礦泉水瓶加工成型設(shè)計(jì)

1、礦泉水瓶加工成型設(shè)計(jì) 201013020427 楊艷艷水，生命之源，和人類(lèi)的生活息息相關(guān)。在日常生活中，礦泉水跟我們接觸非常密切。在此選取了礦泉水瓶作為研究對(duì)象，來(lái)探究其是如何從原料一步一步變成一個(gè)完整的礦泉水瓶的。1 礦泉水瓶的組成部分瓶身瓶蓋標(biāo)簽2 原材料的選擇2.1 瓶身原材料的選用在飲料包裝中，PET瓶具有外觀(guān)漂亮、設(shè)計(jì)靈活、強(qiáng)度高。密封和可靠的衛(wèi)生性，使聚酯瓶成為礦泉水瓶理想的包裝容器，是迄今礦泉水瓶飲料唯一廣泛采用的塑料容器。因此我們選擇PET材料。PET瓶目前存在的問(wèn)題：PET瓶以其優(yōu)越的性能、較為低廉的成本及對(duì)環(huán)境保護(hù)的適應(yīng)性，在和其他包裝材料(玻璃、馬口鐵、PE、PVC等)瓶

2、類(lèi)的競(jìng)爭(zhēng)中得到了迅速發(fā)展，但其耐熱性不高、阻氣性欠佳局限了其在熱灌裝和要求氣密性高的場(chǎng)合應(yīng)用，并引起人們高度重視。在提高改進(jìn)其性能的過(guò)程中，聚酯包裝將獲得新的發(fā)展。改進(jìn)耐熱性：普通PET瓶不能用于果汁、茶等需熱灌裝的物品包裝。目前通過(guò)研究，已開(kāi)發(fā)了3類(lèi)實(shí)用的耐熱聚酯瓶：熱定型瓶，可達(dá)到85灌裝的要求；PET/PEN合金瓶，PEN耐熱性高，在普遍注拉吹設(shè)備上可制得符合80以上熱灌裝要求的瓶子，倘若再經(jīng)熱定型處理，熱灌裝溫度可達(dá)90以上；與耐熱性聚芳酯等制成多層復(fù)合瓶，以提高耐熱性。提高阻氣性：盡管PET的氣體阻隔性遠(yuǎn)高于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料。但對(duì)于啤酒、自酒、香水等保鮮、保味要求較苛刻

3、的產(chǎn)品仍然不能滿(mǎn)足要求。提高阻氣性的方法主要有如下3種：多層復(fù)合。以PET為主，加入PVDC、EVOH、MXD6、PEN等其他氣密性好的材料做成3層或5層瓶；采用特殊處理方法，如在PET瓶?jī)?nèi)或外層涂布環(huán)氧阻隔層，或進(jìn)行等離子體處理(ACTIS技術(shù))；用其他阻隔性樹(shù)脂成型，以PEN或PEN與PET的共聚或共混物為原料，既提高了瓶子的阻氣性，又提高了瓶子的耐熱性，可滿(mǎn)足啤酒保存36個(gè)月的要求，還可以堿洗消毒，重復(fù)使用，從而降低成本。2.2瓶蓋原材料的選用2.2.1按瓶蓋原材料分按原材料分，可分為PE蓋、PP蓋。PE (聚乙烯)：密度為，加工溫度約220；相對(duì)PP較軟，單片蓋較常用。PE基本分為三大

4、類(lèi)，即高壓低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和線(xiàn)型低密度聚乙烯（LLDPE）。一般瓶蓋材料通常采用高密度聚乙烯（HDPE）。PP(聚丙烯)：密度為0.9-0.91 g/cm3，加工溫度約220。兩者比較：PP密度比PE小，PP的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐熱性均優(yōu)于PE，可在100度左右使用；PE因?yàn)檩^PP軟，因此單片蓋通常選用PE料；PE、PP材料價(jià)格接近，都可用于食品包裝。按形式分按形式分，可分為單片蓋和雙片蓋。單片蓋：瓶蓋內(nèi)部無(wú)墊片，整個(gè)蓋材料一樣，依靠折邊或內(nèi)塞密封；雙片蓋：瓶蓋內(nèi)部有墊片，墊片材料較軟，依靠壓縮墊片的反彈力來(lái)保持密封；兩者比較：、單片蓋沒(méi)有加墊，不需要加墊機(jī)，

5、因此設(shè)備投入較兩片蓋少。并且墊片材料價(jià)格是蓋體材料的兩倍以上，單片蓋成本比雙片蓋低；、單片蓋對(duì)瓶口尺寸、形狀要求高；折邊式單片蓋是靠折邊變形的反彈力壓住瓶口外沿和端面來(lái)密封；內(nèi)塞式單片蓋是靠其內(nèi)塞外徑與瓶口內(nèi)徑的過(guò)盈配合起密封作用。雙片蓋的墊片較軟，對(duì)瓶口缺陷有較大的包容能力。雙片蓋多用于汽水，如可樂(lè)、雪碧等，因?yàn)榈V泉水瓶密封要求低很多，采用單片蓋，材料用高密度聚乙烯（HDPE）。2.3標(biāo)簽原材料的選用飲料、礦泉水瓶的外標(biāo)簽采用熱收縮膜。熱收縮聚酯薄膜包裝的優(yōu)點(diǎn)是：貼體透明，體現(xiàn)商品形象。緊束包裝物，防散性好。防雨、防潮、防霉。無(wú)復(fù)原性，有一定防偽功能。熱收縮聚酯薄膜常用于方便食品、飲料市場(chǎng)、

6、電子電器、金屬制品，特別是收縮標(biāo)簽是其最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。因?yàn)殡S著PET飲料瓶的快速發(fā)展，如可樂(lè)、雪碧、各種果汁等飲料瓶都需要PET熱收縮膜與之配套做熱封標(biāo)簽，它們同屬于聚酯類(lèi)，是環(huán)境友好材料，易于回收再生利用。 （1）PE熱收縮膜廣泛適用于酒類(lèi)、易拉罐類(lèi)、礦泉水類(lèi)、各種飲料類(lèi)等，該產(chǎn)品柔韌性好,抗撞擊、抗撕裂性強(qiáng)，不易破損、不怕潮、收縮率大； （2）PVC薄膜具有透明度高、光澤度好、收縮率高等特點(diǎn)； （3）POF表面光澤度高、韌性好、抗撕裂強(qiáng)度大、熱收縮均勻及適合全自動(dòng)高速包裝等特點(diǎn)，是傳統(tǒng)PVC熱收縮膜的換代產(chǎn)品。（4）OPS熱收縮薄膜具有強(qiáng)度高，剛性大，形狀穩(wěn)定，且具有良好的光澤度和透明度

7、。（5）PET熱收縮型聚酯薄膜的特點(diǎn)：它在常溫下穩(wěn)定，加熱時(shí)(玻璃化溫度以上)收縮，并且是在一個(gè)方向上發(fā)生70%以上的熱收縮。礦泉水瓶標(biāo)簽多采用PVC熱收縮膜。3 工藝的選擇及流程3.1 瓶身加工工藝的選擇PET吹塑瓶可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是有壓瓶，如充裝碳酸飲料的瓶；另一類(lèi)為無(wú)壓瓶，如充裝水、茶、油等的瓶。茶飲料瓶是摻混了聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的改性PET瓶或PET與熱塑性聚芳酯的復(fù)合瓶，在分類(lèi)上屬熱瓶，可耐熱80以上；水瓶則屬冷瓶，對(duì)耐熱性無(wú)要求。在成型工藝上熱瓶與冷瓶相似。設(shè)備隨著科技的不斷進(jìn)步和生產(chǎn)的規(guī)?；?，PET吹瓶機(jī)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，生產(chǎn)效率也越來(lái)越高。設(shè)備生產(chǎn)能力不斷提高，由從前

8、的每小時(shí)生產(chǎn)幾千個(gè)瓶發(fā)展到現(xiàn)在每小時(shí)生產(chǎn)幾萬(wàn)個(gè)瓶。操作也由過(guò)去的手動(dòng)按鈕式發(fā)展為現(xiàn)在的全電腦控制，大大降低了工藝操作上的難度，增加了工藝的穩(wěn)定性。目前，注拉吹設(shè)備的生產(chǎn)廠(chǎng)家主要有法國(guó)的SIDEL公司、德國(guó)的KRONES公司等。雖然生產(chǎn)廠(chǎng)家不同，但其設(shè)備原理相似，一般均包括供坯系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、吹瓶系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔機(jī)五大部分。一步法注拉吹成型所謂一步法(又稱(chēng)熱坯法)成型，是指聯(lián)機(jī)操作即從瓶坯的成型、拉吹塑到瓶子的冷卻取出，各工序均在一臺(tái)機(jī)器上完成。其工藝流程如下：二步法注拉吹成型二步法(又稱(chēng)冷坯法)，與一步法工藝流程一致，不同之處在于瓶坯的注射成型和冷卻在同一臺(tái)機(jī)器上完成，而二次加熱和拉伸吹塑成

9、型在另一臺(tái)機(jī)器上完成。壓拉吹成型技術(shù)是一種新型的雙向拉伸成型技術(shù)，其工藝流程圖為：在加工成型PET瓶時(shí)，不管是采用“一步法”還是“二步法”，它們都是通過(guò)注射型胚、加熱型胚、拉伸型胚、吹塑成型、制品脫模這五道工序來(lái)完成的。有所不同的是，“一步法”是指用同一臺(tái)設(shè)備來(lái)連續(xù)完成上述全部五道工序，而“二步法”則是指用兩臺(tái)或三臺(tái)設(shè)備完成這些工序，且其過(guò)程是不連續(xù)的，可先注胚，然后再集中進(jìn)行下面的工序。 “一步法”工藝對(duì)模具有著很高的技術(shù)要求，“三工位”對(duì)模具的要求又要比“四工位”高，而且“一步法”所需的模具也更為復(fù)雜，通常一套模具需三組或四組模具組合而成，從而導(dǎo)致每套模具的價(jià)格居高不下。相對(duì)于“一步法”，

10、“二步法”對(duì)模具的技術(shù)要求要低得多?！岸椒ā庇挚煞殖蓛煞N形式，一種是把型胚的加熱和拉伸放在同一設(shè)備中進(jìn)行，另一種是把型胚的加熱與拉伸分別放在兩臺(tái)設(shè)備中進(jìn)行。前一種形式的自動(dòng)化程度及生產(chǎn)率較高，設(shè)備投資大，后一種形式主要的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資小，對(duì)模具的技術(shù)要求不高，因而用此方法生產(chǎn)的PET瓶在價(jià)格上具有很大的優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)中采用二步法。3.2 瓶蓋加工工藝的選擇中空吹塑成型主要適合加工包裝容器和中空制品。適于該種成型的原料有：高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、硬聚氯乙烯(HPVC)、軟聚氯乙烯(SPVC)、纖維紊塑料、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)等。目前常用的

11、吹塑制品原料是以聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)為主。因?yàn)榫垡蚁┲破窡o(wú)毒，容易加工，聚氯乙烯價(jià)廉，透明性和印刷性能較好。中空成型是把熔融狀態(tài)的塑料制成型坯，置入模具內(nèi)閉合模具通入壓縮空氣(氣壓為2.75Kg/cm )，將型坯吹脹成模腔形狀制品在模內(nèi)保壓條件下，冷卻定型開(kāi)模取出。根據(jù)成型方法的不同，可以分為以下五種形式。（1） 擠出吹塑成型目前我國(guó)以該種方法為主。熔融型坯是用擠出機(jī)擠出。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備和模具簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是型坯壁厚不易均勻，從而引起塑件壁厚差異。（2） 注射吹塑成型利用注射模制成型坯，然后把熱型坯移入中空吹塑模進(jìn)行吹塑成型。其優(yōu)點(diǎn)是壁厚均勻無(wú)飛邊，不需后加工。由于坯料有底，因此制件底

12、都無(wú)拼合縫，強(qiáng)度好生產(chǎn)效率也高。但設(shè)備與模具價(jià)格較貴。多用于小而精度高的制件且大批量生產(chǎn)。（3） 拉伸吹塑成型這種方法是在注吹的基礎(chǔ)上，增加了將型坯延伸的工序。該方法和雙向拉伸模的原理相同?？墒狗肿与p軸取向、塑件透明度提高，強(qiáng)度增加。尤其是可以利用這種方法使聚丙烯取代聚氯乙烯透明制品。多用于高精度高強(qiáng)度高透明度的制品。（4） 多層吹塑成型該方法有共擠吹塑法和多段注吹法?，F(xiàn)在實(shí)用還是共擠吹塑法。其原理是擠出機(jī)頭擠出多層型坯，供中空吹塑。多層化的目的，無(wú)非是改善容器性能：降低滲透性(加入聚偏氯乙烯層PVDC)，遮光(黑色層)、絕熱層(發(fā)泡層)，降低可燃性(充填層)花色裝飾(著色裝飾層)等。（5）片材吹塑成型將壓延、擠出成型的片材再加熱，使之軟化放入型腔，閉模后在片材中間吹入壓縮空氣，定型后取出制品。本方法進(jìn)一步發(fā)展即是目前的吸塑成型。本設(shè)計(jì)選用注射成型工藝。工藝流程：高速混合機(jī)密煉機(jī)密煉冷卻破碎機(jī)破碎擠出機(jī)造粒機(jī)組塑料的準(zhǔn)備和預(yù)處理準(zhǔn)備塑料入料斗注射塑化準(zhǔn)備注射模具清理、涂脫模劑合模注射保壓澆口凍結(jié)后的冷卻開(kāi)模制件脫出塑件后處理成品熱處理封裝進(jìn)倉(cāng)3.3 瓶身標(biāo)簽加工工藝的選擇因?yàn)橛么邓茉O(shè)備制取收縮膜的成本大大低于壓延設(shè)備，所以吹塑工藝制取收縮膜得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)吹塑工藝要得到高收縮率的收縮膜，從原理上講必須經(jīng)過(guò)二次吹脹成型，但