玻璃瓶罐的制造.pptx
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1、 第五章 玻璃包装材料第1页/共44页 玻璃发明于3000年前的埃及,是一种历史悠久的包装用材料。玻璃是由硅砂(或称石英砂:SiO2)、纯碱(Na2C03)、石灰石(CaC03)、长石(钾长石、钠长石、钙长石等)以及碎玻璃等为主要原料经高温炉(约1600)熔融、凝固而成的固体物质。第2页/共44页 根据所用原料及化学成分不同,玻璃可分为钠钙玻璃、铅玻璃、硼硅酸玻璃等几种。钠钙玻璃相比之下,CaO、Na2O的含量较高,而且最易成型加工,成本低,通常用于耐热性和耐化学性能无特殊要求的场合,目前作为主要玻璃包装容器的玻璃瓶、罐以及其他玻璃器皿、平板玻璃等均采用此种玻璃。铅玻璃则是以PbO成分较多的一
2、种光学玻璃,具有较高的光折射率,通常作为照明灯管使用。硼硅酸玻璃是一种含B203成分较多的中性硬质耐热玻璃。它具有耐化学性好、热膨胀系数低的特点,在包装上主要用来制作医用注射药的小玻璃瓶及其他玻璃管等。玻璃的分类第3页/共44页 作为玻璃包装容器,其8090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,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。第4页/共44页第5页/共
3、44页第6页/共44页第7页/共44页第8页/共44页第9页/共44页第10页/共44页玻璃包装容器的优点(1)无毒无味,化学稳定性极好,卫生清洁,耐气候性好。(2)光亮、透明、美观,阻隔性能极好,不透气。(3)原料来源丰富、价格便宜。(4)成型性好,加工方便,品种形状灵活;可回收及重复使用。(5)耐热、耐压、耐清洗。(6)可高温杀菌,也可低温贮藏。第11页/共44页玻璃包装容器的缺点重量大,运输费用高;脆性大、易破碎,加工能耗大;印刷等二次加工性差。第12页/共44页(一)瓶罐玻璃的主要性能 玻璃是一种熔体受冷却,黏度逐渐增大而形成的非晶态刚体物质,它是种不规则 SiO2四面体网状结构,没有
4、明显的软化点。这种结构类似于液体的原子排列,因此当温度升高时,玻璃就逐渐从接近固体的状态变成接近液体的状态而呈现流动性,而冷却时又朝相反状态变化。第13页/共44页1化学性能 玻璃是一种惰性材料,一般认为它对固体和液体内容物均具有化学稳定性,对绝大部分内容物,玻璃不会与之发生化学反应。但应注意的是,玻璃的耐蚀性对弱酸和水等内容物大多无任何影响,能耐一定程度的酸,但在氢氟酸溶液中会被完全溶解。水解:如水解物溶于水或酸,则继续浸蚀;如产生硅酸凝胶层,则内层不会受到浸蚀。玻璃对水及酸的稳定性与硅氧含量有关,Na2O较多的玻璃,对水及酸的稳定性较低。TiO2,PbO,Al2O3,B2O3,CaO;Zr
5、O2-可提高抗水性第14页/共44页 对碱性溶液或高酸性内容物会有一定的影响,特别是在长时间、高温、高压的条件下会加速玻璃的腐蚀。硅酸盐与碱反应。骨架上的游离硅氧与碱作用。不宜包装碱性化合物第15页/共44页 就玻璃本身来说,玻璃的酸碱性也会影响其耐化学性能。中性玻璃(含硼、铝量多者)较碱性玻璃(如钠钙玻璃)具有更高的耐蚀性能。钠钙玻璃是瓶、罐包装容器的主要种类,其中的碱性物质(如Na2O)会慢慢地从玻璃中析出(蒸馏水接触一年:NaOH的浓度达10-1510-6g/ml)而影响内容物品质,析出的碱金属在玻璃表面呈白点或从表面脱落,发生所谓的风化现象、从而形成悬浮或沉淀。化学品、医药品基本上采用
6、中性玻璃容器(蒸馏水接触一年:NaOH的浓度达0.510-6g/ml)进行包装。第16页/共44页2物理力学性能 玻璃的力学性能主要表现为机械强度的大小。玻璃是一种脆性材料,然而,它的理论强度却比金属还大。可达100000Kg/cm2。由于玻璃表面经常会有细微伤痕、裂纹、刮伤等缺陷存在,因此其实际强度一般仅为理论强度的1(约200-1000Kgcm2范围)。也就是说,玻璃的强度与化学组成关系不大,主要取决于玻璃的表面状况,通常,人们用金刚石刮痕折断玻璃板也是这个原理的实际应用。第17页/共44页 对于玻璃表面的缺陷,通常可经退火或表面增强处理而使强度增大,退火玻璃一般强度可达700kg/cm2
7、以上,而通过钢化处理可使强度达1400-2800kgcm2,这种玻璃通常称为钢化玻璃。通过钢化处理可使外表面具有较高压力,而内部具有拉应力来提高强度。第18页/共44页 玻璃的强度主要包括抗拉强度和抗压强度两项,而一般抗拉强度远小于抗压强度,约为抗压强度的l20,因此,玻璃的拉应力是造成玻璃包装容器破损的主要因素。玻璃包装容器的结构形状不合理,壁厚不均、表面划伤、应力集中等均会在温差突变、瞬间冲击等作用下导致容器破损。玻璃包装容器的强度足以能承受较高的内压,因此,它可以用于含气饮料的包装,并能经受各种处理性操作过程。第19页/共44页3光学性能 玻璃的光学性能表现为透明性和光泽度。玻璃最显著的
8、特点是光亮、透明。当透明玻璃作为包装容器时,消费者对内容物可一目了然,并能少用或不用表面装饰而表现内容物的自然状态,同时,玻璃表现为各向同性、光亮,使玻璃包装容器具有极好的陈列效果,给人以明亮、清晰、高档的感觉。第20页/共44页 大多数普通玻璃除了紫外线不能透过外,其他光线(包括红外线)均能透过。然而,玻璃的高透明度对某些内容物包装却是不利的,为了防止有害光线对内容物的损害,玻璃可以通过不同着色来防止。在这方面玻璃具有很大的灵活性,如洗发膏通常用乳白色瓶,而啤酒大多用茶色或绿色瓶包装。绿色、琥珀色、乳白色称为标准三色,玻璃的颜色可通过加入各种着色剂加以着色,着色剂的加入,除了影响光学性能外,
9、其他性能基本上无影响。美国药典规定:药品包装瓶的透光率小于20,玻璃的厚度、种类对透光率有影响。第21页/共44页4.耐热性能 玻璃具有很高的耐热和导热性能及低的热膨胀系数,是铝的1/3,黄铜的25。它能经得起加工过程中540-570 的退火处理而不变形,因此,它能经得起加工过程中的杀菌、消毒、清洗等高温处理,能应用于微波炉加工和果、蔬食品的热加工。玻璃的导热性能与玻璃的厚度有关。厚度小、导热快;反之,厚度大,传热慢。玻璃的薄壁化对热加工食品来说能获得更有效的热渗透。第22页/共44页 应该注意的是,普通玻璃对温度骤变而产生的热冲击的适应能力较差,特别是在厚度较大时极易发生破损。含硼量较高的耐
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