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1、包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 馮 梅,第五章 陶瓷包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,,,天津商學(xué)院包裝工程系,,,天津商學(xué)院包裝工程系,第五章 陶瓷包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),第一節(jié) 概述 第二節(jié) 陶瓷容器的成型加工 第三節(jié)陶瓷包裝容器的表面裝飾 第四節(jié) 陶瓷包裝容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),第一節(jié) 概述,陶瓷（Ceramics）的傳統(tǒng)概念是指所有以粘土等 無(wú)機(jī)非金屬礦物為原料的人工工業(yè)產(chǎn)品。它包括由粘 土或含有粘土的混合物經(jīng)過(guò)混煉、成形、煅燒而制成 的各種制品。 一、陶瓷器的分類(lèi) 按用途不同分類(lèi) 日用陶瓷：如餐具、茶具、缸、壇、盆、罐等。 藝術(shù)陶瓷：如花瓶、雕塑品、陳設(shè)品等。 工業(yè)陶瓷：如建筑、衛(wèi)生、化工瓷，耐火材料、特殊瓷等。,, 按所

2、用原料及坯體的致密程度的不同分類(lèi) 從土器（Brickware or Terra-cotta）、陶器 （Pottery）、炻器（Stoneware）、半瓷器（Semi- vitreous China）到瓷器（porcelain），原料從粗 到精，坯體從粗松多孔逐步到達(dá)致密，燒結(jié)燒成的溫 度也逐漸從低到高。 半陶器（普通陶器Common Pottery） 表面粗糙，坯體帶色、多孔、不透明，吸水率 及滲透性大，主要有盆、罐、缸、甕等。,, 精陶器（Fine earthenware） 精陶器一般為白色，不透明，412%的吸水率， 對(duì)坯料要求不高，燒成溫度較低，主要有壇、罐、瓶 及衛(wèi)生陶器等。 炻

3、器（Stoneware） 介于陶和瓷之間的一種陶瓷制品。古時(shí)稱(chēng)石胎。 坯體致密，以完全燒結(jié)，這一點(diǎn)已接近瓷器，但它 還沒(méi)有?；╒itification），仍有2%的吸水率，坯 體不透明，多數(shù)制品略帶顏色，也有白色的，如水 缸、壇等。,, 半瓷器 坯料接近于瓷器，但燒成后仍有35% 的吸水率，（瓷器0.5%以下）所以，它的 使用性能不及瓷器、比精陶好。 瓷器 是陶瓷發(fā)展的最高階段。它的特征是坯 體完全燒結(jié)，完全?；?，因此很致密，對(duì)液 體和氣體都無(wú)滲透性，色白，胎薄處呈透明。,二、陶瓷容器的包裝特點(diǎn),陶瓷包裝容器具有以下特征： 具有良好的耐熱性、隔熱性、耐酸、耐 堿、化學(xué)穩(wěn)定性好，不與內(nèi)

4、裝物發(fā)生化 學(xué)作用，對(duì)環(huán)境條件適應(yīng)性強(qiáng)； 質(zhì)地堅(jiān)硬，不變形，對(duì)內(nèi)裝物有很好的 保護(hù)作用；,, 抗壓強(qiáng)度高，拉伸強(qiáng)度相對(duì)較低， 抗機(jī)械沖擊強(qiáng)度差； 陶瓷吸水率低，特別是瓷類(lèi)容器幾 乎不吸水，無(wú)滲透， 清潔衛(wèi)生，很 適宜食品、化學(xué)工業(yè)品的包裝；,, 原料豐富，成型力便，但生產(chǎn)周期較 長(zhǎng)，生產(chǎn)率低，尺寸誤差大，一般又不 能回收復(fù)用，成本較高； 造型變化多，色彩古樸典雅，裝飾風(fēng)格 獨(dú)特，適宜高檔、名貴、禮品等商品的 包裝； 不透明，看不見(jiàn)內(nèi)裝物，不便于消費(fèi)者 挑選，運(yùn)輸也不方便。,三、陶瓷原料, 可塑性原料 可塑性原料也稱(chēng)“粘土原料”，是陶瓷生產(chǎn) 的主要原料。用量常達(dá)4060%

5、，是一種疏松 的或呈膠狀的緊密含水鋁硅酸鹽礦物。 非可塑性原料 非可塑性原料又稱(chēng)瘠性原料。主要有石 英、長(zhǎng)石、熟料及瓷粉等。,, 熔劑原料 主要有長(zhǎng)石、滑石以及鈣鎂的碳酸鹽 等。這些熔劑原料在坯體中可起瘠化作用； 可縮短干燥時(shí)間，減少干燥收縮和變形；能 降低坯體的燒結(jié)溫度，縮短培燒過(guò)程；增強(qiáng) 坯體的半透明度，是陶瓷生產(chǎn)中的主要熔劑 性原料。,四、陶瓷坯料,坯料的制備方法不僅與瓷質(zhì)有關(guān)，也 因成型工藝方法的不同而有所不同。陶瓷 包裝容器的主要成型方法是可塑成型與注 漿成型，所以坯料也分為可塑成型坯料與 注漿成型坯料。,, 可塑成型坯料 可塑法成型所需要的坯料稱(chēng)為可塑性坯 料。坯料的可塑程

6、度影響著陶瓷制品的成 型，即要求坯料有足夠的可塑性，使其易于 成型，并具有一定的干坯強(qiáng)度，也要注意易 使坯料收縮過(guò)大或不易干燥。 坯料的含水率在2029% 之間，手工成 型需要含水較高，機(jī)械滾壓含水可低。,, 注漿成型坯料 注漿成型用的泥料是呈泥漿狀態(tài)的懸浮 體。坯料要求有良好的流動(dòng)性。含水量高達(dá) 3035% 左右，含水量要求盡量可能少，以降 低干燥收縮。在生產(chǎn)中多習(xí)慣于用比重來(lái)控制 含水量。一般控制在1.651.9 之間；為防止 造成坯體表面已硬化，而中心尚有流漿的現(xiàn) 象，泥漿要有良好的濾過(guò)性，使水分?jǐn)U散快， 成型時(shí)間短，坯料中應(yīng)配一定量的瘠性原料或 瓷粉。,, 組織結(jié)構(gòu) 組織結(jié)構(gòu)為不

7、均勻的多晶混合物。 晶相 3070% 。對(duì)陶瓷器的物化性能起決定 性作用 （鋼筋）。晶體可形成晶架。 玻璃相 非晶低熔點(diǎn)的固體，2060%（混凝 土），填充與粘結(jié)作用?？砂褮怏w排出，光 澤性好。 氣相 氣孔，510%（微氣孔）。,第二節(jié) 陶瓷容器的成型加工,一、泥料制備 泥料制備的 一般過(guò)程如下：,二、坯體成型,成型即將制備好的坯料，用各種不同的方 法制成具有一定形狀和尺寸的坯件（生坯）。 這只是半成品，其后還要進(jìn)行干燥、上釉、燒 成等多道工序。 陶瓷種類(lèi)很多，坯體性能各異，制品的形 狀、大小、燒成溫度不一，以及對(duì)各類(lèi)制品的 性質(zhì)和質(zhì)量要求也不相同，因而所用成型方法

8、也多種多樣。一般分為三類(lèi)： 可塑法、注漿法、干壓法。,, 可塑法成型 旋壓成型 可塑法成型是利用坯料的可塑性，將其 塑造成一定形狀的容器坯件?？煞譃槭止づc 機(jī)械成型兩類(lèi)。 手工成型主要包括拉坯、模印、雕鑲等 方法。 機(jī)械成型主要有旋壓成型與滾壓成型兩 種，目前多用滾壓成型。,,, 滾壓成型 有些深形制品，不宜采用有傾角的滾壓頭，滾壓頭的大?。ǘ嗣嬷睆剑┎荒苄∮谂黧w底面的半徑，否則坯體中心部位無(wú)法成型；但也不宜超過(guò)坯體底面半徑的120%，過(guò)大造成排泥困難、壓力太大等問(wèn)題。,,, 注漿法成型 使用注漿坯料，分空心注漿與實(shí)心注漿兩種成 型方式。 空心注漿 成型時(shí)，將注漿坯料（泥漿）注

9、入石膏模內(nèi)， 利用石膏模的吸水性，當(dāng)水分滲入石膏模后，貼近 模壁的泥漿變稠，形成和模具型腔形狀相同的泥 層，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，泥層逐漸增厚，當(dāng)達(dá)到所需 厚度時(shí)，將多余的泥料倒出，當(dāng)泥層脫水收縮到一 定的程度就與模壁脫離，即可取出，形成坯體。這 種方法適用于形狀復(fù)雜或不規(guī)則的容器成型。如圖 4-5所示。,,, 實(shí)心注漿 實(shí)心注漿是將泥漿注入兩個(gè)合起來(lái)的石膏 模之間的空腔中。由于石膏模不斷吸收泥漿中 的水分，泥漿量自然會(huì)不斷減少，因此注漿時(shí) 必須陸續(xù)補(bǔ)充泥漿，直到泥漿全部形成坯體， 注漿口已無(wú)法續(xù)補(bǔ)泥漿為止，如圖4-6所示。,,為了強(qiáng)化注漿過(guò)程，使坯體結(jié)構(gòu)致 密，縮短坯體生成時(shí)間，還有壓力注 漿、

10、真空注漿及離心注漿等方法。 干壓法 泥料含610%水分。模具是金屬 的，只適用于尺寸小、大口、外形簡(jiǎn) 單的陶瓷器。,,三、干燥,經(jīng)過(guò)成型的陶瓷坯件仍然含有大量的水分， 沒(méi)有足夠的強(qiáng)度承受搬運(yùn)或后續(xù)加工過(guò)程中的壓 力和震動(dòng)。因此，要經(jīng)過(guò)干燥，排除坯體中水分 以達(dá)到所要求的程度。一般來(lái)說(shuō)，搬運(yùn)、修坯時(shí) 坯件的水分應(yīng)在1618% 以下，施釉時(shí)應(yīng)在24% 左右，燒成入窯時(shí)在23% 左右。 干燥方法很多，一般有自然干燥、熱空氣干 燥以及較為先進(jìn)的輻射干燥與微波干燥等。,四、修坯、粘接,粘接：是針對(duì)那些不能一體成型的容器，先 把坯件主體和部件（如握柄、掛環(huán) 等）分別成型，然后用泥漿將部件粘

11、接在主體上。分濕接與干接。 修坯：是對(duì)坯體進(jìn)行打磨、刮邊、割口、扎 眼及挖底等加工。提高表面光潔度， 去除毛刺、浮土，完成坯件的局部加 工。,五、施釉,釉是附在陶瓷表面的一種玻璃或 玻璃與晶體的連續(xù)粘著層。在陶瓷表 面施釉可使其表面平滑、光澤、抗污 染性增強(qiáng)，降低吸水性，同時(shí)提高強(qiáng) 度、表面硬度及耐化學(xué)腐蝕性，加強(qiáng) 了陶瓷容器的裝飾性。,,施釉前必須對(duì)需施釉的表面進(jìn)行處理（除去積塵、浮土、污垢、油漬等），以保證坯體對(duì)釉漿的良好附著。常用的施釉方法有以下幾種： 浸釉法 此法適用于素?zé)^(guò)的小件制品。原 胎坯件。 噴釉法 適用于器壁較薄、大型易碎生坯。 淋釉法 （澆釉）一般適用于無(wú)法浸

12、釉的大型 陶瓷制品。 刷釉法 適用于同時(shí)施幾種不同的釉料。,六、燒成,坯體經(jīng)高溫煅燒成為瓷的工藝過(guò)程稱(chēng)為燒 成。它是陶瓷制造工藝過(guò)程中最重要的工序之 一。燒成分為一次燒成和二次燒成。一次燒成 是將生坯施釉入窯煅燒成瓷。二次燒成是將素 燒過(guò)的坯體施釉，再釉燒成瓷。 坯體在燒成過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一系列的物理、 化學(xué)變化，一般分為四個(gè)階段：,, 水分蒸發(fā)階段 （室溫200或300） 這個(gè)階段主要是排除坯體內(nèi)殘余水分。 氧化分解及晶型轉(zhuǎn)化階段 （200或300900或1100） 主要反應(yīng)是結(jié)晶水排除，有機(jī)物氧化， 碳酸鹽、硫酸鹽分解以及石英晶型的轉(zhuǎn)化。,, 釉層?；⑴黧w瓷化階段 （90

13、0或1000燒成溫度） 這個(gè)階段是整個(gè)燒成過(guò)程的關(guān)鍵。在 此階段，氧化和分解作用繼續(xù)進(jìn)行，形成 液相及固相的熔融，形成新的結(jié)晶相，晶 型轉(zhuǎn)化，整個(gè)坯體致密化。 冷卻階段（燒成溫度室溫） 冷卻階段使液相逐漸變?yōu)椴Ａ喑煞郑?最總是坯件硬化定型。,七、石膏模與加放尺寸,由于坯件成型后的干燥和燒成過(guò)程 中都要產(chǎn)生收縮，為了獲得合格的燒成 后制品尺寸，石膏模相應(yīng)的型腔尺寸應(yīng) 在燒成后制品尺寸的基礎(chǔ)上，按收縮率 加放尺寸，習(xí)慣稱(chēng)為放尺。放尺后的型 腔尺寸，可按下式計(jì)算：,,第三節(jié) 陶瓷包裝容器的表面裝飾,一、施釉 普通釉料分為白釉和色釉。白色清潔衛(wèi)生，色 釉具有良好的裝飾效果。 原釉 長(zhǎng)石釉

14、和石灰釉是一種本色釉，也是透明釉的 一種，是由石英、長(zhǎng)石、石灰石、高嶺土、粘土及 廢瓷粉等組成。白云石釉和滑石釉是在石灰釉中引 入長(zhǎng)石之后又引入白云石和滑石，使釉的熔融范圍 加寬了，同時(shí)還大大提高了白度和透明度。,, 色釉 是在原釉中加入著色金屬氧化物或 其鹽類(lèi)，使釉呈現(xiàn)美麗的顏色。例如以 鐵為著色劑在還原焰中燒成青色，以銅 為著色劑在還原焰中燒成紅色。,, 透明釉和乳濁釉 絕大部分釉是具有玻璃光澤的透 明釉。有時(shí)為了特殊裝飾的要求，或?yàn)?了遮蓋不夠潔白的坯體，也采用乳濁釉， 它是在釉中添加乳濁劑，使其呈不透明 的乳濁狀。例如：TiO2 SnO2 CaF2 NaF等乳濁劑。, 特殊釉,裂紋

15、釉 結(jié)晶釉 流動(dòng)釉 光彩釉 無(wú)光釉 顆粒釉,二、彩繪,在生坯體或素?zé)黧w上彩繪而后是一層透明釉，彩繪分釉上、釉下和釉中彩三種。 釉下彩繪 是將坯體先經(jīng)低溫素?zé)?00800），然后進(jìn)行手工彩繪，再低溫素?zé)淮危詈笫┥蠠o(wú)色透明釉（一般為石灰釉）入窯以高溫?zé)伞?, 釉上彩繪 是在已燒成的瓷器的釉面上飾以釉上 彩料，置于烤花窯內(nèi)以600850的低 溫?zé)?。由于燒成溫度較低，所以可以用 的色彩種類(lèi)較多，但其色料是施在釉層表 面之上，結(jié)合不夠牢固，易受磨損，不及 釉下彩經(jīng)久耐用。,, 釉中彩會(huì) 由于釉上彩有鉛和鎘毒性的危害， 因此設(shè)法在短時(shí)間內(nèi)迅速提高烤燒溫 度，使顏料滲入釉中，冷卻后

16、釉面封 閉，花面被浸在釉中，顯現(xiàn)出近似于 釉下彩的效果。,三、貼花、印花、噴花,彩繪依靠手工操作，對(duì)繪制人員要求較 高，而貼花等操作技術(shù)簡(jiǎn)單，易于掌握，生 產(chǎn)率高。 貼花 釉下貼花：貼紙花（畫(huà)、照片），再涂 釉，然后入窯烤燒而成。 釉上貼花：貼塑料膜的花與畫(huà)，不再燒, 涂透明樹(shù)脂（PVC、PS）。,, 印花 是利用刻有花紋圖案的橡皮印戳，將印戳均布彩料，即可把花紋圖案印到坯件上。印花也分釉上印花和釉下印花。印花效率更高，但只適用于單色。 噴花 如同日常噴字技法一樣，是利用鏤空 的模版，用壓縮空氣噴槍將彩料噴到模版上，在制品上形成花紋圖案。,第四節(jié) 陶瓷包裝容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),

17、在陶瓷容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，既要考慮包裝功能、材料的成型特性以及工藝過(guò)程，又要具有一定的藝術(shù)性。 坯體在焙燒前的各個(gè)工序中都有產(chǎn)生變形的可能，焙燒時(shí)坯體的收縮將導(dǎo)致更大的變形，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)力學(xué)性質(zhì)考慮受力的平衡，設(shè)計(jì)出合理的造型與結(jié)構(gòu)。在實(shí)用和美觀的前提下，盡可能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的外形，這是容器設(shè)計(jì)的基本原則。,一、口部結(jié)構(gòu),,,,,,二、肩部結(jié)構(gòu),口部之下是頸部，頸部的造型與結(jié) 構(gòu)缺乏獨(dú)立性，因它既受口部的制約， 同時(shí)又受到肩部的制約，是一過(guò)渡部位。 肩部的造型加以改變，不僅使得整個(gè)容 器外觀得以改變，而且可以減少容器加 工中的變形。,三、腹部結(jié)構(gòu),它是容器的主體部分，從屬于整體 造型設(shè)計(jì)。

18、從腹部到足部之間的線型不 宜太軟，應(yīng)采用挺拔有力的線段，增加 支撐力，對(duì)減少變形有一定的作用，同 時(shí)可防止容器上部泥料的下塌。,四、足部、底部結(jié)構(gòu),足部與口部都是容器整體造型的終端， 對(duì)造型的整體效果具有重要的作用。足部 也是容器穩(wěn)定的關(guān)鍵。腹部和足部的大 小、高低比例要合理。足不宜高而斜，如 果腹大足小、足高而斜，則會(huì)因坯體收縮 及重力作用使受力不平衡，產(chǎn)生腹部下陷 或足部變形。如足大底低，則燒成中底容 易下榻與墊片粘連。常見(jiàn)足部結(jié)構(gòu)如圖4- 12所示。,,五、密封結(jié)構(gòu), 一次密封 內(nèi)徑密封：用直徑大于口徑的塞子緊配合。 外徑密封：扣蓋加包封。螺紋瓶口可采用 陶瓷或塑料蓋，并配以密封襯 墊或內(nèi)塞。 二次密封 涂可剝性樹(shù)脂，進(jìn)行收縮包裝。大口罐用陶瓷蓋加膠泥、樹(shù)脂，如圖4-13所示。小口瓶用塞、蓋塞：用軟木、塑料塞；蓋：用塑料螺紋蓋。,,,六、陶瓷包裝容器的技術(shù)要求,1. 吸水率 2. 有害元素的容出量 3. 底部平整度 4. 外觀質(zhì)量,,陶瓷容器有哪些成型方法，各適應(yīng)于哪類(lèi)容器的成型？ 什么是陶瓷容器的尺寸加放？ 注漿成型的壁厚如何控制？ 陶瓷容器的加工工藝過(guò)程。 陶瓷容器有哪些裝飾方法？ 陶瓷容器的造型應(yīng)注意哪些問(wèn)題？,