《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》
第四篇 包装设计基础
第三章 包装容器结构设计
第三节 玻璃陶瓷包装容器结构设计
(四)玻璃容器结构设计要点
1.形状设计
玻璃容器壁厚要均匀,如果结构上特需不同的壁厚,应设计成平缓的圆弧过渡,容器的最大尺寸必须根据所选用的玻璃性质来确定;容器的棱角应呈圆弧形,因为外部的尖棱容易被碰掉;增加容器强度的方法不是增加厚度,而是采用表面起棱。如图4-3-103所示。
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图4-3-103 增加容器强度方法
2.壁厚设计
凡是重量和尺寸已定的玻璃容器,与之相应的最适宜的壁厚也是一定的。这一厚度决定于送入模内的料温、模温、料的成分、容器重量以及玻璃料等。
3.斜度设计
在用压制法成型时,也应考虑好脱模斜度,而斜度的大小取决于压制制品壁的深度或高度以及玻琉料的收缩率。
4.瓶底圆角设计
瓶身底部的圆角取决于模身与模底的结合方式。若成型模身模底的结合系垂直于矫轴线,即圆角和瓶身的过渡处是水平的,则应选用表4-3-26的有关尺寸;如果圆角系做在模身上,即模身是以挤压法制造的,则选用表4-3-27所列尺寸。
表4-3-26 瓶底圆角尺寸之一(mm)
瓶身直径D |
0~20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
瓶底高度h |
1.25 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
3.5 |
4.0 |
圆角半径R |
2.00 |
2.75 |
3.50 |
4.25 |
5.00 |
5.75 |
6.50 |
续上表
瓶身直径D |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
- |
瓶底高度h |
4.5 |
5.0 |
5.5 |
6.0 |
6.5 |
7.0 |
- |
圆角半径R |
7.25 |
8.00 |
8.75 |
9.50 |
10.25 |
11.00 |
- |
表4-3-27 瓶底圆角尺寸之二(mm)
瓶身直径D |
0~20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
瓶底高度h |
1.50 |
2.25 |
3.00 |
3.75 |
4.50 |
5.25 |
6.00 |
圆角半径R |
1.50 |
2.25 |
3.00 |
3.75 |
4.50 |
5.25 |
6.00 |
续上表
瓶身直径D |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
- |
瓶度高度h |
6.75 |
7.50 |
8.25 |
9.00 |
9.75 |
11.00 |
- |
圆角半径R |
6.75 |
7.50 |
8.25 |
9.00 |
9.75 |
11.00 |
- |
5.螺纹设计
玻璃包装容器大多用外螺纹。图4-3-104所示为轻工部颁布的酒瓶螺纹牙型,其尺寸见表4-3-28所列。
表4-3-28 酒瓶螺纹牙型数值
公称直径d |
螺 距t |
工作高度h |
牙顶圆角半径r1 |
牙底圆角半径r2 |
22
25
28
30 |
3
3
3
4 |
1.02
1.02
1.02
1.36 |
0.79
0.79
0.79
1.10 |
0.6
0.6
0.6
0.8 |
注:如旋盖的30°螺纹角在使用金属材料加工有困难时,也可以采用60°螺纹角。
(五)玻璃瓶结构强度
1.内压强度内压强度是瓶强度最普通的表示方法。它与瓶型有关,一般而言,瓶型愈复杂耐内压强度就愈低。其计算公式为:
S=DP/2t (4-3-26)
式中:S———瓶的玻璃强度(Pa)
D———瓶身直径(cm)
t———瓶壁厚(cm)
P———瓶内压力(Pa)
2.热冲击强度
冲击强度是瓶耐骤冷骤热性的指标。由于玻璃瓶受骤冷骤热作用发生热胀冷缩,使瓶壁产生复杂的张应力,当此应力超过玻璃强度时,瓶子即破裂。
对圆瓶骤冷作用产生的张应力大致如下式表示:
S=3.5△Tt (4-3-27)
式中:S———骤冷作用下产生的张应力(Pa)
△T———温度差(℃)
t———瓶壁厚(mm)3.机械冲击强度
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图4-3-104 酒瓶螺纹牙型
玻璃瓶破裂的直接原因大多是机械冲击,但是由于很难得出标准冲击强度的正确结论,至今仍没有以定量表示冲击强度的标准。瓶侧壁受冲击后产生的各种应力如图4-3-105所示。
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图4-3-105 瓶侧壁受冲击后产生的各种应力
4.垂直载荷强度
指瓶子开盖或堆码时承受垂直载荷的作用。普通瓶的垂直载荷的垂直载荷强度是很高的,范围也比较大。
5.瓶型结构强度分析
一般情况下,瓶型越高、越复杂则应力集中越大,强度越小,瓶型越接近于球型,应力集中越小,强度越大。
瓶肩形状对强度影响很大,如图4-3-106所示;瓶身下部与瓶底的形状对强度的影响如图4-3-107所示。
编号 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
强度\型状 |
|
|
|
垂直荷重强度 |
劣 |
良 |
良 |
机械冲击强度 |
劣 |
尚可 |
良 |
水冲击强度 |
劣 |
尚可 |
良 |
图4-3-106 瓶肩形状与强度的关系
编号 |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
强度\型状 |
|
|
|
机械冲击强度 |
劣 |
良 |
良 |
垂直荷重强度 |
良 |
尚可 |
尚可 |
热冲击强度 |
劣 |
良 |
良 |
水冲击强度 |
劣 |
尚可 |
劣 |
图4-3-107 瓶身下部与底的形状对强度的影响
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