一、概述
（一）塑料包裝容器類型
1．箱、盒類
塑料包裝箱主要用熱塑性塑料（如聚丙烯、高密度聚乙烯等）采用注塑和模壓成型工藝加工而成。根據(jù)需要，它可加工成型各種外形，另可設(shè)置箱蓋或隔板，箱壁多采用加強(qiáng)筋強(qiáng)化。箱式容器因具有強(qiáng)度、剛度和抗沖擊性好而被廣泛用于食品、飲料、農(nóng)產(chǎn)品和各種工業(yè)成品、半成品的周轉(zhuǎn)包裝。塑料包裝盒主要采用聚乙烯、ABS和脲醛塑料等通過(guò)注塑、壓制、壓鑄成型。多為一次性使用的廣口狀容器。
2．瓶類
塑料瓶可采用聚乙烯、聚丙烯等熱塑性塑料加工制成。一般小口頸瓶采用中空吹塑成型；廣口瓶采用中空吹塑或注射成型。瓶形有圓形、方形、異形等，瓶口大多有螺紋。主要用于飲料、化妝品及各種液體的包裝。
3．桶、罐類
這類塑料容器容積為5L到250L，主要用高密度聚乙烯、乙烯醋酸共聚物等，通過(guò)旋轉(zhuǎn)模塑、注塑或擠出吹塑成型。主要用于工業(yè)原料、油脂類、化工產(chǎn)品的包裝。
4．半殼狀容器
這類容器是以塑料片材如聚氯乙烯等為原料，采用熱成型方法加工而成。形狀有杯、碗、盤等，主要用于食品、藥品和日用品的包裝。
5．軟管
管體通過(guò)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。塑料軟管主要用于化妝品、藥品、食品、顏料及各種膏體乳劑的包裝。
6．發(fā)泡成型制品
該制品多用于運(yùn)輸包裝內(nèi)襯。
（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。包裝容器常用塑料的基本性能。選擇塑料包裝容器材料，主要根據(jù)容器本身的強(qiáng)度要求和被包裝產(chǎn)品的特性及經(jīng)濟(jì)成本等因素進(jìn)行綜合考慮。
（三）塑料包裝容器成型工藝過(guò)程概述
1．注射成型
注射成型又稱注射模塑或注塑，是塑料成型加工中采用最普遍的一種方法。其基本工藝過(guò)程為：將粒狀或粉狀熱塑性塑料加進(jìn)注射機(jī)料筒，塑料在料筒內(nèi)受熱而轉(zhuǎn)變成具有良好流動(dòng)性的熔體；隨后借助柱塞或螺桿所施加的壓力將熔體快速注入預(yù)先閉合的模具型腔，熔體取得型腔的型樣后轉(zhuǎn)變?yōu)槌尚臀?；最后?jīng)冷卻凝固定型為包裝容器制品。
注射成型具有能制造外形復(fù)雜、尺寸精確，且?guī)都娜萜髦破?，成型周期短、效率高，易于?shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)；但所需模具復(fù)雜、制造成本高，故只適合于容器制品的大量生產(chǎn)。
2．模壓成型
模壓成型又稱壓縮模塑或簡(jiǎn)稱模壓。其成型工藝過(guò)程為：將預(yù)熱的熱固性塑料定量地加入已加熱的模內(nèi)，然后閉模，在壓力的作用下，塑料在型腔內(nèi)受熱、受壓熔化，向型腔各部位充填，多余熔料從分型面溢出成為溢邊，經(jīng)一定時(shí)間的交聯(lián)反映后，塑料固化成堅(jiān)硬的制件，啟模去掉溢邊即得包裝容器制品。
模壓成型由于在成型中需對(duì)模具交替加熱與冷卻，生產(chǎn)效率低，實(shí)際使用較少。
3．吹塑
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3種。
(1)擠出吹塑工藝過(guò)程。通過(guò)擠出機(jī)塑料熔融并成型管坯，閉合模具夾住管坯，并將吹塑頭插入管坯一端，管坯另一端被切斷；通入壓縮空氣吹脹管坯，成型制品；冷卻吹塑制品，啟模去掉尾料即得容器制品。
擠出吹塑成型具有生產(chǎn)效率高，適合多種塑料和生產(chǎn)大容器制品，容器制品成品率高，壁厚可連續(xù)控制的優(yōu)點(diǎn)；但容器制品質(zhì)量受加工條件影響大，溢邊需要修整。
(2)注射吹塑工藝過(guò)程。由注塑機(jī)將塑料熔體注入帶吹氣芯管的管坯模具成型管坯，啟模，管坯帶著芯管轉(zhuǎn)入到吹塑模具中；閉合吹塑模具，壓縮空氣通人芯管坯成型制品，冷卻定型，啟模即得容器制品。
注射吹塑具有吹塑的容器制品不需要修整，尺寸精度高，質(zhì)量偏差小，吹塑周期易控制，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)；但模具制造要求高，只適合生產(chǎn)容器容積小(小于2L)、形狀簡(jiǎn)單、無(wú)手把、批量大的中空容器。
(3)拉伸吹塑工藝過(guò)程。典型的成型工藝有兩種：其一是將注射成型管坯加熱到塑料拉伸溫度，在拉伸裝置中進(jìn)行軸向拉伸，然后將已拉伸的管坯移到吹塑模具中，閉模，吹脹管坯成型制品。其二是將擠出管材按要求切成一定長(zhǎng)度，作為冷管坯，然后將冷管坯放入加熱裝置中加熱到塑料拉伸溫度，再將熱管坯送至成型臺(tái)，閉模，使管坯一端成型容器頸部和螺紋并進(jìn)行軸向拉伸，吹脹管坯成型，冷卻啟模即得到容器制品。
拉伸吹塑具有成品率高，易于成型，生產(chǎn)效率高，制品質(zhì)量易控制、沖擊強(qiáng)度高、透明性、氣密性好等優(yōu)點(diǎn)，但成型工藝對(duì)材料和成型條件要求高。適合于批量大、形狀簡(jiǎn)單的小型容器（小于2L）的制造。
4．熱成型
熱成型系對(duì)熱塑料片材，先進(jìn)行加熱使其軟化到近熔融狀態(tài)，在成型力作用下塑料分子產(chǎn)生流動(dòng)，經(jīng)冷卻后定型，形成容器制品。
熱成型具有能制造壁厚?。ㄟ_(dá)0.005mm）、尺寸大（達(dá)2m）、耐沖擊性高的容器制品。但容器制品尺寸精度低，成型深度有限，材料消耗大。適合于從小批量到大批量、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的容器制品制造。
5．旋轉(zhuǎn)成型
旋轉(zhuǎn)成型既可制造小型塑料中空容器，更適合制造大型塑料中空容器。成型工藝過(guò)程為：將定量的粉狀、液狀、糊狀樹脂加入置于旋轉(zhuǎn)機(jī)上可開閉合的陰模中，然后閉合模具，通過(guò)外界加熱使模具壁面溫度達(dá)到樹脂熔融溫度，在加熱的同時(shí)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)，模具繞正交的主、次兩主軸作復(fù)合旋轉(zhuǎn)。使樹脂在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中熔融并均勻地涂布在模具壁面上，待冷卻后，旋轉(zhuǎn)機(jī)停止，啟模修整即得中空容器制品。
旋轉(zhuǎn)成型具有能制造復(fù)雜形狀、壁厚均勻、尺寸大（達(dá)2m×Zm×4m）的中空容器制品，且生產(chǎn)成本低。但容器制品外觀差、尺寸精度低且制品內(nèi)表面不能加工。只適合于小批量生產(chǎn)。
其他成型方法還有真空成型、發(fā)泡熱成型等。
二、注射壓制和壓鑄成型容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（一）壁厚的設(shè)計(jì)
確定塑料容器的壁厚是很重要的，應(yīng)根據(jù)容器的用途、強(qiáng)度、配合結(jié)構(gòu)和重量的要求以及成形時(shí)的流動(dòng)性、變形、硬化、頂出等情況來(lái)決定，尤其是要決定能滿足性能要求的最經(jīng)濟(jì)的壁厚，為此不僅應(yīng)該知道塑料的性質(zhì)，而且要考慮成型條件。
常用的熱固性塑料，小型壁厚取1.7-2.5mm；大型件取3.2-8mm，一般沒有大于lOmm的，因?yàn)楸诤襁^(guò)大不僅浪費(fèi)材料，延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，而且易造成固化不安全。
除了必要厚度之外，還要求壁厚比較均勻，否則由于過(guò)厚過(guò)深處收縮不均勻，造成應(yīng)力集中而發(fā)生裂紋和變形等。
此外，還必須考慮以下因素：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、脫模強(qiáng)度、對(duì)沖擊力均勻的分散、嵌件處可能出現(xiàn)的破裂情況，塑料本身的流動(dòng)性，加強(qiáng)筋和凸臺(tái)設(shè)置情況等。
（二）防變形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
要注意改善形狀，變直角為圓角，設(shè)置加強(qiáng)筋，支承面上設(shè)置凸緣。例如：對(duì)矩形薄壁容器，如果預(yù)先將容器側(cè)壁設(shè)計(jì)成稍外凸，使變形后正好平直則是理想的。
(a)是箱型容器側(cè)壁為防止翹曲而進(jìn)行的帶狀增強(qiáng)；(b)是容器邊緣的設(shè)計(jì)實(shí)例，以此來(lái)增加剛性和減少變形；(c)是為了加強(qiáng)大平面底部強(qiáng)度，除了設(shè)置加強(qiáng)筋外，還可以將底部制成波形、棱錐體，或在底部制成凸緣形狀；(d)是為了防止大底部變形，將轉(zhuǎn)角處的半徑增大或設(shè)計(jì)成階梯形；(e)是為了加強(qiáng)薄壁容器的底和蓋的強(qiáng)度，而將其設(shè)計(jì)成球面或拱曲面。
兩面相交的尖角部分由于內(nèi)應(yīng)力集中，在受力或受沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，甚至在脫模過(guò)程中即由于模壁內(nèi)應(yīng)力而開裂。為了減少變形，轉(zhuǎn)角處要做成圓角，以分散應(yīng)力。同時(shí)圓角大大地改善了塑料的充模特性，使其容易流動(dòng)，并制得完整的產(chǎn)品。另外，塑料的圓角也使得模具型腔對(duì)應(yīng)部位亦呈圓角而增加了模具的堅(jiān)固性。塑件的外圓角對(duì)應(yīng)著型腔的內(nèi)圓角，它使模具在淬火或使用時(shí)不致因應(yīng)力集中而開裂。但在塑件某些部位，如分型面、型態(tài)與型腔配合處等不便作圓角而只能采用尖角。
加強(qiáng)筋可以增強(qiáng)容器的強(qiáng)度和剛度。沿著塑料流動(dòng)方向的加強(qiáng)筋，還能降低塑料的充模阻力，改善塑料在成型過(guò)程中的流動(dòng)情況。
加強(qiáng)筋的布置應(yīng)避免或減少塑料局部集中，否則會(huì)產(chǎn)生縮孔和氣泡。
將塑件的整個(gè)底面設(shè)計(jì)為支承面是不合理的。因?yàn)樗芗栽S翹曲或變形就會(huì)使底面不平，常以凸出的底腳（三點(diǎn)或四點(diǎn)）或突邊來(lái)作支承面，其凸出高度常取0.3-0.5mm。
（三）合頁(yè)設(shè)計(jì)
為了充分利用塑料的特性，有些塑料箱型包裝的底和蓋通過(guò)合頁(yè)連為一體。例如選用聚丙烯合頁(yè)可以省略箱類塑料的安裝工序，防止利用金屬零件而生銹，且可以達(dá)到幾十萬(wàn)次彎折不斷裂。
（四）分型線設(shè)計(jì)
塑料在模具中成型，為了將塑料件從模具中取出，模具分開的面對(duì)塑件來(lái)說(shuō)叫分型線。分型線的位置有與開模方向垂直、平行、傾斜之分；還有直線、彎折
（五）脫模斜度設(shè)計(jì)
為了容易從模具中取出塑件，設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須有脫模斜度。脫模斜度雖因塑件的形狀、成型塑料的種類、模具的結(jié)構(gòu)、表面光潔度以及加工方法等的不同而異。壓制成型深度較大的容器時(shí)，不單要求陰陽(yáng)模均應(yīng)有足夠的斜度，而且希望陽(yáng)模斜度大于陰模斜度，這樣塑件下部的側(cè)壁厚度將大于上部的厚度。
（六）孔的設(shè)計(jì)
孔會(huì)使塑件上有熔接痕，也是使強(qiáng)度削弱的主要原因之一。因此，要注意孔的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì)。
（七）嵌件的設(shè)計(jì)
成型過(guò)程中，直接將金屬件（或非金屬件嵌入塑件，使金屬件（或非金屬件）與塑件固定為一個(gè)整體，這個(gè)金屬件（或非金屬件）稱為嵌件。其加入的目的是為了增強(qiáng)塑件的強(qiáng)度和剛度，也有時(shí)為達(dá)到某一特殊要求，如化妝品包裝的裝飾性嵌件。
嵌件的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下問(wèn)題：嵌件材料膨脹系數(shù)與所選用塑件材料的膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能接近；嵌件周圍料層厚度不宜太薄，否則會(huì)因收縮而破裂；嵌件應(yīng)盡可能采用圓形或?qū)ΨQ的，以保證其收縮均勻等。
三、其他工藝成型容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（一）真空成型容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1．幾何形狀
真空成型采用塑料片材縱橫延伸，最適合于制作口寬、深度淺等單純的箱、杯形容器，如杯狀、盒狀等。
塑料制品的深度與寬度（或直徑）之比（H/D）稱為深寬比。它反映了塑料容器制品真空成型的難易程度，一般深寬比越大成型越困難。故真空成型的塑料容器制品深度是有限度的。在設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)塑料容器制品的要求，所用片材厚度與拉伸以及模具制造和成型工藝條件綜合考慮。一般選用深寬比為0.5～1.0，最大不得超過(guò)1.5。
2．圓角
為避免角隅處厚度過(guò)于減薄和應(yīng)力集中，塑料容器制品的轉(zhuǎn)角處不允許尖角，圓弧半徑盡可能大些，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的脫模斜度。使用凹模（陰模）成型時(shí)，由于容器制品的收縮，易于脫模，模壁斜度可取較小值，理想的斜度為1/60，如果使用凸模（陽(yáng)模），模壁斜度要取較大值，如1/20。
4．切槽
在容器制品的底面可設(shè)計(jì)有深、淺、寬、窄不同的切槽，總的設(shè)計(jì)原則是切槽應(yīng)增加強(qiáng)度便于成型。
5．加強(qiáng)筋
真空成型的容器制品中，以大面積的敞口容器為多，由于所選片材厚度有限制，成型中片材因受拉伸而變薄，為保證容器制品的剛度，應(yīng)在適當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)置加強(qiáng)筋。
6．片材厚度的選定
對(duì)于熱成型，使用的片材厚度最好為0.1～0.8mm。一般在大批量使用的情況下，可自定片材厚度，而在少量使用的情況下，則應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)厚度的塑料片材。
用一張塑料片材進(jìn)行熱延伸成型加工往往會(huì)出現(xiàn)容器制品的壁厚不均勻，壁厚最薄的部分也是容器制品上強(qiáng)度最弱的部分。設(shè)計(jì)上控制容器制品上最薄的部分，使之保持一定的厚度，就能保證整個(gè)容器制品的強(qiáng)度。故選用片材的厚度可用下式計(jì)算：
當(dāng)熱成型深度較大和凹凸較大的容器制品時(shí)，容器制品壁厚的不均勻度較大，為保證最小容器制品的壁厚，應(yīng)選擇厚度較大的片材。
7．尺寸精度與熱變形
對(duì)于收縮率大的塑料如聚乙烯、聚丙烯，在加工時(shí)的取向不同會(huì)產(chǎn)生較大的方向差異誤差。故熱成型由于材料的關(guān)系，不能制造精密容器制品。
環(huán)境、氣溫的變化對(duì)成型后的容器制品尺寸和穩(wěn)定性也有很大影響。除在使用上要注意曝冷曝?zé)嵬?，在設(shè)計(jì)上要盡量減少材料出現(xiàn)過(guò)度延伸和出現(xiàn)銳角。
（二）旋轉(zhuǎn)成型容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1．幾何形狀
若采用旋轉(zhuǎn)成型方法制造，則應(yīng)在設(shè)計(jì)上保證容器制品的幾何形狀適合于旋轉(zhuǎn)成型的工藝要求，必須是中空的。
2．工藝要求
(1)壁面間隙。中空容器壁面之間最小間隙應(yīng)大于其壁厚的4倍，否則會(huì)出現(xiàn)壁面間的粘連。
(2)凸凹部位。中空容器制品內(nèi)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。對(duì)于外凸，為保證充填其寬度不得小于6mm，夾角不得小于90。。
(3)壁面。旋轉(zhuǎn)成型大面積平坦壁面較困難，一般在設(shè)計(jì)上可在壁面加筋和凹凸圖案，這樣既提高容器制品剛度又利于成型。筋應(yīng)盡量選擇寬而低的筋，避免出現(xiàn)粘連現(xiàn)象。
3．壁厚
設(shè)計(jì)上，旋轉(zhuǎn)成型容器制品的壁厚應(yīng)均勻一致，厚度大小可具體考慮容器制品的使用要求確定，但應(yīng)盡量控制在1.6-6mm范圍內(nèi)，最大壁厚不得超過(guò)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。
在成型過(guò)程中，可以通過(guò)加入模具中塑料量的增減調(diào)節(jié)來(lái)控制壁厚或作適當(dāng)調(diào)控。
4．圓角
旋轉(zhuǎn)成型容器制品其外壁面轉(zhuǎn)角受模具內(nèi)型面轉(zhuǎn)角控制，容器制品內(nèi)壁面轉(zhuǎn)角在成型時(shí)自然形成圓角，一般內(nèi)壁面圓角半徑稍大于外壁面圓角。設(shè)計(jì)上要求外壁圓角半徑最小要大于2倍的壁厚。
旋轉(zhuǎn)成型的容器制品在設(shè)計(jì)上應(yīng)避免銳邊和尖角，在所有的角隅處均應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。
5．脫模斜度
因旋轉(zhuǎn)成型是在凹模中完成，對(duì)收縮率較大的塑料制造的容器制品能自然脫離模具型面，設(shè)計(jì)上可不考慮脫模斜度。若加工的塑料材料為硬質(zhì)或收縮率小，則垂直方向壁面應(yīng)考慮脫模斜度的影響。脫模斜度一般取1/9，最小為1/45。
6．尺寸公差
設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)成型的容器制品時(shí)一般不可將容器制品的尺寸精度確定得太高。推薦選取的容器制品尺寸偏差為公稱尺寸的±5%。
如果用旋轉(zhuǎn)成型制造高尺寸精度的容器制品，在設(shè)計(jì)上，首先必須選擇收縮率低的塑料；其次，必須通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定塑料在旋轉(zhuǎn)成型加工條件下的塑料實(shí)際收縮率，然后以該收縮率作為依據(jù)精確設(shè)計(jì)模具型腔尺寸。
（三）泡沫塑料容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
泡沫塑料包裝容器主要用于產(chǎn)品運(yùn)輸中的防震和緩沖包裝以及食品包裝。
對(duì)這類容器制品，在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除了按照緩沖及防震原理考慮外，還應(yīng)按成型工藝要求考慮來(lái)確定其幾何形狀及各部分尺寸，以期獲得完美的容器制品。
1．壁厚
壁厚應(yīng)保持基本一致。壁厚如果不均，因壁薄部分冷卻較快，與厚壁連接的部位易產(chǎn)生熔合不良。如果由于幾何形狀的限制這種情況的出現(xiàn)不可避免時(shí)，則應(yīng)當(dāng)考慮將厚壁的背面做成凹槽，以保證壁厚的均勻。
在結(jié)構(gòu)上應(yīng)防止壁厚的突變，相鄰兩個(gè)不同壁厚的差異應(yīng)小于3:1，而交接處要用圓角過(guò)渡，以避免該部位出現(xiàn)熔合不良。
泡沫塑料容器形成壁厚的必要條件是在模具的最薄部位發(fā)泡粒子必須3粒以上并列。故可據(jù)此確定泡沫塑料容器的最小壁厚。
2．圓角
發(fā)泡成型的泡沫塑料容器制品是由顆粒狀塑料經(jīng)膨脹熔合成型，其角隅處往往成為強(qiáng)度最弱部位，尤其是遇到銳角處就熔合不好，且密度低。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)力求避免銳角，設(shè)計(jì)成半徑為3～12mm為最佳，一般對(duì)內(nèi)壁圓角和加強(qiáng)筋根部圓角可取較小值，外壁圓角則應(yīng)取較大值（內(nèi)壁圓角十壁厚）。如果采用的塑料顆粒尺寸較小，內(nèi)角圓角半徑也可以小至1.5mm。
3．形狀
應(yīng)盡量避免在開模方向的側(cè)面設(shè)計(jì)成凹槽，因?yàn)槌尚瓦@些凹槽要在模具上設(shè)計(jì)側(cè)抽芯，從而造成模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具易泄漏蒸氣，使生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)而增加成本。
4．脫模斜度
泡沫塑料容器制品至少應(yīng)有1/20的脫模斜度，一為脫模容易，二為避免側(cè)壁在脫模時(shí)留下劃痕，影響表面質(zhì)量。
5．邊緣部位
因?yàn)檫吘壊课惶幱诜中兔嫔?，蒸氣易出現(xiàn)跑漏，使溫度降低，出現(xiàn)熔合不良，降低該部位的強(qiáng)度，故邊緣部位的壁厚不可邊薄。
6．分型面
分型面要設(shè)計(jì)在直壁相接處，不可放在直壁與平面相接處。因直壁與平面相接時(shí)，在模具上那個(gè)平面易跑漏蒸氣，會(huì)造成熔合不良。
7．充料口
因?yàn)槌淞掀凡豢杀苊鈺?huì)留下填料痕跡，影響外觀，設(shè)計(jì)上，應(yīng)將其置于外表面不明顯的部位。
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