第四章 包装材料与容器(3)

第六节 玻璃、陶瓷包装材料
• 玻璃与陶瓷同属于硅酸盐类材料。玻璃包装和陶瓷包装是 具有“血缘”关系的两种古老的包装方式。 • 玻璃与陶瓷包装的共同点是：材质相同、化学稳定性好。 然而由于成型、烧制方式不同，它们又有一定的区别。前 者是先成材后成型，后者是先成型后成材。
• 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
售包装容器，广泛用于食品、医药等包装。
（2）铝材
铝质包装材料的使用历史较短，但由于铝材有独特的优点，所以在 食品包装中得到广泛应用。我国铝箔、铝管及铝容器的用铝量约占 铝产量的2％。 铝材的主要性能是重量轻、无毒、无味、美观、加工性能良好、表 面具有光泽。另外，因为在铝的表面能生成一层致密的氧化铝薄膜， 它能有效地隔绝铝和氧的接触，从而阻止铝表面进一步氧化。 铝材在酸碱盐介质中易腐蚀，因此几乎所有的铝容器均应在喷涂后 使用。它的强度比钢低，生产成本比钢高，约为钢的五倍。所以铝 材主要用于销售包装，如铝罐主要用于有一定内压的含气饮料等包
第七节
金属包装材料
• 由于金属资源丰富、品种多，作为包装材料能较好地 满足卫生和安全的要求，加之现代金属包装制品的生
产工艺越来越先进，生产效率明显提高，生产成本大
大降低，所以金属包装材料的应用越来越广泛，是近 代四种主要包装材料之一。
• 目前，在我国、日本和欧洲等国，金属包装材料占第
三位，美国占第二位。因此，金属包装材料的研究在 包装材料学中占有重要的地位。
熔制
通常采用连续作业的池炉进行熔制，温度 为1500℃左右 。
成型
经高温熔制好的玻璃液冷却至成型温度， 就可以采用各种方法成型。即将其制成具 有固定形状的制品。
常用的方法有吹制法和压制法等。
退火
玻璃制品成型后各部位的不均匀冷却，会 造成一定的内应力，这种内应力使制品有发 生爆裂的危险。退火，即将成型后的制品重 新加热至退火温度，使内应力释放，然后再 均匀冷却。 退火温度常为550℃左右。
容器，如玻璃瓶、玻璃罐、陶瓷瓶与缸、坛、壶等容器。
一、玻璃包装材料
1. 玻璃包装材料的化学组成
• 玻璃是由无机熔融体冷却而成的非结晶态固体。
• 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网状结构， 成为玻璃的骨架，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。这些金属氧化物与二氧化硅主要由硅砂、长 石、方解石、白云石、纯碱和芒硝等原料提供。
按制造方法分
模制瓶：直接用模具成型 （压制、吹制），上述 大部分玻璃容器均是模
制瓶；
管制瓶：用预制的玻璃管 二次加工成型。
5.玻璃瓶罐的生产工艺简介
原料及原料制备
熔制
成型
制品的后期加工和增强处理
退火
原料及原料制备 按玻璃的性质要求确定原料配方，然后按配方 称重。将称重的原料与项同化学成份的碎玻璃 一同混合备用。
（1）粗陶器
• 粗陶器具有多孔、表面较为粗糙，带有颜色和不透明的特点，并 有较大的吸水率和透气性，主要用作缸器。
（2）精陶器
• 精陶器又分为硬质精陶（长石质精陶）和普通精陶（石灰质、镁、 熟料质等）。精陶器较粗陶器精细，灰白色，气孔率和吸水率均
小于粗陶器，石灰质陶器吸水率为18％～22％，长石陶器吸水率9
3. 玻璃包装材料的种类
• 玻璃包装材料有普通瓶罐玻璃（主要是钠、钙硅酸盐 玻璃）和特种玻璃（如中性玻璃、石英玻璃、微晶玻 璃、钠化玻璃等）之分。
4. 玻璃包装容器及用途
玻璃瓶罐种类繁多，用途广，分类方法也有多种： • 按瓶身造型； • 按瓶颈形状； • 按色泽不同； • 按瓶口直径；
• 按用途不同；
后期加工和增强处理包括：
（1）烧口 （2）钢化 用于酒类、汽水瓶等。烧口即进行瓶口火抛光。目的是提高瓶 将制品加热至接近玻璃的软化温度，然后均匀快速冷却，使其
口光洁度，消除微裂纹，提高承压能力，易于密封。
表层产生适当的均匀压应力，以提高机械温度和热温定性。 （3）磨口和磨塞 磨砂密封时需将瓶口内和瓶塞外进行磨修。 （4）抛光 对制品表面进行精细研磨或用氢氟酸处理，使其表面平滑光亮， 用高速细砂流或酸对制品表面进行加工，以形成毛面或 增加美感。 （5）喷砂或酸蚀 （6）烤花 制成花样、标签等。 将釉彩印花或花纸贴在制品表面，放入烤花炉中以适当温度烘 烤，使花纹附着在制品表面。
明的玻璃或琥珀玻璃时，光的破坏作用大大降低。玻 璃的厚度与种类均影响其滤光性。
• 玻璃还具有较大的折光性，利用这一性质，使工艺品
玻璃容器具光彩夺目的装潢效果。
（4）阻隔性
• 对于所有气体、溶液或溶剂，玻璃是完全不渗透的。 因而经常把玻璃作为气体的理想包装材料。
（5）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，玻璃容器能够盛装酸性或 碱性食品以及针剂药液。
％～12％，它们常作为坛、罐和陶瓶。
（3）瓷器
• 瓷器比陶器结构紧密均匀，为白色，表面光滑，吸水 率低（0～0.5）；极薄的瓷器还具有半透明的特性。 瓷器主要作包装容器和家用器皿，也有少数瓷罐。按 原料不同，瓷器又分长石瓷、绢云母质瓷、滑石瓷和 骨灰瓷等。
（4）炻器
• 炻器是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。 • 除上述以外，还有金属陶瓷与泡沫陶瓷等特种陶瓷。金属陶瓷是
2. 缺点
（1）金属及焊料中的铅、砷等易渗入食品中，污染食品；
另外，金属离子还会影响食品的风味。
（2）当金属容器采用酚醛树脂作为内壁涂料时，若加工
工艺不当，会影响食品的质量。
（3）金属的化学稳定性差，易受腐蚀而生锈、损坏。 （4）与纸、塑料相比，其价格、加工成本、运输成本方 面均不占优势。
3. 几种金属包装材料的主要性能特点
按用途不同分为：
食品用途（包括汽水瓶、奶粉瓶、罐头瓶、酱油瓶等）； 酒瓶（如啤酒瓶、汽酒瓶、白酒瓶等），其中啤酒瓶和汽酒 瓶要求能承受5～15个大气压，瓶型以圆形瓶为主； 医药用瓶，根据药物形态不同，又有水剂、粉剂瓶、内服与 外用瓶，以及肩瓶与小型瓶、管状瓶等，安瓿也是一种医药 用瓶； 化学试剂用瓶，有棕色或透明罗口大口瓶，l广口细口瓶等； 化妆品用瓶，如花露水、香水、雪花膏、珍珠霜瓶； 文具用瓶；如墨水瓶、浆糊瓶、胶水瓶等。
一、金属包装材料的分类
1. 按材质分类
• 可分为钢系和铝系两大类。
• 钢系主要有低碳薄钢板、镀锡薄钢板、无锡薄钢板、镀 铬薄钢板、镀铝薄钢板、镀锌薄钢板等； • 铝系主要有铝合金薄板和铝箔。 2. 按材料厚度分类
• 可分为板材和箔材。板材主要用于制造包装容器，箔材
是复合材料的主要组成部分。
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二、金属包装材料的性能特点
装。少量用于运输包装。
（3）金属箔
• 用钢、铝、铜等做成金属箔，在包装行业中有着独特 的作用。最常用的是铝箔。 • 例如，铝箔作为阻隔层和纸、塑料等复合使用，广泛
用于食品、饮料等的软包装；与耐热塑料薄膜复合制
成的容器可用于高温消毒食品的包装等。
三、金属包装容器
• 由于包装可靠性的需要，加工生产金属包装容器的工 艺越来越先进，金属包装容器在包装行业小的应用越 来越广泛。
6. 强化玻璃与轻量玻璃容器
• 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
比抗压强度高的原理而设计的。采用物理的（热处理）或化学
的（离子交换）方法，将能抵抗拉应力的压应力层预先臵 入玻璃表面，使玻璃在受到拉应力时，首先抵消表面层的
压应力，从而提高玻璃的抗拉强度。
• 玻璃的强化技术与双层涂敷工艺相结合，可开发研制出高 强度轻量玻璃容器，为当今玻璃包装材料的主要发展方向 之一。
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的和陶瓷的耐高温、硬度大、耐腐蚀、耐 氧化性等特点；泡沫陶瓷是一种质轻而多孔的陶瓷，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。这两类陶瓷均可用于特殊用途内特种包装容器。
3. 陶瓷包装容器的品种、用途和结构
（1）钢材
• 钢材资源丰富，生产成本较低，在金属包装材料中用量居首位。 包装材料用钢材的主要要求具有良好的综合机械性能和一定的耐 腐蚀性。
• 包装用钢板主要采用低碳薄钢板，用于制造集装箱、普通钢桶，
也可作为捆扎材料，广泛应用于运输包装。 • 为保证耐蚀性的要求，可在低碳薄钢板的基础上，进行镀锡、镀
铬、镀锌及施涂相应的涂料等处理，提高其耐蚀性。也可制成销
1. 优点
（1）金属包装材料强度高。包装容器的壁厚可以很薄，这样重量轻，强 度较高，加工和运输过程中不易破损，便于贮存运输。 （2）金属包装材料具有独特的光泽，便于印刷、装饰。 （3）金属包装材料具有良好的综合保护性能。金属对水、气等透过率低、 不透光，能有效地避免紫外线等有害影响。能长时间保持商品的质量， 因此，广泛应用于罐头、饮料、粉状食品、药品等的包装。 （4）金属包装材料资源丰富，加工性能好。金属包装材料可用不同的方 法加工出形状、大小各异的容器。 （5）金属罐生产历史悠久，工艺成熟，适合自动化生产，生产效率高。
（2）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。
（3）光学性能
• 玻璃的光学性能体现为透明性和折光性。当使用不透
• 按制造方法不同。
按瓶身造型分为有肩
瓶与无肩瓶、高装瓶
和矮装瓶、圆形瓶、 方形瓶和异形瓶等。
按瓶颈形状分为 有颈瓶与无颈瓶、 长颈瓶和短装瓶、 粗颈瓶与细颈瓶 等。
按色泽不同分为无色透 明瓶、半透明乳白瓶、
绿色瓶、茶色瓶及不透
明的色瓶等。
按瓶口直径分小口瓶、广口瓶两类。 一般瓶口直径与瓶身内径之比小于1/2 的称为小口瓶，大于的称广（大、粗 径）瓶。
2. 玻璃包装材料的性能
（1）玻璃的物理机械性能
• 玻璃的玻璃的透明性好，阻性隔强，是良好的密封容器材料， 加入Cr2O2能制成绿色玻璃，加入NiO能制成棕色玻璃。 抗张强度：玻璃表面若有微小裂痕，抗张强度会大大降低。 抗压强度：很高。一般比抗拉强度高15～16倍。 弹性和韧性：很差，属脆性材料，超过其强度极限会立刻破 裂。 硬度：很高。
• 按陶瓷包装造型可分为缸、坛、罐、钵和瓶等多种。 • 陶缸大多为炻质容器，下小上大，敞口，内外施釉，缸盖是木制的，封口 常用纸裱糊。在出口包装中，陶缸是皮蛋、咸蛋等的专用包装； • 坛和罐是可封口的容器，坛较大，罐较小，有平口和小口之分；有的坛两 侧或一侧有耳环，便于搬运，坛外围多套有较稀但质地较坚实的竹筐或柳 条、荆条筐。这类容器主要用于盛装酒、硫酸、酱油、酱腌菜、腐乳等商 品，封口方法一般都用纸胶粘封口或胶泥封口。 • 陶瓷瓶是盛装酒类和其他饮料的销售包装，其结构、造型、瓶口等与玻璃 瓶相似，材料既有陶瓷也有瓷质，构型有鼓腰形、壶形、葫芦形各种艺术 现象，陶瓷瓶古朴典雅，釉彩和装潢美观，主要用于高级名酒包装。
1. 金属包装容器的种类和用途
目前，包装用金属容器主要有金属罐、金属桶、金属 软管及金属箔制品等。
（1）金属罐
• 金属罐的有多种分类方法：
• 不同商品包装对陶瓷的性能要求也不同，如高级饮用酒
（如茅台酒），不仅要求机械强度高，阻隔性好，而且 要求白度好，有光泽。有时则要求良好的电绝缘性、压 电性、热电性、透明性、机械性能等。包装用陶瓷材料， 主要考虑其化学稳定性和机械强度。
2. 包装陶瓷的种类
• 包装陶瓷主要有粗陶瓷、精陶器、瓷器和炻(shi)器四大类。
二、陶瓷包装材料
• 陶瓷是以粘土、长石、石英等天然矿物为主要原料， 经粉碎、混合和塑化，按用途成型，并经装饰、涂釉， 然后在高温下烧制而成的制品，是一种多晶、多相 （晶相、玻璃相和气相）的硅酸盐材料。
1. 陶瓷的性能
• 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。