第三篇玻璃包装材料

第十章玻璃包装资料

二、玻璃氧化物

二、玻璃氧化物

二、玻璃氧化物二、玻璃氧化物一、玻璃定义

介于晶态和液态之间的一种特殊形状，由熔融体过冷而得，其内能和构形熵高于相应的晶态，其构造为短程有序和长程无序。

二、玻璃氧化物按玻璃组成氧化物在玻璃构造中的作用，可分为玻璃构成氧化物、中间体氧化物和网络外体氧化物三大类。1〕玻璃构成氧化物玻璃构成氧化物为二氧化硅〔SiO2〕和氧化硼〔B2O3〕①二氧化硅〔SiO2〕二氧化硅可以构成石英玻璃，二氧化硅以硅氧四面体构造单元构成构造网络。

作用：降低热膨胀系数、密度，提高热稳定性、化学稳定性、粘度、机械强度等；含量高，需较高熔融温度。瓶罐玻璃二氧化硅含量约为73%左右二、玻璃氧化物②氧化硼〔B2O3〕氧化硼也可以单独构成玻璃，它以硼氧三角平面构造[BO3]和硼氧四面体[BO4]为构造单元。在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面体共同组成构造网络。作用：能降低玻璃的热膨胀系数；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；助熔作用，加速玻璃的廓清，降低玻璃的结晶才干。二、玻璃氧化物2〕中间体氧化物中间体氧化物本身不能构成玻璃，但可以衔接二氧化硅〔玻璃〕链使其坚持玻璃态。它既是玻璃网络构造的一部分，又可以改良构造内部的位置。中间体氧化物主要有氧化铝〔Al2O3〕，氧化铅〔PbO〕，氧化锌〔ZnO〕等。作用：降低玻璃的热膨胀系数；提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、机械强度和粘度；二、玻璃氧化物二、玻璃氧化物

3〕网络外体氧化物—改性剂网络外体氧化物不参与玻璃的构造网络，居于网络之外，但能促使玻璃网络破裂而改动玻璃的性质。主要有：氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化钙、氧化钡等。作用：降低熔点和简化工艺。普通玻璃瓶罐的化学组成范围为：SiO2：66～75%Al2O30.7～7.0%Na2O：12～16%K2O：0.1～4.0%MgO：0.1～5.0%CaO：6～12%BaO：0～4.5%二、玻璃氧化物晶体与玻璃的比容-温度曲线比容温度玻璃态晶态熔融态液态过冷熔体TgTm二、玻璃的构造石英晶体和石英玻璃中原子的陈列Na2O-CaO-SiO2系玻璃的构造二、玻璃的构造二、辅助原料廓清剂着色剂脱色剂助熔剂乳浊剂二、玻璃氧化物钠钙玻璃引入了金属氧化物，改动了石英玻璃中单一的化学组成和Si／O的比例，使原来相互衔接的[SiO4]四面体网络断裂。“桥氧〞变为“非桥氧〞，只与1个硅离于相连，引入的Na+、Ca2+离子在非桥氧附近，处于断裂网络构成的空隙中，以平衡氧离子的负电荷。Na2O、CaO等氧化物的参与，改动了原来的四面体网络，引起玻璃的许多性质改动，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，增大了热膨胀系数，从而导致抗热冲击性能下降二、玻璃的构造三、玻璃熔制过程1硅酸盐构成阶段800℃-900℃条件下，玻璃氧化物烧结构成硅酸盐和二氧化硅组成的不透明物。2玻璃构成阶段继续加热至1200℃-1250℃，硅酸盐与剩余二氧化硅相互熔解，烧结物变成了透明体，化学组成和性质不稳定。3廓清阶段温度至1400℃-1500℃，粘度逐渐下降，玻璃液中的可见气泡渐渐跑出，进入炉气，即所谓廓清过程。三、玻璃熔制过程1玻璃的命名硼硅酸盐玻璃4均化阶段玻璃的化学组成和折射率趋向一致的阶段叫均化。均化温度稍低于廓清阶段。5冷却阶段玻璃的质量到达了要求，冷却玻璃液使温度下降200℃~300℃。冷却后温度约为1200℃。熔制过程是延续作业，5个阶段在熔炉的不同部位进展。三、玻璃熔制过程玻璃熔窑三、玻璃熔制过程四、玻璃的性能1.化学稳定性玻璃具有较高的化学稳定性，只需氢氟酸除外，其他酸都不能使玻璃发生腐蚀。玻璃对碱抗力较差。高温受热，水也可以侵蚀玻璃，加压可使腐蚀加剧。如硅酸盐类玻璃长期受水汽作用，能水解生成碱和硅酸。Na2O·2SiO2+(n+1)H2O→2NaOH+2SiO2·nH2O玻璃中氧化物耐水侵蚀的顺序为：ZrO＞Al2O3＞SnO＞ZnO＞PbO＞MgO＞CaO＞Li2O＞K2O＞Na2O玻璃与碱的作用玻璃易遭到氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等碱性化合物的侵蚀。玻璃不宜作为碱性化合物的包装容器。四、玻璃的性能A玻璃的脱片侵蚀脱片侵蚀是药用玻璃包装容器——药用安瓶质量检验的一项重要规范。化学稳定性不良的安瓶盛装碱性药液时，在热压消毒过程中或长期储存药品后，因药液对玻璃的侵蚀会产生脱片。脱片侵蚀过程①药液与玻璃外表作用，氧化钠、硼酸钠之类的易溶成分被侵蚀溶解，在被侵蚀外表留下一层硅胶膜。②药液中的碱性成分继续侵蚀硅胶，产生微小空穴，四、玻璃的性能③药液沿着空穴向内层进一步浸透、侵蚀，并使空穴不规那么地向深层开展，构成疏松的多孔层。④机械振动或冷热交变时，疏松多孔的外表层易与玻璃主体分别剥落，构成大小厚薄外形各异的闪光薄片。

四、玻璃的性能B玻璃化学稳定性的测试粉末法用水、酸或碱溶液对一定颗粒度和一定质量的玻璃粉末进展浸蚀，然后再选择适当方法测定其浸蚀量，称为粉末法。玻璃颗粒的干净度、大小及热处置过程都会影响丈量结果。粉末浸蚀量可用称量法测定，浸蚀液可用滴定、比色、电导等方法测定。四、玻璃的性能外表法对一定外表积的玻璃试样或容器，用水、酸或碱溶液进展浸蚀的测定方法，称为外表法。外表法具有与实践运用条件接近的优点，但玻璃外表形状会随时遭到周围气氛的影响。四、玻璃的性能2.强度和硬度1〕强度玻璃的强度决议于化学组成、制品外形、外表性质和加工方法。玻璃的实际强度很高，约为10000MPa，而实践强度为实际强度的1%以下。①玻璃制品内存在未熔夹杂物、结石、节瘤；②外表具有微细裂纹，呵斥应力集中，从而急剧降低其机械强度。四、玻璃的性能2〕硬度玻璃的硬度取决于其组成成分。

各种氧化物对硬度的影响SiO2＞B2O3＞〔MgO、ZnO、BaO〕＞Al2O3＞Fe2O3＞K2O＞Na2O＞PbO四、玻璃的性能3.不浸透性对于一切的气体、溶液或溶剂，玻璃是完全不浸透的。经常把玻璃作为气体的理想包装资料。玻璃作为包装容器，其气密性能是无与伦比的。4.玻璃的热性能玻璃的导热性很小，导热系数普通为0.004～0.012J/(cm·s·℃)。玻璃的热膨胀系数(α)较小，普通在5.8×10-7～150×10-7之间。玻璃的热膨胀性决议于化学组成及其纯度，纯度越高热膨胀系数越小。不耐温度急剧变化。四、玻璃的性能玻璃的抗热冲击性能常用能接受的急变温差表示：α·△T=1150×10-6玻璃的热膨胀系数越小，热稳定性越高。玻璃不耐温度急剧变化。四、玻璃的性能玻璃包装容器的成形过程可分为两个阶段：●成形阶段，它赋予制品以一定的几何外形。●定形阶段，固定制品的外形成形影响主要要素：流变性外表张力可塑性弹性五、玻璃容器的成型五、玻璃容器的成型1成型方法●“吹－吹成形法〞●“压－吹成形法〞2吹制步骤1.

玻璃液滴经过漏斗形的导向槽流入坯料模或者雏型模。2.导料器被雏型模底部取代，随后空气吹入模子〔这被称为正吹〕促使玻璃成形为最终方式。在这一点上，瓶子的最终成形完成。3.

雏型模底部被一个巩固的底盘取代，随后空气吹入最终成形瓶〔此过程被称为反吹〕以推进玻璃液成预成形瓶或者半废品瓶。4.

运用紧夹固定器－瓶颈环，把半废品瓶从坯料模中移出，然后旋转180度上下正向放入吹制模。五、玻璃容器的成型5.

空气从瓶口吹入以使玻璃瓶外形正好跟吹制模坚持一致。瓶子冷却的目的就是为了保证不变形，然后这些瓶子被放到传送带上进入了推火炉。6.压－吹成形工艺:玻璃液滴的传送以及正吹的步骤跟吹－吹成形工艺中的相关步骤根本类似。然而，在吹－压成形的工艺中，玻璃半废品是运用金属冲头压制而成，而非吹制成形〔。压－吹成形工艺跟吹－吹成形工艺的最后吹制成形的步骤是一致的。五、玻璃容器的成型五、玻璃容器的成型五、玻璃容器的成型五、玻璃容器的成型五、玻璃容器的成型吹－吹法成形的瓶子制造五、玻璃容器的成型五、玻璃容器的成型成型缺陷玻璃容器成型后，能够存在许多缺陷，一些来自玻璃原料，一些来自模具、成型操作。五、玻璃容器的成型六、玻璃容器的退火及外表处置玻璃在成型后冷却过程中产生的剩余热应力使瓶罐的机械强度和热稳定性大大降低，甚至自行破裂，玻璃容器及制品的退火就是消除玻璃中剩余热应力的热处置过程。玻璃瓶罐中的应力永久应力当玻璃冷却到室温，温度梯度消逝后依然存在的应力称为永久应力或剩余应力。产生的根本条件：冷却的速度快，开场冷却的温度在玻璃应变点之上。除非经退火处置，否那么永久应力将不断存在于玻璃制品中。暂时应力玻璃中随温差的存在而存在，随温差的消逝而消逝的热应力称为暂时应力。产生的根本条件：冷却速度快，而开场冷却时的温度低于玻璃应变点。普通来说，暂时应力不会对玻璃制品呵斥损害，假设温度急剧变化产生的暂时应力超越玻璃的机械强度时，也能使玻璃破裂。玻璃瓶罐的退火是指消除或减小玻璃中的剩余应力至允许值的热处置过程。任何玻璃制品在加工过程中都存在着剩余热应力或永久应力。六、玻璃容器的退火及外表处置退火温度选择退火温度范围：在转变温度〔Tg〕以下的适当温度范围内，玻璃的构造基团仍能位移，因此可以消除玻璃中的热应力。普通普通玻璃上限选为粘度为1011P的600℃左右，下限选为粘度为1013P的540℃左右。上限退火温度下，经3分钟能消除应力的95%，下限退火温度下，经3分钟能消除应力的5%。退火工艺包括加热、保温、缓慢降温及快速降温4个阶段。退炽热处置工艺有一次退火和二次退火之分。玻璃瓶罐成型后立刻进入退火炉的热处置称为一次退火。玻璃制品在冷却后再进展退火的叫二次退火。退炽热处置在退火炉中进展的。六、玻璃容器的退火及外表处置玻璃外表处置技术只引见与退火有关的外表处置技术主要包括消除外表裂纹的酸处置、火抛光、涂层、玻璃外表硫霜化反响、双层涂敷工艺。酸处置：用氢氟酸或与硫酸配制成混合酸处置玻璃外表，以腐蚀掉外表微小裂纹或使裂纹尖端半径增大，以提高玻璃强度。火抛光：加热玻璃至软化温度左右，借外表张力使裂纹愈合，俗称火抛光或同相处置。涂敷有机化合物：在玻璃外表涂敷有机硅或其他有机化合物，构成坚实的有机硅薄膜，使外表裂纹愈合的方法，俗称异相愈合。六、玻璃容器的退火及外表处置硫霜化反响：玻璃制品在退火过程中部分碱性氧化物能与炉气中的酸性气体发生反响，洗去粉霜后在玻璃外表上富集了二氧化硅，提高的玻璃稳定性。双层涂敷工艺：是一项先进技术。通常也在退火炉中进展，涂敷有机化合物之前，先涂敷一层金属氧化物，如氧化锡、氧化钛等。在退火炉的热端参与金属涂敷层，在冷端参与有机硅等有机化合物。大大提高了抗冲击性能和化学稳定性。玻璃外表处置技术六、玻璃容器的退火及外表处置七.强化玻璃与轻定量玻璃强化玻璃又叫钢化玻璃。玻璃的强化技术是根据玻璃的抗压强度比抗拉强度高的原理而设计的，采用热处置或离子交换方法，将能抵抗拉应力的压应力层预先置入玻璃外表，使玻璃在遭到拉应力时，首先抵消外表层的压应力。玻璃的强化技术与双层涂敷工艺相结合，开发研制了高强度轻量玻璃容器，成为当今玻璃包装资料的一个主要开展方向。七.强化玻璃与轻定量玻璃玻璃强化技术玻璃外表的热处置经过热处置然后急冷制造钢化玻璃的技术是较早采用的强化玻璃的方法，也叫风冷强化法。根本作法是用冷空气或油浴急剧冷却处于高温但尚未软化的玻璃。201001020压应力张应力1