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1塑料制品设计塑料制品设计塑料制品设计一、塑料制品设计基础二、塑料模塑成型工艺及模具三、模压、压注及注射制品设计四、挤出制品设计五、中空吹塑制品设计六、热塑性塑料结构泡沫制品七、热成型制品八、其他制品设计九、塑料制品表面整饰十、塑料制品着色DesignofPlasticsProducts2塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计第五章中空吹塑制品设计¾基本内容：塑料制品设计的一般步骤；塑料材料一般特性；塑料材料的划分及选择；塑料制品设计要点。¾学习要点：掌握塑料制品设计的一般步骤，塑料材料一般特性，塑料材料的划分及选择，掌握塑料制品设计要点。3塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计中空吹塑制品实例4塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计第五章中空吹塑制品设计¾5.1吹塑成型工艺5.1.1中空吹塑成型方法5.1.2吹塑成型特点¾5.2吹塑制品设计5.2.1吹塑制品设计原则5.2.2设计要素¾5.3吹塑用塑料本章目录本节目录5塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺¾5.1.1中空吹塑成型方法¾5.1.2吹塑成型特点本章目录6塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.1中空吹塑成型方法中空吹塑成型可生产小至10mL，大至200L以上的各种中空塑料容器，包括有手把或耳环的瓶桶。¾根据管坯成型方法不同可分为：1.挤出—吹塑：生产方法简单，产量高，精度低，应用较多2.注射—吹塑：精度高，质量好，价高，适于批量大产品。7塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.1中空吹塑成型方法¾根据成型工艺不同分类：1.普通吹塑2.拉伸吹塑：产品经拉伸，强度高，气密性好。挤出—拉伸—吹塑(简称挤—拉—吹)注射—拉伸—吹塑(简称注—拉—吹)¾根据管坯层数不同分类：1.单层吹塑2.多层复合吹塑：综合性能好，生产复杂，适于包装要求高的产品包装。除了热型坯的一步成型法外，还有冷型坯的注射与吹塑分开的二步成型法等。8塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.1中空吹塑成型方法¾挤出吹塑：1）通过挤出将塑料熔融，并成型管状型坯；2）闭合模具夹住型坯，并将吹塑气嘴插入型坯一端，型坯另一端被切断；3）通入压缩空气吹胀型坯，成型制品；4）冷却吹塑制品；5）开模取出制品，切除尾料。此方法主要生产塑料桶和瓶。生产50L以下各种桶体有GB13508-92产品标准。本章目录本节目录9塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.1中空吹塑成型方法¾主要原料是聚乙烯。低密度聚乙烯，熔体流动速率0.3-4g/10min，用于生产小型容器。¾高密度聚乙烯0.05-1.2g/10min，大量用于较大型制品。¾高分子量聚乙烯专门用于生产燃料桶。¾近年来，线性低密度聚乙烯也开始使用。¾塑料瓶一般指容积为几十毫升至几升的瓶体。¾除聚乙烯外，熔体流动速率0.5-1.5g/10min的吹塑级聚丙烯也被常用。¾挤出吹塑也能成型50L以上大型容器和工业制件。由于型坯很大，需有储料器以使物料能快速挤出。10塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.1中空吹塑成型方法注塑－吹塑，此法是先用注塑方法生产一端封闭的型坯，而后，将其加热到可以吹胀的温度，送入阴模，并向型坯内通入压缩空气，迫使型坯吹胀成外形与阴模一样的制品。¾注吹成型实际上是由注射型坯和吹塑制品两个过程组成。¾注射型坯是关键，容器底部不用截坯口，瓶口可以设精度较高螺纹、阶梯段和凸耳等。11塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.1中空吹塑成型方法¾此方法成型的容器没有尾料，瓶口的螺纹质量好，尺寸稳定。注射的型坯的形状和壁厚可按需要异化，致使制品壁厚均匀，原料节约。¾但注吹成型不适合生产大型和形状复杂容器。¾需要注射和吹塑两副模具。¾主要用于医药、食品和化妆品等包装容器。¾常用塑料有：熔体流动速率1-6g/10min的聚乙烯；2-4g/10min的聚丙烯；注射级通用型或抗冲型聚苯乙烯；硬质透明的聚氯乙烯。12塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.1中空吹塑成型方法¾挤出－拉伸－吹塑或注塑－拉伸－吹塑挤出后熔合底部或注射有底型坯。然后将型坯处理至塑料的理想拉伸温度。经内部拉伸芯棒或外部拉伸夹具的轴向拉伸。同时或稍后由压缩空气吹胀进行径向拉伸而制得中空塑料制品。¾容器塑料壁经双向拉伸取向，制品的冲击韧性、低温强度、刚度、透明度、表面光泽及阻渗透性能等都有明显的提高。因此可减薄壁厚，节约材料。13塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.1中空吹塑成型方法¾挤拉吹中空容器生产主要是用聚氯乙烯和聚丙烯，以小型薄壁瓶体为主。14塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.1中空吹塑成型方法注拉吹的特点是直接制成有底型坯。型坯内外温度均匀，有利于拉伸。制品形状较准确，无飞边。瓶口质量高；瓶底平滑均匀。此方法主要加工PET的小型透明瓶体，用于饮料和食品包装。其拉伸温度95-100℃，拉伸倍率控制在8-9。本章目录15塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.2成型特点¾吹塑成型的优点能得到一体成型的复杂中空件；可得到带合页，双重壁结构的制品；可得到由小型(1mL)到大型(1000mL)的制品；也可用不同树脂制得两层、三层及多层制品；可得到薄壁、质轻、价格便宜的一次性制品；能进行中批量到大批量生产。16塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.1吹塑成型工艺5.1.2成型特点¾吹塑成型的缺点壁厚控制困难，不易均匀；不易成型带刃口的形状；制品表面必定出现合模线和支承面承压部的痕迹；毛边修理费工时；尺寸精度低。本章目录17塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计¾中空吹塑制品类型：吹塑制品可分为容器和工业制件两大类。本节陈述的中空制品设计侧重于包装的容器。工业制件的应用还较少，如汽车的燃油箱、管件、箱件和家用电器的配件等。塑料容器质轻耐冲击、耐腐蚀，着色和装饰方便。成型过程消耗能量少，制造成本较低。塑料容器主要用于包装或运输食品、饮料、化学试剂、药品、日用品、化妆品与油脂等。各种物品对包装容器的功能和性能要求不同。以应用最多的食品饮料类容器为例，饮料有低酸、油类、奶类、腌汁、酒和含二氧化碳的等。有贮存期半年到二年的不同阻渗透的要求。有的容器要在30-100℃下热灌装，有的要在80-120℃，0.1MPa下蒸煮20-90min。这就要在选材、壁厚、瓶口和封盖作慎重考虑。18塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计¾制品的功能¾经济效益¾外观¾考虑制品包装的需要和实际的生产方法¾对这些因素加以平衡¾设计思路：设计的制品能发挥出材料的性能满足成型工艺要求19塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.1吹塑制品设计原则¾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。（尺寸精度低）；本章目录20塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素(一)、几何形状(二)、吹胀比（又称型坯吹胀倍率）(三)、拉伸倍率(四)、壁厚(五)、内凹底(六)、强度与刚度(七)、瓶口结构设计(八)、圆角(九)、起模斜度和合模线(十)、收缩率(十一)、其它本章目录21塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾(一)、几何形状几何形状的设计应易于模塑，开模取出方便，避免因脱模造成变形。可以同美术造型联系起来考虑，增加直观美。常用的形状有：圆形、长方形、四角形、椭圆形、球形、异形等。应根据使用要求和装饰要求的不同进行设计。22塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾(一)、几何形状(1)圆形容器用量最大，使用广泛，约占其它几何形状吹塑容器的70％以上。塑料瓶90％是圆形。圆形容器特点：模具制作方便，型坯壁厚均匀，生产效率高，制品刚性好，印刷容易。缺点：运输或盛装在箱子内有效面积利用率低，仅75％左右。23塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾(一)、几何形状(2)方形容器方形容器：长方形和正方形。优点：有效面积利用率大、运输包装方便、支撑面大、存放稳固。缺点：扁平面或正四面的强度不如圆形承受的力大，易向外膨胀。型坯设计要求严格，壁厚偏差大，拐角处的壁厚小于其它部位。24塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾(一)、几何形状(3)椭圆形容器针对圆形和方形制品的缺点进行改进。它综合了它们的优点，在强度和形变方面力学性能好，开发应用颇多，在强度、刚度，变形性等力学性能方面都较好。一般用于化妆品的包装（外观造型好）。25塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾(一)、几何形状(4)异形容器这类没有规则形状的吹塑制品，市场上销售最多的是玩具、模特儿、灯笼及各式各样仿动物或自然界图象的制品，其中有些制品不承受什么强度或压力。¾容器的把手常见有二种。挤出吹塑可成型中空的把手。注射吹塑容器，可在型坯注射阶段成型实芯把手。焊接和粘接的环状或棒状的把手，实际上是一种预制的塑料嵌件，较少采用。返回26塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾(二)、吹胀比（又称型坯吹胀倍率）吹胀比：是指吹塑模腔径向最大直径和管状型坏外径之比，一般取1.5～3之间对容积较大，桶壁较薄的容器宜选较小的，反之较大。能反映制品径向最大尺寸和挤出机机头口模尺寸之间的关系27塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾(二)、吹胀比（又称型坯吹胀倍率）型坯断面形状最好与制品的外形轮廓一致，其目的是使型坯各部位的塑料吹胀比一致，使制品壁厚偏差缩小。若吹方桶，型坯应呈方管形状，圆形瓶型坯应是圆管形状。如截面为环形的型坯成型方形桶，则短边壁厚小于长边壁厚，拐角壁厚更薄。要想防止这一点，可将心轴做成椭圆形。返回28塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾(三)、延伸比（纵向拉伸比）延伸比是指注射延伸吹塑中制品的长度c与型坯长度b之比。延伸吹塑的延伸比确定后，有底的型坯长度就能确定。29塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾(三)、延伸比（纵向拉伸比）¾延伸比大的制品其纵横两向的强度都提高，也就是延伸比越大，得到的塑料强度越高，换句话说，就是壁厚越薄强度越高。因此在实际中必须保证制品的刚度和壁厚。返回30塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾(四)、壁厚¾吹塑成型制品的壁厚在设计中用平均壁厚和最低壁厚表示。根据制品要求的壁厚(mm)，可规定出型坯或预塑件的厚度，以及制品其它部位的厚度，同时也规定了树脂的全部用量。挤出吹塑法制成的容器，壁厚最难实现均匀一致。¾容器壁厚不足时垂直强度差，会在肩部或薄弱部位产生瘪陷；在肩部和底部转角处因应力集中而开裂。通常用密闭状态下的耐压来计算平均壁厚。31塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾容器壁厚计算¾容器壁厚与型坯的壁厚、以及挤出口模的成型缝隙有如下关系式吹塑成型的分析示意图32塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计5.2吹塑制品设计5.2.2设计要素¾假定在挤出吹塑过程中物料体积不变，并忽略型坯下垂的影响。中空制品的外径，也就是吹塑模具的型腔直径Dm。由以下关系式可得到制品壁厚33塑料制品设计第五章中空吹塑制品设计¾中空容器壁厚设计时，还须考虑三方面因素。¾（1）吹塑取向对壁厚强度的影响塑料材料的