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【摘 要】由于塑料包装容器自身优良的机械性能、化学特性和热特性等，其在包装领域中正逐渐取代其他传统包装。本文针对塑料包装容器中注射及压铸成型的容器进行讨论，对这类塑料包装结构的尺寸、形状及强度等方面予以论述。
【关键词】塑料包装；结构；设计
包装容器作为产品的延伸，既能起到容纳和保护商品的重要作用，又是产品的外在修饰和名片。近年来，伴随着石油化工领域的飞速发展，塑料工业迅速崛起，塑料包装容器在很多方面已取代用金属、玻璃、陶瓷、木材等传统材料制作的包装容器，显示出强大的生命力。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。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、斜度以及加强筋支承面、圆角、螺纹、嵌件、文字和商标等。本文针对注射及压铸成型塑料包装容器结构设计的各个方面进行讨论。
1.外观结构
塑料包装容器上的文字、符号与花纹有两种形式：凸字和凹字。其要求是：凸出高度不小于0.2mm，宽度不小于0.3mm。一般以为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°。塑料瓶边上凹凸纹或半圆凸纹结构尺寸也有相应的规定。
2.壁厚
塑料包装容器的壁厚设计十分重要，根据容器的用途、强度、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3.2-8mm；布基酚醛塑料等流动性差的应取较大值，但也要小于10mm；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。
在塑料包装容器结构设计时，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。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。但是任何塑料容器要达到壁厚完全一致是不可能的。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。
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。
3.防变形结构
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带状增强。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，均可以达到分散应力的作用。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。为了减少其变形角隅处要做成圆角，以分散应力。同时圆角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。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。
4.工艺性结构
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，有平行于开模方向的，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。
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。
5.局部结构
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。
孔与侧凹：孔使塑件上有熔接孔，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，因此深度最好不超过孔径的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。
嵌件：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。
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。
【参考文献】
[1]翟彤.基于Solid Works的包装容器的结构设计[J].包装工程，2005，（26）：6.
[2]金国斌.塑料包装容器设计[M].北京：化学工业出版社，2003.
【关键词】塑料包装；结构；设计
包装容器作为产品的延伸，既能起到容纳和保护商品的重要作用，又是产品的外在修饰和名片。近年来，伴随着石油化工领域的飞速发展，塑料工业迅速崛起，塑料包装容器在很多方面已取代用金属、玻璃、陶瓷、木材等传统材料制作的包装容器，显示出强大的生命力。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。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、斜度以及加强筋支承面、圆角、螺纹、嵌件、文字和商标等。本文针对注射及压铸成型塑料包装容器结构设计的各个方面进行讨论。
1.外观结构
塑料包装容器上的文字、符号与花纹有两种形式：凸字和凹字。其要求是：凸出高度不小于0.2mm，宽度不小于0.3mm。一般以为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°。塑料瓶边上凹凸纹或半圆凸纹结构尺寸也有相应的规定。
2.壁厚
塑料包装容器的壁厚设计十分重要，根据容器的用途、强度、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3.2-8mm；布基酚醛塑料等流动性差的应取较大值，但也要小于10mm；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。
在塑料包装容器结构设计时，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。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。但是任何塑料容器要达到壁厚完全一致是不可能的。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。
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。
3.防变形结构
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带状增强。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，均可以达到分散应力的作用。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。为了减少其变形角隅处要做成圆角，以分散应力。同时圆角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。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。
4.工艺性结构
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，有平行于开模方向的，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。
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。
5.局部结构
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。
孔与侧凹：孔使塑件上有熔接孔，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，因此深度最好不超过孔径的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。
嵌件：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。
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。
【参考文献】
[1]翟彤.基于Solid Works的包装容器的结构设计[J].包装工程，2005，（26）：6.
[2]金国斌.塑料包装容器设计[M].北京：化学工业出版社，2003.