包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計《塑料包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計》

Designofpackagestructure包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計參考書目：化學(xué)工業(yè)出版社作者：吳波印刷工業(yè)出版社作者：宋寶峰化學(xué)工業(yè)出版社作者：金國斌第六章塑料包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計

第一節(jié)塑料包裝容器概述

一、塑料包裝容器類型

1．箱、盒類 ①塑料包裝箱 原料：主要用熱塑性塑料，如聚丙烯、高密度聚乙烯等

工藝：注塑和模壓成型工藝

箱壁多采用加強筋強化。

②塑料包裝盒

原料：主要采用聚乙烯、ABS和脲醛塑料等。

工藝：注塑、壓制、壓鑄成型。

多為一次性使用的廣口狀容器。 2．瓶類

原料：聚乙烯、聚丙烯等熱塑性塑料。 工藝：注塑、吹塑。

3．桶、罐類

大型包裝桶容積為5L到250L

原料：主要用高密度聚乙烯、乙烯醋酸共聚物等。

工藝：通過旋轉(zhuǎn)模塑、注塑或擠出吹塑成型。4．半殼狀容器原料：聚氯乙烯等塑料片材工藝：采用熱成型方法加工而成。

5．軟管原料：低密度聚乙烯或復(fù)合材料工藝：擠出成型法和注射成型法

管體通過擠出成型，管肩管頸注射成型，然后兩部分熔接在一起構(gòu)成軟管。

結(jié)構(gòu)上有單一材料制成的單基軟管和由多種材料復(fù)合制成的復(fù)合軟管。

二、塑料包裝容器的材料選擇

塑料包裝容器的原材料以熱塑性塑料為主，也少量使用熱固性塑料。

不同品種的塑料在性能和成型加工特性上相差很大。

三、塑料包裝容器成型工藝過程概述

1．注射成型（Injectionmolding）

注射成型又稱注射模塑或注塑，是指有一定形狀的模型，通過壓力將熔融狀態(tài)的膠體注入模腔而成型。

注射成型是塑料成型加工中采用最普遍的一種方法。

2．壓塑成型（Compressionmolding）

壓塑成型又稱模壓、壓縮模塑或壓制成型，是將粉狀、粒狀或纖維狀物料放入成型溫度下的模具型腔中，然后閉模加壓，而使其成型并固化，開模取出制品的方法。（熱固性塑料）

壓縮模塑是將預(yù)熱、預(yù)壓的模塑材料定量地加入已預(yù)熱的凹模內(nèi)，然后合模，置于壓機上加壓加熱。

塑料在型腔內(nèi)受熱受壓，熔融塑化向型腔各部位充填，多余部分從分型面溢出成為飛邊。經(jīng)一定時間的化學(xué)反應(yīng)，塑料充分固化，成為堅硬的制件，卸壓啟模即得制品。 3．吹塑成型（Blowmolding）

吹塑是一種借助流體壓力使閉合在模腔內(nèi)尚處于半融狀態(tài)的型坯膨脹成為中空塑料容器的二次成型技術(shù)。

按型坯制造方法的不同吹塑工藝可分為擠出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑三種。

①擠出吹塑工藝過程（Extrusionblowmolding）

將熱塑性塑料的粒料（或粉料），在經(jīng)過擠出機塑化后，通過特定的模頭，制備成熱熔融狀的管狀型坯，然后進行吹塑。

②注射吹塑工藝過程（Injectionblowmolding）

利用對開式模具將型坯注射到芯棒上，待型坯經(jīng)適當(dāng)冷卻后（使型坯表層固化，移動芯棒時不致使型坯形狀破壞或垂延變形）。再將芯棒與型坯一起送到吹塑模具中，使吹塑模具閉合，通過芯棒導(dǎo)入壓縮空氣，使型坯吹脹而形成所需要的制品，冷卻定型后取出產(chǎn)品。

③拉伸吹塑工藝過程（Stretchblowmolding）

在特定的溫度范圍內(nèi)，使型坯強迫延伸成型，在成型的同時，制品的壁中產(chǎn)生大分子的定向排列并固定下來，從而大幅度提高塑料容器的性能。

將加熱在熔點以下的適當(dāng)溫度的有底型坯置于模具內(nèi)，光用拉伸桿進行軸向拉伸后再馬上進行吹塑的成型方法。4．熱成型（Thermoforming）

將熱塑性塑料片材夾在框架上加熱至軟化溫度（至熱彈態(tài)），在外力作用下（如用柱塞、模芯機械的方式；

或用真空產(chǎn)生的氣壓差、壓縮空氣等氣動方式），使加熱軟化的片材壓在模具的輪廓上，冷卻而得到容器的一種方法。 5．旋轉(zhuǎn)成型（Rotationalmolding）

把粉狀或糊狀（液狀）的樹脂計量后（按制品重量計量），置于滾塑模中，通過加熱模具并滾動旋轉(zhuǎn)（縱、橫向旋轉(zhuǎn)），使模內(nèi)樹脂熔融塑化到流動狀態(tài)，靠自身重量作用，而均勻地分布滿模具型腔的各個部分。經(jīng)冷卻定型，脫模即得制品。

四、相關(guān)概念

1．脫模斜度

由于塑料在成型過程中會產(chǎn)生一定量的尺寸收縮，模具型腔中已成型的塑件圍繞凸模和型芯產(chǎn)生收縮箍緊。

為便于塑件從型腔中脫出，設(shè)計塑料容器制品平行于脫模方向的表面具有一定的斜度，即脫模斜度。其目的是為了脫模容易、方便。

這是由于塑料在成型過程中的冷卻收縮，使塑料緊包于凸模或型芯上。當(dāng)塑料容器具有一定高度時，內(nèi)外表面必須有一定的脫模斜度，以免脫模困難或擦傷內(nèi)外表面。設(shè)計脫模斜度的基本原則a.性質(zhì)脆、剛性大的塑料以及增強塑料，脫模斜度應(yīng)取大些。

b.塑料的收縮率大時，應(yīng)適當(dāng)加大制品內(nèi)表面的脫模斜度，相應(yīng)減小制品外表面的脫模斜度。

c.制品精度要求高時，宜采用較小的脫模斜度；反之，應(yīng)盡量采用較大的脫模斜度。

d.制品形狀復(fù)雜或不易脫模時，應(yīng)采用較大的脫模斜度。塑料名稱脫模斜度

外表面內(nèi)表面通用PA聚酰胺(尼龍)增強PA聚酰胺(尼龍)PE改性PSABSPC聚甲醛POMTS聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃)20′～40′20′～50′25′～45′35′～1o30′40′～1o20′35′～1o35′～1o30′25′～1o35′～1o30′25′～40′20′～40′20′～45′30′～1o35′～1o30′～50′30′～1o20′～50′30′～1o

表容器脫模斜度最小值(容器在型芯上)2．分型線（PartingLine，分模線）

分型線是在成型過程中，模具型腔中少量的熔體從模具分開的面即分型面縫隙中溢出，在容器制品上產(chǎn)生極薄的溢邊，而形成的一條痕跡線。

分型線上容器制品的溢邊通常采用刀削、銼、磨或沖孔等方法去除，但最終仍會在容器制品上留下分型線跡印，影響容器制品外觀。（注射成型、模壓成型）a.開設(shè)在塑件斷面輪廓尺寸最大的地方，以利于塑件脫模。

b.設(shè)在不影響制品外觀，或?qū)χ破吠庥^影響最小的部位，確保塑件的質(zhì)量。

c.位置應(yīng)易于溢邊的去除。

d.分型面應(yīng)盡可能簡單，便于模具的加工制造。

e.分型面盡可能設(shè)在料流方向的末端，以利于排氣。設(shè)計分型線的基本原則3．熔接線（WeldLine

）

注射成型過程中經(jīng)常會產(chǎn)生熔接線。

在注塑成型過程中，當(dāng)采用多澆口或型腔中存在孔洞、嵌件、以及制品厚度尺寸變化較大時，塑料熔體在模具內(nèi)會發(fā)生兩個方向以上的流動，當(dāng)兩股熔體相遇時，就會在制品中形成熔接線。

熔接線是注塑成型制品最嚴重的成型缺陷之一。它不但影響制品的外觀質(zhì)量，而且熔接線對制品強度有影響，并且在涂漆等后處理時，熔接線難以處理。所以必須縮短熔接線的長度。

塑料容器制品的表面粗糙度主要取決于模具型腔表面粗糙度。

同時還與塑料品種及成型工藝有關(guān)。即不同品種的塑料，其成型容器制品的表面粗糙度不同，不同的成型工藝制造的塑料容器制品的表面粗糙度也不同。4．表面粗糙度（光潔度）

表面粗糙度是指制品實際表面微觀幾何形狀的誤差。第二節(jié)塑料容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計要素一、塑料容器壁厚的設(shè)計 （注射成型、模壓成型）

塑料容器的壁厚是其主要的結(jié)構(gòu)要素，它對容器制品成型質(zhì)量影響較大。

為保證必要的機械強度，塑料容器都應(yīng)具有一定的厚度。影響壁厚的因素a.使用要求包括強度、結(jié)構(gòu)、剛度、重量及裝配等要求。

為了提高強度，可增大壁厚，但壁厚必須控制適當(dāng)?？吭龃蟊诤駚硖岣咧破返膹姸扔幸欢ǖ南薅取３尚偷睦鋮s時間與制品壁厚的平方成正比。b.成型工藝要求包括流動情況、流程等。壁厚設(shè)計的一般原則a.同一容器各部分壁厚應(yīng)盡量均勻一致，這也是壁厚設(shè)計的最基本原則；

b.當(dāng)結(jié)構(gòu)要求壁厚不能一致時，相差不能太懸殊；

c.轉(zhuǎn)角處盡量采用圓角過渡；

d.應(yīng)合理確定壁厚。

一般地，對熱塑性塑料容器制品來說，當(dāng)壁厚在5mm以下時，強度會隨著壁厚增加而增大；但當(dāng)壁厚大于5mm時，由于可能出現(xiàn)缺陷，強度不一定增大。塑料材料塑料外部高度尺寸<5050～100>100粉狀填料的酚醛塑料0.7～2.02.0～3.05.0～6.5纖維狀填料的酚醛塑料1.5～2.02.5～3.56.0～8.0氨基塑料1.01.3～2.03.0～4.0聚酯玻纖填料的塑料1.0～2.02.4～3.2>4.8聚酯無機物填料的塑料1.0～2.03.2～4.8>4.8表熱固性塑料制品壁厚推薦值單位：mm塑料材料最小壁厚推薦壁厚小型塑件中型塑件大型塑件尼龍聚乙烯聚苯乙烯改性聚苯乙烯有機玻璃（372）硬聚氯乙稀聚丙烯氯化聚醚聚碳酸酯聚苯醚醋酸纖維素乙基纖維素丙烯酸類聚甲醛聚砜0.450.600.750.750.801.200.850.900.951.200.700.900.700.800.950.761.251.251.251.501.601.451.351.801.751.251.250.901.401.801.51.61.61.62.21.81.751.82.32.51.91.62.41.62.32.4～3.22.4～3.23.2～5.43.2～5.44.0～6.53.2～5.82.4～3.22.5～3.43.0～4.53.5～6.43.2～4.82.4～3.23.0～6.03.2～5.43.0～4.5表熱塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推薦值單位：mm壁厚設(shè)計實例二、塑料容器局部結(jié)構(gòu)設(shè)計（注射成型、模壓成型）

1．加強筋

加強筋的作用是在不增加容器壁厚的條件下，增強容器的機械強度和剛度，尤其是對較大容積的包裝容器作用明顯。加強筋設(shè)計的一般原則a.可設(shè)在內(nèi)壁、外壁及底面上；

b.避免和減少塑料的局部堆積，多條加強筋應(yīng)互相錯開排列，否則易產(chǎn)生縮孔、氣泡、裂紋；

c.加強筋要有足夠斜度，筋與容器主體連接部應(yīng)以圓弧過渡；

d.以設(shè)計得矮、多為好；

e.其方向應(yīng)與塑料流動方向一致，否則會降低容器的韌性 2．支承面

當(dāng)塑料容器以整個底面作支承時，若底面有稍許翹曲或變形就會使底部不平出現(xiàn)失穩(wěn)。

因此，在底支承面設(shè)計中常采用底面中央凸起或凸邊來作支承面。

3．圓角

塑料容器內(nèi)外表面轉(zhuǎn)角處，除特殊情況外均應(yīng)使用圓角過渡。

有利于改善流動充模特性；消除因銳角造成的應(yīng)力集中；延長模具使用壽命；圓弧過渡美觀，且易消除內(nèi)積灰。圓角的設(shè)計取值（注塑成型、模壓成型）a.內(nèi)圓角半徑大于等于壁厚的四分之一；

b.內(nèi)圓角半徑等于壁厚的一半時最佳；

c.外圓角半徑＝內(nèi)圓角半徑＋壁厚。 4．孔

塑料容器上常見的孔有通孔、盲孔、階梯孔、螺紋孔、異形孔等。

孔一般多采用直接成型，在成型時會在容器制品上出現(xiàn)熔接線。這會對容器制品的強度產(chǎn)生不利。

5．角撐

角撐起著支撐容器壁面、增強容器強度和剛度的作用。它通常位于容器制品的邊緣以及凸臺周圍。

6．凸臺

凸臺是容器制品上突起的短圓柱形狀或其它形狀的臺階，用于裝配連接固定。

7．鉸鏈

帶蓋包裝容器如化妝品盒，其蓋與體采用鉸鏈聯(lián)接時，有兩種結(jié)構(gòu)形式。

一種是容器