塑料容器结构设计
包装结构设计(第三版孙诚编著)——第六章塑料包装容器结构设计
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
Re D v /
6-1
式中：
Re：雷诺数； D：导管直径； v：液体平均速度； ρ：液体密度；
μ：液体剪切黏度。
第六章 塑包装容器结构设计
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。
第六章 塑包装容器结构设计
第六章 塑包装容器结构设计
第六章 塑包装容器结构设计
第六章 塑包装容器结构设计
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。
注射吹塑：型坯注射压力10 ～ 40MPa；型坯温 度65—135℃；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。
第六章 塑包装容器结构设计
例：塑料成型件壁厚设计合理与不合理的对比实例
第六章 塑包装容器结构设计
第六章 塑包装容器结构设计
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。
1.2塑料包装容器概述
4
注射吹塑
拉伸吹塑
外形不规则
形状简单、薄壁 开口薄壁容器
化妆品、药剂大口瓶
薄壁饮料瓶 泡罩、贴体包装，一次性口杯
5
真空成型
6
7
旋转成型
发泡成型
大型、奇特外形
壁厚发泡、保温
大型容器
保温箱、盒，缓冲衬垫
11
第三节
塑料容器结构设计考虑因素
塑料包装常用材料 包装中常用的不同品种塑料所占的大概比例
材料名称
低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 聚酯 LDPE HDPE PET
ABS
PET PC PA
① 具有良好的力学性能和热稳定性； ② 低温柔韧性、耐破强度、屈服强度都好； ③ 对气体、气味、油的阻隔性良好； ④ 与PE混用，可提高阻隔性（尤其是对烃类 物）； ⑤ 易于热成型加工，常用作共挤压结构材料； ⑥ 可应用于肉类、奶类食品包装物，需要环氧 乙烷、高温蒸汽或辐射法消毒的医用包装物。
常见水壶、太空杯、 奶瓶。 ★ 很容易释放出有毒的物质双酚A，对人体 有害。使用时不要加热，不要在阳光下直 晒。
34
35
我们知道，有些被使用的化学品是有毒的， 有些被使用的化学品会过滤塑料或者是把 塑料带进饮料。 以上最有毒的是3、6和7号。如果在瓶底上 出现这三个数字，千万不要喝这些饮料。
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小常识：对塑料瓶无知真是害死人！ 一个关于阿联酋12岁女童因连续16个月使 用同一个矿泉水瓶而得癌病的例子。 平时我们总想着一些塑料瓶扔了很可惜， 尽量多次重复利用一下，孰不知塑料瓶的 使用禁忌多多。 塑料呀，塑料，如今的人类已经须臾无法 离开，可它潜藏的危险又有多少人知道呢？
19
20
LDPE
HDPE
探讨塑料包装容器结构设计
探讨塑料包装容器结构设计摘要：塑料因其极强的可塑性、较高的强度和轻便的重量等特性，在市场产品中的应用极为广泛，并成为人类生产生活中一种不可或缺的材料。
以塑料为主要原材料的包装容器正在逐渐走入人们的生活，塑料包装容器的使用已经遍及食品、医疗、彩妆等多个领域。
本文将对塑料包装容器的结构设计进行探讨，通过实际调查和文献研究对塑料包装容器结构设计技术展开分析，以期对此领域的研究有所突破。
关键词：塑料包装容器；结构设计；技术塑料具有轻便、可塑性强和比强度高的特点，现阶段产品包装容器的材料广泛使用塑料，随着人们物质生活需求的逐渐丰富，产品数量和种类也不断激增，进而对塑料包装容器的提出了更多的要求，塑料包装容器的结构设计越来越显示其有利方面。
不同类型的塑料容器会依据不同的使用要求产生设计与制作方法的差异，袋、瓶、罐、箱等多种类型的塑料包装容器也有着不同的应用，例如注射、压铸、中空等。
当前，塑料在包装容器的使用上具有广阔的前景，本文就塑料包装容器的实际应用对其结构设计进行研究与探讨。
一、塑料包装容器的实际使用（一）箱式包装容器塑料包装容器外贸形态和不同类型对其使用范围和使用方向有直接的影响，在箱式包装容器的使用上就有明显的体现。
箱式包装通常采用热塑料加工形成，在箱壁位置通过加强筋进行加固，形状主要有矩形、长方形等，基于以上外形和结构特点箱式包装容器多使用于货物产品的运输和储存，出于保障物品安全运输的需要，在对较为脆弱的易碎物品进行运输时也会采用箱式包装容器加强稳定性。
（二）盘式包装容器盘式包装容器通常采用加强筋，并以压铸、挤压的方法制作而成。
箱式包装多被应用于包装糕点、牛奶、营养品等容易被压损的商品、物品，其突出的支撑力和保护性在一些领域具有独特的使用价值。
（三）中空塑料包装容器中空塑料包装容器一般有瓶式和小桶口式两种类型，大多采取中空吹塑的方法进行制作，因其制作工艺较为简单，中空塑料包装容器价格较低，在塑料包装容器种也较为普遍。
塑料包装容器结构设计—中空吹塑容器结构设计
大，也就是说，延伸比SR越大，壁越薄。制品的强度
越高。然而，在实际应用中，制品的实用刚度和实用
壁厚必须保证，因此延伸比不可过大，
一般 × = 4 − 6为宜
延伸吹塑瓶的性能
性能
试样A
试样B
容量/cm³
900
600
壁厚/mm
0.4
0.6
质量/g
42
42
偏颈瓶
这种瓶型在瓶肩出形成拱形及锥形。当灌装时，瓶肩将向后倾斜。这种结构给灌装、
封盖及堆码带来一系列不便。但是，如果设计得当，拱形结构可以很容易地调整瓶
子的平衡。
6
瓶身
波纹结构：带有波纹或皱纹的瓶体结构，降低了瓶子的垂直载荷强度。
在灌装操作中，由于瓶身的灌装抗压性能降低而可能造成波纹处应力过
大而破裂，但是波纹和皱纹提高了瓶身的刚度。如图
（1）必须避免尖角；
（2）瓶体外尺寸不能小于瓶颈直径；
（3）贴标和印刷面必须是平面或简单曲面，便于印刷。
7
瓶型
3.自动灌装生产线对瓶型的要求
7
瓶型
3.自动灌装生产线对瓶型的要求
（1）底必须有一上凹面，可以减少容器底部支撑面，减少了分型线与支撑面的重合部分，因为切口的存在将
影响塑料制品的平稳放置，但是瓶底水平部位至少应留6mm宽，以避免瓶底被卡在运输带间隙处或固定板上。
注射吹塑
2.
密封面
3.
拉伸吹塑
（五）瓶颈和瓶肩
（二）吹胀比
（六）瓶身
（三）延伸比
（七）瓶型
1.
基本瓶型
2.
组合瓶型
3.
自动灌装线对瓶型的要求
分析饮料瓶的结构设计(容积、瓶盖、螺纹等)
产品结构组成作业七1﹑分析饮料瓶的结构设计(容积、瓶盖、螺纹等）饮料瓶结构设计的意义:饮料瓶的携带，这点近年有了很大的改善，一般2L以上的饮料瓶都采用了提手或手柄的形式,方便携带。
对于500-600ML的饮料瓶应该说从手握手感角度评价，做的还不错。
但是，饮料瓶的轻量化，正在让这一用户体验变差，现在，有些过薄的饮料瓶握起来就会发软。
饮料瓶的容量设置的合理性。
饮料瓶更多的是在人们外出时被使用，因此，要根据实际情况来设计饮料瓶容量,应该说经过多年的发展，国内的饮料瓶容量是很合理的。
饮料瓶的个性化设计，首先是瓶盖的个性化设计，重量更轻、密封效果更好、功能更多、更吸引眼球都是个性化瓶盖的设计追求。
饮料瓶的个性化设计，还可以从材料的合理选用、造型的独特设计以及更多新功能的开发等方面展开。
饮料瓶的个性化设计,更离不开与包装内容物-饮料的本身特性的相映成趣，更不能忽略使用的便利性和功能性。
特别是在“可持续发展”“健康的生活方式”逐渐成为共识的今天,健康的饮品、环保的包装已成为消费者的共同选择,材料的环保性、包装的轻量化也逐渐成为一种时尚和设计趋势.饮料瓶的组成：饮料瓶是由几个部分组装而成,在设计时应该考虑对主体、瓶底、瓶口分别进行设计并且各个部分装配的位置尺寸应该相符合以保证可以成型。
下面对其进行结构分析。
（主要是针对可口可乐瓶)①塑料原材料的选用：在饮料包装中,聚酯瓶应用最为成功的是碳酸软饮料（CSD）,如可乐、雪碧等，PET瓶具有外观漂亮、设计灵活、强度高。
密封和可靠的卫生性，使聚酯瓶成为CSD理想的包装容器，是迄今CSD饮料唯一广泛采用的塑料容器。
因此我们选择PET材料。
•PET瓶以其优越的性能、较为低廉的成本及对环境保护的适应性，在和其他包装材料（玻璃、马口铁、PE、PVC等)瓶类的竞争中得到了迅速发展，但其耐热性不高、阻气性欠佳局限了其在热灌装和要求气密性高的场合应用，并引起人们高度重视.在提高改进其性能的过程中，聚酯包装将获得新的发展.②容积的确定:药品类600mL以下，食品类1L以内，啤酒1。
包装结构设计《塑料包装容器结构设计》
印刷工业出版社 作者：宋宝峰
化学工业出版社 作者：吴波
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。
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；
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（Injection molding）
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。
25′～40′ 20′～40′ 20′～45′
30′～1o 35′～1o 30′～50′ 30′～1o 20′～50′ 30′～1o
2．分型线（Parting Line，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。
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。
矿泉水瓶体结构设计ppt课件
二 自我设计方案
(2) 瓶体设计 锁圈破断式滚压盖：铝制滚 压盖，并与瓶盖相连，可随 同瓶盖一起回收，完善了回 收的不便性。
L（瓶肩长度）、H（瓶肩 高度）、a(瓶肩倾斜角)： 在垂直负荷作用下易发生变 形，合理的a可使瓶口所受 垂直负荷部分地分解到直立 瓶上，在允许的情况下尽量 采用较大的R（过滤半径）， 以降低该处应力，R越大， 其抗压强度越大。
锁圈破断式滚
L（瓶肩长度） 压盖
a H（瓶肩高度）
R
商标区
瓶身波纹 加摩擦
爪形瓶底Βιβλιοθήκη 二 自我设计方案既增加瓶型美感，又符 合人机工程学原理。
爪形底部：瓶身与瓶底转 折处应设计成大曲率半径 过渡，若转折处半径过小， 会使此处吹塑厚度不足和 盈利集中，当容器受压和 跌落时易凹陷和破裂；采 用碳酸饮料已采用的爪形 瓶底，与瓶身一次吹塑成 型，其强度和稳定性都很 好。
瓶体高度：鉴于超市货架每层高度、各方面因素考虑,瓶体高度 应在200mm—220mm范围之内。
二 自我设计方案
瓶体厚度:同一塑料容器各部分壁厚应尽量均匀，角隅处 薄厚不应太大，尽量采用圆角过渡。热塑性材料转角处 厚度比为（1：1.2）—（1：1.5），拧瓶盖时，防止瓶 体过薄发生凹陷，使瓶盖难以拧下。
锁圈破断式滚
L（瓶肩长度） 压盖
a H（瓶肩高度）
R
商标区
瓶身波纹 加摩擦
爪形瓶底
二 自我设计方案
瓶体半径：根据人体工程学人体尺寸可得出
男
尺寸 P5 P50 P95
手长 165 180 195 手宽 70 80 90
女
P5 P50 P95 150 165 180 60 70 80
吹塑成型塑料容器的结构设计
吹塑成型塑料容器的结构设计吹塑成型是塑料容器成型的主要方法之一，它是将熔融坯料置于各种不同形状的模具内，再向坯料通过压缩空气，使之吹胀并贴紧于模腔内表而成中空容器。
各类瓶子主要是用吹塑成型制得，此外，它还可生产各种桶类容器。
对于最常见的吹瓶瓶来说，其结构设计主要考虑以下几方面：(1)、瓶口为了使容器便于密封，瓶口多塑制出螺纹，一般采用梯形或圆形断面螺纹，而不采用尖牙螺纹，因其难以成型。
为使分型面上的飞边不致影响螺纹旋合，可将螺纹在分型面处按纵向断开，这样，飞边易于除去。
除螺纹瓶口外，还有凸缘式(2)、瓶颈和瓶肩对瓶肩与瓶颈、瓶身的接合部位，由于有较大转折，故应力较大，应当采用较大的圆弧过渡，有利于提高瓶子的垂直载荷强度。
此外，瓶肩应有一定的倾斜角，避免采用水平线过渡。
(3)、瓶身由于吹塑瓶壁厚较薄，塑料又具有较大的柔韧性，因此对瓶身的刚性应当特别注意，一般可采取下列方法提高瓶身刚度。
①、周向波纹结构。
它是提高刚度的最常用的方法，并有装饰作用。
周向波纹结构，一般分两类，一是全环状，如环状沟槽，环状齿槽；二是局部齿槽局部齿槽多用于异型容器，可提高局部刚度。
②、添加凸凹花纹。
有些容器在瓶身上需要用图案、文字等表示商标,可以将商标采用凸凹花纹进行显示，对提高刚度大有好处，还有浮雕的艺术效果。
(4)、瓶底从结构上考虑，瓶身与瓶底的连接处一般不允许设计为尖角，这会使应力集中，且难于成型。
因此，这个过渡区一般采用大圆角过渡，而不应是小曲率突变。
此外，瓶底中部应有一个上凸面，以减少容器底部的支承面积，特别是减少了分型线与支承面的重合部分，使容器放置更加平稳。
矿泉水塑料容器结构设计说明书
中北大学课程设计说明书学生姓名：陈俊任学号：1502094144 学院：机械工程学院专业：包装工程题目：矿泉水塑料容器结构设计指导教师：梅林玉职称: 副教授于瑞恩职称: 讲师2018年6月10日中北大学课程设计任务书2017/2018 学年第2 学期学院：机械工程学院专业：包装工程学生姓名：陈俊任学号：1502094144 课程设计题目：矿泉水塑料容器结构设计起迄日期：2018年6月11日～6月17日课程设计地点：2号教学楼指导教师：梅林玉于瑞恩学科副主任：齐明思下达任务书日期: 2018年6月10日课程设计任务书课程设计任务书目录1.产品特性介绍 (1)1.1矿泉水包装的市场调查 (1)1.2内装物介绍 (1)1.3饮用天然矿泉水国家标准 (2)2.设计定位分析 (3)2.1商品定位 (3)2.2消费者定位 (3)3.内包装容器的设计 (4)3.1包装容器材料的选用 (4)3.2包装容器成型方法介绍 (4)3.3包装容器的瓶身设计 (7)3.4包装容器的瓶口和瓶盖的设计 (7)3.5内包装容器的瓶颈与瓶肩设计 (8)3.6包装容器的瓶底设计 (9)3.7包装容器的壁厚分析 (9)3.8内包装容器的结构尺寸及结构图 (11)3.9包装容器的容量计算和塑料用量计算 (11)3.9.1容量计算 (11)3.9.2容量误差计算 (12)3.9.3单个塑料瓶的塑料用量计算 (12)4.包装容器制造的技术要求 (12)5.矿泉水瓶的堆码介绍 (13)5.1简单的外包装介绍 (13)5.2堆码强度分析 (13)6.设计创意说明 (13)7.主要参考资料 (14)矿泉水塑料容器结构设计说明书1.产品特性介绍1.1矿泉水包装的市场调查在工业发达的国家里，矿泉水等纯净的饮用水在一些国家的消耗量增长很快。
例如，法国平均每人每年消费矿泉水５２Ｌ，联邦德国每人每年消费量为２１Ｌ，美国及英国也在迅速增长。
矿泉水除了供人们饮用之外，还用来配制具有特殊风味的威士忌等酒类。
沐浴露塑料容器结构设计说明书
1、材料选择1.1内装物分析沐浴露是洗澡时使用的液体清洗剂。
他是粘稠状体，根据配料不同分碱性沐浴露和酸性沐浴露。
一般沐浴露要比香皂好一些具体的原因请看沐浴露对比里的酸碱值。
沐浴露一般天然安全除菌，自然健康。
1.2 根据内装物选择材料近年来，我国塑料瓶包装有了较快的发展。
塑料瓶包装具有质轻、无破损、卫生等优点，符合各种产品包装的特殊要求。
优质塑料瓶的应用，离不开合理的瓶体结构和完善的生产设备以及成熟的工艺方法。
包装材料发展的趋势是多功能化、高机能化，所谓高机能化，高机能包括材料，总的概念是包装高阻隔性、耐热性、选择透过性、保鲜性、保香、保风味、可吸湿性、抗菌性以及具有一些特殊功能的包装材料。
常见的有PVC LDPE HDPE PP PET PC PS等的材料作为包装容器材料。
聚丙烯PP为白色蜡状固体，无味、无毒，外观上似PE但比PE更透明光亮。
PP属于线性的高结晶性聚合物，熔点为165C, PP的密度为0.89〜0.91，是通用塑料中最轻的一种。
具有优良的防潮性和抗水性，防止异味透过性较好，可以热封合。
PP的抗张强度、硬度、耐磨性以及耐热性均优于PE PP耐热性好，可在100C〜120C下长期使用。
PP 具有极好的耐弯曲疲劳强度，，薄处能经受数万次折叠弯曲。
PP能耐80E以下的酸、碱、盐溶液及大多数有机溶剂，PP有异乎寻常的抗化学溶剂、抗酸抗碱能力。
所以PP容器常用于化妆品、药品、洗涤剂等物品的包装。
即便宜又轻、良好的加工性使得PP用途非常广。
塑料包装容器用材料的选择，主要根据容器本身的强度要求和内装物的特性以及经济成本等进行综合考虑。
所以，根据以上种种要求结合沐浴露自身的特点，这里选用PP 作为包装容器的材料。
2、成型方法及工艺过程200ml沐浴露瓶属于小口颈薄壁容器，中空吹塑容器生产塑料瓶的成型方式主要有以下几种：挤出吹塑成型；注射吹塑成型；拉伸吹塑成型。
以这三种成型第1页共8页方式生产的产品的性能结构均有差别。
中空塑料包装容器结构设计
发泡方法
1) 物理发泡法：
即利用物理原理发泡的方法 A．用惰性气体（CO2,N2…）
B．利用低沸点液体蒸发气体而发泡
30－60℃之间的挥发性液体，如氟利昂、氯化烃、正戊烷等
发泡方法
2) 化学发泡法
发泡气体是由混合原料中的某些组分，在成型 过程中发生化学作用而产生的。 A．发泡气体是由加入的热分解型发泡剂（氟氯烃化合 物 ）受热分解而产生的 B．发泡组分间相互作用产生气体。
3、拉伸倍率（draw ratio）
拉伸倍率 = 延伸比与吹胀比之乘积 实际使用时，拉伸倍率不宜过大，与材料有关,
一般取4～6（表6-19）
三、中空容器设计原则和设计要素
1、设计原则
▲ 综合考虑功能、外观、可成型性与成本等因素 ▲ 吹塑制品的拐角、棱边、凹槽与加强筋要尽可能成较大 的圆弧或球面过渡 ▲ 避免形状突变 ▲ 容器尺寸（壁厚）不宜要求过严。
塑料包装容器结构设计
第三节 中空吹塑成型容器设计
一．、中空容器的类型及制造
将挤出或注射成形所得的半熔 融态管坯（或型坯）置于模具中， 然后闭合模具，在管坯中通入压缩 空气将其吹胀，使之紧贴于模腔壁 上，再经冷却脱模得到一定形态中 空制品的一种加工方法。
一．、中空容器的类型及制 造
1) 挤出吹塑 2) 注射吹塑 3) 拉伸吹塑
2）泡沫塑料的性能特点
密度小，质轻，比强度和比刚度高，可降低运输成 本；具有优良的冲击吸收作用；温度变化时，有较好的 稳定性；PH值属中性，对各种化学产品的抵抗性能好； 导热率低。
3）分类
A．按泡孔结构分：开孔泡沫塑料、闭孔泡沫塑料 B．按软硬程度分：软质泡沫塑料、硬质泡沫塑料、半 硬质泡沫塑料 C．按密度大小分（发泡倍率）：低密度泡沫
第六章 塑料容器结构设计
B
C
挤出成型 （extrusion molding） 如塑料软管管体、吸管及 其它棒状、管状制品。
成型方式
D
吹塑成型 （blow molding） 如大容积小口径 类的瓶、罐类薄 壁容器。
F
E
热成型 （thermal forming） 如盘、盒、杯、碗、泡 罩等半壳状薄壁容器。
3.塑料包装容器原材料
圆角
孔
螺纹
嵌件
标志、文字、符号
2.中空吹塑容器结构
中空容器的类型
• Extrusion Blow Molding
挤出吹塑
中空吹塑
注射吹塑
• Injection Blow Molding
• Stretch Blow Molding
拉伸吹塑
中空吹塑
( 又称吹塑模塑 ) 是借助于气体 压力使闭合在模具中的热熔型坯吹胀形成中空制 品的方法。
结构设计要素 容器壁厚
脱模斜度
支承面
加强筋
中空容器
大型包装桶
软管
发泡类制品
成型收缩形式
成型收缩量
成型收缩率
2.容器尺寸
3.尺寸精度 影响塑件尺寸精度的因素
成型材料 成型条件 塑件形状 模具结构 模具制造 精度
成型后 条件
A
C
B
C
深宽比(H/D)
厚度
圆角
斜度加强筋源自斜度加强筋
6-塑料包装容器结构
2 吹胀比BR 中空容器最大外形尺寸与型坯最大尺寸之 比，一般取2左右，最大为4 3 延伸比SR 中空容器的长度与型坯长度之比
4 吹塑成型常用材料 如HDPE、LDPE、LLDPE、PP、PET、PVC、 PS 等，其中PE 占90%，现PP、PET 大量用 于生产圆瓶。
材料 收缩率（%）
LDPE
9
Injection-Molding Gate Styles
Fig.10.11
Multiple Gating
Complex parts may require multiple gating
Hot-Runner Mold
Fig.10.13
Stack Mold：叠箱注模
Fig.10.14
Molding Undercuts
4 加强筋
• 制品上长条形突起部分，通常起加强和装饰作用 ①作用：
– a. 不增加壁厚，使容器强度和刚度改善； – b. 起辅助浇道作用，改善流动充模状态，有利成形； – c. 避免因壁厚不均而产生的缩也、气泡、凹陷等，减重
②形式：
– 有三角形、梯形和圆形。
③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
b．瓶底：
设计成为凹底，瓶体与瓶底的过渡宜采用大曲率 渐变，避免小曲率突变也可将底部设计成球面形 (耐内压性能高)，但需加底座另也可设计成花瓣 状。
c． 瓶身： 贴标区上下过渡宜平缓，避免突变，避免 采用波纹状槽
塑料包装容器的设计
塑料包装容器结构设计与制造电子教案株洲工学院包装与印刷学院 曾克俭2004年7月目 录绪论 (3)1 塑料包装概述 (5)2 注射和模压成型容器 (14)3 中空吹塑成型容器 (43)4 其它成型容器 (52)5 塑料容器的表面整饰与着色 (60)绪 论● 教学目的本课程是结合包装工程专业的培养目标而开设的一门专业课。
它是研究塑料包装容器结构设计与成型加工技术的一门系统应用学科，是一门应用性很强的课程，也是包装工程专业学生必修的一门专业课。
其教学目的是：1) 了解塑料成型工艺以及其对制品结构设计的影响；2) 掌握塑料包装制品的成型工艺方法以及与制品结构设计的关系；3) 掌握塑料包装制品结构设计的基本理论知识；4) 使学生初步具有塑料包装制品结构设计的能力。
● 教学要求通过本课程的学习，使学生了解塑料包装容器的基本知识；重点掌握注射、模压成型和中空吹塑容器的成型工艺方法及其与制品结构设计的关系；并初步具有塑料制品结构设计的一般能力。
● 本课程学习的内容本课程的学习内容主要包括五章：第一章 塑料包装概述；第二章 注射和模压成型容器；第三章 中空吹塑成型容器；第四章 其它成型容器；第五章 塑料制品的表面整饰与着色。
● 如何学好本课程？本课程是一门应用性很强的课程，在讲述塑料制品的成型加工时，一般不涉及很深的成型理论知识，着重放在成型的基本原理（方法）和特点。
也就是主要研究成型工艺对制品结构设计的影响。
因此，本课程以授课为主，要求认真听课，适当记些笔记，每一章讲述完后，有一定的复习思考题，要求大家独立完成。
为了加强感性认识和实践，将进行一次下厂参观学习和课程设计。
● 主要参考资料包装材料学（塑料部分）塑料成型工艺塑料制品设计塑料模具设计工程制图等1 塑料包装概述● 学习要点：Ⅰ 复习塑料的分类及特性；Ⅱ 塑料包装容器的定义及类型；Ⅲ 塑料包装容器用材料的选择；Ⅳ 塑料包装容器结构设计的一般原则及主要内容；Ⅴ 塑料包装容器结构设计与制造程序。
塑料产品结构设计通用规范
塑料产品设计规范一、塑料及塑料模的基本概念1.1 塑料的分类及性能塑料的品种很多，可以按其组成、性质和用途等对它们进行分类。
1.1.1 依据其热性能分类按照热性能塑料可以分为热塑性塑料和热固性塑料两类。
塑料受热熔融，冷却后凝固，再次加热又可软化熔融，重新制成产品，这一过程可以反复进行多次，而材料的化学结构基本上不起变化，称之为热塑性塑料。
常用的热塑性塑料有：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。
在一定温度下能变成粘稠状态，但是经过一定时间加热塑制成形后，不会因再度加热而软化熔融。
这是因为在成形过程中聚合物分子之间发生了化学反应，形成了交联网状结构，使之成为不熔的固态，所以只能塑制一次，称为热固性塑料。
常用的热固性塑料有：酚醛树脂、环氧树脂、有机硅塑料等。
1.1.2 依据其用途分类按用途不同塑料可以分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。
一般把价格低、产量大、用途广而受力不大的，常用于制造日用品的塑料称为通用塑料。
例如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛、聚苯乙烯等等。
把机械强度高、刚性大的，常用于取代钢铁或有色金属材料制造机械零件或工程结构受力件的塑料称为工程塑料。
例如：聚砜、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚酮等等。
另外，将一些具有特殊功能的塑料，称为特种塑料。
例如：导电的聚乙炔、耐高温的聚芳砜等。
随着聚合物合成技术的发展，塑料可以通过采取各种措施来改进性能和增加强度，从而制成新颖的塑料品种。
1.2 塑料成形方法及塑料的种类1.2.1 塑料的成形方法1.注射成形：注射成形技术是据压铸原理发展起来的,是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一。
注射成形是间歇操作，成形周期短，生产效率高，产品种类繁多，生产灵活。
其制品已占塑料制品总产量的30%以上。
注射成形的工艺原理是将颗粒状塑料原料置于塑料注射成形机内并加热熔化，通过压力作用注射到模具内定型，经过一段时间冷却后取出制品。
2.吹塑成形：吹塑成形是目前塑料成形生产的主要方法，它包括挤出吹塑，如吹塑薄膜；中空吹塑，如吹塑中空的塑料容器等。
第四章 塑料容器
常见容器脱模斜度最小值见表6-8
表6-8 容器脱模斜度最小值(容器在型芯上)
第四章 塑料包装容器结构设计
第一节 塑料概述
一、塑料的分类
1）按照合成树脂的分子结构及其特性分类 2）按塑料的应用范围分类
二、塑料的特性
1）优点 2）缺点
第二节 塑料包装容器概述
一 塑料包装容器的概念
塑料包装容器是指根据包装容器的要求，首先选择好
塑料原料，将其加入到塑料成型机械中，经过加热、加压
5) 脱模斜度
脱模斜度是指平行模具启闭方向制品壁面的倾斜度。 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。
A. 脱模斜度的取法和表示方法
脱模斜度的取法
见教材P150
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 高。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。
二
注射成型的主要设备
1) 注射机（又称注塑机）
上图为震德CJ160E型注塑机外观图
固化，成为坚硬的制件，卸压启模即得制品。
第六节 注射成型
一 注射成型的定义及特点 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。
1）防护、保护性能及作业要求 2）内装物对材料形态要求 3）印刷适应性 4）安全、卫生性
第三篇塑料包装容器结构设计与制造10.20,10.21-22号
9.3.1.3 塑料制品的尺寸精度和公差
（在设计实践中查相应的标准）
9.3.1.4 塑料制品的表面粗糙度
（在设计实践中查相应的标准）
9.3.2 制品几何形状的制约因素
9.3.2.1 塑料制品的外部形状
对于利用注射或压制成型的塑料容器，考虑到其强度、 刚度以及成型的难易程度，通常其外形设计成矩形 或圆柱形为佳。而在转角处，以圆弧过渡。在设计 制品外形时，还应当兼顾其内部形状，尽可能做到 壁厚均匀。另外，容器壁上尽量避免通孔、凹进和 凸起。
9.3.2.4 塑料制品的加强筋与防变形结构
通过添加加强筋，可以提高制品的强度与刚度。而对于 制品中面积较大的面，为了防止其变形，则应当在制 品上设置一些防变形结构。
9.3.2.5 圆角 9.3.2.6 支撑面、孔及其它局部结构
（自学，一般了解）
习题：
第三篇思考题 1，3，4，6
塑料包装容器可分为刚性与柔性两大类：刚性容器指具 有一定形状、较好的刚度与强度的容器，如塑料箱、 盒、盘、瓶等；柔性容器指在包装后无固定形状、质 地较为柔软的容器，如塑料袋、膜等，通常将使用柔 性容器的包装叫做软包装。 本课程主要介绍刚性塑料包装容器的结构设计。
8.1.1 箱式包装
塑料包装箱一般采用热塑性塑料如 PP（聚丙烯）、 HDPE（高密度聚乙烯）等加工而成，其形状通常 为矩形，以提高其强度和刚度。 塑料包装箱广泛用于食品、饮料等玻璃容器的周转包 装。也有许多产品本身就采用塑料箱进行包装，如 电动工具的包装箱。
8.1.4 大型塑料桶
大型塑料桶通常指其容量为 5~250L 的桶形塑料包装 容器，这类容器通常采用 HDPE、改性 HDPE、PC 等材料制造。 大型塑料桶一般用于工业包装。比如颜料、油类、海 产品、盐渍产品。容量较小塑料桶则常常用来包装 饮用水、食用油等商品。
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塑料容器结构设计从包装容器结构而言，塑料容器可以分为箱、瓶、罐、管、袋以及大型容器等；从成型方法考虑，又可分为注射、压制、压铸、中空和真空成型容器等。
塑料容器主要根据包装要求进行设计。
由于塑料有其特殊的物理机械性能，因此设计时必须充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，容器形状应尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点。
塑料容器结构设计的主要内容包括容器的形状、尺寸、壁厚、斜度，以及加强是筋支承面、圆角、螺纹、嵌件、文字和商标等。
一、塑料容器常见类型1、箱式塑料箱一般用热塑性塑料加工而成，箱壁常采用加强筋来强化。
其形状可以是矩形或其他形状，同时还可以设置箱盖或隔档，广泛用于食品、饮料、啤酒等玻璃容器包装商品的周转或小型产品毛坯、半成品、配套产品及零件的厂里运输和贮存等。
2 、盘式盘式容器一般具有加强筋，常用压铸或挤压方法制成。
它主要用于贮存和运输一些小型、易变形、怕挤压的商品，如糕点、水果、鸡蛋以及厂内小件物品的输送。
3 、销售用塑料包装容器直接用于销售商品的塑料包装容器常见的有罐式、桶式和盒式等，一般用注射成型、压制成型和压铸成型等方法制造，多为一次性使用。
4 、中空塑料包装容器中空塑料包装容器一般采用中空吹塑成型，常见的有瓶式、小口桶式，主要作为饮料、中低档化妆品以及液体化工产品的包装。
5 、大型塑料包装桶大型塑料包装桶的容积从5L到250L 不等，成型方法常采用旋转模塑、注塑和挤出成型。
其结构有小盖密封桶、大盖密封桶和敞口盖桶。
6 、塑料包装软管塑料包装软管的管体一般采用挤出成型，而管肩管颈采用注射成型，然后将两部分熔接。
主要用于化妆品、医药、食品、水彩、油墨以及家用化工产品等膏体、乳剂或液体的包装。
7 、塑料袋包装用塑料薄膜制作的包装袋和用塑料编制而成的编织袋，常用于包装食品、粮食和化工产品。
二、塑料包装容器结构设计需考虑的因素1、 塑料的特性1）、机械性能：包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击强度、硬度、耐磨性、疲劳特性、蠕变载荷变形等；2）、热特性：包括成型温度范围、热膨胀率、热变形温度、燃烧性、脆化温度、低温特性等；3）、电特性：包括绝缘性、表面静电等；4）、化学特性：包括耐药品化学性、吸水吸湿性、透气性、毒性、与内装物的化学相容性等；5）、光学特性：包括光线透过率、透明度、耐光性、放射线变化；6）、其他特性：包括收缩性、比重、流动性、着色性、适印性等。
2 、塑料容器的成型性1）、成型条件：包括成型温度、成型压力、成型周期；2）、外观质量：包括微孔、裂痕、灼伤等；3）、变形性：包括变形后加工及矫正措施等。
3 、模具结构及加工1）、模具加工：包括模具材料，模具的切削加工性能，模具加工方法诸因素；2）、模具结构：包括分型面，镀块结合线，浇口位置，顶出方法等。
4 、容器使用条件容器使用条件必须考虑内装物性质，使用目的、性能，及使用状态(温度、湿度、载荷等)。
5 、经济性经济性包括成本、价值观、促销能力、消费者能够接受的程度等。
三、注射、压制和压铸成型塑料容器结构1、 壁厚1）、塑料包装容器的壁厚度：塑料包装容器的壁厚设计十分重要，它根据容器的用途、强度、配合、结构和重量的要求以及成型时的流动性、变形、硬化、顶出方式等情况来决定，尤其是要决定能满足性能要求的最经济的壁厚。
因此不仅应该知道塑料的性质，而且要考虑成型条件。
常用热固性塑料，小型件壁厚取1.6～2.5mm；大型件取3.2～8.0mm；布基酚醛塑料等流动性差的应取较大值，但也要小于10.0mm；脆性塑料如矿物充填的酚醛塑料壁厚不小于3.2mm；热塑性塑料容易制成薄壁容器，壁厚能达0.25mm，但设计时一般不小于0.6～0.9mm，常取2.0～4.0mm。
如果壁厚过大，不仅造成原料浪费，而且增加了冷却时间，影响了产品质量(如出现气泡、缩孔、翘曲等缺陷)。
2）、壁厚比较均匀：塑料容器除了要有必要的厚度外，还要求壁厚比较均匀，不要出现过厚或过薄的现象，否则由于收缩不均匀，造成应力集中而出现裂纹和变形等缺陷。
如果塑料结构必须有厚度不均匀时，应采取平缓过渡以避免突变。
壁厚不均会引起变形，其不均匀度有一定比例，如热固性塑料连接处厚度比为1∶3～1∶5，热塑性塑料连接处厚度比为1∶1.2～1∶1.5。
3）、壁厚考虑设计因素：一般决定塑料容器壁厚时，必须考虑以下因素：结构强度，脱模强度，对冲击力的分散性，嵌件处破裂情况。
孔窗嵌件处产生的熔接痕强度，薄壁烧焦程度、厚壁处发生塌坑情况和因流动性而造成的充料不足等。
除上述之外，还必须考虑壁厚与加强筋、凸台的关系。
容器壁厚的强度不足时要设置加强筋，或由于结构的特定要求而设计其他用途的筋或者设置凸台。
如果壁厚与筋同壁厚的关系不正确，易出现缩孔现象。
2、 防变形结构1）、侧壁防变形结构：可以采用改善容器形状的办法。
例如在不影响使用的前提下，将矩型容器的四侧壁均设计成向外凸出的弧形，使变形时不易觉察到。
当然，增加侧壁和边缘刚性的方法很多。
如箱型容器侧壁为防止内翘曲而进行的带状增强；容器边缘增加刚性和减少变形设计。
2）、底部防变形结构：对于箱型容器等最应注意的是其底部，这一部分是大平面，从强度及防止变形上考虑，除了设置加强筋外，还可以将底部制成波形、棱锥体，或在底部制成圆角凸起形状，均可以分散应力。
当底部很大时，增大转折处圆角的半径值或设计成阶梯形，也能有效地防止变形。
薄壁容器的底或盖，如制成球面或拱曲面，也可以取得良好的效果。
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，甚至在脱模过程中由于模塑内应力而开裂。
为了减少其变形，转角处要做成圆角，以分散应力。
同时圆角的可改善塑料的充模特性，使其容易流动，并制得完整无缺的制品。
另外，塑料制品的圆角，也使得模具型腔对应部位亦呈圆角，从而增加了模具的坚固性。
以容器整个底面作支承面是不合理的，因为稍微翘曲或变形就会使容器底部不平。
常以凸出的底脚(三点或四点)或凸边来作支承面，其凸起高度常取0.3～0.5mm。
3）、强筋防变形结构：实践证明，单靠增加壁厚的方法来提高容器的强度，是不正确的，因为易产生缩孔和凹痕。
因此也可以采用加强筋以改善容器结构的方法。
加强筋除了增强容器的强度和刚度外，还可以改善塑料成型时的流动情况(尤其加强筋是沿塑料流向时)。
加强筋的布置应避免或减少塑料局部集中，否则会产生缩孔或气泡。
加强筋的布置应考虑料流方向，即应使加强筋的方向与料流方向一致，否则会搅乱料流，从而降低塑料的韧性。
加强筋必须有足够的斜度，筋的底部应呈圆弧过渡。
当容器底部有加强筋时，应使加强筋与支承面之间相差0.5mm的高度。
3 、工艺性结构1）、分型线：塑料在模具中成型，为了将塑料从模具中取出，模具分开的面对模具来讲叫分型面，对塑件来讲叫分型线。
分型线的位置有垂直于开模方向的，用平行于开模方向的，也有倾斜于开模方向的。
分型线有直线、折线和曲线等。
分型线的位置直接影响模具加工和使用难易程度以及制品的外观尺寸精度。
因此，除了必须开设在塑件断面轮廓最大的地方，才能使塑件顺利地从型腔中脱出来，还应尽力做到：分型线要设在塑件表面看不到的地方；分型线要便于模具加工；分型线必须设置在溢边易于处理的部位。
2）、脱模斜度：由于塑料在冷却时的收缩，会使塑料成型品紧包在阳模或型芯上。
为了方便塑件从模具中取出，与脱模方向平行的塑件表面，都应具有合理的脱模斜度。
如果脱模斜度过小，则脱模困难；如果斜度过大，会影响塑件的尺寸精度。
其大小因塑件形状、材料种类、模具结构以及加工方法而异。
4、容器的局部结构1）、铰链：用聚丙烯塑料制作带盖包装容器，可以将盖、盒及薄膜铰链一次注塑成型，成为链体结构。
其铰链的厚度因容器大小而异，但最厚不得大于0.5mm，而且厚度要均匀。
2）、孔与侧凹：孔使塑件上有熔接纹，它会削弱其强度，因此其结构设计时周边要加厚；孔与孔的间距宜取孔径的2倍；孔和塑件端部的间距最好在孔径的3倍以上。
对于与塑料流动方向垂直的盲孔，当孔径D<1.5mm时，型芯有弯曲的危险，因此深度(L)最好不超过孔径(D)的2倍。
两颗芯对接的通孔，上下孔有偏心的可能，所以要将其中一个孔加大。
侧孔与侧凹成型时会造成模具结构的复杂化，且模具成本会显著增加。
因此设计时要尽量避免侧孔或侧凹，达到简化模具结构，提高塑件质量的目的。
3）、嵌件：在成型过程中，为增强塑件的强度和刚度，有时在包装容器上加上金属或非金属嵌件。
由于嵌件容器会降低生产效率，使生产过程不易实现自动化，因此要尽量避免设计嵌件或者采用后装配。
嵌件设计要尽量做到嵌件材料和周围塑料材料的膨胀系数接近；嵌件周围料层不宜太簿；嵌件尽可能设计成圆形或对称形状；嵌件要避免尖角，转角处应设计成圆角；小型圆柱形嵌件可采用开槽或滚花结构。
4）、螺纹：塑料包装容器的螺纹在模塑中直接成型，精度要求不高，螺牙断面为圆形或梯形。
这样既不影响塑料的脱模，也不会降低塑料的使用寿命。
5 、外观结构塑料包装容器上的文字、符号与花纹有三种形式：凸字、凹字。
其要求是：凸出高度不小于0.2mm；宽度不小于0.3mm，一般以0.8mm为宜；两线间距不少于0.4mm；凹凸字边框可比文字字体高出0.3mm以上；字体和符号的脱模斜度大于10°。
四、吹塑成型塑料容器结构吹塑成型是塑料加工的重要方法之一，其原料有高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、纤维素塑料、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯和聚酯等。
吹塑成型加工的方法有挤—吹成型，注—吹成型和双向拉伸吹塑成型等。
吹塑容器在设计时必须考虑吹胀比、延伸比、垂直载荷强度、容器刚性、支承面、瓶口螺纹、形状和外表面等。
1 、吹胀比与延伸比吹胀比指塑件最大直径与型坯直径之比。
该比值要选择适当，过大会使塑件壁厚不均匀，加工工艺条件不易掌握。
一般吹胀比取2:1～4:1，但常用2：1。
在延伸吹塑中空塑料中，塑件长度与型坯长度之比叫延伸比。
延伸比的选择十分重要。
延伸比确定以后，型坯长度就确定了。
2 、强度与刚度1）、垂直载荷强度：对于塑料瓶来说，它必须经受来自多方面的垂直载荷，其中首当其冲的是来自加料嘴和压盖机构的压力。
A、瓶肩上的倾斜角：强度上的潜在易损因素是瓶肩上的倾斜角。
例如，高密度聚乙烯吹塑瓶，其倾斜角在瓶肩长度(L)为12.7mm时至少应超过12°；瓶肩长度(L)为30.8mm时就为30°。
不同树脂不同重量，瓶肩造型也不同。
B、瓶体与瓶肩接合部位大弯曲半径：在瓶体与瓶肩接合部位，只要允许就尽可能采用较大的弯曲半径(R)，这样由于降低了转折部分的应力，从而提高了瓶子的垂直强度。
B、瓶底大曲率渐弯结构：对瓶身强度也有明显的影响，瓶身与瓶底转折处的锐角将削弱瓶子的垂直强度。