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第1页：玻璃与陶瓷容器

第五章 玻璃、陶瓷包装材料

玻璃与陶瓷属于硅酸盐类材料。玻璃与陶瓷包装是指以普通或特种玻璃与陶瓷制成的包装容器，如玻璃瓶、玻璃罐、陶瓷瓶与缸、坛、壶等容器。

第2页：玻璃的化学组成

第一节 玻璃包装材料

（一）玻璃包装材料的化学组成

• 玻璃的化学成分基本上是二氧化硅（SiO₂）和各种金属氧化物。
• SiO₂在玻璃中形成硅氧四面体的结构网，即为玻璃的骨架，使玻璃具有一定的机械强度、耐热性和良好的透明性、稳定性等。
• 金属氧化物包括氧化钠、氧化钙、氧化铝、氧化硼、氧化钡、氧化铬和氧化镍等，与氧化硅按一定配比经高温熔融、冷却形成固定物质。

第3页：玻璃的物理机械性能

物理机械性能

• 玻璃的密度随成分不同而异，一般为2.2～6.5g/cm³，常用的钠玻璃密度为2.5g/cm³。
• 透明性好，阻隔性强，是良好的密封容器材料；加入Cr₂O₃能制成绿色玻璃，加入NiO能制成棕色玻璃。
• 抗拉强度一般为6～8kgf/mm²，热塑时显著提高，增加CaO含量亦可使抗拉强度提高，但Na₂O、K₂O含量会降低抗拉强度；表面有微小裂痕时抗张强度大大降低。
• 抗压强度高，一般比抗拉强度高15～16倍。
• 弹性和韧性差，属于脆性材料，超过强度极限会立刻破裂；硬度约为莫氏6级。

第4页：玻璃的热稳定性

热稳定性

• 玻璃有一定的耐热性，但不耐温度急剧变化。
• 作为容器玻璃，在成分中加入硅、硼、铅、镁、锌等的氧化物，可提高其耐热性，以适应玻璃容器的高温杀菌和消毒处理。
• 容器玻璃的热稳定受热膨胀系数、抗拉强度和弹性系数影响最大，它与抗张强度成正比，与热膨胀系数成反比。
• 厚度不均匀，或存在结石、气泡、微小裂纹和不均匀的内应力，均会影响热稳定性。

第5页：玻璃的光学性能

光学性能

• 玻璃的光学性能体现为透明性和折光性。
• 干净的玻璃有高度的透明性。
• 由琥珀色玻璃吹制的瓶子（厚度2mm）能遮隔波长大于4500Å的光，绿色玻璃能遮隔波长3500Å左右的光。
• 厚度与种类影响玻璃滤光性。
• 玻璃的折光性使工艺品玻璃容器具光彩夺目的装潢效果。

第6页：玻璃的化学稳定性

化学稳定性

• 玻璃具有良好的化学稳定性，耐化学腐蚀性强，只有氢氟酸能腐蚀玻璃。
• 因此玻璃容器盛装酸性或碱性食品以及针剂药液，显得格外重要。
• 玻璃的种类很多，不同玻璃的化学稳定性不一样；影响因素还包括化学组成、腐蚀的温度和时间，以及玻璃是否与其他有害元素接触过。
• 中性玻璃一般比碱性玻璃更耐化学腐蚀，后者会使水溶液呈碱性，对其内装物的性质有所影响。

第7页：玻璃包装材料的种类

（三）玻璃包装材料种类

• 普通瓶罐玻璃：主要是钠、钙、硅酸盐玻璃。
• 特种玻璃：如中性玻璃、石英玻璃、微晶玻璃、钠化玻璃等。

第8页：陶瓷的概念

第二节 陶瓷包装材料

（一）陶瓷的概念

陶瓷是以铝硅酸盐矿物或某些氧化物为主要原料，或加入配料，按用途给予造型，表面涂上各种光滑釉或特定釉和各种装饰，采取特定的化学工艺，用相当的温度和不同的气体（氧化、碳化、氮化等）烧结成一种或多种晶体。

第9页：陶瓷的化学组成

（二）陶瓷的化学组成

• 由各种基本金属氧化物组成：单元系有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、MnO₂、TiO₂、ThO₂、Y₂O₃、La₂O₃；二元系统与三元系统最多。
• 还有碳化物如SiC、WC、TiC、B₄C，氮化物如Si₃N₄、BN、TiN、AlN，以及氮氧化物等。
• 矿物组成有刚玉（Al₂O₃）、莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂－2Al₂O·SiO₂）、白硅石、磷石英、石英、磷英石、镁黄长石、钙长石、硅铍石、尖晶石、锆英石等。

第10页：釉与陶瓷结合的作用

（三）釉与陶瓷结合的作用

• 使陶瓷胎表面致密化，不透水和气，并且有光泽，形成一层润滑的连续相。
• 减少表面缺陷，给人一种晶莹如玉的美感。
• 使表面处于承受若干预加压应力状态，相对提高使用强度。
• 消除表面显微裂纹，形成滑润的表面，容器易洗刷、消毒、灭菌，保持良好的清洁状态。

第11页：陶瓷的种类与特性

（三）陶瓷的种类及性能

• 陶瓷的化学稳定性与热稳定性均好，能耐各种化学物品的侵蚀，热稳定性比玻璃好，在250℃～300℃时也不开裂，并耐温度剧变。
• 不同商品包装对陶瓷的性能要求也不同：高级饮用酒（如茅台酒）要求陶瓷不仅机械强度高、密封性好，而且要求白度好并有光泽；有些材料则要求电绝缘性、压电性、热电性、透明性、机械性能等。
• 包装用材料主要从化学稳定性和机械强度考虑。

第12页：陶瓷的四大类别

陶瓷种类

粗陶器

多孔、表面粗糙、不透明，有较大的吸水率和透气性，主要用作缸器。

精陶器

气孔率和吸水率小于粗陶器，常作坛、罐和陶瓶。

瓷器

结构紧密均匀，均为白色，表面光滑，吸水率低；极薄瓷器还具有半透明的特性。按原料不同又分长石瓷、绢云母质瓷、滑石瓷和骨灰瓷等。

炻器

介于瓷器与陶器之间的一种陶瓷制品，有粗炻器和细炻器两种，主要用作缸坛等容器。

第13页：特种陶瓷

特种陶瓷

金属陶瓷

在陶瓷原料中加入金属微粒，如镁、镍、铬、钛等，使制出的陶瓷兼有金属的韧而不脆和陶瓷的耐高温、硬度大、耐腐蚀、耐氧化性等特点。

泡沫陶瓷

质轻而多孔，其孔隙是通过加入发泡剂而形成的，具有机械强度高、绝缘性好、耐高温的性能。