂裂紋的酸處處理、火拋拋光、涂層層、玻璃表表面硫霜化化反應(yīng)、雙雙層涂敷工工藝。酸處理：用用氫氟酸或或與硫酸配配制成混合合酸處理玻玻璃表面，，以腐蝕掉掉表面微小小裂紋或使使裂紋尖端端半徑增大大，以提高高玻璃強度度?；饞伖猓杭蛹訜岵Ａе林淋浕瘻囟榷茸笥遥杞璞砻鎻埩ακ沽鸭y愈愈合，俗稱稱火拋光或或同相處理理。涂敷有機化化合物：在在玻璃表面面涂敷有機機硅或其他他有機化合合物，形成成堅實的有有機硅薄膜膜，使表面面裂紋愈合合的方法，，俗稱異相相愈合。三、玻璃容容器的退火火及表面處處理第十章玻玻璃包裝裝材料第三節(jié)玻玻璃容器器的成型與與加工硫霜化反應(yīng)應(yīng)：玻璃制制品在退火火過程中部部分堿性氧氧化物能與與爐氣中的的酸性氣體體發(fā)生反應(yīng)應(yīng)，洗去粉粉霜后在玻玻璃表面上上富集了二二氧化硅，，提高的玻玻璃穩(wěn)定性性。雙層涂敷工工藝：是一一項先進(jìn)技技術(shù)。通常常也在退火火爐中進(jìn)行行，涂敷有有機化合物物之前，先先涂敷一層層金屬氧化化物，如氧氧化錫、氧氧化鈦等。。在退火爐爐的熱端加加入金屬涂涂敷層，在在冷端加入入有機硅等等有機化合合物。大大大提高了抗抗沖擊性能能和化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性。玻璃表面處處理技術(shù)三、玻璃容容器的退火火及表面處處理第十章玻玻璃包裝裝材料4.強強化玻璃璃與輕定量量玻璃強化玻璃又又叫鋼化玻玻璃。玻璃的強化化技術(shù)是根根據(jù)玻璃的的抗壓強度度比抗拉強強度高的原原理而設(shè)計計的，采用用熱處理或或離子交換換方法，將將能抵抗拉拉應(yīng)力的壓壓應(yīng)力層預(yù)預(yù)先置入玻玻璃表面，，使玻璃在在受到拉應(yīng)應(yīng)力時，首首先抵消表表面層的壓壓應(yīng)力。玻璃的強化化技術(shù)與雙雙層涂敷工工藝相結(jié)合合，開發(fā)研研制了高強強度輕量玻玻璃容器，，成為當(dāng)今今玻璃包裝裝材料的一一個主要發(fā)發(fā)展方向。。第十章玻玻璃包裝裝材料4.強強化玻璃璃與輕定量量玻璃玻璃強化技技術(shù)玻璃表面的的熱處理通過熱處理理然后急冷冷制造鋼化化玻璃的技技術(shù)是較早早采用的強強化玻璃的的方法，也也叫風(fēng)冷強強化法。基本作法是是用冷空氣氣或油浴急急劇冷卻處處于高溫但但尚未軟化化的玻璃。。201001020壓應(yīng)力張應(yīng)力120804004080120表面內(nèi)部表面鋼化玻璃的的表面與內(nèi)內(nèi)部剩余應(yīng)應(yīng)力（截面面圖）第十章玻玻璃包裝裝材料4.強強化玻璃璃與輕定量量玻璃化學(xué)強化處處理在玻璃表面面進(jìn)行離子子交換使玻玻璃強化的的方法統(tǒng)稱稱為化學(xué)鋼鋼化。原理是把玻玻璃組成中中的Na+置換為半徑徑較大的K+，由于這種種置換作用用，將其抵抵抗拉應(yīng)力力的壓應(yīng)力力層預(yù)先置置入玻璃表表面，實現(xiàn)現(xiàn)了玻璃強強化的目的的。將普通玻璃璃置于欲