《包装容器结构设计与制造》授课教案

第三篇  塑料包装容器结构设计与制造 一、基本要求：              1、研究对象：本篇研究的是塑料包装制品,是以塑料为主要材料的包装制品，如塑料瓶、塑料桶、中空制品以及其他塑料包装制品等。 2、研究内容：包括塑料包装制品的结构设计与计算、成型加工原理、制造工艺原理等。重点内容是塑料制品的结构设计和成型工艺。 3、学习目的：掌握典型塑料包装制品的结构特点、用途、加工工艺、成型原理及主要生产设备的基础知识。 二、教学内容： 共分五部分: 1、塑料包装纸品德成型工艺与方法 2、模压和注射成型容器 3、中空吹塑成型容器 4、其他塑料包装容器的成型工艺 5、塑料容器的表面整饰 三、学时分配：18学时 第一章  塑料包装容器概述 教学目的要求：1、了解塑料包装的分类，初步了解成型工艺与方法               2、熟悉塑料容器结构设计应考虑的因素 教学重点：塑料容器的分类与设计要素 教学难点：成型工艺 课时安排：2学时 第一节  塑料容器的分类与结构特点 一、箱式包装； 二、盘式包装； 三、中空容器； 四、大型塑料包装桶； 五、杯、盒、桶、罐、浅盘； 六、塑料包装软管   第二节  塑料容器成型工艺与方法 类别 成型方法 制品特性 制  品 1 注射成型 尺寸精度高 瓶盖、广口瓶、罐、周转箱 2 模压成型 壁厚、开口容器 盘、盆、碟、小型托盘 3 基础成型 尺寸精度低 管状制品 4 中空吹塑成型 挤出吹塑 外形不规则 小口瓶类、带把手的壶 注射吹塑 外形不规则 化妆品、药剂大口瓶 拉伸吹塑 形状简单、薄壁 薄壁饮料瓶 5 真空成型 开口薄壁容器 泡罩、贴体包装，一次性口杯 6 旋转成型 大型、奇特外形 大型容器 7 发泡成型 壁厚发泡、保温 保温箱、盒，缓冲衬垫 第三节  塑料容器结构设计考虑因素 一、塑料原材料的选用 1、包装、储存、运输中的环境条件和作业要求 2、包装内装物对材料的形态要求 3、卫生法规 4、印刷适应性 二、塑料容器的成型工艺与模具 三、容器使用环境与条件 四、经济性 第二章  模压和注射成型容器 教学目的要求：1、了解模压成型和注射成型的原理与成型过程               2、熟悉模具特点与设计要点               3、掌握模压成型和注射成型容器的结构特点               4、掌握模压成型和注射成型容器的成型工艺要求 教学重点：模压成型和注射成型的原理；模压成型和注射成型容器的成型工艺要求 教学难点：模具特点与设计要点 课时安排：6学时   第一节  模压成型容器 一、模压成型 将粉状、粒状或纤维状物料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压，而使其成型并固化，开模取出制品的方法。 二、模压成型设备 1、压力机；2、压塑模具 三、模压成型工艺 压缩模塑是将预热、预压的模塑材料定量地加入已预热的凹模内，然后合模，置于压机上加压加热。塑料在型腔内受热受压，熔融塑化向型腔各部位充填，多余部分从分型面溢出成为飞边。经一定时间的化学反应，塑料充分固化，成为坚硬的制件，卸压启模即得制品。 四、模压成型工艺条件 1、模温2、模压压力3、模压时间 第二节  注射成型容器 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。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。 一、注射成型设备 1、注射机（又称注塑机）；2、模具；3、注射机基本参数及其与注射模具的关系 二、注射成型工艺 注射成型工艺过程是将粉状或粒状塑料从注射机的料斗送入加热的料筒，加热熔化呈流动状态后，借助柱塞或螺杆的推力使其通过料筒前端的喷嘴，注入温度较低的闭合模腔中，经冷却定型后开模即得制品。注射成型是间歇操作，每完成一个操作周期需经过塑化、注射和定型等几个步骤。 1、注射成型工艺过程2、注射成型工艺参数 第三节  注射和模压塑料容器结构设计与工艺性 考虑原料的成型工艺性；保证性能的前提下，力求结构简单、壁厚均匀、使用方便；模具型腔易于制造，抽芯和推出机构简单；制品外观要求较高时，应先造型、后绘制图样。 一、塑料制品的尺寸精度和表面质量 1、塑料制品尺寸的大小；2、影响尺寸精度的因素 3、塑料制品的尺寸精度和公差；4、塑料制品的表面粗糙度 二、塑料制品的几何形状与成型工艺及模具的制约 1、塑料制品的内外形状2、脱模斜度3、壁厚 4、加强筋和防变形结构5、圆角及圆角半径6、其它局部结构 第三章  中空吹塑成型容器 教学目的要求：1、熟悉挤出、注射、拉伸吹塑的工艺原理与成型过程               2、掌握中空吹塑制品的结构设计方法 教学重点：工艺原理；结构设计方法 课时安排：6学时 第一节  挤出吹塑容器 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、挤出吹塑 二、挤出吹塑的工艺流程 三、挤出吹塑的优缺点 四、挤出吹塑成型方式 五、挤出吹塑的工艺条件及其控制 1、成型温度2、管坯壁厚与长度的控制3、管坯的吹胀定型 六、共挤出吹塑成型 第二节  注射吹塑容器 利用对开式模具将型坯注射到芯棒上，待型坯经适当冷却后（使型坯表层固化，移动芯棒时不致使型坯形状破坏或垂延变形），将芯棒与型坯一起送到吹塑模具中，使吹塑模具闭合，通过芯棒导入压缩空气，使型坯吹胀而形成所需要的制品，冷却定型后取出产品。一般用来制造小容量容器。 一、注射吹塑工艺 二、注射吹塑工艺流程 三、注射吹塑机 四、注射吹塑特点 第三节  拉伸吹塑容器 又称为双轴取向吹塑，容量范围大。在特定的温度范围内，使型坯强迫延伸成型，在成型的同时，制品的壁中产生大分子的定向排列并固定下来，从而大幅度提高塑料容器的性能。将加热在熔点以下的适当温度的有底型坯置于模具内，光用拉伸杆进行轴向拉伸后再马上进行吹塑的成型方法。原料：PET、PC、PVC、PP等，PET最常见。 一、拉伸吹塑工艺 1、挤出拉伸吹塑；2、注射拉伸吹塑 二、拉伸吹塑工艺条件 1、拉伸温度（取向温度）2、拉伸比3、拉伸速率与冷却速率4、取向程度 第四节  中空吹塑制品的设计 一、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。 二、设计要素 1、瓶体结构与外形2、瓶口结构3、瓶颈与瓶肩 4、瓶底5、热灌装能力6、容器壁厚选择与壁厚设计 第四章  其它塑料容器结构与成型工艺 教学目的要求：1、熟悉真空成型、旋转成型的工艺原理与成型过程               2、了解发泡成型的工艺原理               4、掌握真空成型、旋转成型结构设计要点 教学重点：真空成型、旋转成型结构设计要点 教学难点：工艺原理与成型过程 课时安排：2学时 第一节  热成型容器 将热塑性塑料片材夹在框架上加热至软化温度（至热弹态），在外力作用下（如用柱塞、模芯机械的方式；或用真空产生的气压差、压缩空气等气动方式），使加热软化的片材压在模具的轮廓上，冷却而得到容器的一种方法。工艺简单，设备造价低，生产效率高，成本低，合格率高；几何尺寸和形状要求不高。适用范围：杯、盘。碗。盒。桶等用于食品和冷冻食品的包装以及用于工业制品的泡罩包装，多为一次性使用包装物。除快餐盒、饮料杯外，还可以用于制造冰箱内衬。仪器设备罩盖。仪表外壳。洗涤槽。灯具配件和广告牌等。 一、热成型方法 二、真空成型制品设计要点 1、几何形状和尺寸精度2、外观3、模壁斜度4、引伸比与径深比5、角部与大平面设计 第二节  旋转成型容器 把粉状或糊状（液状）的树脂计量后（按制品重量计量），置于滚塑模中，通过加热模具并滚动旋转（纵、横向旋转），使模内树脂熔融塑化到流动状态，靠自身重量作用，而均匀地分布满模具型腔的各个部分，经冷却定型，脱模即得制品。 与注射成型、中空吹塑成型的区别 A．使用粉状或糊状树脂；B．树脂在模具内熔融塑化；C．使用双轴向旋转模具； D．模具不承受压力，也无需安置复杂的水冷却管道。 一、一般要求 1、中空制品用敞口的加隔热板，最小间隙直径大于等于四倍壁厚 2、不同部位壁厚要求不同 3、为提高刚度，加宽而低的筋；大平面加装饰筋或图案文字凹凸 4、螺纹选梯形或圆弧形 二、制品壁厚 三、转角及转角半径 四、脱模斜度 五、其它设计 嵌件、形状、外观、合模线、产量、孔。 第三节  发泡成型容器 泡沫塑料的定义：气体分散在固相聚合物中形成无发泡孔的轻质高分子材料，又称微孔塑料或多孔塑料。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；吸水性；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。按泡孔结构分：开孔泡沫塑料、闭孔泡沫塑料；按软硬程度分：软质泡泡沫塑料、硬质泡沫塑料、半硬质泡沫塑料；按密度大小分（发泡倍率）：低密度泡沫塑料、中密度泡沫塑料、高密度泡沫塑料。 一、发泡方法 1、物理发泡法：即利用物理原理发泡的方法 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。 3、机械发泡法 二、发泡成型容器结构设计 1、形状2、壁厚3、圆角4、脱模斜度5、分型面6、发泡倍率 第五章  塑料包装容器的表面整饰与着色 教学目的要求：1、了解塑料包装容器的表面整饰               2、了解塑料着色 教学重点：塑料包装容器的表面整饰与着色 课时安排：2学时 第一节  塑料的表面整饰 不损伤塑料容器原形，其表面通过特殊工艺获得光洁表面或添加涂饰层、镀层、彩色图案或字样等，这类特殊工艺方法统称为表面整饰。表面整饰的目的：掩饰成型缺陷，增加美感，提高商品价值，以及满足某些特殊使用性能要求等。表面整饰的作用：装饰性：提高装饰效果，弥补制造缺陷；功能性：改善表面性能。表面整饰的方法：机械整饰、表面涂饰、表面金属化、表面印刷技术。 一、机械整饰 二、表面涂饰 三、表面金属化 四、表面印刷 1、表面烫印（热压印） 2、丝网印刷（绢印） 3、其他印刷技术 胶印（平印）、凹印、凸印、模内装饰、静电印刷 第二节 塑料着色 一、着色剂 1) 着色剂的种类 2) 对着色剂的要求 二、塑料着色的方法 1、粉末着色(干粉着色) 2、色浆着色 3、色母料着色 4、颗粒料着色