包装材料学§62塑料包装容器

1§6.2塑料包装容器包装材料学2一、概述•在现代包装工业中，塑料包装容器以其质轻、透明、不易破碎，耐腐蚀性好，易于成型加工，生产能耗低等优异性能，在化工产品、食品、饮料、化妆品、医药品等包装中得到了广泛的应用，在许多方面已取代或部分取代了木质容器、金属容器、玻璃、陶瓷容器等。•近年来随着塑料成型加工技术的发展，拉伸吹塑成型工艺已广泛用于PET瓶、PVC瓶和PP瓶的生产中，大大改善了塑料瓶的物理机械性能，同时也使其壁厚减薄1/3左右。使塑料包装容器逐步向薄型化、轻量化方向发展。包装材料学3塑料包装容器的分类(1)按化学组成塑料容器可分为PE、PP、PS、PVC、PET、NY、PC、PF、UF容器等。(2)按成型方法可将塑料容器分为吹塑、注射、挤出、模压、热成型、旋转、缠绕成型容器等。(3)按容器的形状和用途塑料容器可分为箱盒类、瓶罐类、袋类、软管类等包装材料学4二、塑料包装容器的成型方法•塑料包装容器的成型方法主要有:模压成型、注射成型、中空吹塑成型、热成型、旋转成型和缠绕成型等。包装材料学51.模压成型•模压成型是将粉状、粒状或纤维状塑料放大成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压使其成型并固化，开模取出制品。•模压成型可制得塑料包装箱、盒、托盘、小型精致容器以及桶盖、瓶盖等容器附件等。•模压成型设备和模具结构简单，费用低；能成型较大的平面制品；但其成型效率低；且制品的尺寸精度一般较低。•模压成型主要用于热固性塑料如酚醛塑料、酚醛塑料的成型。包装材料学62.注射成型•注射成型又称注射模塑或注塑。它是将粒状或粉状塑料从注射机的料斗加入料筒中，经加热塑化呈熔融状态后，借助螺杆或柱塞的推力，将其通过料筒端部的喷咀注入温度较低的闭合模具中，经冷却定型后，开模取出制品。包装材料学7注射成型•注射成型可制得外形复杂、尺寸准确、美观精制的容器，并能成型带嵌件的容器。但一般均为广口容器如塑料箱、托盘、盒、杯、盘等，容器的壁一般较厚，不易成型薄壁容器。•注射成型对原料的适应性广，几乎所有的热塑性塑料或部分热固性塑料都可采用此法成型。其成型周期短、效率高，且易于实现全自动化生产。•但注射成型设备投资大，模具制造成本高，所以一般适于大批量生产，并能保证容器的尺寸精度。包装材料学83.中空吹塑成型•中空吹塑成型是将挤出或注射成型制得的型坯预热后置于吹塑模中，然后在型坯中通入压缩空气将其吹胀，便之紧贴于模腔壁面上，再经冷却定型、脱模即得到制品。•中空吹塑成型可制得各种不同容量、不同壁厚的塑料瓶、桶、罐等包装容器。适于中空吹塑成型的塑料有PE、PVC、PP、PS、PET、NY、PC、CA等。•中空吹塑成型过程包括型坯的制造和型坯的吹塑。按型坯的制法不同，中空吹塑可分为挤出中空吹塑和注射吹塑，在此基础上又发展了拉伸吹塑及多层吹塑等。包装材料学9(1)挤出中空吹塑•挤出中空吹塑是先由挤出机挤出管状型坯后，再趁热送入吹塑模内吹胀成型，冷却后脱模即得到制品。为配合连续挤出，可采用多付吹塑模在回转台上轮流生产。•挤出中空吹塑法设备投资少，工艺成熟，生产效率高；型坯温度均匀，制品破裂少，能适于多种塑料。但其制品壁厚公差较大。挤出中空吹塑法在当前中空容器的生产中占有绝对优势，可制得各种不同容量和壁厚、不同形状以及带把手的容器。包装材料学10(2)注射吹塑•注射吹塑是先由注射机将熔融的塑料注入注射模内形成有底型坯，开模后型坯留在芯模上，然后趁热移至吹塑模内，吹塑模闭合后从芯棒进气孔通入0.20～0.69MPa的压缩空气使型坯吹胀，冷却后脱模即得到制品，•注射吹塑成型自动化程度高，可多模生产，效率高。成型的容器壁厚均匀，重量公差小；其底部强度高，瓶颈口尺寸精确，且后加工量小。但每种制品必须使用两付模具即型坯模和吹塑模，且型坯模要能承受高压，生产投资大。此法仅适于生产批量大，精度高的小型包装容器如饮料瓶等。包装材料学11(3)拉伸吹塑•拉伸吹塑是70年代后发展起来的一种双轴定向拉伸吹塑新工艺。经拉伸吹塑成型的容器，其透明度、拉伸强度、抗冲击强度、表面硬度、刚性和气密性等均有较大的提高。且可使容器的壁厚减薄，节省原材料50%左右。目前拉伸吹塑工艺厂泛用于生产PET、PP、PVC等塑料瓶。•拉伸吹塑成型工艺又分为:注射型坯拉伸吹塑(注-拉-吹)和挤出型坯拉伸吹塑(挤-拉-吹)两种，其中以前者应用较广。•注射型坯拉伸吹塑是利用注射成型制得有底型坯，然后在拉伸温度下进行纵向拉伸，再经吹胀成型达到横向拉伸。•挤出型坯拉伸吹塑是由挤出法制得管状型坯，再把底部熔合形成有底型坯，然后在拉伸温度下进行纵向拉伸、而后进行吹胀成型完成横向拉伸。此法多用于成型PVC等无定形塑料。包装材料学124.热成型•热成型属二次加工成型，它是用热塑性塑料片材作为原料来制造塑料容器的一种方法。由于所用片材的厚度一般在1～2mm之间，所以制成的容器壁比较薄，其深度有一定的限制，一般多为浅杯形或浅盘形等半壳状容器。•成型时将塑料片材加热到一定温度(高弹态)，然后施以压力或抽真空使其贴附于模具型面上，经冷却后脱模，适当修整后即得制品。热成型时的动力可以靠片材两面的气压差、或借助机械压力、液压力等。其具体成型方法目前已有数十种之多，但它都是由几种基本方法略加改进而组成的。包装材料学13(1)真空成型•真空成型又称真空吸塑成型。如图6-10所示，它是将塑料片材用夹框夹紧在模具上，加热至适当温度后，将片材与模具之间的空气抽出，片材即被大气压压至模具表面，同时被模具冷却成型。•真空成型能够产生的最大压差为0.07～0.09MRa，一般能满足壁薄、形状简单的小型包装容器的成型，因此它是当前包装工业中应用最广的热成型方法。真空成型模具可以用单阴模、单阳模，也可以不用模具成型。包装材料学14(2)气压成型•气压成型又称压缩成型或加压成型。如图6-11所示，它是用压缩空气将加热的片材压至模具中成型。这种方法可施加较大的压力（0.34MPa），适用于厚片材成型较大的容器，而且可以采用较低的成型温度，使成型周期缩短。•气压成型用的模具可以是单阴模、单阳模和对模，也可以不用模具成型。包装材料学15(3)对模成型•对模成型是利用两个互相配合的单模(类似于阳模和阴模)来成型的，如图6-12所示。成型时先将片材夹持在两模之间，并用移动的加热器对片材进行加热，当片材被加热到要求的温度时，移去加热器并将两模合拢，经冷却脱模后即成制品。•对模成型的制件，其复制性和形状准确性都比较好；制品结构上可以复杂些，可制得具有刻花或刻字的表面，厚度的分布在很大程度上取决于制品的结构形状。与注射成型相比，热成型工艺简单，设备投资少，模具制造周期短，且费用低。因此很适合生产小批量的产品，而且对产品设计的变换较任何其它成型方法都快。另外，热成型中模具一般承压不大，因此对模具的材质要求不高，可以用钢材、铝材、硬木、塑料以及石膏等。但热成型制品的结构不宜太复杂，且壁厚的均匀度较差。包装材料学165.旋转成型•旋转成型又称滚塑成型。它是将定量的液状、糊状或粉状塑料加入模具中，通过对模具的加热以及纵横向的滚动旋转，使塑料熔融塑化并借助塑料的自重均匀地布满整个模腔表面，经冷却定型后，脱模即可得到中空容器。•滚塑成型的设备比较简单；容器的壁厚较挤出中空吹塑均匀，废料少；且容器几乎无内应力，不易出现变形、凹陷等。滚塑成型适于制作大容量的贮槽、贮罐、桶等包装容器。包装材料学176.缠绕成型•缠绕成型是制作增强塑料中空容器的主要成型方法。它是用浸有树脂的纤维或织物，在相当于制品形状的芯模上作规律性的缠绕，然后再对其加热硬化，脱模即得制品。这种方法只适合于制作圆柱形和球形等回转体，可制得大型贮罐、贮槽、高压容器等。适用的树脂有PF、EP、PVC和不饱和树脂等。包装材料学18三、常用塑料包装容器的种类、性能及用途•1.塑料箱塑料箱是主要包括塑料周转箱和钙塑瓦楞箱，它们在包装中应用非常广泛。包装材料学19(1)塑料周转箱•塑料周转箱是指用聚烯烃制成的供食品、饮料、啤酒、蔬菜、水果、水产、化工产品等周转运输使用的全塑料箱。另外，它也大量用于工厂内零件、半成品的周转等。塑料周转箱通常是以HDPE、共聚PP等为主要原料，采用注射成型制成的，也可采用热挤冷压成型制得。•我国从70年代才开发应用塑料周转箱，起步较晚。近年来我国塑料周转箱有了较大的发展，品种已达数十种。其中以啤酒箱、饮料箱、食品箱、蔬菜水果箱为主，并已制定了相应的国家标准。这些塑料周转箱大多无顶盖、不能折叠，装瓶用的周转箱内有固定格档。而其它塑料周转箱目前尚无国标、部标。现有塑料周转箱按外形结构主要有以下三类:•整体梯形系列:孔格型、平板型、互换凹凸槽型；•整体直形系列:孔格型、平板型、加盖密封型、滑轮型；•折叠系列：双折直形。•塑料周转箱体轻、外形美观；强度高、耐用性好；耐腐蚀、易清洗；运输方便、堆垛安全；对内装物的保护性较木箱好；其尺寸精度高，适于在自动生产线上使用。目前在许多方面已取代了传统的木制周转箱。包装材料学20(1)塑料周转箱•塑料周转箱是指用聚烯烃制成的供食品、饮料、啤酒、蔬菜、水果、水产、化工产品等周转运输使用的全塑料箱。另外，它也大量用于工厂内零件、半成品的周转等。塑料周转箱通常是以HDPE、共聚PP等为主要原料，采用注射成型制成的，也可采用热挤冷压成型制得。•我国从70年代才开发应用塑料周转箱，起步较晚。近年来我国塑料周转箱有了较大的发展，品种已达数十种。其中以啤酒箱、饮料箱、食品箱、蔬菜水果箱为主，并已制定了相应的国家标准。这些塑料周转箱大多无顶盖、不能折叠，装瓶用的周转箱内有固定格档。而其它塑料周转箱目前尚无国标、部标。现有塑料周转箱按外形结构主要有以下三类:1.整体梯形系列:孔格型、平板型、互换凹凸槽型；2.整体直形系列:孔格型、平板型、加盖密封型、滑轮型；3.折叠系列：双折直形。•塑料周转箱体轻、外形美观；强度高、耐用性好；耐腐蚀、易清洗；运输方便、堆垛安全；对内装物的保护性较木箱好；其尺寸精度高，适于在自动生产线上使用。目前在许多方面已取代了传统的木制周转箱。包装材料学212.塑料瓶、桶•塑料瓶是广泛使用的销售包装容器，一般采用挤出中空吹塑法和拉伸吹塑法生产，使用的原料主要有PE、PP、PVC、PET、DC、PC、NY等。塑料瓶的容量从几十毫升至几升有多种规格。塑料瓶一般具有体轻、不易破碎、强度较高、化学稳定性好、易于印刷装潢、造型多样等优点。但其阻隔性、耐热性和抗静电性等较玻璃瓶差。塑料瓶广泛用于食品、饮料、化学药品、化妆品、医药品、油类、燃料等液状、浆状以及固体产品的包装。•塑料桶主要采用挤出中空吹塑法和旋转成型生产。其原料主要有HDPE、改性PP、PE和EVA的混合料以及PVC树脂等。塑料桶的外形有圆形、方形、椭圆形和不规则形状等。其容量从几升到几百升已形成产品系列：5L、10L、20L、25L、35L、45L、50L、100L、200L等。大的也有几千升甚至一万升以上的。•塑料桶具有重量轻、不易破碎、耐腐蚀等优点，可代替部分金属桶、木桶、陶瓷罐、玻璃罐等用于化工产品、油类及盐渍食品的包装。也可用于含碳酸气饮料、低度酒类、牛奶等液体食品的包装。包装材料学22•还有一种软塑折叠桶。它是由改性PE或PE与EVA的混合料采用挤出中空吹塑制成的薄壁方形桶，其容量为5L～25L。它不能单独作为运输包装容器使用，通常是与瓦楞纸箱配套使用、软塑折叠桶在灌装物品之前能压扁折叠，可节省贮存空间和运输费用。可用于液体饮料、淹渍食品、酱类等物品的包装。•近年来又发展了铁塑复合桶。其内胆用PE塑料制成，不易渗漏、能耐腐蚀；外壳用钢板制成，具有较好的机械强度。这种铁塑复合桶兼有全塑桶和全铁桶的优点，是液体产品运输包装容器的发展方向。包装材料学233.其它塑料包装容器(1)薄壁塑料包装容器•薄壁塑料包装容器主要是指塑料盘、杯、盒、碗、半壳状等一次性使用的销售包装容器。它主要采用片材热成型生产，也可采用注射成型制得。热成型所用的原料主要有硬质PVC片材、OPS片材、PP片材、高抗冲击型发泡聚苯乙烯片材等。这类塑料