包装结构设计《塑料包装容器结构设计》

Designofpackagestructure包装结构设计参考书目：化学工业出版社作者：吴波印刷工业出版社作者：宋宝峰化学工业出版社作者：金国斌第六章塑料包装容器结构设计

第一节塑料包装容器概述

一、塑料包装容器类型

1．箱、盒类 ①塑料包装箱 原料：主要用热塑性塑料，如聚丙烯、高密度聚乙烯等

工艺：注塑和模压成型工艺

箱壁多采用加强筋强化。

②塑料包装盒

原料：主要采用聚乙烯、ABS和脲醛塑料等。

工艺：注塑、压制、压铸成型。

多为一次性使用的广口状容器。 2．瓶类

原料：聚乙烯、聚丙烯等热塑性塑料。 工艺：注塑、吹塑。

3．桶、罐类

大型包装桶容积为5L到250L

原料：主要用高密度聚乙烯、乙烯醋酸共聚物等。

工艺：通过旋转模塑、注塑或挤出吹塑成型。4．半壳状容器原料：聚氯乙烯等塑料片材工艺：采用热成型方法加工而成。

5．软管原料：低密度聚乙烯或复合材料工艺：挤出成型法和注射成型法

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。

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。

三、塑料包装容器成型工艺过程概述

1．注射成型（Injectionmolding）

注射成型又称注射模塑或注塑，是指有一定形状的模型，通过压力将熔融状态的胶体注入模腔而成型。

注射成型是塑料成型加工中采用最普遍的一种方法。

2．压塑成型（Compressionmolding）

压塑成型又称模压、压缩模塑或压制成型，是将粉状、粒状或纤维状物料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压，而使其成型并固化，开模取出制品的方法。（热固性塑料）

压缩模塑是将预热、预压的模塑材料定量地加入已预热的凹模内，然后合模，置于压机上加压加热。

塑料在型腔内受热受压，熔融塑化向型腔各部位充填，多余部分从分型面溢出成为飞边。经一定时间的化学反应，塑料充分固化，成为坚硬的制件，卸压启模即得制品。 3．吹塑成型（Blowmolding）

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三种。

①挤出吹塑工艺过程（Extrusionblowmolding）

将热塑性塑料的粒料（或粉料），在经过挤出机塑化后，通过特定的模头，制备成热熔融状的管状型坯，然后进行吹塑。

②注射吹塑工艺过程（Injectionblowmolding）

利用对开式模具将型坯注射到芯棒上，待型坯经适当冷却后（使型坯表层固化，移动芯棒时不致使型坯形状破坏或垂延变形）。再将芯棒与型坯一起送到吹塑模具中，使吹塑模具闭合，通过芯棒导入压缩空气，使型坯吹胀而形成所需要的制品，冷却定型后取出产品。

③拉伸吹塑工艺过程（Stretchblowmolding）

在特定的温度范围内，使型坯强迫延伸成型，在成型的同时，制品的壁中产生大分子的定向排列并固定下来，从而大幅度提高塑料容器的性能。

将加热在熔点以下的适当温度的有底型坯置于模具内，光用拉伸杆进行轴向拉伸后再马上进行吹塑的成型方法。4．热成型（Thermoforming）

将热塑性塑料片材夹在框架上加热至软化温度（至热弹态），在外力作用下（如用柱塞、模芯机械的方式；

或用真空产生的气压差、压缩空气等气动方式），使加热软化的片材压在模具的轮廓上，冷却而得到容器的一种方法。 5．旋转成型（Rotationalmolding）

把粉状或糊状（液状）的树脂计量后（按制品重量计量），置于滚塑模中，通过加热模具并滚动旋转（纵、横向旋转），使模内树脂熔融塑化到流动状态，靠自身重量作用，而均匀地分布满模具型腔的各个部分。经冷却定型，脱模即得制品。

四、相关概念

1．脱模斜度

由于塑料在成型过程中会产生一定量的尺寸收缩，模具型腔中已成型的塑件围绕凸模和型芯产生收缩箍紧。

为便于塑件从型腔中脱出，设计塑料容器制品平行于脱模方向的表面具有一定的斜度，即脱模斜度。其目的是为了脱模容易、方便。

这是由于塑料在成型过程中的冷却收缩，使塑料紧包于凸模或型芯上。当塑料容器具有一定高度时，内外表面必须有一定的脱模斜度，以免脱模困难或擦伤内外表面。设计脱模斜度的基本原则a.性质脆、刚性大的塑料以及增强塑料，脱模斜度应取大些。

b.塑料的收缩率大时，应适当加大制品内表面的脱模斜度，相应减小制品外表面的脱模斜度。

c.制品精度要求高时，宜采用较小的脱模斜度；反之，应尽量采用较大的脱模斜度。

d.制品形状复杂或不易脱模时，应采用较大的脱模斜度。塑料名称脱模斜度

外表面内表面通用PA聚酰胺(尼龙)增强PA聚酰胺(尼龙)PE改性PSABSPC聚甲醛POMTS聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)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

表容器脱模斜度最小值(容器在型芯上)2．分型线（PartingLine，分模线）

分型线是在成型过程中，模具型腔中少量的熔体从模具分开的面即分型面缝隙中溢出，在容器制品上产生极薄的溢边，而形成的一条痕迹线。

分型线上容器制品的溢边通常采用刀削、锉、磨或冲孔等方法去除，但最终仍会在容器制品上留下分型线迹印，影响容器制品外观。（注射成型、模压成型）a.开设在塑件断面轮廓尺寸最大的地方，以利于塑件脱模。

b.设在不影响制品外观，或对制品外观影响最小的部位，确保塑件的质量。

c.位置应易于溢边的去除。

d.分型面应尽可能简单，便于模具的加工制造。

e.分型面尽可能设在料流方向的末端，以利于排气。设计分型线的基本原则3．熔接线（WeldLine

）

注射成型过程中经常会产生熔接线。

在注塑成型过程中，当采用多浇口或型腔中存在孔洞、嵌件、以及制品厚度尺寸变化较大时，塑料熔体在模具内会发生两个方向以上的流动，当两股熔体相遇时，就会在制品中形成熔接线。

熔接线是注塑成型制品最严重的成型缺陷之一。它不但影响制品的外观质量，而且熔接线对制品强度有影响，并且在涂漆等后处理时，熔接线难以处理。所以必须缩短熔接线的长度。

塑料容器制品的表面粗糙度主要取决于模具型腔表面粗糙度。

同时还与塑料品种及成型工艺有关。即不同品种的塑料，其成型容器制品的表面粗糙度不同，不同的成型工艺制造的塑料容器制品的表面粗糙度也不同。4．表面粗糙度（光洁度）

表面粗糙度是指制品实际表面微观几何形状的误差。第二节塑料容器的结构设计要素一、塑料容器壁厚的设计 （注射成型、模压成型）

塑料容器的壁厚是其主要的结构要素，它对容器制品成型质量影响较大。

为保证必要的机械强度，塑料容器都应具有一定的厚度。影响壁厚的因素a.使用要求包括强度、结构、刚度、重量及装配等要求。

为了提高强度，可增大壁厚，但壁厚必须控制适当。靠增大壁厚来提高制品的强度有一定的限度。成型的冷却时间与制品壁厚的平方成正比。b.成型工艺要求包括流动情况、流程等。壁厚设计的一般原则a.同一容器各部分壁厚应尽量均匀一致，这也是壁厚设计的最基本原则；

b.当结构要求壁厚不能一致时，相差不能太悬殊；

c.转角处尽量采用圆角过渡；

d.应合理确定壁厚。

一般地，对热塑性塑料容器制品来说，当壁厚在5mm以下时，强度会随着壁厚增加而增大；但当壁厚大于5mm时，由于可能出现缺陷，强度不一定增大。塑料材料塑料外部高度尺寸<5050～100>100粉状填料的酚醛塑料0.7～2.02.0～3.05.0～6.5纤维状填料的酚醛塑料1.5～2.02.5～3.56.0～8.0氨基塑料1.01.3～2.03.0～4.0聚酯玻纤填料的塑料1.0～2.02.4～3.2>4.8聚酯无机物填料的塑料1.0～2.03.2～4.8>4.8表热固性塑料制品壁厚推荐值单位：mm塑料材料最小壁厚推荐壁厚小型塑件中型塑件大型塑件尼龙聚乙烯聚苯乙烯改性聚苯乙烯有机玻璃（372）硬聚氯乙稀聚丙烯氯化聚醚聚碳酸酯聚苯醚醋酸纤维素乙基纤维素丙烯酸类聚甲醛聚砜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表热塑性塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值单位：mm壁厚设计实例二、塑料容器局部结构设计（注射成型、模压成型）

1．加强筋

加强筋的作用是在不增加容器壁厚的条件下，增强容器的机械强度和刚度，尤其是对较大容积的包装容器作用明显。加强筋设计的一般原则a.可设在内壁、外壁及底面上；

b.避免和减少塑料的局部堆积，多条加强筋应互相错开排列，否则易产生缩孔、气泡、裂纹；

c.加强筋要有足够斜度，筋与容器主体连接部应以圆弧过渡；

d.以设计得矮、多为好；

e.其方向应与塑料流动方向一致，否则会降低容器的韧性 2．支承面

当塑料容器以整个底面作支承时，若底面有稍许翘曲或变形就会使底部不平出现失稳。

因此，在底支承面设计中常采用底面中央凸起或凸边来作支承面。

3．圆角

塑料容器内外表面转角处，除特殊情况外均应使用圆角过渡。

有利于改善流动充模特性；消除因锐角造成的应力集中；延长模具使用寿命；圆弧过渡美观，且易消除内积灰。圆角的设计取值（注塑成型、模压成型）a.内圆角半径大于等于壁厚的四分之一；

b.内圆角半径等于壁厚的一半时最佳；

c.外圆角半径＝内圆角半径＋壁厚。 4．孔

塑料容器上常见的孔有通孔、盲孔、阶梯孔、螺纹孔、异形孔等。

孔一般多采用直接成型，在成型时会在容器制品上出现熔接线。这会对容器制品的强度产生不利。

5．角撑

角撑起着支撑容器壁面、增强容器强度和刚度的作用。它通常位于容器制品的边缘以及凸台周围。

6．凸台

凸台是容器制品上突起的短圆柱形状或其它形状的台阶，用于装配连接固定。

7．铰链

带盖包装容器如化妆品盒，其盖与体采用铰链联接时，有两种结构形式。

一种是容器