《包装结构设计》李连进冯 梅

包 装 结 构 设 计 李 连 进冯 梅天津商学院包装工程系 本 章 内 容 介 绍 :第 一 节 塑 料 包 装 容 器第 二 节 注 塑 容 器 结 构 设 计第 三 节 模 塑 容 器 的 尺 寸 精 度 与 表 面 质 量第 四 节 中 空 吹 塑 容 器 结 构 设 计第 五 节 热 成 型 塑 料 容 器 结 构 设 计第 六 节 其 它 成 型 方 式 的 塑 料 容 器 与 制 品第 七 节 塑 料 包 装 容 器 的 表 面 整 饰 与 着 色 第 一 节 塑 料 包 装 容 器 一 、 塑 料 包 装 容 器 的 类 型 按 塑 料 容 器 的 结 构 和 形 体 特 征 分 类 ， 塑 料容 器 可 以 分 为 ： 箱 类 ， 桶 类 ， 瓶 、 罐 类 ， 杯 、碗 、 盘 、 罩 类 ， 盒 类 ， 软 管 ， 发 泡 制 品 及 塑料 袋 等 八 大 类 。 二 、 塑 料 包 装 容 器 的 材 料 选 用 1、 材 料 选 用 要 求 （ 共 七 点 ） ： 力 学 性 能 热 性 能 物 理 性 能 化 学 阻 抗 性 能 光 学 性 能 结 构 加 工 性 能 经 济 性 二 、 塑 料 包 装 容 器 的 材 料 选 用 2、 塑 料 包 装 容 器 的 常 用 材 料 三 、 塑 料 包 装 容 器 的 加 工 成 型 方 法 1、 注 射 成 型 1) 定 义 将 粉 状 或 粒 状 塑 料 从 注 射 机 的 料 斗 送 入 加热 的 料 筒 内 ， 加 热 熔 融 塑 化 后 ， 借 助 柱 塞 或螺 杆 的 推 力 ， 物 料 被 压 缩 并 向 前 移 动 ， 通 过料 筒 前 端 的 喷 嘴 ， 以 很 快 的 速 度 注 入 温 度 较低 的 闭 合 模 具 型 腔 中 ,经 过 一 定 时 间 的 冷 却 定型 后 ， 开 启 模 具 即 得 制 品 。 2) 特 点 适 应 广 泛 （ 主 要 表 现 为 原 料 广 和 产 品广 ） ； 成 型 周 期 短 、 生 产 效 率 高 ， 易 于 实现 自 动 化 ； 能 成 型 形 状 复 杂 ， 尺 寸 精 确 的制 品 。 但 设 备 投 资 大 ， 模 具 结 构 复 杂 、 制造 费 用 低 。 适 用 于 周 转 箱 、 集 装 箱 、 托 盘 、手 提 箱 、 包 、 盒 和 盖 子 等 包 装 容 器 的 成 型 。 2、 吹 塑 成 型 吹 塑 成 型 ， 简 称 吹 塑 。 是 利 用 气 体 的 压 力 ， 将 闭 合 在 模具 中 的 半 溶 融 状 态 的 管 状 型 坯 ， 吹 胀 成 为 中 空 塑 料 制 品 的 成型 方 法 吹 塑 成 型 适 于 不 同 口 径 、 不 同 容 量 的 瓶 、 罐 类 塑 料 中空 容 器 的 成 型 ， 是 生 产 率 高 ， 质 量 易 于 控 制 的 成 型 方 法 。 吹 塑 成 型 按 其 型 坯 制 作 方 法 的 不 同 ， 可 分 为 ： 1） 挤 出 吹 塑 2） 注 射 吹 塑 3） 拉 伸 吹 塑 4） 多 层 吹 塑 吹 塑 成 型 的 基 本 工 艺 条 件 ， 对 不 同 的 塑 料 材料 、 不 同 的 吹 塑 形 式 而 有 所 不 同 。 挤 出 吹 塑 ： 型 坯 温 度 涉 及 因 素 较 多 ， 需 实 验 确 定 ；吹 塑 压 力 0.2 1MPa； 模 具 温 度 20一 50 ； 吹 胀比 2 4。 注 射 吹 塑 ： 型 坯 注 射 压 力 10 40MPa； 型 坯 温度 65135 ； 吹 塑 压 力 0.7 1.2MPa； 吹 塑 模具 温 度 20 60 ； 吹 胀 比 2 3。 拉 伸 吹 塑 ： 不 同 塑 料 拉 伸 吹 塑 型 坯 温 度 是 不 同 的 ，如 PET在 90 110 范 围 内 ； 空 气 压 力 ， 挤 拉 吹塑 个 小 于 0.2MPa， 注 拉 吹 塑 一 般 调 控 在 1.37 1.47MPa之 内 。 3、 热 成 型1） 真 空 成 型 2） 压 力 成 型 3、 热 成 型 3、 热 成 型 3） 对 模 成 型 4） 组 合 成 型 （ 1） 凸 模 助 压 真 空 成 型 （ 2） 气 胀 真 空 成 型 （ 3） 双 片 中 空 制 品 热 成 型 5） 热 成 型 工 艺 条 件 第 一 节 塑 料 包 装 容 器 4、 滚 塑 成 型 5、 预 发 泡 珠 粒 的 模 塑 成 型 第 二 节 注 塑 容 器 结 构 设 计一 、 塑 料 熔 体 的 充 模 流 动 与 成 型 1、 熔 体 流 动 特 性 1） 塑 料 熔 体 的 层 流 形 式 6-1 式 中 ： Re： 雷 诺 数 ； D： 导 管 直 径 ； v ： 液 体 平 均 速 度 ； ： 液 体 密 度 ； ： 液 体 剪 切 黏 度 。/ vDRe 2） 熔 体 流 动 速 率 MI 是 指 在 一 定 温 度 、 一 定 负 荷 下 ， 10分 钟 通 过 内径 2.1mm、 长 8mm的 标 准 口 模 的 熔 体 质 量 ， 单 位 为g/min， MI越 大 ， 熔 体 流 动 性 越 好 。3） 塑 料 熔 体 表 观 黏 度 4） 温 度 、 压 力 对 塑 料 熔 体 黏 度 的 影 响 式 中 ： ： 流 体 在 温 度 t时 的 剪 切 黏 度 ； 0： 流 体 在 温 度 t0时 的 剪 切 黏 度 ； e： 自 然 数 ； a： 在 t与 t 0的 温 差 不 大 于 50 时 为 常 数 。 ttae 00 一 、 塑 料 熔 体 的 充 模 流 动 与 成 型 2、 熔 合 线 熔 合 线 是 在 塑 料 容 器 或 制 品 上 ， 当 分 流 的 塑 料熔 体 相 遇 后 熔 合 固 化 所 形 成 的 结 合 痕 迹 。 这 种 熔 合线 产 生 的 原 因 有 多 种 ， 如 同 一 制 品 采 用 多 流 道 成 型嵌 件 的 分 流 、 流 体 的 波 状 重 叠 等 。 熔 合 线 部 位 是 容器 或 制 品 强 度 最 薄 弱 的 地 方 ， 此 处 的 强 度 就 是 容 器或 制 品 的 强 度 。 3、 塑 料 熔 体 的 冷 却 固 化 1） 分 子 定 向 2） 残 余 应 力 二 、 塑 料 容 器 注 射 成 型 的 工 艺 要 求 1、 出 模 方 向 2、 脱 模 斜 度 1） 确 定 脱 模 斜 度 的 原 则 2） 脱 模 斜 度 的 确 定 3、 分 型 面 在 注 射 模 中 ， 分 开 模 具 取 出 制 品 的 界 面叫 分 型 面 。 二 、 塑 料 容 器 注 射 成 型 的 工 艺 要 求 4、 浇 口 的 位 置 1） 外 观 影 响 ； 2） 熔 合 线 ； 3） 利 于 排 气 ； 4） 强 度 ； 5） 浇 口 位 置 。 三 、 塑 料 容 器 的 壁 厚 1、 确 定 壁 厚 的 原 则 1） 满 足 容 器 强 度 、 刚 度 等 使 用 要 求 ； 2） 保 证 成 型 件 的 工 艺 性 、 精 度 、 质 量 。 3） 满 足 嵌 件 固 定 及 零 件 配 合 强 度 要 求 ； 4） 顺 利 脱 模 ， 不 发 生 局 部 损 伤 ； 5） 节 约 材 料 、 能 耗 ， 提 高 生 产 率 。 2、 壁 厚 的 设 计 1） 壁 厚 要 均 匀 2） 壁 厚 差 要 限 制 3） 壁 厚 值 的 确 定 例 ： 塑 料 成 型 件 壁 厚 设 计 合 理 与 不 合 理 的 对 比 实 例 注 射 成 型 塑 料 制 品 的 壁 厚 与 流 程 关 系 （ 正 比 例 ） ： 流 程 是 塑 料 熔 体 从 模 具 进 料 口 流 向 型 腔 各 处 的 距 离 。 当 注 射压 力 、 注 射 温 度 、 模 具 温 度 等 已 确 定 的 情 况 下 壁 厚 越 小 、 熔 体流 动 阻 力 越 大 ， 成 型 越 困 难 ； 同 样 ， 流 程 越 长 ， 成 型 件 结 构 越 复杂 ， 要 求 的 壁 厚 也 就 越 大 。 所 以 ， 为 保 证 塑 料 容 器 符 合 设 计 的 质量 要 求 ， 所 确 定 的 壁 厚 符 合 一 个 较 为 合 理 的 数 值 。 一 般 情 况 下 、可 根 据 表 6-10所 列 关 系 式 由 流 程 计 算 确 定 。 4） 流 程 比 熔 融 料 流 动 的 难 易 程 度 对 塑 料 制 件 壁 厚 的 形 成 影 响 较大 。 物 料 流 动 性 除 由 塑 料 本 身 决 定 外 ， 还 有 一 个 重 要 的 因素 流 动 比 ， 设 计 时 需 要 校 核 。 式 中 ： FLR ： 流 程 比 ； L i： 第 i段 流 程 长 度 ， m m ； ti： 第 i段 流 程 的 通 道 间 隙 或 壁 厚 ， m m ； FLRm ax： 最 大 流 程 比 ， 可 由 表 6-11查 得 。 m ax1 LRhi iiLR FtLF 5544332211 tLtLtLtLtLFLR 计 算 流 程 比 时 应 注 意 ： 截 面 直 径 不 等 的 锥 形 通 道 ， 其 t尺 寸 应 取 大 、 小 端 平 均 值 ； 各 段 流 程 均 应 取 最 大 值 ； 通 道 间 隙 或 壁 厚 相 等 的 流 程 可 相 加 计 算 。 四 、 塑 料 容 器 的 局 部 结 构 1） 加 强 筋 的 形 状 和 尺 寸 1、 加 强 筋 四 、 塑 料 容 器 的 局 部 结 构 1、 加 强 筋 2） 加 强 筋 设 计 的 要 求 2、 孔 与 口 沿 1） 孔 的 模 塑 成 型 当 d1.5mm, H=(1 2)d d 1.5mm, H=(2 4)d （ 注 射 、 模 塑 ） H=(2 2.5)d（ 压 塑 ） h d/6 （ a） 型 芯 一 端 固 定（ b） 为 两 个 一 端 固 定 ， 中 间 对 接 的 动 定 型 芯（ c） 型 芯 为 一 端 固 定 ， 另 一 端 有 导 向 孔 支 撑 2、 孔 与 口 沿 2） 孔 的 方 向 3） 孔 的 尺 寸 2、 孔 与 口 沿 4） 孔 及 口 缘 加 强 3、 凸 台 、 角 台 及 角 撑 4、 容 器 底 面 5、 圆 角 能 消 除 交 构 锐 角 引 发的 应 力 集 中 。 圆 角 过 渡 结构 能 减 少 充 模 阻 力 ， 使 熔料 易 于 流 动 和 成 型 。 同 时 ，模 具 成 型 件 的 相 应 圆 角 结构 ， 可 避 免 因 淬 火 形 成 开裂 ， 延 长 模 具 的 使 用 寿 命 。 R/t0.5， r=0.5t, R=.5t 6、 侧 凸 和 侧 凹 强 制 脱 模 ， 是 利 用 塑 料 的 弹 性 变 形 ， 把 塑 料 成 型 件 从 模具 中 强 行 脱 出 。 显 然 ， 强 制 性 脱 模 必 须 有 符 合 要 求 的 基 本 条件 。 即 强 制 脱 模 时 ， 弹 性 塑 料 的 应 变 率 应 控 制 在 表 6-15规 定的 范 围 内 。 强 制 脱 模 ， 是 利 用 塑 料 的 弹 性 变形 ， 把 塑 料 成 型 件 从 模 具 中 强 行 脱 出 。显 然 ， 强 制 性 脱 模 必 须 有 符 合 要 求 的 基本 条 件 。 即 强 制 脱 模 时 ， 弹 性 塑 料 的 应变 率 应 控 制 在 表 6-15规 定 的 范 围 内 。 根 据 不 同 材 料 应 变 率 在 6% 21%范 围 内 。 7、 螺 纹 1） 模 塑 成 型 的 方 法 2） 螺 纹 尺 寸 及 工 艺 要 求 四 、 塑 料 容 器 的 局 部 结 构 8、 嵌 件 在 塑 料 容 器 或 制 品 的 成 型 过 程 中 ， 把 金属 的 或 非 金 属 的 零 件 嵌 入 其 中 ， 在 塑 料 冷 却后 得 以 固 定 并 成 为 整 体 的 一 部 件 ， 被 嵌 入的 零 件 称 为 嵌 件 ， 通 过 嵌 件 可 改 变 局 部 性 能（ 如 硬 度 、 刚 度 、 耐 磨 性 等 ） ， 提 高 形 状 与尺 寸 精 度 等 ， 还 可 增 加 做 装 饰 效 果 。 l(1) 嵌 件 的 定 位 形 式 (2) 嵌 件 相 关 尺 寸 与 工 艺 要 求 嵌 件 与 容 器 本 体 的 结 合 应 有 足 够 的 强 度 ， 成 型 后 或 使 用 时 不 可 松 动 、 拔 出 和 旋 转 。 常 用 方 法 是 在 嵌 件 嵌 入 表 面 滚 花 见 图 6-41(a)、 图 6-41(b)、 开 环 形 凹 槽 见 图 6-41(b)， 也 可 打 孔 或 开 窗 等 (见 图 6-44)； 嵌 件 的 嵌 入 部 分 ， 以 圆 形 或 对 称 截 面 形 状 为 宜 ， 保 证 收 缩 均 匀 ； 嵌 件 嵌 入 部 分 的 端 面 应 与 模 具 型 腔 面 结 合 ， 防 止 溢 料 黏 附 在 嵌 什 伸 出 部 分 或 孔 内 ； 金 属 嵌 件 周 围 塑 料 层 的 厚 度 ， 应 符 合 表 6-17规 定 的 最 小 壁 厚 条 件 ； 较 大 嵌 件 在 嵌 入 前 应 预 热 ， 防 止 因 温 差 大 而 收 缩 不 均 匀 、 不 一 致 ； 嵌 件 与 塑 料 容 器 壁 的 距 离 不 能 过 小 ， 以 保 证 模 具 有 一 定 强 度 (见 图 6-45)； 嵌 件 在 模 具 中 定 位 方 便 、 可 靠 ， 在 高 压 熔 料 冲 击 下 不 变 形 。 9、 铰 链 铰 链 设 计 应 注 意 ： 铰 链 厚 度 对 小 型 容 器 可 薄 ， 大 型 容 器 可 厚 ， 但 不 得 超 过 0.5mm， 否 则 易 断 裂 。 铰 链 处 厚 度 要 均 匀 。 模 具 浇 注 系 统 的 设 置 ， 必 须 使 熔 体 沿 铰 链 方 向 从 一 侧 流 向 另 一 侧 ， 让 聚 合 物 分 子 链 流 经 铰 链 而 高 度 取 向 ， 不 宜 从 两 端 相 向 流 汇 而 形 成 熔 合 线 。 塑 料 容 器 脱 模 后 ， 应 趁 热 将 铰 链 反 复 弯 折 数 次 ， 以 获 得 拉 伸 定 向 效 果 。 10、 图 案 、 文 字 、 花 纹 图 案 、 文 字 的 设 计 尺 寸 ： 线 型 宽 度 在 0.8mm左 右 ， 最 窄 不 能 小 于 0.3mm； 凸 型 图 案 、 文 字 的 高 度 ， 线 型 宽 度 小 的 为 0.2 0.4mm, 线 型 宽 度 大 的 为 0.4 0.8mm。 凹 型 图 案 、 文 字 的 深 度 一 般 为 0.4mm。 线 型 过 高 、 过 深 、 线 型 过 窄 ， 都 会 使 熔 料 充 模 难 度 增 加 ； 线 型 间 的 距 离 应 不 小 于 0.4mm； 脱 模 斜 度 为 8 以 上 ， 但 不 能 太 大 ， 太 大 的 斜 度 线 型 趋 于 扁 平 ， 图 案 、 文 字 的 立 体 感 、 清 晰 感 变 差 ； 凹 凸 型 的 内 部 凸 型 图 案 、 文 字 要 比 塑 件 表 面 低 0.2 0.3mm， 即 凹 型 深 度 为 凸 型 线 型 高 加 上 0.2 0.3mm 见 图 6 - 48(c) 。 (2) 花 纹 塑 件 表 面 的 花 纹 ， 是 常 见 于 瓶 盖 、 旋 钮 等 表 面 的 凸凹 纹 结 构 ， 起 增 加 摩 擦 力 和 装 饰 作 用 。 花 纹 多 为 线 型 排 列 ，截 面 有 半 圆 形 、 三 角 形 和 梯 形 等 形 式 。 设 计 时 应 注 意 以 下几 点 ： 凸 凹 纹 的 方 向 应 与 脱 模 方 向 一 致 ； 凸 凹 纹 之 间 的 间 距 不 可 过 小 ； 凸 凹 纹 宽 度 一 般 不 小 于 0.3 0. 5mm， 高 度 不 超 过 其 宽 度 ； 凸 凹 纹 不 影 响 塑 件 飞 边 的 去 除 。 不 同 凸 凹 纹 的 结 构 、 尺 寸 可 参 阅 表 6-18和 表 6-19。 标 志 、 文 字 和 符 号A 形 式 凸 字 ： 图 文 凸 起 ， 模 具 对 应 部 分 凹 下 ， 易 于 加 工 ， 字 磨 坏 凹 字 ： 图 文 凹 下 ， 模 具 对 应 部 分 凸 起 ， 加 工 难 ， 字 耐 磨 凹 凸 字 ： 凹 坑 的 字 ， 可 做 成 镶 块 ， 常 采 用 B 设 计 要 点 凸 出 高 度 应 大 于 0.2mm,常 取 0.30.5mm； 线 条 较 宽 时 0.3mm， 常 取 凸 起 0.8mm； 两 线 间 距 0.4mm； 凹 凸 字 边 框 可 比 凸 字 高 出 0.5mm以 上 ； 脱 模 斜 度 大 于 10 o。 五 、 塑 料 容 器 的 刚 性 结 构 一 、 模 塑 制 品 的 尺 寸 公 差 1、 尺 寸 公 差 标 准 GB/T14486-1993 2、 模 塑 制 品 的 尺 寸 类 型 3、 塑 料 容 器 尺 寸 公 差 的 确 定 注 射 成 型 的 塑 料 容 器 应 根 据 设 计 分 清 尺 寸 类 型 ，然 后 根 据 所 用 材 料 ， 查 表 6- 21确 定 公 差 等 级 ， 再 按基 本 尺 寸 和 所 选 用 的 公 差 等 级 查 表 6- 20， 确 定 相 应公 差 等 级 的 公 差 值 ， 根 据 实 际 需 要 分 配 偏 差 。 1、 2级 精 度 要 求 高 ， 一 般 不 选 用 。第 三 节 模 塑 容 器 的 尺 寸 精 度 与 表 面 质 量 二 、 模 塑 制 品 的 收 缩 率 （ 一 ） 成 型 收 缩 塑 料 容 器 在 成 型 过 程 中 ， 由 于 热 收 缩 、 结 晶 收缩 、 分 子 解 定 向 收 缩 以 及 因 弹 性 恢 复 造 成 的 膨 胀 而引 起 成 型 收 缩 。 成 型 收 缩 表 示 模 具 尺 寸 与 成 型 容 器 尺 寸 之 差 ： x = A-B x: 成 型 收 缩 量 ； A: 室 温 下 模 具 的 直 线 尺 寸 ； B: 室 温 下 塑 料 容 器 的 直 线 尺 寸 。 1. 热 胀 冷 缩 成 型 过 程 是 一 个 加 热 与 冷 却 的 过 程 ， 所 以 ， 按其 固 有 的 热 胀 系 数 而 产 生 膨 胀 和 收 缩 ， 温 度 与 膨 胀系 数 成 线 性 关 系 。 PS: 非 结 晶 性 塑 料 ， 其 冷 缩 与 密 度 无 关 。 Fig.5-5, 体 积 V与 温 度 T成 线 性 关 系 ， 温 度 下 降 ， 体 积 也 下 降 。 PE: 结 晶 性 塑 料 ， 密 度 增 大 ， 膨 胀 系 数 随 温 度 的 变 化 速 率 降 低 ， 如 Fig.5-6， 温 度 的 影 响 逐 渐 变 小 。 2. 结 晶 收 缩 如 Fig.5-7， 塑 料 内 部 结 构 由 不 定 型 变 为 结 晶 态 ， 塑 料 体 积 产 生 了 变 化 ， 随 着 温 度 下 降 体 积 急 速 收 缩 。 收 缩 率 大 ， 结 晶 化 加 速 了 体 积 收 缩 。 3. 分 子 解 定 向 收 缩 熔 体 ： 注 射 成 型 中 ， 熔 融 的 热 塑 性 塑 料 流 动 时 沿 流 道 方 向 分 子 定 向 （ 拉 长 ） ， 而 在 冷 却 过 程 中 ， 被 拉 长 的 分 子 恢 复 到 原 来 的 状 态 ， 产 生 收 缩 。 片 材 ： 分 子 沿 拉 伸 方 向 定 向 。 4. 弹 性 恢 复 （ 记 忆 效 应 ） 塑 件 出 模 后 ， 解 除 了 制 品 压 力 ， 制 品 恢复 到 原 来 状 态 而 产 生 弹 性 恢 复 。 熔 体 （ 在 成 型 压 力 下 压 缩 ） ， 出 模 后 体积 长 大 （ 但 量 小 ） 。 片 材 拉 伸 解 除 后 缩 小 （ 量 大 ） 。 （ 二 ） 成 型 收 缩 的 主 要 影 响 因 素1. 成 型 工 艺 条 件 加 热 温 度 这 一 因 素 与 其 他 因 素 相 比 ， 对 成 型 收 缩影 响 小 ， 粒 温 高 ， 易 流 动 ， 各 层 料 流 之 间 的剪 切 作 用 小 （ 粘 度 梯 度 小 ） ， 分 子 定 向 程 度低 ， 故 收 缩 小 。 成 型 力 （ 注 射 压 力 ） 影 响 中 等 。 注 射 压 力 增 高 ， 塑 料 在 摸 具 内熔 融 粘 度 差 下 降 ， 因 此 ， 各 层 之 间 作 用 的 剪切 力 变 小 ， 所 以 ， 收 缩 也 小 ； 其 次 ， 注 射 压力 大 ， 弹 性 恢 复 也 大 ， 总 体 收 缩 小 。 如 Fig.5-9. 结 晶 性 塑 料 由 于 结 晶 化 ， 其 收缩 率 与 注 射 压 力 呈 曲 线 变 化 ， PS呈 直 线 变化 。 模 具 温 度 影 响 大 。 模 具 温 度 影 响 高 温 树 脂 的 固 化 。 对 于结 晶 性 塑 料 ， 当 温 度 降 低 到 熔 点 以 下 就 开 始 结 晶 ，结 晶 速 率 受 到 冷 却 速 率 的 控 制 ， 而 冷 却 速 率 又 受 到模 温 的 控 制 ， 所 以 ， 模 具 温 度 直 接 影 响 制 品 的 结 晶度 和 结 晶 构 型 。 模 温 高 ， 料 冷 却 慢 ， 可 充 分 结 晶 ， 收 缩 率 大（ 5%） ， 而 普 通 非 结 晶 塑 料 的 收 缩 率 仅 为 1%， 这时 热 收 缩 占 主 导 地 位 。 如 果 模 具 温 度 高 ， 则 容 器 脱模 后 的 热 收 缩 量 大 ， 所 以 成 型 收 缩 率 也 大 。 成 型 时 间 （ 速 度 ） 如 Fig.5-11， 注 射 成 型 时 间 是 指 螺 杆 在 前进 中 压 缩 熔 体 物 料 充 满 模 腔 ， 并 保 持 一 定 压力 的 时 间 。 在 模 腔 内 时 间 长 ， 一 般 可 减 少 收 缩 。 （ 结晶 性 塑 料 除 外 ） 冷 却 时 间 冷 却 时 间 对 塑 料 制 品 的 影 响 因 塑 料 种 类 、 制 品厚 度 、 熔 体 温 度 、 模 具 温 度 和 结 晶 过 程 的 不 同 而异 。 对 于 非 结 晶 塑 料 来 说 ， 冷 却 时 间 对 收 缩 率 的 影响 不 大 ， 而 结 晶 性 塑 料 ， 若 冷 却 时 间 长 ， 结 晶 能 够充 分 进 行 ， 结 晶 度 增 高 ， 成 型 收 缩 率 增 大 。 但 一 般来 说 ， 冷 却 时 间 长 ， 冷 却 可 以 均 匀 进 行 ， 模 具 内 的物 料 可 以 充 分 固 化 ， 制 品 尺 寸 接 近 模 具 尺 寸 ， 因 而成 型 收 缩 率 降 低 （ 图 5-12） 。 2. 容 器 壁 厚 壁 厚 影 响 塑 料 容 器 的 冷 却 速 度 ， 壁 厚 大冷 却 速 率 慢 ， 收 缩 率 随 壁 厚 的 增 加 而 变 大 。这 是 因 为 当 壁 厚 增 大 时 ， 模 腔 内 温 度 和 压 力的 梯 度 也 增 大 ， 充 模 压 力 降 低 ， 同 时 由 于 塑料 的 导 热 性 差 ， 壁 厚 越 大 ， 内 部 冷 却 越 缓慢 ， 结 晶 化 时 间 越 长 ， 所 以 收 缩 率 也 越 大（ 图 5-14） 。 3. 容 器 形 状 结 构 容 器 形 状 越 复 杂 或 内 有 嵌 件 的 ， 收 缩 率 小 ， 内 应 力 大 ； 薄 壁 容 器 比 厚 壁 容 器 的 收 缩 率 要 小 。 4. 浇 口 尺 寸 所 谓 浇 口 （ 铸 口 ） ， 指 流 道 末 端 将 塑 料 引入 型 腔 的 狭 窄 部 分 ， 除 了 主 流 道 浇 口 以 外 的 各种 浇 口 ， 其 断 面 尺 寸 一 般 都 比 分 流 道 的 断 面 尺寸 小 ， 长 度 也 很 短 ， 起 着 调 节 控 制 料 流 速 度 和补 料 时 间 的 作 用 。 其 断 面 形 状 一 般 呈 圆 形 或 矩形 。 在 注 射 压 力 一 定 的 情 况 下 ， 浇 口 面 积 越 大 ，成 型 收 缩 越 小 。 但 这 种 影 响 不 很 大 (图 5-15)。 5. 热 处 理 与 时 效 时 效 ： 塑 件 刚 出 模 的 尺 寸 和 经 过 若 干 小 时 后 的 尺 寸 ， 由 于 时 效 时 间 长 短 不 同 其 收 缩 也 不 同 ， 一 般 在 脱 模 后 10小 时 内 变 化 最 大 （ 收 缩 70-80%） ， 24小 时 以 后 基 本 定 型 ， 变 化 趋 于 平 缓 ， 但 最 后 稳 定 要 经 过 30-60天 。 热 处 理 ： 进 行 热 处 理 时 也 会 产 生 收 缩 。 一 般 模 温 越 高 ， 壁 厚 越 大 ， 后 收 缩 越 小 。 加 热 缓 冷 ， 消 除 内 应 力 ， 塑 件 强 度 好 ， 但 收 缩 量 增 大 。 （ 三 ） 模 塑 制 品 成 型 收 缩 率 1. 常 用 塑 料 的 线 收 缩 率 式 中 ： S： 模 塑 制 品 成 型 收 缩 率 ， ； L： 模 塑 成 型 后 ， 制 品 在 标 准 环 境 放 置 24h 后 的 尺 寸 ， mm； L M： 模 具 相 应 尺 寸 ， mm。 2. 体 收 缩 率 SV 3S3. 模 具 线 性 尺 寸 A = SB + B = B(1+S) 一 般 在 模 具 设 计 时 ， 已 知 数 据 为 塑 件 尺 寸 B和 按 材 料 种 类 给 出 的 成 型 收 缩 率 S， 据 此 计 算 出 未 知 模 具 尺 寸 A。 三 、 模 具 与 塑 料容 器 的 尺 寸 关 系 1、 径 向 尺 寸 2、 深 度 尺 寸 3、 中 心 距 尺 寸 四 、 尺 寸 精 度 及 其 影 响 因 素 实 际 尺 寸 与 基 本 尺 寸 (或 名 义 尺 寸 )的 差值 ， 即 是 实 际 偏 差 ， 亦 即 是 尺 寸 误 差 。 尺 寸误 差 越 小 ， 尺 寸 精 度 越 高 。 塑 料 容 器 同 其 它 塑 料 制 品 一 样 ， 由 于 材料 性 质 和 工 艺 方 法 的 原 因 ， 尺 寸 精 度 比 较 低 。 1、 影 响 因 素 1） 成 型 材 料 塑 料 本 身 成 型 收 缩 范 围 大 ， 原 料 中 含 有 水 分 及挥 发 性 物 质 、 原 料 的 配 置 、 批 量 的 大 小 、 结 晶 形态 、 保 存 方 法 和 保 存 时 间 等 的 不 同 都 会 造 成 收 缩 不稳 定 。 2) 成 型 工 艺 条 件 成 型 的 温 度 、 注 射 压 力 、 注 射 时 间及 冷 却 时 间 等 条 件 的 波 动 都 会 影 响 到 成型 收 缩 率 的 波 动 ， 从 而 影 响 制 件 定 型 后的 尺 寸 。 3） 塑 料 制 品 的 结 构 尺 寸 结 构 均 匀 对 称 ， 加 强 筋 和 其 它 刚 性 结 构设 计 合 理 ， 壁 厚 均 匀 ， 嵌 件 少 塑 料 成 型 收缩 变 形 就 小 。 大 型 塑 料 制 品 要 比 小 型 塑 料 制品 收 缩 变 形 大 ， 厚 壁 要 比 薄 壁 的 收 缩 变 形大 。 4） 模 具 的 结 构 尺 寸 由 于 模 具 和 塑 料 制 品 的 形 状 、 尺 寸 相 关 ， 塑 料制 品 的 尺 寸 精 度 要 受 模 具 成 则 零 件 制 造 精 度 及 其 磨损 的 影 响 。 模 具 成 型 零 件 制 造 误 差 越 大 ， 磨 损 越 严 重 ， 塑料 制 品 的 误 差 就 越 大 。 同 时 ， 模 具 成 型 零 件 的 装 配精 度 、 注 塑 机 的 合 模 精 度 都 会 通 过 模 具 把 误 差 反 映到 成 型 的 塑 料 制 品 上 来 。 2 尺 寸 误 差 的 构 成 塑 料 收 缩 率 波 动 引 起 的 误 差 s随 制 件尺 寸 增 加 成 正 比 地 增 加 ； 模 具 制 造 误 差 引起 的 误 差 z随 制 件 尺 寸 增 加 成 立 方 根 增 加 ；模 具 磨 损 引 起 的 误 差 c随 制 件 尺 寸 增 加 而缓 慢 地 增 加 。 因 此 ， 收 缩 率 波 动 对 大 中 型塑 件 公 差 影 响 最 大 。 由 于 各 项 误 差 的 积 累 ， 塑 件 的 精 度 总 低 于 模 具 成 型 部 件 的 制 造 精 度 。 为 了 可 靠 ，塑 件 设 计 时 选 用 的 公 差 必 须 大 于 成 型 的最 大 公 差 ， 即 。 五 、 模 塑 容 器 的 表 面 质 量 1、 表 面 粗 糙 度 2、 表 面 缺 陷 常 见 的 表 面 缺 陷 有 ： 凹 陷 、 气 孔 、 斑 纹 、 剥 层 、 烧 焦 、 翘 曲 、 无 光 泽 、 颜 色 不 均 、 龟 裂 及 飞 边 等 。 第 四 节 中 空 吹 塑 容 器 结 构 设 计 一 、 概 念 二 、 中 空 吹 塑 容 器 的 型 坯 1、 吹 胀 比 中 空 容 器 最 大 外 形 尺 寸 与 型 坯 最 大 尺 寸 之 比 . 式 中 ： BR： 吹 胀 比 ； D： 中 空 容 器 最 大 外 形 尺 寸 ， m m ； D P： 型 坯 最 大 尺 寸 ， m m 。 PR DDB 1、 吹 胀 比 第 三 节 注 射 和 模 压 成 型 容 器 结 构 设 计 2、 延 伸 比 容 器 的 长 度 与 型 坯 长 度 之 比 ， 即 是 延 伸 比 延伸 比 ,反 映 了 型 坯 在 轴 向 的 延 伸 倍 数 。 式 中 ： SR： 延 伸 比 ； C： 容 器 长 度 ， m m ； b： 型 坯 长 度 ， m m 。 bCSR 3、 型 坯 截 面 形 状 对 纵 截 面 为 非 柱 形 轮 廓的 中 空 容 器 ， 其 型 坯 的 壁 厚按 轴 向 也 应 是 变 化 的 。 一 定高 度 的 径 向 尺 寸 越 大 ， 型 坯壁 厚 越 厚 ， 保 证 不 同 的 径 向尺 寸 按 同 一 吹 胀 比 吹 胀 成 型(见 图 655)。 4、 机 头 尺 寸 当 挤 出 机 机 头 挤 出 型 坯 时 ， 按 熔 体 流 动 的 黏 弹 特性 ， 型 坯 尺 寸 要 大 于 口 模 尺 寸 。 用 膨 胀 率 表 示 型 坯 的膨 胀 程 度 。 式 中 ： S： 聚 合 物 熔 体 的 膨 胀 率 ； DP： 型 坯 实 际 尺 寸 ， m m ； DK： 机 头 口 模 直 径 ， m m 。%100 K KPD DDS 机 头 的 芯 轴 （ 模 芯 ） 直 径 由 下 式 确 定 ： 式 中 ： DX： 机 头 芯 轴 直 径 ， m m ； DK： 机 头 口 模 直 径 ， m m ； W： 中 空 容 器 质 量 ， kg； ： 聚 合 物 密 度 ， g cm 2； L： 中 空 容 器 长 度 ， m m 。 LWDD KX 32 104101 模 口 的 间 隙 尺 寸 由 下 式 确 定 ： 式 中 ： G： 模 口 间 隙 ， mm； t： 中 空 容 器 壁 厚 ， mm； BR： 吹 胀 比 ； S： 膨 胀 率 。 2 XK DDG 三 、 吹 塑 模 具 型 腔 尺 寸 中 空 吹 塑 容 器 的 外 形 及 尺 寸 要 求 并 不 很 严 格 ，但 对 容 器 瓶 口 的 成 型 （ 或 是 表 面 设 计 有 图 案 、 花纹 的 容 器 ， 有 定 量 要 求 的 容 器 等 ） ， 必 须 考 虑 成型 收 缩 率 的 影 响 。 一 般 地 讲 ， 模 具 型 腔 尺 寸 等 于 容 器 外 形 尺 寸与 收 缩 率 之 和 。 常 用 塑 料 吹 塑 成 型 的 收 缩 率 见 表6-33。 四 、 吹 塑 容 器 结 构 设 计 1、 容 器 的 外 形 吹 塑 容 器 的 外 形 ， 应 横 向 、 纵 向 统 一 考 虑 ，力 求 整 体 造 型 美 ， 保 证 必 要 的 强 度 、 刚 度 ， 同时 要 便 于 脱 模 。 常 见 吹 塑 容 器 截 向 有 圆 形 、 正 方 形 、 长 方形 、 三 角 形 、 椭 圆 形 、 球 形 及 异 型 等 。 2、 容 器 的 壁 厚 中 空 吹 塑 制 品 ， 特 别 是挤 出 吹 塑 制 品 其 壁 厚一 般 难 于 达 到 均 匀 一 致 。所 以 ， 设 计 上 给 出 的 壁厚 要 求 一 般 是 指 最 小 壁厚 或 平 均 壁 厚 。 3、 容 器 瓶 口 1） 螺 纹 瓶 口 2） 非 螺 纹 瓶 口 4、 过 渡 圆 角 容 器 不 同 面 交 接 的 棱 边 、 棱 角 ， 如 侧 壁 与底 部 、 侧 壁 与 侧 壁 、 侧 壁 与 顶 面 、 壁 与 把 手 的交 接 ， 都 应 设 计 成 圆 弧 过 渡 结 构 。 三 角 界 面 设计 成 球 面 过 渡 。 圆 弧 、 球 面 结 构 易 于 成 型 ，力 学 性 能 良 好 。 圆 弧 半 径 的 大 小 可 根 据 整 体 造型 和 强 度 要 求 确 定 。 5、 把 手 把 手 分 连 体 和 分 体 两 种 基 本 形 式 ， 如 图 所 示 。 6、 瓶 肩 结 构 四 、 吹 塑 容 器 结 构 设 计7、 瓶 底 结 构 8、 器 壁 结 构 1） 商 标 区 商 标 区 可 以 作 为 标 贴 区 ，也 可 以 在 区 内 直 接 吹 塑 成 型 文字 或 图 案 (见 图 6-67)。 容 器 表 面 的 凹 凸 棱 边 、 阶形 面 、 文 字 标 记 和 花 纹 图 案等 、 应 设 1/15的 脱 模 斜 度 ， 方便 开 模 。 2） 刚 性 结 构 五 、 吹 塑 容 器 设 计 实 例 PET软 饮 料 瓶 ： 1） PET软 饮 料 瓶 的 性 能 2） PET软 饮 料 瓶 的 类 型 3） PET软 饮 料 瓶 的 规 格 尺 寸 4） PET软 饮 料 瓶 的 技 术 要 求 六 、 多 层 吹 塑 容 器 1、 多 层 吹 塑 容 器 的 性 能 改 善2、 多 层 吹 塑 容 器 的 壁 厚 结 构 1） 基 层 2） 功 能 层 3） 粘 合 层 3、 多 层 复 合 结 构 设 计 1） 材 料 的 选 用 2） 壁 厚 的 确 定4、 常 见 多 层 吹 塑 结 构 示 例 1） HDPE/LDPE 2） PC/EVOH/PC 3） PC/黏 合 树 脂 /EVOH/黏 合 树 脂 /回 收 料 /PC 注 射 拉 伸 吹 塑 示 意 图（ a)型 胚 成 型 ； (b)型 胚 加 热 ； (c)型 胚 拉 伸 ； (d)吹 塑 成 型 ； (e)脱 模1、 注 塑 机 ； 2、 热 流 道 ； 3、 冷 却 水 孔 ； 4、 加 热 体 ； 5、 模 芯 加 热 ； 6、型 芯 棒 第 五 节 热 成 型 塑 料 容 器 结 构 设 计 一 、 特 点 1、 优 点 2、 缺 点 3、 适 用 范 围 二 、 热 成 型 常 用 材 料 三 、 热 成 型 塑 料 容 器 的 结 构 特 征 第 五 节 热 成 型 塑 料 容 器 结 构 设 计三 、 热 成 型 塑 料 容 器 的 结 构 特 征 1、 材 料 特 性 和 工 艺 的 限 制 2、 容 器 角 部 的 过 渡 圆 弧 限 制 3、 容 器 的 侧 面 的 局 部 结 构 限 制 4、 脱 模 斜 度 限 制 5、 口 径 、 侧 壁 及 底 面 积 较 大 的 容 器 的 特 点 6、 热 成 型 塑 料 容 器 的 限 制四 、 热 成 型 塑 料 容 器 的 壁 厚 1、 壁 厚 特 征 2、 片 材 厚 度 的 计 算五 、 热 成 型 塑 料 容 器 的 尺 寸 精 度 第 六 节 其 它 成 型 方 式 的 塑 料 容 器 与 制 品 一 、 滚 塑 成 型 容 器 二 、 泡 沫 塑 料 包 装 制 品 三 、 塑 料 包 装 袋 四 、 钙 塑 瓦 楞 箱 五 、 复 合 软 管 六 、 泡 罩 包 装 第 七 节 塑 料 包 装 容 器 的 表 面 整 饰 与 着 色一 、 塑 料 的 表 面 整 饰 1、 概 述 2、 机 械 整 饰 3、 表 面 涂 饰 4、 表 面 金 属 化 5、 表 面 印 刷 6、 表 面 印 刷 前 的 处 理 ： 火 焰 处 理 、 电 晕 处 理二 、 塑 料 着 色 1、 着 色 剂 2、 塑 料 着 色 的 方 法 1 塑 料 包 装 容 器 按 外 形 结 构 特 征 进 行 分 类 时 ， 可 分 为 哪 几 大 类 ？ 简 述 其 各 采 用 何 材 料 和 成 型 方 法 ？ 2 简 述 影 响 壁 厚 的 因 素 有 哪 些 ？ 壁 厚 设 计 的 一 般 原 则 是 什 么 ？ 3 在 中 空 吹 塑 瓶 设 计 中 ， 为 了 提 高 其 垂 直 载 荷 强 度 ， 在 结 构 上 可 从 哪 些 方 面 着 手 ？ 并 简 述 之 。4 简 述 壁 厚 设 计 与 塑 料 制 品 的 工 艺 性 的 关 系 。5 在 中 空 吹 塑 瓶 设 计 中 ， 为 了 提 高 其 刚 度 ， 在 设 计 上 可 从 哪 些 方 面 着 手 ？ 并 简 述 之 。 6 简 述 注 射 成 型 的 工 艺 过 程 。 7 简 述 塑 料 容 器 为 什 么 必 须 有 较 高 的 垂 直 载 荷 强 度 ？ 主 要 影 响 因 素 有 哪 些 ？ 8. 模 具 对 塑 料 制 品 的 设 计 有 什 么 制 约 作 用 ？