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塑料包装容器结构设计
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（一）塑料容器类型
1．箱、盒类
塑料包装箱主要用热塑性塑料（如聚丙烯、高密度聚乙烯等）采用注塑和模压成型工艺加工而成。根据需要，它可加工成型各种外形，另可设置箱盖或隔板，箱壁多采用加强筋强化。箱式容器因具有强度、刚度和抗冲击性好而被广泛用于食品、饮料、农产品和各种工业成品、半成品的周转包装。塑料主要采用聚乙烯、ABS和脲醛塑料等通过注塑、压制、压铸成型。多为一次性使用的广口状容器。
塑料瓶可采用聚乙烯、聚丙烯等热塑性塑料加工制成。一般小口颈瓶采用中空吹塑成型；广口瓶采用中空吹塑或注射成型。瓶形有圆形、方形、异形等，瓶口大多有螺纹。主要用于饮料、化妆品及各种液体的包装。
3．桶、罐类
这类塑料容器容积为5L到250L，主要用高密度聚乙烯、乙烯醋酸共聚物等，通过旋转模塑、注塑或挤出吹塑成型。主要用于工业原料、油脂类、化工产品的包装。
4．半壳状容器
这类容器是以塑料片材如聚氯乙烯等为原料，采用热成型方法加工而成。形状有杯、碗、盘等，主要用于食品、药品和日用品的包装。
管体通过挤出成型，管肩管颈注射成型，然后两部分熔接在一起构成软管。结构上有单一材料制成的单基软管和由多种材料复合制成的复合软管。塑料软管主要用于化妆品、药品、食品、颜料及各种膏体乳剂的包装。
6．发泡成型制品
该制品多用于运输包装内衬。
（二）塑料包装容器的材料选择
塑料包装容器的原材料以热塑性塑料为主，也少量使用热固性塑料。不同品种的塑料在性能和成型加工特性上相差很大。包装容器常用塑料的基本性能。选择塑料包装容器材料，主要根据容器本身的强度要求和被包装产品的特性及经济成本等因素进行综合考虑。
（三）塑料包装容器成型工艺过程概述
1．注射成型
注射成型又称注射模塑或注塑，是塑料成型加工中采用最普遍的一种方法。其基本工艺过程为：将粒状或粉状热塑性塑料加进注射机料筒，塑料在料筒内受热而转变成具有良好流动性的熔体；随后借助柱塞或螺杆所施加的压力将熔体快速注入预先闭合的模具型腔，熔体取得型腔的型样后转变为成型物；最后经冷却凝固定型为包装容器制品。
注射成型具有能制造外形复杂、尺寸精确，且带嵌件的容器制品，成型周期短、效率高，易于实现全自动化生产等优点；但所需模具复杂、制造成本高，故只适合于容器制品的大量生产。
2．模压成型
模压成型又称压缩模塑或简称模压。其成型工艺过程为：将预热的热固性塑料定量地加入已加热的模内，然后闭模，在压力的作用下，塑料在型腔内受热、受压熔化，向型腔各部位充填，多余熔料从分型面溢出成为溢边，经一定时间的交联反映后，塑料固化成坚硬的制件，启模去掉溢边即得包装容器制品。
模压成型由于在成型中需对模具交替加热与冷却，生产效率低，实际使用较少。
吹塑是一种借助流体压力使闭合在模腔内尚处于半融状态的型坯膨胀成为中空塑料容器的二次成型技术。按型坯制造方法的不同吹塑工艺可分为挤出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑3种。
(1)挤出吹塑工艺过程。通过挤出机塑料熔融并成型管坯，闭合模具夹住管坯，并将吹塑头插入管坯一端，管坯另一端被切断；通入压缩空气吹胀管坯，成型制品；冷却吹塑制品，启模去掉尾料即得容器制品。
挤出吹塑成型具有生产效率高，适合多种塑料和生产大容器制品，容器制品成品率高，壁厚可连续控制的优点；但容器制品质量受加工条件影响大，溢边需要修整。
(2)注射吹塑工艺过程。由注塑机将塑料熔体注入带吹气芯管的管坯模具成型管坯，启模，管坯带着芯管转入到吹塑模具中；闭合吹塑模具，压缩空气通人芯管坯成型制品，冷却定型，启模即得容器制品。
注射吹塑具有吹塑的容器制品不需要修整，尺寸精度高，质量偏差小，吹塑周期易控制，生产效率高等优点；但模具制造要求高，只适合生产容器容积小(小于2L)、形状简单、无手把、批量大的中空容器。
(3)拉伸吹塑工艺过程。典型的成型工艺有两种：其一是将注射成型管坯加热到塑料拉伸温度，在拉伸装置中进行轴向拉伸，然后将已拉伸的管坯移到吹塑模具中，闭模，吹胀管坯成型制品。其二是将挤出管材按要求切成一定长度，作为冷管坯，然后将冷管坯放入加热装置中加热到塑料拉伸温度，再将热管坯送至成型台，闭模，使管坯一端成型容器颈部和螺纹并进行轴向拉伸，吹胀管坯成型，冷却启模即得到容器制品。
拉伸吹塑具有成品率高，易于成型，生产效率高，制品质量易控制、冲击强度高、透明性、气密性好等优点，但成型工艺对材料和成型条件要求高。适合于批量大、形状简单的小型容器（小于2L）的制造。
热成型系对热塑料片材，先进行加热使其软化到近熔融状态，在成型力作用下塑料分子产生流动，经冷却后定型，形成容器制品。
热成型具有能制造壁厚薄（达0.005mm）、尺寸大（达2m）、耐冲击性高的容器制品。但容器制品尺寸精度低，成型深度有限，材料消耗大。适合于从小批量到大批量、结构简单的容器制品制造。
5．旋转成型
旋转成型既可制造小型塑料中空容器，更适合制造大型塑料中空容器。成型工艺过程为：将定量的粉状、液状、糊状树脂加入置于旋转机上可开闭合的阴模中，然后闭合模具，通过外界加热使模具壁面温度达到树脂熔融温度，在加热的同时启动旋转机，模具绕正交的主、次两主轴作复合旋转。使树脂在旋转过程中熔融并均匀地涂布在模具壁面上，待冷却后，旋转机停止，启模修整即得中空容器制品。
旋转成型具有能制造复杂形状、壁厚均匀、尺寸大（达2m×Zm×4m）的中空容器制品，且生产成本低。但容器制品外观差、尺寸精度低且制品内表面不能加工。只适合于小批量生产。
其他成型方法还有真空成型、发泡热成型等。
二、注射压制和压铸成型容器的结构设计要点
（一）壁厚的设计
确定塑料容器的壁厚是很重要的，应根据容器的用途、强度、配合结构和重量的要求以及成形时的流动性、变形、硬化、顶出等情况来决定，尤其是要决定能满足性能要求的最经济的壁厚，为此不仅应该知道塑料的性质，而且要考虑成型条件。
常用的热固性塑料，小型壁厚取1.7-2.5mm；大型件取3.2-8mm，一般没有大于lOmm的，因为壁厚过大不仅浪费材料，延长了生产周期，而且易造成固化不安全。
除了必要厚度之外，还要求壁厚比较均匀，否则由于过厚过深处收缩不均匀，造成应力集中而发生裂纹和变形等。
此外，还必须考虑以下因素：结构强度、脱模强度、对冲击力均匀的分散、嵌件处可能出现的破裂情况，塑料本身的流动性，加强筋和凸台设置情况等。
（二）防变形的结构设计
要注意改善形状，变直角为圆角，设置加强筋，支承面上设置凸缘。例如：对矩形薄壁容器，如果预先将容器侧壁设计成稍外凸，使变形后正好平直则是理想的。
(a)是箱型容器侧壁为防止翘曲而进行的带状增强；(b)是容器边缘的设计实例，以此来增加刚性和减少变形；(c)是为了加强大平面底部强度，除了设置加强筋外，还可以将底部制成波形、棱锥体，或在底部制成凸缘形状；(d)是为了防止大底部变形，将转角处的半径增大或设计成阶梯形；(e)是为了加强薄壁容器的底和盖的强度，而将其设计成球面或拱曲面。
两面相交的尖角部分由于内应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂，甚至在脱模过程中即由于模壁内应力而开裂。为了减少变形，转角处要做成圆角，以分散应力。同时圆角大大地改善了塑料的充模特性，使其容易流动，并制得完整的产品。另外，塑料的圆角也使得模具型腔对应部位亦呈圆角而增加了模具的坚固性。塑件的外圆角对应着型腔的内圆角，它使模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂。但在塑件某些部位，如分型面、型态与型腔配合处等不便作圆角而只能采用尖角。
加强筋可以增强容器的强度和刚度。沿着塑料流动方向的加强筋，还能降低塑料的充模阻力，改善塑料在成型过程中的流动情况。
加强筋的布置应避免或减少塑料局部集中，否则会产生缩孔和气泡。
将塑件的整个底面设计为支承面是不合理的。因为塑件稍许翘曲或变形就会使底面不平，常以凸出的底脚（三点或四点）或突边来作支承面，其凸出高度常取0.3-0.5mm。
（三）合页设计
为了充分利用塑料的特性，有些塑料箱型包装的底和盖通过合页连为一体。例如选用聚丙烯合页可以省略箱类塑料的安装工序，防止利用金属零件而生锈，且可以达到几十万次弯折不断裂。
（四）分型线设计
塑料在模具中成型，为了将塑料件从模具中取出，模具分开的面对塑件来说叫分型线。分型线的位置有与开模方向垂直、平行、倾斜之分；还有直线、弯折
（五）脱模斜度设计
为了容易从模具中取出塑件，设计塑件时必须有脱模斜度。脱模斜度虽因塑件的形状、成型塑料的种类、模具的结构、表面光洁度以及加工方法等的不同而异。压制成型深度较大的容器时，不单要求阴阳模均应有足够的斜度，而且希望阳模斜度大于阴模斜度，这样塑件下部的侧壁厚度将大于上部的厚度。
（六）孔的设计
孔会使塑件上有熔接痕，也是使强度削弱的主要原因之一。因此，要注意孔的结构与尺寸设计。
（七）嵌件的设计
成型过程中，直接将金属件（或非金属件嵌入塑件，使金属件（或非金属件）与塑件固定为一个整体，这个金属件（或非金属件）称为嵌件。其加入的目的是为了增强塑件的强度和刚度，也有时为达到某一特殊要求，如化妆品包装的装饰性嵌件。
嵌件的设计应考虑以下问题：嵌件材料膨胀系数与所选用塑件材料的膨胀系数应尽可能接近；嵌件周围料层厚度不宜太薄，否则会因收缩而破裂；嵌件应尽可能采用圆形或对称的，以保证其收缩均匀等。
三、其他工艺成型容器结构设计要点
（一）真空成型容器结构设计要点
1．几何形状
真空成型采用塑料片材纵横延伸，最适合于制作口宽、深度浅等单纯的箱、杯形容器，如杯状、盒状等。
塑料制品的深度与宽度（或直径）之比（H/D）称为深宽比。它反映了塑料容器制品真空成型的难易程度，一般深宽比越大成型越困难。故真空成型的塑料容器制品深度是有限度的。在设计中，必须根据塑料容器制品的要求，所用片材厚度与拉伸以及模具制造和成型工艺条件综合考虑。一般选用深宽比为0.5～1.0，最大不得超过1.5。
为避免角隅处厚度过于减薄和应力集中，塑料容器制品的转角处不允许尖角，圆弧半径尽可能大些，至少要大于所用片材厚度。
3．模壁斜度
真空成型的容器制品模具需要1/120-1/10的脱模斜度。使用凹模（阴模）成型时，由于容器制品的收缩，易于脱模，模壁斜度可取较小值，理想的斜度为1/60，如果使用凸模（阳模），模壁斜度要取较大值，如1/20。
在容器制品的底面可设计有深、浅、宽、窄不同的切槽，总的设计原则是切槽应增加强度便于成型。
真空成型的容器制品中，以大面积的敞口容器为多，由于所选片材厚度有限制，成型中片材因受拉伸而变薄，为保证容器制品的刚度，应在适当的部位设置加强筋。
6．片材厚度的选定
对于热成型，使用的片材厚度最好为0.1～0.8mm。一般在大批量使用的情况下，可自定片材厚度，而在少量使用的情况下，则应选用标准厚度的塑料片材。
用一张塑料片材进行热延伸成型加工往往会出现容器制品的壁厚不均匀，壁厚最薄的部分也是容器制品上强度最弱的部分。设计上控制容器制品上最薄的部分，使之保持一定的厚度，就能保证整个容器制品的强度。故选用片材的厚度可用下式计算：
当热成型深度较大和凹凸较大的容器制品时，容器制品壁厚的不均匀度较大，为保证最小容器制品的壁厚，应选择厚度较大的片材。
7．尺寸精度与热变形
对于收缩率大的塑料如聚乙烯、聚丙烯，在加工时的取向不同会产生较大的方向差异误差。故热成型由于材料的关系，不能制造精密容器制品。
环境、气温的变化对成型后的容器制品尺寸和稳定性也有很大影响。除在使用上要注意曝冷曝热外，在设计上要尽量减少材料出现过度延伸和出现锐角。
（二）旋转成型容器结构设计要点
1．几何形状
若采用旋转成型方法制造，则应在设计上保证容器制品的几何形状适合于旋转成型的工艺要求，必须是中空的。
2．工艺要求
(1)壁面间隙。中空容器壁面之间最小间隙应大于其壁厚的4倍，否则会出现壁面间的粘连。
(2)凸凹部位。中空容器制品内凸部位壁厚小于其他部位壁厚；外凸部位壁厚大于其他部位壁厚。对于外凸，为保证充填其宽度不得小于6mm，夹角不得小于90。。
(3)壁面。旋转成型大面积平坦壁面较困难，一般在设计上可在壁面加筋和凹凸图案，这样既提高容器制品刚度又利于成型。筋应尽量选择宽而低的筋，避免出现粘连现象。
设计上，旋转成型容器制品的壁厚应均匀一致，厚度大小可具体考虑容器制品的使用要求确定，但应尽量控制在1.6-6mm范围内，最大壁厚不得超过12mm，最小壁厚不得小于0.4mm（用聚氯乙烯塑料）。壁厚的偏差控制在±5%左右。
在成型过程中，可以通过加入模具中塑料量的增减调节来控制壁厚或作适当调控。
旋转成型容器制品其外壁面转角受模具内型面转角控制，容器制品内壁面转角在成型时自然形成圆角，一般内壁面圆角半径稍大于外壁面圆角。设计上要求外壁圆角半径最小要大于2倍的壁厚。
旋转成型的容器制品在设计上应避免锐边和尖角，在所有的角隅处均应设计成圆角。
5．脱模斜度
因旋转成型是在凹模中完成，对收缩率较大的塑料制造的容器制品能自然脱离模具型面，设计上可不考虑脱模斜度。若加工的塑料材料为硬质或收缩率小，则垂直方向壁面应考虑脱模斜度的影响。脱模斜度一般取1/9，最小为1/45。
6．尺寸公差
设计旋转成型的容器制品时一般不可将容器制品的尺寸精度确定得太高。推荐选取的容器制品尺寸偏差为公称尺寸的±5%。
如果用旋转成型制造高尺寸精度的容器制品，在设计上，首先必须选择收缩率低的塑料；其次，必须通过试验测定塑料在旋转成型加工条件下的塑料实际收缩率，然后以该收缩率作为依据精确设计模具型腔尺寸。
（三）泡沫塑料容器结构设计要点
泡沫塑料包装容器主要用于产品运输中的防震和缓冲包装以及。
对这类容器制品，在其结构设计中除了按照缓冲及防震原理考虑外，还应按成型工艺要求考虑来确定其几何形状及各部分尺寸，以期获得完美的容器制品。
壁厚应保持基本一致。壁厚如果不均，因壁薄部分冷却较快，与厚壁连接的部位易产生熔合不良。如果由于几何形状的限制这种情况的出现不可避免时，则应当考虑将厚壁的背面做成凹槽，以保证壁厚的均匀。
在结构上应防止壁厚的突变，相邻两个不同壁厚的差异应小于3:1，而交接处要用圆角过渡，以避免该部位出现熔合不良。
泡沫塑料容器形成壁厚的必要条件是在模具的最薄部位发泡粒子必须3粒以上并列。故可据此确定泡沫塑料容器的最小壁厚。
发泡成型的泡沫塑料容器制品是由颗粒状塑料经膨胀熔合成型，其角隅处往往成为强度最弱部位，尤其是遇到锐角处就熔合不好，且密度低。因此，在设计中应力求避免锐角，设计成半径为3～12mm为最佳，一般对内壁圆角和加强筋根部圆角可取较小值，外壁圆角则应取较大值（内壁圆角十壁厚）。如果采用的塑料颗粒尺寸较小，内角圆角半径也可以小至1.5mm。
应尽量避免在开模方向的侧面设计成凹槽，因为成型这些凹槽要在模具上设计侧抽芯，从而造成模具结构复杂，具易泄漏蒸气，使生产时间延长而增加成本。
4．脱模斜度
泡沫塑料容器制品至少应有1/20的脱模斜度，一为脱模容易，二为避免侧壁在脱模时留下划痕，影响表面质量。
5．边缘部位
因为边缘部位处于分型面上，蒸气易出现跑漏，使温度降低，出现熔合不良，降低该部位的强度，故边缘部位的壁厚不可边薄。
分型面要设计在直壁相接处，不可放在直壁与平面相接处。因直壁与平面相接时，在模具上那个平面易跑漏蒸气，会造成熔合不良。
因为充料品不可避免会留下填料痕迹，影响外观，设计上，应将其置于外表面不明显的部位。
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（4）模具的外形要与压铸机的规格相配合：&
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*注意与料管（冷室机）或喷嘴（热室机）之配合。&
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（5）为便于模具的搬运和装配，在固定模和可动模上方及两侧应钻螺孔，方便旋入环首螺栓。
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