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1、包裝容器結(jié)構(gòu)設計 馮 梅,第五章 陶瓷包裝容器結(jié)構(gòu)設計,,,,天津商學院包裝工程系,,,天津商學院包裝工程系,第五章 陶瓷包裝容器結(jié)構(gòu)設計,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)設計,第一節(jié) 概述,陶瓷（Ceramics）的傳統(tǒng)概念是指所有以粘土等 無機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)過混煉、成形、煅燒而制成 的各種制品。 一、陶瓷器的分類 按用途不同分類 日用陶瓷：如餐具、茶具、缸、壇、盆、罐等。 藝術陶瓷：如花瓶、雕塑品、陳設品等。 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 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。古時稱石胎。 坯體致密，以完全燒結(jié)，這一點已接近瓷器，但它 還沒有?；╒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)，完全玻化，因此很致密，對液 體和氣體都無滲透性，色白，胎薄處呈透明。,二、陶瓷容器的包裝特點,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、化學穩(wěn)定性好，不與內(nèi)

4、裝物發(fā)生化 學作用，對環(huán)境條件適應性強； 質(zhì)地堅硬，不變形，對內(nèi)裝物有很好的 保護作用；,, 抗壓強度高，拉伸強度相對較低， 抗機械沖擊強度差； 陶瓷吸水率低，特別是瓷類容器幾 乎不吸水，無滲透， 清潔衛(wèi)生，很 適宜食品、化學工業(yè)品的包裝；,, 原料豐富，成型力便，但生產(chǎn)周期較 長，生產(chǎn)率低，尺寸誤差大，一般又不 能回收復用，成本較高； 造型變化多，色彩古樸典雅，裝飾風格 獨特，適宜高檔、名貴、禮品等商品的 包裝； 不透明，看不見內(nèi)裝物，不便于消費者 挑選，運輸也不方便。,三、陶瓷原料, 可塑性原料 可塑性原料也稱“粘土原料”，是陶瓷生產(chǎn) 的主要原料。用量常達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 非可塑性原料又稱瘠性原料。主要有石 英、長石、熟料及瓷粉等。,, 熔劑原料 主要有長石、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，縮短培燒過程；增強 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，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度，也要注意易 使坯料收縮過大或不易干燥。 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性。含水量高達 3035% 左右，含水量要求盡量可能少，以降 低干燥收縮。在生產(chǎn)中多習慣于用比重來控制 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性，使水分擴散快， 成型時間短，坯料中應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，其后還要進行干燥、上釉、燒 成等多道工序。 陶瓷種類很多，坯體性能各異，制品的形 狀、大小、燒成溫度不一，以及對各類制品的 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： 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。可分為手工與 機械成型兩類。 手工成型主要包括拉坯、模印、雕鑲等 方法。 機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法成型；但也不宜超過坯體底面半徑的120%，過大造成排泥困難、壓力太大等問題。,,, 注漿法成型 使用注漿坯料，分空心注漿與實心注漿兩種成 型方式。 空心注漿 成型時，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，隨著時間的延長，泥層逐漸增厚，當達到所需 厚度時，將多余的泥料倒出，當泥層脫水收縮到一 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雜或不規(guī)則的容器成型。如圖 4-5所示。,,, 實心注漿 實心注漿是將泥漿注入兩個合起來的石膏 模之間的空腔中。由于石膏模不斷吸收泥漿中 的水分，泥漿量自然會不斷減少，因此注漿時 必須陸續(xù)補充泥漿，直到泥漿全部形成坯體， 注漿口已無法續(xù)補泥漿為止，如圖4-6所示。,,為了強化注漿過程，使坯體結(jié)構(gòu)致 密，縮短坯體生成時間，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 單的陶瓷器。,,三、干燥,經(jīng)過成型的陶瓷坯件仍然含有大量的水分， 沒有足夠的強度承受搬運或后續(xù)加工過程中的壓 力和震動。因此，要經(jīng)過干燥，排除坯體中水分 以達到所要求的程度。一般來說，搬運、修坯時 坯件的水分應在1618% 以下，施釉時應在24% 左右，燒成入窯時在23% 左右。 干燥方法很多，一般有自然干燥、熱空氣干 燥以及較為先進的輻射干燥與微波干燥等。,四、修坯、粘接,粘接：是針對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：是對坯體進行打磨、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，降低吸水性，同時提高強 度、表面硬度及耐化學腐蝕性，加強 了陶瓷容器的裝飾性。,,施釉前必須對需施釉的表面進行處理（除去積塵、浮土、污垢、油漬等），以保證坯體對釉漿的良好附著。常用的施釉方法有以下幾種： 浸釉法 此法適用于素燒過的小件制品。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）一般適用于無法浸

12、釉的大型 陶瓷制品。 刷釉法 適用于同時施幾種不同的釉料。,六、燒成,坯體經(jīng)高溫煅燒成為瓷的工藝過程稱為燒 成。它是陶瓷制造工藝過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 燒過的坯體施釉，再釉燒成瓷。 坯體在燒成過程中會出現(xiàn)一系列的物理、 化學變化，一般分為四個階段：,, 水分蒸發(fā)階段 （室溫200或300） 這個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） 主要反應是結(jié)晶水排除，有機物氧化， 碳酸鹽、硫酸鹽分解以及石英晶型的轉(zhuǎn)化。,, 釉層玻化、坯體瓷化階段 （90

13、0或1000燒成溫度） 這個階段是整個燒成過程的關鍵。在 此階段，氧化和分解作用繼續(xù)進行，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，石膏模相應的型腔尺寸應 在燒成后制品尺寸的基礎上，按收縮率 加放尺寸，習慣稱為放尺。放尺后的型 腔尺寸，可按下式計算：,,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 入長石之后又引入白云石和滑石，使釉的熔融范圍 加寬了，同時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，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。有時為了特殊裝飾的要求，或為 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 流動釉 光彩釉 無光釉 顆粒釉,二、彩繪,在生坯體或素燒坯體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)低溫素燒（700800），然后進行手工彩繪，再低溫素燒一次，最后施上無色透明釉（一般為石灰釉）入窯以高溫燒成。,, 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 溫燒成。由于燒成溫度較低，所以可以用 的色彩種類較多，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 由于釉上彩有鉛和鎘毒性的危害， 因此設法在短時間內(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，對繪制人員要求較 高，而貼花等操作技術簡單，易于掌握，生 產(chǎn)率高。 貼花 釉下貼花：貼紙花（畫、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，不再燒, 涂透明樹脂（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)設計,

17、在陶瓷容器的結(jié)構(gòu)設計中，既要考慮包裝功能、材料的成型特性以及工藝過程，又要具有一定的藝術性。 坯體在焙燒前的各個工序中都有產(chǎn)生變形的可能，焙燒時坯體的收縮將導致更大的變形，因此在結(jié)構(gòu)設計中應根據(jù)力學性質(zhì)考慮受力的平衡，設計出合理的造型與結(jié)構(gòu)。在實用和美觀的前提下，盡可能設計簡單的外形，這是容器設計的基本原則。,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)缺乏獨立性，因它既受口部的制約， 同時又受到肩部的制約，是一過渡部位。 肩部的造型加以改變，不僅使得整個容 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 造型設計。

18、從腹部到足部之間的線型不 宜太軟，應采用挺拔有力的線段，增加 支撐力，對減少變形有一定的作用，同 時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 涂可剝性樹脂，進行收縮包裝。大口罐用陶瓷蓋加膠泥、樹脂，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，各適應于哪類容器的成型？ 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程。 陶瓷容器有哪些裝飾方法？ 陶瓷容器的造型應注意哪些問題？,