塑料包装容器
（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。
塑料包装容器的种类很多，通常可按以下几种方法进行分类：
（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。
（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。
1．模压成型
模压成型又称压缩模塑，是历史最长的成型方法。它是将粉状、粒状或纤维状塑料放入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、脲醛塑料的成型。由于用此法成型热塑性塑料时，模具需要交替加热与冷却，效率低且不经济，所以很少采用。实际生产中常用挤出机与模压机配合来生产热塑性塑料制品，通常称之为热挤冷压法。即将塑料的塑化在挤出机中完成，然后将塑化好的料在模压机上成型，这样成型模具只需冷却即可，因而使生产效率提高。
2．注射成型
注射成型又称注射模塑或注塑。如图3－4－8所示，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。
图1为注塑成型机结构示意图。
图1 移动螺杆式注塑成型机结构示意图
1．机座；2．电动机及油泵；3．注射油缸；4．齿轮箱；5．齿轮传动电动机；6．料斗；7．螺杆；8．加热器；9．料筒；10．喷嘴；11．定模板；12．模具；13．动模板；14．锁模机构；15．锁模用油缸；16．螺杆传动齿轮；17．螺杆花键槽；18．油箱
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。注射成型还大量用于制做容器附件如瓶盖、桶盖、内塞、帽罩等。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。
3．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，使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。
（1）挤出中空吹塑。挤出中空吹塑如图2所示，它是先由挤出机挤出管状型坯后，再趁热送人吹塑模内吹胀成型，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。
图2 挤出中空吹塑示意图
挤出中空吹塑法没备投资少，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。
（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。
（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。目前拉伸吹塑工二艺广泛用生产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。其成型工艺过程如图2所示。
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。
4、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。
图4 一步法注－拉－吹示意图
1．注射型坯；2．型坯加热；3．拉伸；4．吹塑；5．脱模
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。
（1）真空成型。真空成型又称真空吸塑成型。如图5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。
图5 单阴模真空成型示意图
1．片材；2．夹具；3．密封；4．抽真空
真空成型能够产生的最大压差为0．07～0．09MPa，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。
（2）气压成型。气压成型又称压缩成型或加压成型。如图6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。
（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7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。
图6 单阴模加压成型示意图
1．压缩空气进口；2．成型前片材；3．制件；4．阴模；5．排气口
图7 对模成型示意图
1．压机柱塞；2．气孔；3．阴模；4．加热器；5．夹具；6．片材；7．阳模；8．制件
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。
5、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。
6、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。
