《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)第1頁(yè)，共57頁(yè)。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2頁(yè)，共57頁(yè)。

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)㈠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。第3頁(yè)，共57頁(yè)。㈡按所用原料及坯體的致密程度的不同分類(lèi)從土器（BrickwareorTerra-cotta）、陶器（Pottery）、炻器（Stoneware）、半瓷器（Semi-vitreousChina）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。⒈半陶器（普通陶器CommonPottery）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。第4頁(yè)，共57頁(yè)。⒉精陶器（Fineearthenware）精陶器一般為白色，不透明，4～12%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。⒊炻器（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)有玻化（Vitification），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。第5頁(yè)，共57頁(yè)。⒋半瓷器坯料接近于瓷器，但燒成后仍有3～5%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。⒌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?；虼撕苤旅?，對(duì)液體和氣體都無(wú)滲透性，色白，胎薄處呈透明。第6頁(yè)，共57頁(yè)。二、陶瓷容器的包裝特點(diǎn)陶瓷包裝容器具有以下特征：①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)裝物發(fā)生化學(xué)作用，對(duì)環(huán)境條件適應(yīng)性強(qiáng)；②質(zhì)地堅(jiān)硬，不變形，對(duì)內(nèi)裝物有很好的保護(hù)作用；

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③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；④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；第8頁(yè)，共57頁(yè)。⑤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；⑥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；⑦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。第9頁(yè)，共57頁(yè)。三、陶瓷原料㈠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)40～60%，是一種疏松的或呈膠狀的緊密含水鋁硅酸鹽礦物。

㈡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。第10頁(yè)，共57頁(yè)。㈢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。第11頁(yè)，共57頁(yè)。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。第12頁(yè)，共57頁(yè)。㈠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20～29%之間，手工成型需要含水較高，機(jī)械滾壓含水可低。第13頁(yè)，共57頁(yè)。㈡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)30～35%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1.65～1.9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。第14頁(yè)，共57頁(yè)。㈢組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)為不均勻的多晶混合物。⒈晶相30～70%。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。⒉玻璃相非晶低熔點(diǎn)的固體，20～60%（混凝土），填充與粘結(jié)作用。可把氣體排出，光澤性好。⒊氣相氣孔，5～10%（微氣孔）。第15頁(yè)，共57頁(yè)。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：第16頁(yè)，共57頁(yè)。

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，因而所用成型方法也多種多樣。一般分為三類(lèi)：可塑法、注漿法、干壓法。第17頁(yè)，共57頁(yè)。

㈠可塑法成型⒈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。

第18頁(yè)，共57頁(yè)。第19頁(yè)，共57頁(yè)。⒉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。第20頁(yè)，共57頁(yè)。第21頁(yè)，共57頁(yè)。㈡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。⒈空心注漿成型時(shí)，將注漿坯料（泥漿）注入石膏模內(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。第22頁(yè)，共57頁(yè)。第23頁(yè)，共57頁(yè)。⒉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。

第24頁(yè)，共57頁(yè)。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、真空注漿及離心注漿等方法。㈢干壓法泥料含6～10%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。第25頁(yè)，共57頁(yè)。第26頁(yè)，共57頁(yè)。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16～18%以下，施釉時(shí)應(yīng)在2～4%左右，燒成入窯時(shí)在2～3%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。第27頁(yè)，共57頁(yè)。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。第28頁(yè)，共57頁(yè)。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。

第29頁(yè)，共57頁(yè)。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：㈠浸釉法此法適用于素?zé)^(guò)的小件制品。原胎坯件。㈡噴釉法適用于器壁較薄、大型易碎生坯。㈢淋釉法（澆釉）一般適用于無(wú)法浸釉的大型陶瓷制品。㈣刷釉法適用于同時(shí)施幾種不同的釉料。

第30頁(yè)，共57頁(yè)。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?zé)^(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：第31頁(yè)，共57頁(yè)。⒈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。⒉氧化分解及晶型轉(zhuǎn)化階段（200℃或300℃～900℃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。第32頁(yè)，共57頁(yè)。⒊釉層玻化、坯體瓷化階段（900℃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。⒋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羁偸桥骷不ㄐ?。?3頁(yè)，共57頁(yè)。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34頁(yè)，共57頁(yè)。第35頁(yè)，共57頁(yè)。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。㈠原釉長(zhǎng)石釉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。第36頁(yè)，共57頁(yè)。㈡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。第37頁(yè)，共57頁(yè)。㈢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)榱苏谏w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：TiO2SnO2CaF2NaF等乳濁劑。第38頁(yè)，共57頁(yè)。㈣特殊釉

⒈裂紋釉⒉結(jié)晶釉⒊流動(dòng)釉⒋光彩釉⒌無(wú)光釉⒍顆粒釉第39頁(yè)，共57頁(yè)。

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。⒈釉下彩繪是將坯體先經(jīng)低溫素?zé)?00℃～800℃），然后進(jìn)行手工彩繪，再低溫素?zé)淮?，最后施上無(wú)色透明釉（一般為石灰釉）入窯以高溫?zé)伞５?0頁(yè)，共57頁(yè)。⒉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600℃～850℃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。第41頁(yè)，共57頁(yè)。⒊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，冷卻后釉面封閉，花面被浸在釉中，顯現(xiàn)出近似于釉下彩的效果。第42頁(yè)，共57頁(yè)。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。⒈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）。第43頁(yè)，共57頁(yè)。⒉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。⒊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44頁(yè)，共57頁(yè)。第四節(jié)陶瓷包裝容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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。第45頁(yè)，共57頁(yè)。一、口部結(jié)構(gòu)第46頁(yè)，共57頁(yè)。第47頁(yè)，共57頁(yè)。第48頁(yè)，共57頁(yè)。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。第49頁(yè)，共57頁(yè)。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)。從腹部到足部之間的線(xiàn)型不宜太軟，應(yīng)采用挺拔有力的線(xiàn)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。第50頁(yè)，共57頁(yè)。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。第51頁(yè)，共57頁(yè)。第52頁(yè)，共57頁(yè)。五、密封結(jié)構(gòu)⒈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。⒉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)