第四篇+玻璃包装材料课件.ppt
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1、第四篇第四篇 玻璃包装材料玻璃包装材料一、玻璃材料的特性一、玻璃材料的特性1玻璃包装材料优点玻璃包装材料优点(1)化学惰性。)化学惰性。(2)阻隔性高。)阻隔性高。(3)透明度高,且可制成有色玻璃。)透明度高,且可制成有色玻璃。(4)刚性大,耐内部压力强。)刚性大,耐内部压力强。(5)耐热性好。)耐热性好。(6)制造原料易得充分,成本低廉。)制造原料易得充分,成本低廉。(7)可重复使用,环保性能好。)可重复使用,环保性能好。第一章第一章 概概 述述2 2玻璃包装材料缺点玻璃包装材料缺点(1)脆性)脆性 玻璃的耐冲击强度不大,尤其当表面受到损伤或制造时玻璃的耐冲击强度不大,尤其当表面受到损伤或制
2、造时组成不均匀时更严重,而这可能造成严重后果。组成不均匀时更严重,而这可能造成严重后果。(2)重量大)重量大 每个瓶子用了过量的玻璃以确保各点有足够的强度。这样每个瓶子用了过量的玻璃以确保各点有足够的强度。这样就提高了成本且使运输费用增大。就提高了成本且使运输费用增大。第一章第一章 概概 述述二、玻璃原料二、玻璃原料 用于制造玻璃的各种原始物料,可分为用于制造玻璃的各种原始物料,可分为主要原料主要原料和和辅辅助原料助原料两大类。主要原料指向玻璃中引入两大类。主要原料指向玻璃中引入各种氧化物各种氧化物的原的原料,对玻璃的结构和物理、化学性质起主要作用;辅助原料,对玻璃的结构和物理、化学性质起主要
3、作用;辅助原料是为了改善某一方面的性能或加速玻璃的熔制过程而加料是为了改善某一方面的性能或加速玻璃的熔制过程而加入的物料。入的物料。玻璃的组成氧化物:玻璃的组成氧化物:按玻璃组成氧化物在玻璃结构中的作用,可分为玻璃按玻璃组成氧化物在玻璃结构中的作用,可分为玻璃形成体氧化物、中间体氧化物和网络外体氧化物三大类。形成体氧化物、中间体氧化物和网络外体氧化物三大类。第一章第一章 概概 述述1.玻璃形成体氧化物玻璃形成体氧化物 玻璃形成氧化物为二氧化硅(玻璃形成氧化物为二氧化硅(SiO2)和氧化硼()和氧化硼(B2O3)。)。二氧化硅(二氧化硅(SiO2)单独的二氧化硅可以形成石英玻璃,在一般玻璃中,二
4、单独的二氧化硅可以形成石英玻璃,在一般玻璃中,二氧化硅以硅氧四面体结构单元形成结构网络。氧化硅以硅氧四面体结构单元形成结构网络。作用:降低玻璃的热膨胀系数、密度,作用:降低玻璃的热膨胀系数、密度,提高玻璃的热稳提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、粘度、机械强度等定性、化学稳定性、粘度、机械强度等;但含量高,需要;但含量高,需要较高的熔融温度。一般瓶罐玻璃二氧化硅含量约为较高的熔融温度。一般瓶罐玻璃二氧化硅含量约为73%左左右。右。第一章第一章 概概 述述 氧化硼(氧化硼(B B2 2O O3 3)氧化硼也可以单独形成玻璃,它以硼氧三角体氧化硼也可以单独形成玻璃,它以硼氧三角体BOBO3 3 和硼氧
5、和硼氧四面体四面体BOBO4 4 为结构单元。在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面体共为结构单元。在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面体共同组成结构网络。同组成结构网络。作用:作用:能降低玻璃的热膨胀系数(硼的加入量应适当,过量时玻能降低玻璃的热膨胀系数(硼的加入量应适当,过量时玻璃的热膨胀系数等反而增大,热稳定性差);璃的热膨胀系数等反而增大,热稳定性差);提高玻璃的化学稳定性和热稳定性;提高玻璃的化学稳定性和热稳定性;改善玻璃的光泽、提高玻璃的机械强度改善玻璃的光泽、提高玻璃的机械强度;少量的氧化硼有助熔作用,加速玻璃的澄清,降低玻璃的少量的氧化硼有助熔作用,加速玻璃的澄清,降低玻璃的结晶能力。结晶能力。第一
6、章第一章 概概 述述2.2.中间体氧化物中间体氧化物 中间体氧化物自身不能形成玻璃,但可以连接二氧化硅中间体氧化物自身不能形成玻璃,但可以连接二氧化硅(玻璃)链使其保持玻璃态。它既是玻璃网络结构的一部分,(玻璃)链使其保持玻璃态。它既是玻璃网络结构的一部分,又可以改进结构内部的位置。又可以改进结构内部的位置。中间体氧化物主要有氧化铝(中间体氧化物主要有氧化铝(AlAl2 2O O3 3),氧化铅(),氧化铅(PbOPbO),),氧化锌(氧化锌(ZnOZnO)等。)等。用量不宜过多,要适当。用量不宜过多,要适当。作用:作用:降低玻璃的热膨胀系数;降低玻璃的热膨胀系数;提高玻璃的热稳定性、化学稳定
7、性、机械强度和粘度;提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、机械强度和粘度;第一章第一章 概概 述述3.3.网络外体氧化物网络外体氧化物改性剂改性剂 网络外体氧化物不参加玻璃的结构网络,居于网络之网络外体氧化物不参加玻璃的结构网络,居于网络之外,但能促使玻璃网络破裂而改变玻璃的性质。外,但能促使玻璃网络破裂而改变玻璃的性质。主要有:氧化锂(主要有:氧化锂(LiLi2 2O O)、氧化钠()、氧化钠(NaNa2 2O O)、氧化钾)、氧化钾(K K2 2O O)、氧化镁()、氧化镁(MgOMgO)、氧化钙()、氧化钙(CaOCaO)、氧化钡()、氧化钡(BaOBaO)等。等。作用:降低熔点和简化工艺。作
8、用:降低熔点和简化工艺。第一章第一章 概概 述述一般玻璃瓶罐的化学组成范围为:一般玻璃瓶罐的化学组成范围为:SiO2:6675%Al2O3:0.77.0%Na2O:1216%K2O:0.14.0%MgO:0.15.0%CaO:612%BaO:04.5%第一章第一章 概概 述述三、玻璃的结构三、玻璃的结构结构最简单的结构最简单的石英玻璃石英玻璃:石英是由二氧化硅组成的,它有两种结构状态,:石英是由二氧化硅组成的,它有两种结构状态,晶体与玻璃,从几个原子间距的近距离观察,石英晶体与石英玻璃的基晶体与玻璃,从几个原子间距的近距离观察,石英晶体与石英玻璃的基本结构单元都是由硅氧四面体本结构单元都是由硅
9、氧四面体SiOSiO4 4 构成的,即每个硅原子被构成的,即每个硅原子被4 4个氧原子个氧原子包围组成四面体,各四面体之间通过顶角相连接,形成向包围组成四面体,各四面体之间通过顶角相连接,形成向3 3度空间发展度空间发展的网络结构。石英晶体中的硅氧排列得非常规则有序,即不论从的网络结构。石英晶体中的硅氧排列得非常规则有序,即不论从“短程短程”还是从还是从“长程长程”来看,都有很好的重来看,都有很好的重 复性和周期性。而在石英玻璃中,硅氧排复性和周期性。而在石英玻璃中,硅氧排 列的规律性只在几个原子间距的列的规律性只在几个原子间距的“短程短程”内内 保持着,从较大的范围看,没有可重复的保持着,从
10、较大的范围看,没有可重复的 周期性,是周期性,是短程有序,长程无序。短程有序,长程无序。第一章第一章 概概 述述石英晶体和石英玻璃中原子的排列石英晶体和石英玻璃中原子的排列引入了金属氧化物,改变了石英玻璃中引入了金属氧化物,改变了石英玻璃中单一的化学组成和单一的化学组成和SiO的比例,使原来的比例,使原来互相连接的互相连接的SiO4四面体网络断裂,四面体网络断裂,“桥氧桥氧”变为变为“非桥氧非桥氧”,只与,只与1个硅离子相连,引入个硅离子相连,引入的的Na+、Ca2+离子在非桥氧附近,处于断裂离子在非桥氧附近,处于断裂网络形成的空隙中,以平衡氧离子的负电荷。网络形成的空隙中,以平衡氧离子的负电
11、荷。Na2O、CaO等氧化物的加入,改变了原等氧化物的加入,改变了原来的四面体网络,引起玻璃的许多性质改变,来的四面体网络,引起玻璃的许多性质改变,如降低了玻璃的熔制温度和粘度,降低了硬如降低了玻璃的熔制温度和粘度,降低了硬度和强度,降低了化学稳定性,增大了热膨度和强度,降低了化学稳定性,增大了热膨胀系数,从而导致抗热冲击性能下降胀系数,从而导致抗热冲击性能下降。钠钙玻璃的结构钠钙玻璃的结构 第一章第一章 概概 述述四、玻璃材料的种类四、玻璃材料的种类 玻璃包装材料根据形成体氧化物的种类,把玻璃分成硅酸玻璃包装材料根据形成体氧化物的种类,把玻璃分成硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃和铝酸盐玻璃
12、等。盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃和铝酸盐玻璃等。常用的包常用的包装玻璃为钠钙玻璃装玻璃为钠钙玻璃,其次是硼(,其次是硼(B)硅酸盐玻璃。)硅酸盐玻璃。表表 4-1 几种常用玻璃的组成及性能几种常用玻璃的组成及性能 第一章第一章 概概 述述表表4-2 几种玻璃瓶的化学组成几种玻璃瓶的化学组成第一章第一章 概概 述述 作为玻璃包装容器,其作为玻璃包装容器,其80809090是玻璃瓶和罐,所是玻璃瓶和罐,所谓玻璃瓶通常指的是饮料用的小口瓶,玻璃罐通常指谓玻璃瓶通常指的是饮料用的小口瓶,玻璃罐通常指的是食品用的广口瓶。的是食品用的广口瓶。玻璃瓶罐的种类很多,主要包括啤酒瓶、各种酒瓶,玻璃瓶罐的种类很
13、多,主要包括啤酒瓶、各种酒瓶,饮料瓶、牛奶瓶、油瓶、调味品瓶、化妆品瓶、药瓶、饮料瓶、牛奶瓶、油瓶、调味品瓶、化妆品瓶、药瓶、果酱瓶、食品水果瓶等。玻璃瓶罐是一种古老而又新果酱瓶、食品水果瓶等。玻璃瓶罐是一种古老而又新颖引人的包装容器,在激烈的竞争中,它始终能介于颖引人的包装容器,在激烈的竞争中,它始终能介于食品、饮料、化工、医药等包装领域而立于不败之地。食品、饮料、化工、医药等包装领域而立于不败之地。第二章第二章 玻璃包装容器玻璃包装容器NoImage第二章第二章 玻璃包装容器玻璃包装容器一、玻璃瓶罐的制造一、玻璃瓶罐的制造1.配料配料 将主要原料、辅助原料及碎玻璃经过干燥、将主要原料、辅助
14、原料及碎玻璃经过干燥、粉碎;过筛后,按配方比例在混合机中混合。粉碎;过筛后,按配方比例在混合机中混合。原料必须混合均匀,否则玻璃容器易出现条纹、原料必须混合均匀,否则玻璃容器易出现条纹、节瘤和气泡等缺陷。节瘤和气泡等缺陷。第二章第二章 玻璃包装容器玻璃包装容器 2.2.熔制熔制 混合均匀的原料通过加料机加到用耐火材料砌成的熔混合均匀的原料通过加料机加到用耐火材料砌成的熔窑中熔制。原料经过高温加热窑中熔制。原料经过高温加热形成无气泡、无条纹并符形成无气泡、无条纹并符合成型要求的均匀的玻璃液合成型要求的均匀的玻璃液的过程称熔制。熔制瓶罐生的过程称熔制。熔制瓶罐生产的关键环节与产量、质量、能耗、成本
15、有密切关系。产的关键环节与产量、质量、能耗、成本有密切关系。熔窑通过燃料燃烧或少数用电加热。钠熔窑通过燃料燃烧或少数用电加热。钠-钙钙-硅玻璃的熔窑硅玻璃的熔窑温度一般为温度一般为1400-1600。在熔窑中将发生一系列的物理。在熔窑中将发生一系列的物理和化学变化,使结晶原料组成的配合料转变成非结晶的、和化学变化,使结晶原料组成的配合料转变成非结晶的、质地均匀的玻璃熔体。在熔窑中,各种原料之间的反应质地均匀的玻璃熔体。在熔窑中,各种原料之间的反应极复杂。极复杂。第二章第二章 玻璃包装容器玻璃包装容器 玻璃的熔制过程玻璃的熔制过程 玻璃的熔制过程,大致分为五个阶段:硅酸盐形成、玻璃的熔制过程,大
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