《包装容器结构设计与制造》习题答案（第四篇）

一、 名词解释：
1． 发泡成型——使气体分散在固相聚合物中形成无数发泡孔的轻质高分子材料的成型方法。
2． 表面金属化——在塑料制品表面镀一层牢固的金属，使塑料赋予金属的性质的技术。
3． 吹胀比——是指吹塑模腔径向最大直径和管状型坏外径之比。
4． 拉伸取向——分子在拉伸力作用下，沿受力方向排列。
5． 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。
6． 发泡倍率——气相与固相体积之比。
7． 流动取向——分子在成型过程中，沿流动方向排列。
8． 旋转成型——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。
9．表面涂饰——在塑料容器表面涂抹以流动状态的涂料，使其干燥硬化后，形成一层薄膜来保护、美化制品的技术。
10．引伸比——制品深度与宽度或直径之比。
11．真空成型法——是把热塑性塑料板、片固定在模具上，用辐射加热器进行加热，加热至软化温度，用真空泵把片材和模具间的空气抽掉，借助大气的压力，使板材覆盖在模具上而成型的方法。
12．表面烫印——借助热和压力的作用，使烫印箔上的热熔胶熔化，将装饰层与制品粘接在一起，使制品表面呈现各种色彩的图案，花纹，文字，标记的装饰方法。
13．注射成型——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腔中，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品的方法。
14．热成型——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。
15．延伸比——是指制品长度与型坯长度之比。
二、 填空题：
1． 采用可发性粒料成型泡沫塑料制品，形成制品壁厚的必要条件是 至少三粒发泡粒子并列 。
2． 常用的机械整饰方法有锉削、磨削、抛光、滚光、喷砂 。
3． 多层吹塑的目的有提高塑料容器的物理机械性能、改善容器性能、使容器具有遮光性、
使容器具有绝热性、使容器降低可燃性和提高容器的适印性 。
4． 注射机合模系统的作用是 实现模具的启闭、保证成型模具可靠地锁紧 和 顶出制品 。
5． 凸台设计的目的是 提高制品的强度、提供支撑面和承受应力与应变 。
6． 常用的塑料着色方法有粉末着色、色浆着色、色母料着色 和 颗粒料着色 。
7． 模塑螺纹的成型方法有用螺纹型芯或型环成型、用瓣合模成型 和 强制脱模 。
8． 影响注射制品尺寸精度的因素有模具因素、工艺因素、材料因素、设计因素和使用条件 。
9． 塑料制品设计中尽可能避免侧孔侧凹的目的是简化模具、降低成本和提高效率 。
10．热成型的方法有真空成型法和加压成型法 。
11．塑料包装容器按成型方法可分为箱、盒类、瓶类 、大型桶、罐类、半壳状容器、软管类
和集装箱、托盘类六大类。
12．塑料包装容器设计的一般原则是从塑料的物理机械性能、塑料的成型性及成型工艺性、塑料成型后的收缩性、塑料容器的形状和成型模具的总体结构五方面考虑。
三、 简答题：
1． 塑料包装容器结构设计的内容包括哪三大方面？具体是指哪些？
答案要点：
塑料包装容器结构设计的内容包括三大方面：功能结构设计、工艺结构设计和造型结构设计。
具体是指：
① 功能结构设计：是塑料包装容器结构设计的核心，是与包装容器功能有关的要素，如：形状、尺寸、精度、表面粗糙度、螺纹、孔等。
② 工艺结构设计：是从塑料成型加工工艺的角度考虑，容器设计应考虑的工艺因素，如：壁厚、脱模斜度、加强筋、支承面、圆角等。
③ 造型结构设计：包括容器的表面文字、商标、图案等。
2． 塑料着色时，对着色剂有哪些要求？
答案要点：
塑料着色时，对着色剂的要求是分散性好、耐热性好、有一定的耐候性和耐光性、相容性好。
3． 中空吹塑成型制品的设计原则是什么？
答案要点：
中空吹塑成型制品的设计原则是：
① 综合考试功能、外观、可成型性与成本等因素；
② 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；
③ 避免形状突变；
④ 容器尺寸（壁厚）不宜要求过严。（尺寸精度低）。
4． 旋转成型与注射成型、中空吹塑成型的区别有哪些？
答案要点：
旋转成型与注射成型、中空吹塑成型的区别是：
① 使用粉状或糊状树脂；
② 树脂在模具内熔融塑化；
③ 使用双轴向旋转模具；
④ 模具不承受压力，也无需安置复杂的水冷却管道。
5． 热塑性塑料和热固性塑料的模压成型工艺过程是怎样的？有何区别？
答案要点：
热固性塑料的模压成型工艺过程是将粉状、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。
热塑性塑料的模压成型有所不同，是先将塑料加入模具型腔中，逐渐加热施压，塑料变成粘流态并充满整个型腔后停止加热，开启冷却装置，待塑料冷却到热变形温度以下后开启模具，取出制品。
区别在于：
① 前者是先加热模具，再将物料加入成型温度下的模具型腔中，后者是先加料，后加热；
② 后者有冷却装置，模具复杂些；
③ 后者需交替加热和冷却模具，故成型周期长。
6． 注射螺杆与挤出螺杆有何差异？
答案要点：
① 运动方式不同
注射螺杆既能转动又能作轴向移动，而挤出螺杆不作轴向移动
② 尺寸参数不同
长径比、压缩比、螺槽深度等不同
③ 螺杆头型式不同
7． 引起箱盒类塑料容器侧壁翘曲、内凹的原因是什么？可采取哪些措施预防？
答案要点：
引起箱盒类塑料容器侧壁翘曲、内凹的原因主要是由于成型时容器侧壁收缩不均。可采取的预防措施是设计防变形结构。
8． 为什么塑料制品不能单纯地靠提高其壁厚来保证强度？还可采取什么措施？
答案要点：
在正常的注射成型条件下，热塑性塑料制品成型，是以制品壁最厚处的中心温度达到成型材料的热变形温度时间为冷却时间的。成型的冷却时间与制品壁厚的平方成正比。当制品壁厚增加1倍时，冷却时间将增加4倍，相反，当壁厚减小一半时，冷却时间可缩短至原来的1/4。对热固性塑料制品来说，因每1mm制品壁厚需要一定的成型时间，制品壁厚越大，所需要的成型时间越长。因此增加塑料制品的壁厚，必然使成型周期延长，生产效率降低。
制品的壁厚与其强度密切相关。对热塑性塑料制品来说，当壁厚在5mm以下时，强度一般随壁厚的增加而增大。但当壁厚大于5mm时，壁厚增大其强度不一定增加，且还会出现如缩孔、塌坑、翘曲、应力、结晶度过大等成型弊病，影响制品的质量。因此靠增大壁厚来提高制品的强度有一定的限度。一般对壁厚较大的制品通常靠设加强筋来保证其强度。
9．为什么在塑料容器设计中要考虑加强筋和防变形结构？
答案要点：
塑料容器设计中，为了提高容器的强度，常常采用增大壁厚的方法，但当增大壁厚不能提高容器的强度时，则从结构上考虑增设加强筋来提高容器的强度，同时可改善成型时的流动性。
塑料容器设计中，考虑防变形结构是为了防止箱盒类塑料容器侧壁因成型时容器侧壁收缩不均而引起翘曲、内凹等缺陷。
10．在中空吹塑成型中，提高其刚度的措施有哪些？
答案要点：
提高容器刚性的措施：
① 增大壁厚
② 圆形容器瓶身开设周向槽
③ 椭圆形容器上设置锯齿形水平装饰纹
④ 异形容器，可用漂亮的造型图案掩饰
⑤ 设纵向加强筋
11．塑料容器结构设计的主要内容包括哪些？
答案要点：
塑料包装容器结构设计的内容主要包括形状、尺寸、精度、表面粗糙度、螺纹、孔、壁厚、脱模斜度、加强筋、支承面、圆角、表面文字、商标、图案等。
12．注射机合模系统的动模板是如何运动的？为什么？
答案要点：
注射机合模系统的动模板的运动是采用可调节的慢——快——慢的方式。
这是由于为了使模板启动和合模平稳，以及在开模顶出制品时不致使制品顶坏，采用较慢的运动方式；而为了提高生产效率，缩短空行程时间，则采用较快的运动方式。
13．塑料容器如何分类？
答案要点：
塑料包装容器的种类很多，不同容器的性能及应用亦不尽相同，现主要从以下三个方面来进行分类：
① 按成型方法的不同，可将塑料包装容器分为六大类：
模压成型容器、注射成型容器、挤出成型容器、中空吹塑成型容器、旋转成型容器和热成型容器。
② 按制得容器材料的不同，可将塑料包装容器分为若干类：
③ 按塑料包装容器外形结构特征的不同，可将其分为六大类：
箱、盒类、瓶类、大型桶、罐类、半壳状容器、软管类 和 集装箱、托盘类
14．模具对塑料制品的设计有什么制约作用？
答案要点：
①模具的制造精度。模具对塑料制品的设计的制约作用，首要的是模具的制造精度。模具的制造公差主要包括成型零件的制造公差、可动成型零件配合公差、固定成型零件的安装公差等。其中成型零件的制造公差直接影响制品的尺寸精度。如对小尺寸制品来说，模具制造上的公差对制品尺寸精度影响要大得多；而对大尺寸制品，收缩率波动则是影响其尺寸精度的主要因素。
②磨损。在模具的使用过程中，成型零件的不断磨损也会影响制品的尺寸精度。
③模具结构。模具的结构形式也会影响制品的尺寸精度。如单型腔模具成型的制品尺寸精度，一般高于多型腔模具；分型面的位置决定了制品溢料边产生的位置，溢料边使垂直于分型面的制品尺寸精度降低。
四、 简述题：
1． 塑料包装容器按外形结构特征进行分类时，可分为哪几大类？简述其各采用何材料和成型方法？
答案要点：
塑料包装容器按外形结构特征进行分类时，可分为六大类：
①箱、盒类；②瓶类；③大型桶、罐类；④半壳状容器；⑤软管类；⑥集装箱、托盘类。
A. 箱、盒类
塑料包装箱主要用热塑性塑料如聚丙烯、高密度聚乙烯等加工而成。包装盒主要采用聚乙烯、聚苯乙烯、ABS和脲醛塑料等加工而成。其结构为广口状。
塑料包装箱、盒主要采用注射成型和模压成型制得。
B. 瓶类
塑料瓶可采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等多种热塑性塑料加工制成。小口颈瓶需采用中空吹塑成型；广口瓶可采用中空吹塑和注射成型。
C. 大型桶、罐类
大型塑料桶、罐的容积从5L到250L不等，主要用高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等加工而成。成型方法可采用挤出吹塑和旋转成型等。
D. 半壳状容器
此类容器多为一次性使用的薄壁容器。它是以塑料片材如聚氯乙烯、双向拉伸聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯、聚乙烯、ABS等片材为原料，采用热成型方法加工而成的杯、盒、碗、盘以及其它半壳状容器。
E. 软管类
塑料软管多采用低密度聚乙烯或复合材料制成。聚乙烯软管管体用挤出法成型，管肩管颈用注射法成型，两部分熔接在一起构成软管。
F. 集装箱、托盘类
集装箱、托盘采用高分子量聚乙烯和增强塑料制成。成型方法有注射成型和模压成型。
2． 简述影响壁厚的因素有哪些？壁厚设计的一般原则是什么？
答案要点：
塑料制品的壁厚是最重要的结构设计要素之一，它对塑料容器的成型质量影响较大。
① 影响壁厚的因素
a. 使用要求：包括强度、结构、刚度、重量及装配等要求。
b. 成型工艺要求：包括流动情况、流程等。
② 壁厚设计的一般原则
a. 同一容器各部分壁厚应尽量均匀一致，这也是壁厚设计的最基本原则；
b. 当结构要求壁厚不能一致时，相差不能太悬殊；
c. 转角处尽量采用圆角过渡；
d. 应合理确定壁厚。
3． 在中空吹塑瓶设计中，为了提高其垂直载荷强度，在结构上可从哪些方面着手？并简述之。
答案要点：
在中空吹塑瓶设计中，为了提高其垂直载荷强度，结构上可从以下几方面着手：
① 瓶肩：
瓶肩应有足够的倾角，且肩与体的交接处应采用较大的圆弧半径过渡
②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。
③瓶身：
贴标区上下过渡宜平缓，避免突变，避免采用波纹状槽
④瓶颈：
偏心瓶颈口，瓶肩处形成拱形或锥形，灌装、封盖和堆放带来不便，但设计得当，可以调整瓶子的平衡。
4． 简述壁厚设计与塑料制品的工艺性的关系。
答案要点：
制品的壁厚与其强度密切相关。对热塑性塑料制品来说，当壁厚在5mm以下时，强度一般随壁厚的增加而增大。但当壁厚大于5mm时，壁厚增大其强度不一定增加，且还会出现如缩孔、塌坑、翘曲、应力、结晶度过大等成型弊病，影响制品的质量。因此靠增大壁厚来提高制品的强度有一定的限度。一般对壁厚较大的制品通常靠设加强筋来保证其强度。
成型工艺要求（包括流动情况、流程等）与壁厚设计相关。
如流动性差的塑料，应设计成厚、矮、简单些的制品；流动性好的塑料，可设计成薄、大、复杂些的制品。这是因为塑料的流动性差时，若壁薄，会形成模腔通道狭窄，流动阻力大，造成填充不满，成型困难。
制品壁厚和流程有密切关系。所谓流程是指熔料从浇口流向型腔各处的距离。经验证明各种塑料在常规工艺参数下，其壁厚与流程大小成正比关系。即塑料制品的壁厚越大，则允许最大流程越长。
壁厚设计的一般原则：
a. 同一容器各部分壁厚应尽量均匀一致，这也是壁厚设计的最基本原则；
b. 当结构要求壁厚不能一致时，相差不能太悬殊；
c. 转角处尽量采用圆角过渡；
d. 应合理确定壁厚。
5． 中空吹塑瓶设计中，为了提高其刚度，在设计上可从哪些方面着手？并简述之。
答案要点：
提高容器刚度的措施：
① 增大壁厚
一般而言，容器壁厚越大，其刚度与耐冲击性也越高。对给定重量体积的容积，具有最小表面积的形态可给出最大壁厚。如圆形容器，当高度与直径相等时，壁厚最大。
② 圆形容器瓶身开设周向槽
因为周向沟槽能保持圆形、提高圆桶的环向强度和刚性，但应注意周向沟槽的深度要小些，且应成圆弧形，并不要太靠近容器的肩部或底部，以避免应力集中或纵向强度的降低。
③ 椭圆形容器上设置锯齿形水平装饰纹
在椭圆形容器上设置一些锯齿形水平装饰纹，以提高容器的刚度。
④ 异形容器，可用漂亮的造型图案掩饰
对异形容器，可用一些压花图案、文字、商标、图形、花纹等，以掩饰成型缺陷，提高容器的刚度。
⑤ 设纵向加强筋
6． 简述注射成型的工艺过程。
答案要点：
注射成型是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腔中，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品的方法。其工艺过程主要有加料、加热塑化、闭模、加压、注射、冷却定型、启模取出制件等工序。
7． 简述塑料容器为什么必须有较高的垂直载荷强度？主要影响因素有哪些？
答案要点：
塑料容器要承受几种不同的纵向载荷的作用，如灌装时的灌装压力、快速封盖时的封盖压力以及灌装后容器在堆叠储存及运输过程中的纵向压力，故必须有足够的垂直载荷强度。
影响塑料容器垂直载荷强度的因素主要有：瓶肩、瓶底、瓶身和瓶颈等部分的结构。

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