第 10 章 吸塑盘及包装设计

   发布日期:2024-03-22 17:37:29     来源:网络整理    作者:本站编辑    浏览:97    评论:0    


主要内容:

吸塑盘介绍

吸塑盘的材料

吸塑制品的分类

吸塑制品的相关术语

吸塑盘的模具

吸塑盘的设计

TFT 专用吸塑盘

半成品通用吸塑盘

吸塑盘的常见不良及品质要求

真空包装袋

其他包装

海绵条珍珠棉

包装箱的要求及设计

包装箱的信赖性试验

塑料制品的静电及防治

常用包装材料特性对比表

10.1 吸塑盘介绍

1. 吸塑盘的作用

一般电子类产品,如手机,MP3,GPS 等半成品或成品产品都需要使用到吸塑盘及纸盒包装。吸塑盘也叫托盘,主要是用来包装产品,防止在生产或运输过程中收到外力或外界环境的影响。在生产过程中,吸塑盘也可以起到临时放置原材料,半成品或成品。

2. 吸塑盘的交货周期

石膏模,铜模,铝模基本上都能在 10 小时内做好,打样产品一般需要 1 至 2天;修模时间也需 1 至 2 天。

3. 吸塑盘的静电要求

目前常用以下三种材料:对液晶显示屏产品来说,常用普通防静电,特殊情况或要求很高的产品采用永久防静电吸塑盘。一般防静电要求 1*10^5≤R≤1*10^11 欧姆。可使用表面电阻测试仪测量。

A.不防静电,价格较低,常用于不受静电影响的产品。

B.普通防静电,防静电效果 1 至 2 年,价格适中。

永久防静电,常用于受静电影响较大的产品,价格较高。

10.2 吸塑盘的材料

常用的吸塑材料有 PVC,PS,PP,ABS,PET 等。选材时应考虑以下几方面:

A. 根据产品的用途及产品要求性能

B. 考虑材料的成本

C. 防静电要求及环保要求

D. 考虑材料的加工工艺条件

液晶显示屏产品常用白色 PS 料,黑色 PVC 料,价格相对适中。TFT 玻璃及 TP 等物料尽可能采用透明 PET 料。价格相对较高。PVC,PP,PS,PET 因在吸塑制品中使用做多,堪称吸塑制品用材家族的“四大天王”。PVC:硬片韧性适中,不易燃烧,燃烧时会产生氯气,对环境会造成一定影响和危害。PVC 易热合,可采用封口机和高频机封边,是生产透明吸塑制品的主要原料。

PET:硬片韧性好,透明度高,易燃烧,燃烧时不产生有害气体,属于环保材料,可回收再生利用,但价格比较高,适合用在中高档产品的吸塑包装,欧美国家的吸塑泡壳一般要求采用 PET 硬片,但其不易热合,给封装带来一定困难,为解决这一问题,人们在 PET 表面负荷上一层 PVC 膜,称为 PETG 硬片,价格稍高。

PP:具有质量轻,表面光亮平整,耐热性好,机械强度高,良好的化学稳定性和电绝缘性,雾度等特点,经过热成型可制成饮料杯,食品盒等日用品。可在 100℃条件下长期使用并能经受 121℃的高温处理,防潮性能突出,卫生性能可靠。

PS:属于及近年发展起来的新型环保包装材料,凭借其优良的热成型性能,良好的卫生性能,广泛应用于医药,食品,玩具,电子和服装产品的包装。

10.3 吸塑制品的分类

1. 按材料的厚度分类

A.普通薄型吸塑厚度为 0.14~5.0mm主要采用 PVC,PP,PS(HIPS),PET(PETG 和 APET),PE 和可回收纸等各种材料,成型为折边,对折,三折,圆筒,折盒,天地盒,高周波等非热成型吸塑制品,广泛用于食品,医药,电子,玩具,电脑,日用品,化妆品盒机械五金等行业。

B.特殊厚度吸塑厚度为 0.14~8.0mm主要采用 PVC,PP,PS(HIPS),PET(PETG 和 APET),PC,PE,和 PMMA 等各种材质成型的注塑类型的吸塑产品。主要产品有冰箱内胆, 广告灯箱,商品展示架,宠物笼底盘,背投电视后壳和各种机械面板等,可替代注塑产品,具有模具费用低,生产周期短,模具开发时间短等特点。

2. 按材料的性能分类

普通料,环保料,耐寒料,防破料,导电料和防静电料等。

3. 按制品的效果分类

透明料,各颜色料,镀金料和植绒料等。

4. 按制品的结构分类

底托,内托,外罩,套装,插卡,吸卡,双泡壳,半泡壳,对折泡壳,三折泡壳,圆筒折盒,天地盒,高周波,超声波,工艺吸塑和模型吸塑等。

10.4 吸塑制品的相关术语

吸塑:一种塑料加工工艺,主要原理是将平展的塑料硬片加热变软后,采用真空吸附于模具表面,冷却后成型。

吸塑泡壳:采用吸塑工艺将透明的塑料硬片制成特定凸起形状的透明塑料,罩于产品表面,起到保护盒美化产品的作用。

吸塑托盘:也叫塑料内托,采用吸塑工艺将塑料硬片制成特定凹槽的塑料,将产品置于凹槽内,起到保护产品和美化产品的作用。

植绒吸塑:是一种采用特殊材料的吸塑托盘,将普通的塑料硬片表面粘上一层绒质材料,从而使托盘表面有种绒质的手感,用来提高包装品的档次。

吸塑成型:就是我们通常说的吸塑。采用吸塑成型机将加热软化的塑料硬片吸附于模具表面,冷却后形成凹凸形状的塑料。

吸塑裁切:吸塑成型后的塑料产品,经过冲床加工,将大张的片材用刀模分切成单个产品。机器也叫切边机或裁切机。

吸塑对折:吸塑包装品中有一种叫插卡包装,需要将泡壳的三个边用对折机折到背面,以便在下一道封装工序中,将纸卡插入折边内,形成插卡包装。

吸塑热合封口:是一种吸塑封装工艺,用封口机将表面涂有吸塑油的纸卡与泡壳热合在一起,形成吸卡包装,也称为纸塑单面热压。

10.5 吸塑盘的模具

吸塑托盘模具一般分以下三种:

1. 石膏模

主要采用黄色的吸塑手板石膏粉,按照设计图纸要求,通过铣床及手工加工制成石膏模具。如果无设计图纸仅有实物,可将实物用手工泥完成模具的轮廓,真空成型成真空罩,再复出石膏模具,并将该模具进行修改完成,大概需要 1 到 2天。石膏模具制作容易,时间较短,价格低,有利于产品包装的修改。但耐用程度非常低,很容易损坏,所生产的产品透明度较差。石膏模常用于很少数量且精度要求不高的产品包装,如初次打样或仅做少数样板;价格极低。

2. 电木模

采用进口发热材料,高温胶布和优质铜钉制作各类电木模具,具有发热均匀和封口效果好等特点,可适用于各类圆盘机,推拉机和全自动链条机,主要应用于纸卡和泡壳的热合包装。

3. 铜模:

按照设计图纸要求,制成石膏模后,用石膏模具生产出真空罩,将真空罩放于电解缸,待表面达到 2-8mm 厚度时,将模具注入石膏,注真空气孔,并将模具表面打磨光滑后即可使用。制作模具时间大概 1 到 3 天,用此模具生产的产品外观透明度较好,价格较低,用途广泛,是通常情况的首选模具;主要适用于电子,玩具,文具,化妆品,汽车精品等要求相对较高的产品。铜模常用于打样或量产时,精度较高,生产 2 万个产品才会出现型腔尺寸变化;价格便宜,一般一模四穴仅需 300 至 400 元。

4. 铝模

按照所提供的设计图纸或样板,将数据输入电脑,由电脑车床自动完成,然后手工完成其他结构,如孔,倒扣位制作,并将模具打磨光滑即可使用。制作模具需要 1 到 3 天。经电脑自动车床制作,使用 ZL401,6061 和 7075 等铝质材料制成,此类模具精确度高级所生产的产品轮廓,角度比较美观,并却耐用程度非常高。主要适用于电子,玩具,礼品,医药,文具等外观及尺寸要求较高的产品。

铝模:常用于大批量生产,精度高,型腔不易变形;价格较高,一个铝模大概需要 1000 元左右。液晶显示屏产品一般在试产前开铝模,然后复制 4 个铜模,使用铜模进行量产,大批量生产时可考虑使用铝模(如 100k 订单)。

5. 热合模具

热合模具采用优质铜活合金铝,主要针对 PET 高周波热封难的问题;表面处理采用特氟龙,针对 PET 粘模;压边花纹采用电脑刻花,纹路清晰,大小均匀一致,可根据客户要求定制各类花纹。 

6. 高频模具

高频模具材料为优质压线,切刀为激光刀,切边光滑无任何毛刺边撕料;压边花纹采用电脑刻花,纹路清晰,大小均匀一致,可根据客户要求定制各类花纹;飞机孔可根据客户提供的事物或设计图纸制作;主要用于爽泡壳的熔接。

7. 刀模冲孔模

主要用于冲裁和打孔(圆孔,飞机孔和蝴蝶孔)。

10.6 吸塑盘的设计

1. 外形尺寸及结构设计

在吸塑盘的四周必须设计多个强支撑位(视托盘外形尺寸的大小而定),间隔吸塑盘旋转 180 度后,在支撑位上都有强支撑作用,用于支撑整个吸塑盘。

2. 产品放置方式及盛放数量计算

按产品的尺寸大小,大致确定产品的摆放方式。横放或竖放。相邻两产品对称放置或朝同一方向放置。按最合理最经济方式盛放最佳。最好能做到一大箱为 50 或 100pcs 的整数倍,方便数量统计和物流。

3. 单元格型腔设计

以一款 2.2inch LCM 为例,产品长宽高尺寸为:55.3(FPA:19.6)*40.3*3.3max。

A.产品放置方式和大概数量确定,横放共 20pcs,如下图。

B.产品与型腔挡墙之间的 gap 按单边 0.25mm 设计。

C.相邻两产品之间的挡墙壁厚 X 和 Y 计算,做到完全对称设计。5X+[(55.3+0.5)+25]*4=360 X=7.366Y+(40.3+0.5)*5=260 Y=9.33

注:公式中的 0.5 是产品与挡墙之间的 gap,25 是放 FPA 的空间,可以适当加长,以便以后 FPA 较长的项目可以共用吸塑盘而不用修模或开模。260 是吸塑盘 Y 方向内腔尺寸,360 是吸塑盘 X 方向内腔尺寸。

D.产品支撑位设计:

通常采用 4 个或 5 个凸台结构,既均衡支撑产品,又可以顺利避开产品背面的定位柱等凸出结构。产品表面距吸塑盘承压面高度为 1.0~1.4mm 较合适。设计时尽可能考虑到有 TP 触摸屏项目,留出 TP 空间,包装时如果无 TP,可在扣手位置处增加一条 1.5~2mm 厚的海绵条。

E.档位卡勾设计

档位卡勾一般设计左右 2 个,不能与 FPA 等部件干涉,但又必须有足够长度和力度挡住产品而不至于运输时产品滑出。

F.扣手设计

扣手的作用是作业人员拿取产品时方便快捷稳妥。尺寸一般 15mm,特殊情况可以 12min,且扣手位高度必须低于产品底面。扣手位置有时可以逼空产品凸出结构,如弯折左右伸出的 FPA 或背光源 Frame 上的卡勾等。

G.承压面设计

除放产品型腔和扣手,沉槽,下沉台阶等结构,大部分面都设计为承压面。承压面均高于产品表面。

H.强压力面设计

通常设计成最底面。旋转 180°后,与下面吸塑盘的承压面接触,用于在产品四周强支撑,在运输和强外力重压或撞击下保护产品不受外力作用。

I.下沉面设计

在拉伸高度差过大的地方尽量设计一个缓冲下沉面,这样便于生产成型工艺,也让拉伸后其结构的强度保持较强或满足相应要求。

J.加强筋设计

考虑到吸塑盘的强度及在施加外力重压,弯折时,保持较好的强度而不变形或破碎,尽可能设计一些加强筋结构,尤其是在尺寸较大的面上设计一些凹槽或凸台等加强结构。

K.逼空槽设计

在产品四角处, 必须设计逼空槽, 一般使用 R=3 或 5, 或以实际产品要求为准。

说明:

最底面 2(强压力面)在旋转 180°后与左边承压面接触受力。

扣手位也为强压力面,在旋转 180°后与上边承压面 1 接触受力。

最底面 1:用于挡住下面吸塑盘内的产品,限定其上下活动空间。

下沉面:目的是满足最底面 2 吸塑成型工艺,使最底面 2 的强度足够。

4. 标识设计

在吸塑盘边缘表面必须有相应的标识:产品 P/N 型号,材料标识,RoHS 标识,防静电标识,环保循环利用,供应商代码等标识。

5. 模拟交叉叠放

上下两吸塑盘其中一个选择 180°后重叠,主要确认各强支撑面与承压面是否合理,产品是否受到上面吸塑盘结构影响干涉。

6. 尺寸标识法

图面除了*或 CP 标示重要尺寸外,笔者自创的相对高度标识法,可选定最底面为相对零平面,其他各面为零平面的相对高度,这样便于查看和确认吸塑盘各面的高度及结构,尤其是针对面较多的复杂结构。

7. 非重要尺寸结构处理

盛放产品的型腔长宽厚为重要尺寸必须严格控制,而一些非重点结构或尺寸,可以酌情在允许的小范围内修改,比如一些倒圆角是必不可少的。

8. 技术要求

A.模具种类:铝模或铜模或石膏模。

B.拔模斜度:一般采用 3~5°。

C.材料类型:PS/PVC/PET/PP。

D.材料厚度:一般 LCM 产品使用白色 PS 料,原材料厚度 0.7~1.0mm。

TP产品

TP产品

供应商E.每个吸塑盘盛放产品的数量。

F.防静电要求:一般 1*10^5≤R≤1*10^11 欧姆。

G.尺寸测量方法:

10.7 TFT 专用吸塑盘

1. TFT 包装要求

因为 TFT 玻璃属于易碎产品,加上目前使用的玻璃越来越薄,从 2005 年的0.5t,到 2009 年大批量使用 0.3t,及小批量使用的 0.25t 玻璃,TFT 不能受到外力作用。原厂 Q-Panel(大张玻璃)一般采用高强度泡沫箱包装,切割成 cell 的 TFT 采用泡沫箱,塑料插篮框或吸塑盘包装。

2. TFT 专用吸塑盘设计

A.材料一般使用透明 PET 或半透膜灰色 PET。

B.厚度考虑到对 TFT 的保护性,一般使用 0.6 或 0.7mm 卷材。

C.防静电要求考虑到 TFT ITO 电极外露且本身对静电荷非常敏感,一般要求包装都必须防静电,吸塑盘的防静电要求:1*10^5≤R≤1*10^11 欧姆。

D.单元格设计TFT 单元格的设计和成品的单元格设计基本一致,请参考本书 10.2 内容。

说明:

a.在产品的四周必须有强支撑面保护 TFT 产品不受任何外力作用。(左图)

b.TFT 产品在槽内的上下活动空间尽量控制在 1.0mm 以内。

c.如右图:A 位为强支撑面,B 为承压面,C 为扣手位置,D 为四角避让圆槽。

E 面为 TFT 产品放置面,必须高于 A 面,使 TFT 四角处悬空状态。

E.包装一般 5 到 10 盘产品为一小箱,在放入小箱前,必须使用真空袋包装,抽真空后热压封口,防止产品受到外界条件影响。

10.8 半成品通用吸塑盘

1. 产品在生产过程中,以下状态均需要使用到通用吸塑盘。

TFT 贴偏光片后状态

COG Bonding 后状态

FOG 热压后状态

涂布 RTV,DP190 胶水后状态

组装背光源后状态

组装 TP 后状态

组装其他辅料后状态

返修,返工状态

半成品周转状态

2. 材料及厚度要求

考虑到使用效果及成本因素,一般半成品周转通用吸塑盘使用 0.7~0.8mm 厚度白色 PS 材料或黑色 PVC 材料。

3. 设计要求

a.半成品周转通用吸塑盘的设计与成品的吸塑盘基本一致,可参考本书 10.2内容。 

b.放置产品的槽宽度及长度可适当加大 5mm 左右,以便可以做到同一显示屏尺寸的模组通用。

c.产品挡墙尽量减少,可适应不同外形结构产品。

10.9 吸塑盘的常见不良及品质要求

1. 凹凸点及麻点:不接受。不能使用再生料。

2. 变形及破裂:不接受。

3. 吸塑盘结构与产品干涉

4. 强支撑面太软,不能起到支撑作用。

改善生产工艺或更改设计。

5. 脏污,变色,混料等均不可接受。

10.10 真空包装袋

1. 材质要求双面银色铝箔防静电包装袋。

2. 防静电要求R≤10e11 欧姆。

3. 抽真空要求不可出现断裂,脱层,漏气等不良。

10.11 其他包装

1. 气泡包装袋

2. PVC 样品盒

10.12 海绵条珍珠棉

常用 1.0,1.5,2.0,5,10mm 厚度的海绵条及珍珠棉,用于辅助包装。

10.13 包装箱的要求及设计

1. 整百出货要求

为方便统计管理和物流运输,尽量使大箱内的产品为 50 或 100pcs 的整数倍。

2. 小包装箱要求

小箱使用黄色卡通纸箱,中间一层瓦楞纸,厚度 2.5mm。

3. 大包装箱(外箱)要求

外箱要求:材质: 黄色三层卡通箱,中间两层为瓦楞纸。厚度:6.0+/-0.3mm标识:正面和背面按图纸要求印刷相应图标和文字。尺寸:标注尺寸均为纸箱外尺寸。420*320*450*6mm。

4. 包装要求

A.产品装入吸塑盘时,显示屏面朝上。

B.吸塑盘设计为有 TP 和无 TP 通用。盛放无 TP 产品时,增加 E 物料,放于每排产品的扣手位处增加高度,防止产品过度晃动。

C.每个小箱可放入 6 个吸塑盘,其中下面 5 个放产品,最上面一个为盖子不能放产品。

D.每层吸塑盘之间放一张珍珠棉,即物料 A。

E.新产品需做跌落试验。

5. 包装材料厚度设计

T = G/(H*a)

T:材料设计厚度

G:重力加速度 9.8 或 10

H:跌落时高度

a:材料系数。瓦楞纸为 3.5,EPS 为 3.3,EPE 为 3.1。

大 箱  外 箱  小 箱纸箱耐压值 = 单箱重量 * 叠放层数 * 安全系数 a安全系数 a:厂对厂为 3,海运空运为 5,邮运为 6

10.14 包装箱的信赖性试验

1. 试装产品初步验证打样吸塑盘因为数量不足或所装产品不足,不能做跌落试验。可使用 2pcs吸塑盘,在下面一盘装入数个产品,盖上上吸塑盘手工模拟晃动,然后查看产品是否有严重移位,跳位或破碎等现象。如果 OK,可安排试产及跌落,震动试验。

2. 整箱跌落试验

A.目的:模拟产品在生产,使用,运输过程中可能受到的意外跌落,冲击力及振动,用来测试,评估和验证包装方法及材料是否能提供有效保护,验证产品各结构或部件的耐冲击力强度。

B.适用:各类型产品第一次生产或包装材料,方法有变更时必须做此测试。

C.标准:本公司标准或客户特别要求标准。

D.跌落前必须先检验测试产品的功能,外观均 OK 后再进行包装跌落试验。

E.跌落时采用垂直冲击跌落方法。可使用跌落试验仪。

F.数量要求:可只装一小箱产品,其他小箱采用填充物模拟产品。

G.跌落方法:见下图。

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