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塑料容器结构设计
从包装容器结构而言，塑料容器可以分为箱、瓶、罐、管、袋以及大型容器等；从成型方法考虑，又可分为注射、压制、压铸、中空和真空成型容器等。
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，避免或补偿其缺点，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，以及加强是筋支承面、圆角、螺纹、嵌件、文字和商标等。
一、 塑料容器常见类型
1、箱式
塑料箱一般用热塑性塑料加工而成，箱壁常采用加强筋来强化。其形状可以是矩形或其他形状，同时还可以设置箱盖或隔档，广泛用于食品、饮料、啤酒等玻璃容器包装商品的周转或小型产品毛坯、半成品、配套产品及零件的厂里运输和贮存等。
2?、盘式
盘式容器一般具有加强筋，常用压铸或挤压方法制成。它主要用于贮存和运输一些小型、易变形、怕挤压的商品，如糕点、水果、鸡蛋以及厂内小件物品的输送。
3?、销售用塑料包装容器
直接用于销售商品的塑料包装容器常见的有罐式、桶式和盒式等，一般用注射成型、压制成型和压铸成型等方法制造，多为一次性使用。
4?、中空塑料包装容器
中空塑料包装容器一般采用中空吹塑成型，常见的有瓶式、小口桶式，主要作为饮料、中低档化妆品以及液体化工产品的包装。
5?、大型塑料包装桶
大型塑料包装桶的容积从5L到250L 不等，成型方法常采用旋转模塑、注塑和挤出成型。其结构有小盖密封桶、大盖密封桶和敞口盖桶。
6?、塑料包装软管
塑料包装软管的管体一般采用挤出成型，而管肩管颈采用注射成型，然后将两部分熔接。主要用于化妆品、医药、食品、水彩、油墨以及家用化工产品等膏体、乳剂或液体的包装。
7?、塑料袋包装
用塑料薄膜制作的包装袋和用塑料编制而成的编织袋，常用于包装食品、粮食和化工产品。
二、 塑料包装容器结构设计需考虑的因素
1、?塑料的特性
1）、机械性能：包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击强度、硬度、耐磨性、疲劳特性、蠕变载荷变形等； 2）、热特性：包括成型温度范围、热膨胀率、热变形温度、燃烧性、脆化温度、低温特性等； 3）、电特性：包括绝缘性、表面静电等； 4）、化学特性：包括耐药品化学性、吸水吸湿性、透气性、毒性、与内装物的化学相容性等； 5）、光学特性：包括光线透过率、透明度、耐光性、放射线变化； 6） 、其他特性：包括收缩性、比重、流动性、着色性、适印性等。
2?、塑料容器的成型性
1）、成型条件：包括成型温度、成型压力、成型周期； 2）、外观质量：包括微孔、裂痕、灼伤等； 3）、变形性：包括变形后加工及矫正措施等。
3?、模具结构及加工
1）、模具加工：包括模具材料，模具的切削加工性能，模具加工方法诸因素； 2）、模具结构：包括分型面，镀块结合线，浇口位置，顶出方法等。
4?、容器使用条件
容器使用条件必须考虑内装物性质，使用目的、性能，及使用状态(温度、湿度、载荷等)。
5?、经济性
经济性包括成本、价值观、促销能力、消费者能够接受的程度等。
三、 注射、 压制和压铸成型塑料容器结构
1、?壁厚
1）、塑料包装容器的壁厚度：塑料包装容器的壁厚设计十分重要，它根据容器的用途、强度、配合、结构和重量的要求以及成型时的流动性、变形、硬化、顶出方式等情况来决定，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3.2～8.0mm；布基酚醛塑料等流动性差的应取较大值，但也要小于10.0mm；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，但设计时一般不小于0.6～0.9mm，常取2.0～4.0mm。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)。
2）、壁厚比较均匀：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。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。壁厚不均会引起变形，其不均匀度有一定比例，如热固性塑料连接处厚度比为1∶3～1∶5，热塑性塑料连接处厚度比为1∶1.2～1∶1.5。
3）、壁厚考虑设计因素：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。
除上述之外，还必须考虑壁厚与加强筋、凸台的关系。容器壁厚的强度不足时要设置加强筋，或由于结构的特定要求而设计其他用途的筋或者设置凸台。如果壁厚与筋同壁厚的关系不正确，易出现缩孔现象。
2、?防变形结构
1）、侧壁防变形结构：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的带状增强；容器边缘增加刚性和减少变形设计。
2）、底部防变形结构：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，均可以分散应力。
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，转角处要做成圆角，以分散应力。同时圆角的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。以容器整个底面作支承面是不合理的，因为稍微翘曲或变形就会使容器底部不平。常以凸出的底脚(三点或四点)或凸边来作支承面，其凸起高度常取0.3～0.5mm。
3）、强筋防变形结构：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。加强筋的布置应考虑料流方向，即应使加强筋的方向与料流方向一致，否则会搅乱料流，从而降低塑料的韧性。加 强筋必须有足够的斜度，筋的底部应呈圆弧过渡。当容器底部有加强筋时，应使加强筋与支承面之间相差0.5mm的高度。
3?、工艺性结构
1）、分型线：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，用平行于开模方向的，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；分型线要便于模具加工；分型线必须设置在溢边易于处理的部位。
2）、脱模斜度：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。 4、容器的局部结构 1）、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。
2）、孔与侧凹：孔使塑件上有熔接纹，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(L)最好不超过孔径(D)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。侧孔与侧凹成型时会造成模具结构的复杂化，且模具成本会显著增加。因此设计时要尽量避免侧孔或侧凹，达到简化模具结构，提高塑件质量的目的。
3）、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。
4）、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。
5?、外观结构
塑料包装容器上的文字、符号与花纹有三种形式：凸字、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°。 四、 吹塑成型塑料容器结构
吹塑成型是塑料加工的重要方法之一，其原料有高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、纤维素塑料、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯和聚酯等。吹塑成型加工的方法有挤—吹成型，注—吹成型和双向拉伸吹塑成型等。吹塑容器在设计时必须考虑吹胀比、延伸比、垂直载荷强度、容器刚性、支承面、瓶口螺纹、形状和外表面等。
1?、吹胀比与延伸比
吹胀比指塑件最大直径与型坯直径之比。该比值要选择适当，过大会使塑件壁厚不均匀，加工工艺条件不易掌握。一般吹胀比取2:1～4:1，但常用2：1。
在延伸吹塑中空塑料中，塑件长度与型坯长度之比叫延伸比。延伸比的选择十分重要。延伸比确定以后，型坯长度就确定了。
2?、强度与刚度
1）、垂直载荷强度：对于塑料瓶来说，它必须经受来自多方面的垂直载荷，其中首当其冲的是来自加料嘴和压盖机构的压力。
A、瓶肩上的倾斜角：强度上的潜在易损因素是瓶肩上的倾斜角。例如，高密度聚乙烯吹塑瓶，其倾斜角在瓶肩长度(L)为12.7mm时至少应超过12°；瓶肩长度(L)为30.8mm时就为30°。不同树脂不同重量，瓶肩造型也不同。 B、瓶体与瓶肩接合部位大弯曲半径：在瓶体与瓶肩接合部位，只要允许就尽可能采用较大的弯曲半径(R)， 这样由于降低了转折部分的应力，从而提高了瓶子的垂直强度。
B、瓶底大曲率渐弯结构：对瓶身强度也有明显的影响，瓶身与瓶底转折处的锐角将削弱瓶子的垂直强度。因此，为了均匀地传递垂直载荷，瓶底边角应采用大曲率渐弯。 C、瓶身结构：对于带有皮纹或皱折的瓶体，降低了瓶子垂直载荷强度，但能提高瓶身的刚度。商标区与非商标区的过渡采用渐变形式则垂直强度高，但商标区不明显；如采用突变形式，商标区虽然明显，但径向突变会导致嵌缝，随之应力开裂。
D、瓶偏颈结构：瓶颈不在瓶子中心，而偏向于一侧，则会形成偏颈结构。瓶型在瓶肩处形成拱形及锥形。当灌装时，瓶颈将向后倾斜。这种结构给灌装、封装和堆码带来一系列不便。但设计得当，拱形结构可以很容易地调整瓶子的平衡。
2）、刚度： 在一些轻量瓶的设计中，装饰性花纹并不仅仅是由于造型和装潢上的需要，从结构上来说，也是为了提高容器的刚度。例如，在圆形瓶中，瓶身上的沟槽增加了瓶子的刚度；在椭圆形的瓶身上，增加一些装饰性水平锯齿状花纹可以提高容器刚度；在异形瓶中，可以采用设计一些压花纹和漂亮的图案提高其刚度。
3?、瓶口结构
瓶口螺纹：吹塑成型的塑件螺纹部一般采用圆形或梯形断面的螺纹。为使分型面上的飞边不致影响螺纹的旋合，可将螺纹设计成不完全的间断的结构。吹塑成型的瓶盖与瓶口也可以采用凸缘和凸环结构。液体包装用吹塑瓶，为了防止瓶口的渗漏，经常采用内外盖相结合的口盖密封，一般有密封圈型内盖，瓶塞型内盖，退拔型内盖和混合型内盖四种结构形式。
4?、瓶型设计
1）、基本瓶型：球型、圆柱型、圆桶型和双曲面型瓶、蛋圆型瓶、棱柱瓶 A、球型：球型在一定容积条件下，表面积最小，用料最省，而且成型容易，受力均匀。从耐破裂而言是一种最佳结构设计。但它需要一个能够倾倒内装物的长颈和一个能使瓶子垂直站立的底座，所以球型瓶和球型瓶底实用性差。在球型瓶底的设计基础上，增加一些花瓣或锯齿结构，既可以达到球型瓶底的效果，又可以不加附加使瓶子垂直站立。 B、圆柱型：是一种常见瓶型，成本低廉，功能齐全。旋转时能与印刷滚筒实现良好的接触，便于印刷，而且在一个较大的长径比范围内具有稳定性，便于灌装、运送、装箱和堆码； C、圆桶型和双曲面型瓶：既具有美感，又便于执握，但成型稍难，经济性差； D、蛋圆型瓶：蛋圆型瓶的外观尺寸印象好，但其制造比圆型瓶难度大； F、棱柱瓶：棱柱瓶在转角处均需有圆角过渡，在三界面处还需球面过渡，其半径因目的不同而异；瓶壁表面结构变化较多，可以是直线式、渐缩式或凸起式，也可以束腰。瓶面可以是平滑的，也可以是带肋的。
2）、自动灌装线对瓶型的要求： 其一、塑料瓶底必须有一个以上凹面，这样可减少容器底部的支承表面，容易平稳放置。 其二、容器侧壁靠近瓶底和瓶肩处各有一平直部位，给贮瓶转台的操作提供控制区域； 其三，矩型瓶和方型瓶必须有圆角才不致于被卡在导轨和星形轮上，同时也方便机械手插入两瓶之间； 其四，尽可能采用直侧面的容器，少用锥形侧面的容器； 其五，多采用圆柱型和矩形瓶，少采用蛋圆型和异型瓶。 | 
