三   玻璃制品的设计原则

要获得一种好的玻璃制品，使之能代替其他材料制的产品，设计时不光要考虑到制品物质功能（技术功能和使用功能），而且也要考虑到玻璃生产制造的可能性。外形的设计不仅要给人美的感受，还要考虑到使用方便，便于清洁、堆放、存储等等。必须考虑所采用的玻璃材质，盛装食品、饮料、药品等不同品种的物品，要选用符合安全卫生要求的玻璃种类。

1 结构设计的要求

结构设计从设计的目的上主要解决科学性与技术性问题，从设计的功能上主要体现容装性、保护性与方便性；同时辅佐包装造型与装潢设计体现显示性与陈列性。结构设计所需要达到的要求与装潢设计、造型设计是不同的，主要有以下几条：

⑴ 容装性

产品依靠包装进行容装。产品有固态、液态等形态，体积、数量各有不同。在进行结构设计时，应充分考虑包装的容装功能，必须能够可靠地容装所规定的内装物数量。如大瓶装的糖果，应能容装所规定的数量，这种容装功能既要考虑能容装下规定数量的产品，又要预留适当的空间。又如瓶装可乐等饮料，应有一定的空间，以免流通时因瓶子压力增大而破裂。

⑵ 保护性

食品包装的首要功能是保护商品，这主要是由结构设计来完成的。食品生产出来后，要经过一系列流通渠道（装卸、运输、储存等）才能到达消费者手中，由于气候条件、虫鼠、仓储等因素以及流通中各种外力的作用等影响，都会给产品带来不同程度的危害。结构设计的目的正是针对这些不利因素采取技术措施加以保护，既包括对内装商品的保护，也包括对包装自身的保护。一般来说，结构设计主要考虑其载重量、抗压力、震动、跌落的性能等多方面的力学情况，考虑是否符合保护食品的科学性，如防潮、防锈、防霉、防污染、防盗窃等。即用何种结构，配合何种材料使所包装的产品能安全地到达消费者手中。由于商品种类极其繁多，品性不一，对不同的食品所采用的包装结构可能差异很大，如对盛装酒类的玻璃瓶等易碎品，主要考虑防冲击；对可乐等碳酸饮料。则主要考虑阻气等。

⑶ 方便性

优良的包装应具有广泛的方便性，这也需要通过结构设计来实现，方便功能一般包括方便包装、方便运输、方便装卸、方便堆码、方便储存、方便销售、方便携带、方便开启使用、方便处理等。在结构设计时，要考虑到消费者的实际需要。包装的方便功能对产品销售会产生巨大影响，设计时应认真考虑。瓶装液体若瓶口太小就不方便灌装和使用等。

⑷ 显示性

食品包装必须具有明显的辨别性，在琳琅满目的货架陈列中以自身显著的特点使消费者产生强烈的视觉冲击。

⑸ 陈列性

包装必须在充分显示商品的前提下具有良好的展示效果，或者说具有理想的吸引力，以诱使消费者当场决策购买，或留有深刻印象，以便于下次购买。

此外，还要注意在批量生产的情况下，必须考虑到生产工艺上的合理性。再美观的包装如果因结构过于复杂而不能适应批量生产，仍不是优良的包装。为了能适应生产需要，我们在设计包装结构时，应尽可能用“简单的方法”制作大批量生产的包装；商品社会不可忽视成本核算，要降低成本，增加竞争力，就必须把好经济这一关。

2  工艺设计原则

所设计的玻璃容器形状不仅应满足对该种用途的制品提出的技术要求，而且还须适应生产上的可能性。

设计玻璃容器时，设计者要考虑该种制品完成什么功用，对该种用途的制品提出些什么要求，还要力求使制品的生产过程最简单，使其重量轻和玻璃料用量最少，而且要避免产生由于设计未考虑生产方法的特点而造成的疵品。

为使容器的形状与生产的可能性协调起见，必须做到以下各点：

⑴ 消除那些使制品产生裂纹、破碎、壁多肉、出模变形以及模壁上粘附玻璃等毛病的条件。

⑵ 尽量使制品做得轻些而又不影响其正常使用、质量和强度，使制品的形状尽可能简单，力求做到模具的制造简单便宜。

⑶ 避免对制品再作进一步修整（只要模具结构或制品本身结构适当这是完全能办到的）。

⑷ 保证有可能对制品表面作进一步加工以及对制品作热处理。

⑸ 采用接合面简单的模具，避免需要使用各种辅助衬模。

⑹ 确定制品内外壁所需的锥度。

⑺ 要把模芯和凸起件做得不妨碍玻璃料在模内自由流动。

⑻ 从生产的可能性出发，定出尺寸公差、重量公差和容量公差。

3 设计制品外形时必须遵循以下原则。

(l) 成品壁厚要均匀，如果是特殊用途的制品，只要未预先申明需要不同的壁厚，壁厚应按均匀一致处理。

(2) 如果构造上需要不同的壁厚，则应设计成平缓的、圆弧形过渡。

(3) 必须根据玻璃生产的可能性进行设计制品的外形及其壁厚。

(4) 必须根据所使用的玻璃料性来确定制品的最大尺寸。

(5) 制品的棱角都应呈圆弧形图3-1。只要有可能，应力求将制品做成流线型。这样即可提高制品的机械强度，因为外部的尖棱容易被碰掉。尖角往往是裂纹的原因，这是因为制品速冷时，玻璃料收缩或者由于内部或外部载荷的作用，在尖角处产生内应力造成的。

圆棱角便于玻璃料往模内流动，并使模热应力和制品冷却造成的废品减少。流线型便于模具制造，并能改善制品的外观。

图3-1 制品上的圆角

(6) 尽量避免有任何辅助工序，为此模具或制品本身的结构要适当。

(7) 厚壁并不提高制品的强度，因此增加壁厚的措施效果不好。实际上，为了增加制品强度通常用表面起棱的方法。此时务须注意制品壁内玻璃料的正确分布。壁很厚会增加制品重量，延长制品在模内的停留周期及其冷却周期。图3-2a所示的蓄电池槽，就是为提高强度而增加壁厚的。采用起棱的办法（无需增加壁厚）也能达到这种提高强度的目的(图3-2b)。

图3-2 增加制品强度

(8) 必须防止制品壁产生任何翘曲现象。玻璃由可塑性状态转变为硬固状态之前就存在这种翘曲危险。由于制品的部分收缩不均匀而产生壁多肉的现象。消除这种缺陷的最有效方法是做加固棱。加固棱不应构成封闭形(图3-3)，因为这样的棱收缩不可能是自由的，所以当这种自由收缩受到阻碍时就可能产生内应力，使制品表面上形成细裂纹。图3-3a所示的制品就可能在环状棱内产生裂纹。如果不用环状棱，而把每条棱延长到中心(图3-3b)，即可消除此种危险。

图3-3 起棱的方法

(9) 大型空心制品起棱不能消除挠度引起的壁翘曲现象。翘曲量通常每200毫米为1～1. 25毫米。壁多肉往往在光泽表面上较显眼，即使不破坏制品强度，通常也有损其外观。一般采用在表面上朝制品出模方向做沟纹或者在底与盖上做波纹（图3-4a）即可防止出现这种缺点。最好的解决方法是使制品壁稍稍向外凸起（只要制品形状和结构允许这样做的话）。凸起、起棱和沟纹的做法常用之于空心玻璃、饮料玻璃、包装玻璃和工业玻璃。对玻璃制品来说，外观也具有决定性意义，因此应使凸起、起棱或沟纹同该制品的外观协调起来。

图3-4 防止壁翘曲的方法

设计玻璃包装容器时，必须遵循标准、规范或订户规定的形状。若制品系特殊设计，则应遵循上述各项原则。

参考文献

1 王承遇等主编 玻璃制造工艺 北京 化学工业出版社2006

2 赵彦釗等主编 玻璃工艺学  北京 化学工业出版社 2006

3 范垂德等主编 玻璃模具与瓶型设计 北京 轻工业出版社 1981

4 周  威编著   玻璃包装容器造型设计 北京 印刷工业出版社 2009

5 杨裕国编著   玻璃制品及模具设计 北京 化学工业出版社材料中心与工程出版中心