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【摘 要】所谓的塑料包装容器的成型技术是一种二次热成型技术，这种技术在塑料包装领域应用十分广泛，随着科学技术的不断进步，塑料包装容器成型技术也在不断发展。本文重点介绍了塑料包装容器成型法，并且计算和讨论了模具结构在设计中的很多实际问题，同时也介绍了各种模具材料的选择以及模具在真空时的设计计算方法。
【关键词】包蓑容器 模具设计 成型技术
塑料包装容器的成型技术始于20世纪80年代，这种技术使得包装容器的价格低廉并且质量很好，其主要的原料通常为一些有机玻璃和PVC板材。通常情况下，塑料包装容器的模具结构比较简单，采用真空成型法或者压缩空气成型法就可以制造其模具。其中真空成型的方法还可以分为六种：（1）阴模成型法；（2）阳模成型法；（3）吹泡成型法；（4）阴阳模成型法；（5）柱塞推下真空成型；（6）压缩空气成型法。本文主要介绍二次热成型方法和模具设计要点。
1 二次热成型方法
1.1 阴模成型
阴模成型法的核心是将塑料片材进行加热，等片材软化后，马上将模具的内部进行抽真空，这样在软化的片材上就会形成内外表面压力差，在压力差的作用下可以使得模具表面变冷而成型。一般情况下，阴模成型的方法适用于一些深度很小的塑料件（深度H小于或者等于50mm，片材的厚度f小于或者等于0.5mm）。
1.2 阳模成型
阳模成型法的核心原理与阴模成型法的原理基本相同，阳模成型法的主要优点是其制作出来的模型壁厚比较均匀，而且模型内部表面的尺寸也比较精确。通常情况下，阳模成型法多用在有凸起形状的塑料容器。
1.3 吹泡成型
阳模和阴模成型法的主要缺点是其制成品的壁厚不是非常均匀，为了改善这个问题，可以采用吹泡成型法。所谓的吹泡成型法的原理是将片材进行加热到所需温度，再通入压缩的空气，这样就可以使得片材吹泡拉伸，然后再将型腔进行抽真空。吹泡成型法制品的拉伸比可以大一些[1]。
1.4 阴阳模成型
为了便于制造深腔的容器，发明出了阴阳模成型法。阴阳模成型法的主要原理是先从阳模吹入少量的压缩空气，同时阴模抽真空。然后将板面吹鼓，再从阴模吹入压缩空气，阳模抽真空，使得塑料板面吸附在阳模的外表面上。这种成型方法得到的产品壁厚均匀性比较好。
1.5 柱塞推下真空成型
柱塞推下真空成型法的步骤是，首先把柱塞推下，这样热板在推力和型腔空气的共同作用下会延伸，然后将型腔抽真空而成型。这种成型方法能够获得壁厚较均匀的制品，适合于型眭更深的容器。
1.6 压缩空气成型法
压缩空气成型法的原理是将片材加热后，从上压板通入压缩空气（6kg/m-8kg/m），这样会使得软化的片材紧紧贴在模具上，直到冷却定型。这种方法的优点是可以快速成型，并且在成型的同时还可以完成制品的切边工序。
2 模具设计
2.1 结构设计
（1）抽气孔的大小和位置。在使用真空成型模具之前，必须要设计抽气孔，并且抽气孔的大小要与成型容器相符合，不能太大也不能太小。对于一些流动性比较好的塑料，可以把抽气孔设置的小一点，而对于一些流动性比较差的塑料，可以把抽气孔设置的大一些。此外，抽气孔的尺寸与片材及其厚度也息息相关关。表1列出了一些典型片材所需的抽气孔尺寸。抽气孔的数目通常为每100cm2表面开设11个孔-65个孔。抽气孔可以由许多孔组成。对于一些形状比较复杂的容器，抽气孔的数量应当增加。通常来讲，抽气孔的间距一般为25mm-30mm，内凹处孔间距为3mm-12mm。总之，必须保证在很短的时间内将空气抽空。抽气孔的位置一般布置在板材最后与模具接触部分，即模具型腔的最低点及角隅处。
（2）型腔尺寸。对于一些真空成型模来讲，要考虑其塑料的收缩率。通常情况下，收缩量50%是塑件从模具中取出时产生的，收缩量25%是取出后在室温下1h内产生的，其余的收缩量25%是在取出后的24h内产生的。因此，有很多因素都会影响其收缩率，我们以设计的型腔为依据。常见塑件的收缩率如表2。
（3）模具圆角和斜度。很多模具在生产出来的时候都会存在边角，在这种情况下，很多边角的最小值应该等于板材的厚度。因此，为了使制品能方便地取出，模具应有适当的斜度，阴模型腔侧壁的斜度应取0.5°-3°，通常取2°为宜。而对于阳模的斜度则应取2°-5°，通常取5°。
（4）型腔粗糙度。如果真空成型模具表面粗糙度太高，就会对脱模造成很大的影响。这是由于真空成型模具一般都没有顶出的装置，只能靠压缩空气来进行脱模。如果制成品表面粗糙度太高，就很容易粘在模具上，造成脱模的困难。因此，真空成型模具的表面粗糙度不能太高。如果表面粗糙度太高，要用磨料来打砂或进行喷砂处理[2]。
（5）压缩空气成型模型腔。压缩空气成型模具的型腔与真空成型模具的型腔基本相同，其主要的特点是在模具边缘上设置型刃。这种刀尖应比模具平面高，高出部分的高度h为片板厚度上加上0.1mm。切刀与模具之间应该有0.25mm-0.5mm的间隙，以利于排除型腔中的空气。
（6）边缘密封结构。为了阻止外面的空气进入到真空室，应该在塑料板片与模具接触部分的边缘处设置必要密封装置。
（7）加热、冷却装置。目前塑料成型板片的加热一般采用电阻丝加热、红外线灯加热和石英管加热器加热。这三种加热方法是目前最流行的加热方法。对于不同塑料板材的成型温度，通常都是调节加热器与板材之间的距离来调整温度的。通常情况下，加热器的功率采用N=K·F式中，N为加热功率，W；K为加热系数，w/m；F被加热片材的面积，cm2。这里将不同片材的加热系数K值列于表3。
2.2 模具材料
通常情况下，真空成型所需的压力一般较低，因而模具材料的选择范围也比较广泛，其中主要分为非金属和金属两类。
（1）非金属模。常见的非金属模有木模、石膏模和塑料模。木模：组织比较紧密而且不易变形和断裂木料可选作模具材料。不过这种模具的生产批量以不超过1000个为宜。石膏模：石膏模的制造比较方便，而且价格比较合理，但是主要缺点是强度比较差。通常情况下，为了增加石膏模的强度，可以在石膏中加人10%～30%的水泥，并放置一些纵横交叉的铁丝，以延长其使用寿命。石膏模的生产批量一般不超过5万个。塑料模：塑料模非常容易加工，并且生产周期比较短。修正和修理都很方便，且耐腐蚀、质量轻。因此适合于批量较大的容器生产。常用塑料模材料有环氯树脂、酚醛树脂和聚脂。
（2）金属模。一般情况下，金属模适合于长期、高速生产的模具。由于铜的造价很高，因此很少采用铜作为模具。而铝比较容易加工而且质量很轻，耐腐蚀性很强，价格也相对于便宜，因而大批量生产时大多选用铝模。在铝模表面镀一层铜或铬，可大大增加其耐磨性。在生产50万个制品后，其表面还不会出现明显被磨损的痕迹。
参考文献
[1]杜志英，沈明.塑料瓶包装中存在的问题及改进方法[J].中国医院药学杂志，1999（05）.
[2]真空设计手册[M].北京：国防工业出版社，1991.618-6.
【关键词】包蓑容器 模具设计 成型技术
塑料包装容器的成型技术始于20世纪80年代，这种技术使得包装容器的价格低廉并且质量很好，其主要的原料通常为一些有机玻璃和PVC板材。通常情况下，塑料包装容器的模具结构比较简单，采用真空成型法或者压缩空气成型法就可以制造其模具。其中真空成型的方法还可以分为六种：（1）阴模成型法；（2）阳模成型法；（3）吹泡成型法；（4）阴阳模成型法；（5）柱塞推下真空成型；（6）压缩空气成型法。本文主要介绍二次热成型方法和模具设计要点。
1 二次热成型方法
1.1 阴模成型
阴模成型法的核心是将塑料片材进行加热，等片材软化后，马上将模具的内部进行抽真空，这样在软化的片材上就会形成内外表面压力差，在压力差的作用下可以使得模具表面变冷而成型。一般情况下，阴模成型的方法适用于一些深度很小的塑料件（深度H小于或者等于50mm，片材的厚度f小于或者等于0.5mm）。
1.2 阳模成型
阳模成型法的核心原理与阴模成型法的原理基本相同，阳模成型法的主要优点是其制作出来的模型壁厚比较均匀，而且模型内部表面的尺寸也比较精确。通常情况下，阳模成型法多用在有凸起形状的塑料容器。
1.3 吹泡成型
阳模和阴模成型法的主要缺点是其制成品的壁厚不是非常均匀，为了改善这个问题，可以采用吹泡成型法。所谓的吹泡成型法的原理是将片材进行加热到所需温度，再通入压缩的空气，这样就可以使得片材吹泡拉伸，然后再将型腔进行抽真空。吹泡成型法制品的拉伸比可以大一些[1]。
1.4 阴阳模成型
为了便于制造深腔的容器，发明出了阴阳模成型法。阴阳模成型法的主要原理是先从阳模吹入少量的压缩空气，同时阴模抽真空。然后将板面吹鼓，再从阴模吹入压缩空气，阳模抽真空，使得塑料板面吸附在阳模的外表面上。这种成型方法得到的产品壁厚均匀性比较好。
1.5 柱塞推下真空成型
柱塞推下真空成型法的步骤是，首先把柱塞推下，这样热板在推力和型腔空气的共同作用下会延伸，然后将型腔抽真空而成型。这种成型方法能够获得壁厚较均匀的制品，适合于型眭更深的容器。
1.6 压缩空气成型法
压缩空气成型法的原理是将片材加热后，从上压板通入压缩空气（6kg/m-8kg/m），这样会使得软化的片材紧紧贴在模具上，直到冷却定型。这种方法的优点是可以快速成型，并且在成型的同时还可以完成制品的切边工序。
2 模具设计
2.1 结构设计
（1）抽气孔的大小和位置。在使用真空成型模具之前，必须要设计抽气孔，并且抽气孔的大小要与成型容器相符合，不能太大也不能太小。对于一些流动性比较好的塑料，可以把抽气孔设置的小一点，而对于一些流动性比较差的塑料，可以把抽气孔设置的大一些。此外，抽气孔的尺寸与片材及其厚度也息息相关关。表1列出了一些典型片材所需的抽气孔尺寸。抽气孔的数目通常为每100cm2表面开设11个孔-65个孔。抽气孔可以由许多孔组成。对于一些形状比较复杂的容器，抽气孔的数量应当增加。通常来讲，抽气孔的间距一般为25mm-30mm，内凹处孔间距为3mm-12mm。总之，必须保证在很短的时间内将空气抽空。抽气孔的位置一般布置在板材最后与模具接触部分，即模具型腔的最低点及角隅处。
（2）型腔尺寸。对于一些真空成型模来讲，要考虑其塑料的收缩率。通常情况下，收缩量50%是塑件从模具中取出时产生的，收缩量25%是取出后在室温下1h内产生的，其余的收缩量25%是在取出后的24h内产生的。因此，有很多因素都会影响其收缩率，我们以设计的型腔为依据。常见塑件的收缩率如表2。
（3）模具圆角和斜度。很多模具在生产出来的时候都会存在边角，在这种情况下，很多边角的最小值应该等于板材的厚度。因此，为了使制品能方便地取出，模具应有适当的斜度，阴模型腔侧壁的斜度应取0.5°-3°，通常取2°为宜。而对于阳模的斜度则应取2°-5°，通常取5°。
（4）型腔粗糙度。如果真空成型模具表面粗糙度太高，就会对脱模造成很大的影响。这是由于真空成型模具一般都没有顶出的装置，只能靠压缩空气来进行脱模。如果制成品表面粗糙度太高，就很容易粘在模具上，造成脱模的困难。因此，真空成型模具的表面粗糙度不能太高。如果表面粗糙度太高，要用磨料来打砂或进行喷砂处理[2]。
（5）压缩空气成型模型腔。压缩空气成型模具的型腔与真空成型模具的型腔基本相同，其主要的特点是在模具边缘上设置型刃。这种刀尖应比模具平面高，高出部分的高度h为片板厚度上加上0.1mm。切刀与模具之间应该有0.25mm-0.5mm的间隙，以利于排除型腔中的空气。
（6）边缘密封结构。为了阻止外面的空气进入到真空室，应该在塑料板片与模具接触部分的边缘处设置必要密封装置。
（7）加热、冷却装置。目前塑料成型板片的加热一般采用电阻丝加热、红外线灯加热和石英管加热器加热。这三种加热方法是目前最流行的加热方法。对于不同塑料板材的成型温度，通常都是调节加热器与板材之间的距离来调整温度的。通常情况下，加热器的功率采用N=K·F式中，N为加热功率，W；K为加热系数，w/m；F被加热片材的面积，cm2。这里将不同片材的加热系数K值列于表3。
2.2 模具材料
通常情况下，真空成型所需的压力一般较低，因而模具材料的选择范围也比较广泛，其中主要分为非金属和金属两类。
（1）非金属模。常见的非金属模有木模、石膏模和塑料模。木模：组织比较紧密而且不易变形和断裂木料可选作模具材料。不过这种模具的生产批量以不超过1000个为宜。石膏模：石膏模的制造比较方便，而且价格比较合理，但是主要缺点是强度比较差。通常情况下，为了增加石膏模的强度，可以在石膏中加人10%～30%的水泥，并放置一些纵横交叉的铁丝，以延长其使用寿命。石膏模的生产批量一般不超过5万个。塑料模：塑料模非常容易加工，并且生产周期比较短。修正和修理都很方便，且耐腐蚀、质量轻。因此适合于批量较大的容器生产。常用塑料模材料有环氯树脂、酚醛树脂和聚脂。
（2）金属模。一般情况下，金属模适合于长期、高速生产的模具。由于铜的造价很高，因此很少采用铜作为模具。而铝比较容易加工而且质量很轻，耐腐蚀性很强，价格也相对于便宜，因而大批量生产时大多选用铝模。在铝模表面镀一层铜或铬，可大大增加其耐磨性。在生产50万个制品后，其表面还不会出现明显被磨损的痕迹。
参考文献
[1]杜志英，沈明.塑料瓶包装中存在的问题及改进方法[J].中国医院药学杂志，1999（05）.
[2]真空设计手册[M].北京：国防工业出版社，1991.618-6.