中空吹塑成型設計要素

容器結構設計主講人：黃利強注射成型和模壓成型容器中空吹塑容器其他成型容器中空吹塑1擠出吹塑注射吹塑拉伸吹塑（一）中空容器的類型及制造中空吹塑1中空容器吹塑工藝是將擠出或注射成型所得的半熔融態(tài)管坯（型坯）置于各種形狀的模具中，在管坯中通入壓縮空氣將其吹脹，使之緊貼于模腔壁上，再經(jīng)冷卻脫模得到中空制品的成型方法。

其成型過程包括塑料型坯的制造和型坯的吹塑。這種成型方法可生產(chǎn)口徑不同，容量不同的瓶、壺、桶等各種包裝容器。吹塑工藝可分為：擠出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑。中空吹塑1中空吹塑1擠出吹塑工藝過程擠出機擠出管坯吹塑模具吹氣頭閉模吹塑尾料吹塑瓶成型開模這是吹塑成型中最主要的一種方法。用擠出機擠出熔融形狀坯進入模具，閉合模具，向型腔中通入壓縮空氣，使型坯脹開附著模腔壁而成型。這種成型方法優(yōu)點是設備與模具的結構較簡單，成本低，缺點是型坯壁厚不易均勻，易引起成型后組件壁厚差異。中空吹塑1注射吹塑工藝過程注射成型階段閉合吹塑階段注射機吹氣型芯壓縮空氣入口旋轉機構型坯吹氣孔吹塑瓶注射吹塑成型這種方法是用注射機在注射模中制成型坯，然后把熱型坯移入吹塑模具中進行中空吹塑成型。這種成型方法的優(yōu)點是壁厚均勻無飛邊，不必做后加工。由于注射型坯有底，因此吹塑后地面無拼合縫，強度高、生產(chǎn)率高。設備與模具的費用嬌貴，多用于小型塑件的大批量生產(chǎn)。中空吹塑1拉伸吹塑工藝過程吹脹比（BR）2吹脹比就是中空容器最大外形尺寸與型坯最大尺寸之比。一般取2左右，最高為4。吹脹比表示了吹塑制品徑向最大尺寸與擠出機頭口模尺寸之間的關系。當吹脹比確定后，便可根據(jù)塑件最大直徑確定型坯的口模尺寸。吹脹比（BR）2口模與芯軸的間隙1-壓縮空氣2-擠出口模d-芯軸直徑D-口模直徑G-口模與芯軸間隙機頭口模與芯軸的間隙可用下式確定：

G-口模與芯軸的間隙寬度，mmt-中空容器壁厚，mmBR-吹脹比，一般取2~4α-修正系數(shù)，一般取1~1.5，對于材料黏度大者取小值延伸比（SR）3

延伸吹塑瓶的性能性能試樣A試樣B容量/cm3900600壁厚/mm0.40.6質量/g4242延伸比1.61.2吹脹比2.752.75強度/kPa縱向橫向縱向橫向拉深強度8934213376792480128177斷裂強度12513719741549427156029彈性模量2779794436401722748323420191瓶口結構4（一）瓶口螺紋塑料瓶口的標準螺紋可參考圖瓶口結構4（一）瓶口螺紋吹塑成型的塑料制品的螺紋一般采用圓形或梯形斷面，因為采用一般金屬制品上的三角螺紋難以成型，細牙螺紋更不能用。為使分型上面的飛邊不至于影響螺紋的旋合，可將螺紋設計成不完全的即間斷螺紋（如圖a）,這樣，飛邊很容易去除，即使有輕微的分型痕存在，也不影響旋合。

吹塑成型的瓶蓋與瓶口也可采用凸緣（圖b）或凸環(huán)結合（圖c）。瓶口結構4塑料瓶口的標準螺紋可參考圖國外塑料瓶口的標準螺紋尺寸單位mm國外塑料瓶口的標準螺紋尺寸單位mm瓶口結構4（二）密封面液體包裝用吹塑瓶，為防止瓶口的滲漏經(jīng)常采用內(nèi)外蓋相結合的口封蓋瓶口密封面（a）上緣密封面（b）內(nèi)壁密封面（c）內(nèi)轉角密封面（d）退拔塞尺寸1-外蓋2-內(nèi)蓋3-瓶口4-瓶口密封面5-瓶蓋密封面瓶口結構4（二）密封面密封圈型內(nèi)蓋；這種封口形式是將內(nèi)蓋口下yuan的水平面作為一道密封圈，當外蓋旋緊時，產(chǎn)生一個螺旋力，壓住密封面，使其下平面與瓶口上平面緊緊密封。瓶口結構4（二）密封面瓶塞型內(nèi)蓋；這種封口是使瓶塞型內(nèi)蓋的外圓曲面，與瓶口內(nèi)壁進行緊緊配合來實現(xiàn)密封的，內(nèi)蓋直徑比瓶口直徑一般要大0.1~0.5mm，有的內(nèi)蓋稍帶有一點退拔，就像軟木塞退拔蓋一樣，緊緊塞住瓶口。瓶口結構4（二）密封面退拔型內(nèi)蓋；內(nèi)蓋的退拔角度較大，可以借助外蓋的壓力，使內(nèi)蓋外圓退拔面與瓶口轉角處進行密封。退拔內(nèi)蓋設計尺寸見圖，瓶口直徑為d。瓶頸與瓶肩5（1）瓶肩傾斜角（a）、瓶肩長度（L）或瓶肩高度（H）是重要的影響因素。（2）如果瓶頸不在瓶子中心，而偏離一側，則形成偏瓶頸結構。瓶頸與瓶肩5塑料瓶必須有足夠的垂直負荷強度才能承受加料嘴和壓蓋機構的垂直壓力，而瓶體支撐力還可增加外包裝瓦楞紙箱的抗壓強度。瓶頸與瓶肩是形成瓶體垂直負荷強度的關鍵部位。瓶頸與瓶肩5合理的瓶肩傾斜角可使瓶口所受垂直負荷部分地分解到直立瓶身上。不同造型的瓶肩，如無足夠的設計資料，可由實驗確定其垂直負荷強度。例如HDPE吹塑瓶，通過計算機優(yōu)化顯示，當a為峰值。另外，瓶肩和瓶身接合部位，只要允許，應盡量采用較大的過渡半徑（R），以降低該處應力瓶頸與瓶肩5（1）瓶肩傾斜角（a）、瓶肩長度（L）或瓶肩高度（H）是重要的影響因素。（2）如果瓶頸不在瓶子中心，而偏離一側，則形成偏瓶頸結構。瓶頸與瓶肩5這種瓶型在瓶肩出形成拱形及錐形。當灌裝時，瓶肩將向后傾斜。這種結構給灌裝、封蓋及堆碼帶來一系列不便。但是，如果設計得當，拱形結構可以很容易地調(diào)整瓶子的平衡。偏頸瓶瓶身6波紋結構：帶有波紋或皺紋的瓶體結構，降低了瓶子的垂直載荷強度。在灌裝操作中，由于瓶身的灌裝抗壓性能降低而可能造成波紋處應力過大而破裂，但是波紋和皺紋提高了瓶身的剛度。如圖商標區(qū)設計：商標區(qū)的設計如圖所示。這個設計制定了商標區(qū)頂部和底部的界線。商標文字凸起而商標區(qū)凹進。商標區(qū)與非商標區(qū)的過渡如采用漸變形式則垂直強度高，但商標區(qū)不明顯。這一過渡如采用突變形式，商標區(qū)雖然明顯，但徑向突變會導致嵌縫，隨之產(chǎn)生應力開裂。另外，平坦或不清晰的商標破裂并不一定在商標區(qū)交界處，在使用過程中，沿著一個商標凸起會發(fā)生蠕變，引起商標撕裂。瓶身6波紋結構：帶有波紋或皺紋的瓶體結構，降低了瓶子的垂直載荷強度。在灌裝操作中，由于瓶身的灌裝抗壓性能降低而可能造成波紋處應力過大而破裂，但是波紋和皺紋提高了瓶身的剛度。如圖商標區(qū)設計：商標區(qū)的設計如圖所示。這個設計制定了商標區(qū)頂部和底部的界線。商標文字凸起而商標區(qū)凹進。商標區(qū)與非商標區(qū)的過渡如采用漸變形式則垂直強度高，但商標區(qū)不明顯。這一過渡如采用突變形式，商標區(qū)雖然明顯，但徑向突變會導致嵌縫，隨之產(chǎn)生應力開裂。另外，平坦或不清晰的商標破裂并不一定在商標區(qū)交界處，在使用過程中，沿著一個商標凸起會發(fā)生蠕變，引起商標撕裂。瓶身6波紋結構：帶有波紋或皺紋的瓶體結構，降低了瓶子的垂直載荷強度。在灌裝操作中，由于瓶身的灌裝抗壓性能降低而可能造成波紋處應力過大而破裂，但是波紋和皺紋提高了瓶身的剛度。如圖商標區(qū)設計：商標區(qū)的設計如圖所示。這個設計制定了商標區(qū)頂部和底部的界線。商標文字凸起而商標區(qū)凹進。商標區(qū)與非商標區(qū)的過渡如采用漸變形式則垂直強度高，但商標區(qū)不明顯。這一過渡如采用突變形式，商標區(qū)雖然明顯，但徑向突變會導致嵌縫，隨之產(chǎn)生應力開裂。另外，平坦或不清晰的商標破裂并不一定在商標區(qū)交界處，在使用過程中，沿著一個商標凸起會發(fā)生蠕變，引起商標撕裂。瓶型71.基礎瓶型a.球型b.圓柱型c.圓桶型d.蛋圓型e.棱柱型瓶型71.基礎瓶型a.球型b.圓柱型c.圓桶型d.蛋圓型e.棱柱型一定容積條件下，表面積最小，用料最省，而且成型容易，受力均勻，從強度來說，這是一種最佳的結構設計，但是它需要一個能夠傾倒內(nèi)裝物的長頸和一個能使瓶子垂直站立的底座，所以球型瓶及球型瓶底的實用性差。瓶型71.基礎瓶型a.球型b.圓柱型c.圓桶型d.蛋圓型e.棱柱型瓶型71.基礎瓶型a.球型b.圓柱型c.圓桶型d.蛋圓型e.棱柱型圓柱型，是一種常見瓶型，成本低廉，功能齊全，圓柱型瓶子在旋轉時能與印刷滾筒實現(xiàn)良好的接觸，便于印刷，在一個較大的長徑比范圍內(nèi)具有穩(wěn)定性，便于灌裝，運送、裝箱和堆碼，但尺寸形象差。瓶型71.基礎瓶型a.球型b.圓柱型c.圓桶型d.蛋圓型e.棱柱型圓桶型

類似于木制酒桶，它與雙曲面瓶型一樣，既有美感，又便于執(zhí)握，但是成型困難，經(jīng)濟性差。瓶型71.基礎瓶型a.球型b.圓柱型c.圓桶型d.蛋圓型e.棱柱型蛋圓形

蛋圓形瓶的外觀尺寸形象好，但是，由于它也需要保持瓶壁厚度各點基本相同，所以型坯制作與吹塑操作比圓形瓶難度大。這種瓶在一個方向上的穩(wěn)定性小于圓形瓶。從經(jīng)濟性考慮，在瓶體與瓶底連接處，長軸可以呈流水線形向瓶底過渡，而短軸僅以某一半徑簡單過渡。這樣既造型活潑，又盡可能保持瓶子的穩(wěn)定。有許多比汝品包裝瓶的瓶型，為了使瓶體的重心下降，短軸在瓶體下部向外擴大，雖然不太合理，但很多設計都采用瓶型71.基礎瓶型a.球型b.圓柱型c.圓桶型d.蛋圓型e.棱柱型棱柱型

方興瓶、矩形瓶在角隅處均需要圓角過渡，在三角面處還需要球面過渡，圓角與球面的半徑隨使用的目的不同而異。如果從成型及壁厚均勻考慮，當然這一半徑越大越好。但也不能影響瓶型的外觀。從經(jīng)濟性考慮，有時可采用流線型過渡。這兩種瓶型在生產(chǎn)線上的運輸并不困難，值得一提的是它們可以節(jié)省倉儲面積。矩形瓶還能給人以良好的尺寸印象。三角形、多邊形等其他瓶型也可采用。瓶型72.組合形瓶型72.組合形具有多種幾何截面的組合瓶形增加了趣味和視覺感染力，但又使設計復雜和制造困難。如圖所示兩種組合瓶形設計都不夠合理。實際上，不論基本瓶形還是組合瓶形，只要滿足下列條件，任何結構都是可以的：（1）必須避免尖角；（2）瓶體外尺寸不能小于瓶頸直徑；（3）貼標和印刷面必須是平面或簡單曲面，便于印刷。瓶型73.自動灌裝生產(chǎn)線對瓶型的要求瓶型73.自動灌裝生產(chǎn)線對瓶型的要求（1）底必須有一上凹面，可以減少容器底部支撐面，減少了分型線與支撐面的重合部分，因為切口的存在將影響塑料制品的平穩(wěn)放置，但是瓶底水平部位至少應留6mm寬，以避免瓶底被卡在運輸帶間隙處或固定板上。（2）容器側壁靠近瓶底和瓶肩處各有一平直部分，給存瓶的操作提供控制區(qū)域，若必須從一個轉臺送上連一個轉臺的話，就能方便的使兩個面緊靠在一起。（3）矩形瓶及方形瓶必須有圓角才不至于被卡在導軌及星形輪上，同時也方便機械師插入兩瓶之間。（4）錐形容器進入星形輸送輪的同時被托起到灌裝頭下方可能會出現(xiàn)故障，因而它不