塑料水杯成型工藝

水杯成型工藝設(shè)計(jì)09級(jí)高分子材料三班團(tuán)隊(duì)成員組長(zhǎng)：張?zhí)碡?cái)0943001028主講：陳俏竹0943001193組員：沈麗清0943001153

姜麗0943084144吳宇0943001183補(bǔ)強(qiáng)0943001018崔為0943001023徐偉0943001058嚴(yán)翔0943001088侯鑫0943001133周汪洋0943001068周洪芝0943001043四川大學(xué)高分子材料三班市場(chǎng)調(diào)查水杯材質(zhì)玻璃水杯10%塑料水杯60%金屬水杯24%陶瓷6%水杯材質(zhì)水杯價(jià)格9元以下20%10~29元50%30~49元20%50元以上10%水杯價(jià)格顏色挑選冷色調(diào)40%暖色調(diào)40%中性色調(diào)18%雜色調(diào)2%顏色挑選水杯更換頻率三個(gè)月10%半年30%一年50%兩年10%水杯更換頻率關(guān)注的因素安全質(zhì)量?jī)r(jià)格外形關(guān)注的因素水杯材質(zhì)玻璃水杯10%塑料水杯60%金屬水杯24%陶瓷6%水杯材質(zhì)市場(chǎng)調(diào)查-結(jié)果1.較多的人選擇塑料水杯2.在購(gòu)買水杯的過(guò)程中，消費(fèi)者較多關(guān)注的是水杯的質(zhì)量、安全性和價(jià)格3.水杯價(jià)格在10-29元者居多4.已經(jīng)有大部分消費(fèi)者已經(jīng)考慮到健康因素5.大多數(shù)消費(fèi)者水杯的更換頻率在一年左右，隨著認(rèn)識(shí)的提高，越來(lái)越多的人關(guān)注健康因素和審美因素。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，我們?cè)O(shè)計(jì)的水杯的目標(biāo)是:無(wú)毒無(wú)味，安全性高。1實(shí)用性好，使用方便。2經(jīng)久耐用、不易損壞。3造型美觀、色澤好、顏色不單一。4性價(jià)比高，經(jīng)濟(jì)效益好。5市場(chǎng)調(diào)查原料選擇選擇原則：無(wú)味、無(wú)毒耐熱性好耐候性較好耐磨，光澤度好，并且透明要好杯體、杯蓋：抗沖擊強(qiáng)度要高；有螺紋結(jié)構(gòu)，尺寸穩(wěn)定性好杯柄：拉伸強(qiáng)度高，抗疲勞性良好塑料水杯結(jié)構(gòu)杯蓋：聚丙烯杯體：聚丙烯杯柄：聚丙烯密封圈：硅橡膠杯蓋-杯體-杯柄原料選擇----性能對(duì)比材料優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)PS1.透明2.剛硬3.易于成型4.成本低1.易破裂2.易刮傷3.在紫外線下易老化HDPE1.密度大2.耐化學(xué)溶劑3.成本低，易成型1.自熄性差2.氣體阻隔性差3.不耐高溫4.力學(xué)性能一般PP1.剛硬有韌性2.質(zhì)輕3.在高溫下保持力學(xué)性質(zhì)1.在0℃以下易變脆2.耐候性差3.不易染色4.易燃燒PC1.抗沖擊強(qiáng)度高，抗蠕變性能好、透明度高2.耐熱性好，耐候性好、尺寸穩(wěn)定性好1.疲勞強(qiáng)度差2.有應(yīng)力開裂現(xiàn)象幾種日用制品常用塑料的性能比較杯蓋-杯體-杯柄原料選擇材料透明性氣體阻隔性衛(wèi)生性耐沖性耐熱溫度成本PC高好一般優(yōu)良高較高PP較高一般好好高較低PC和PP性能對(duì)比PP化學(xué)穩(wěn)定性好，熔點(diǎn)高，質(zhì)輕，成型工藝性很好，可以注射成型，而且聚丙烯也比聚碳酸酯安全。PP的維卡軟化溫度為150C。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。因此，我們選用PP作為杯蓋、杯體以及杯柄的材料。杯體的設(shè)計(jì)材料選擇----材料對(duì)比塑料水杯常用材質(zhì)有聚丙烯，聚碳酸酯。性能

材料聚丙烯（PP）與聚碳酸酯（PC）性能比較密度加工性能機(jī)械性能熱性能耐化學(xué)性能聚丙烯（PP）塑料中密度最小為0.9—/cm3流動(dòng)性好,加工性能好，收縮率1.0-2.5%耐應(yīng)力開裂性良好，彎曲疲勞壽命很高抗沖擊強(qiáng)度較差，經(jīng)填充、增強(qiáng)后可改善維卡軟化溫度較高，良好的熱穩(wěn)定性，可下長(zhǎng)時(shí)使用，無(wú)外力作用時(shí)時(shí)不變形化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，耐化學(xué)性較好聚碳酸酯（PC）密度較大，為1.18—/cm3無(wú)自潤(rùn)滑性，摩擦因數(shù)大，加工性能次于PP，收縮率0.6-0.8%易應(yīng)力開裂，缺口敏感度大，耐磨性差耐沖擊性能好，抗蠕變性能較好，但疲勞性較差維卡軟化溫度為耐熱性較好，熱變形溫度左右，長(zhǎng)期使用溫度為-60~耐溶劑性差，不耐堿，沸水中易水解杯體的設(shè)計(jì)材料選擇----要求杯體要求：雙層雙色整體塑件內(nèi)層透明，選材PP；外層部分為鵝黃色，選材為著色劑混合PP.我們選用上海石化牌號(hào)為M800E的食品級(jí)、注塑級(jí)聚丙烯，價(jià)格12150元/噸杯體的設(shè)計(jì)配方聚丙烯增強(qiáng)劑穩(wěn)定劑抗氧劑增塑劑填充劑潤(rùn)滑劑抗老化劑配方：配方質(zhì)量份數(shù)組成：

PP

100

抗氧劑1010

0.1

抗氧劑DSTP

0.3

脫氧劑

0.3

穩(wěn)定劑77D

0.05

紫外線吸收劑BAD

0.1

紫外線吸收劑327

0.15聚合物成型加工基礎(chǔ)四川大學(xué)高分子材料三班杯體的設(shè)計(jì)成型加工----著色著色目的美化產(chǎn)品增加藝術(shù)感吸引顧客要求無(wú)毒、耐熱性好、分散性好、相容性好、耐光、耐遷移配方鵝黃色PP100501檸檬鉻黃0.094A101鈦白粉

0.112方法干法著色，簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)單配色方便、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)成型加工----注塑成型工藝干混法著色：樹脂與粉狀著色劑直接混合流程如下：杯體的設(shè)計(jì)成型加工----雙色注塑

雙色塑料件的注塑成型有兩種方法。一種是使用兩副分別成型塑料嵌件和包封塑料的模具，在兩臺(tái)普通注射機(jī)上分別注塑成型。其缺點(diǎn)在于勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)極為不利，正逐步被淘汰。第二種是用一副模具，在專用的塑料雙色注射機(jī)上一次注塑成型。雙色注射機(jī)有兩個(gè)獨(dú)立的注射裝置，分別塑化及注射兩種不同顏色的塑料。常用的工藝方法有芯旋轉(zhuǎn)式雙色注射技術(shù)。雙色注塑方法介紹杯體的設(shè)計(jì)成型加工----工藝獲得有色部分第二次注塑第一次注塑獲得內(nèi)層透明部分第一次注塑杯體的設(shè)計(jì)成型加工----雙色注塑首先通過(guò)注射裝置3向小型腔1中注射第一種塑料，成型出雙色塑料件的第一部分，然后開模，動(dòng)模旋轉(zhuǎn)180°，合模，則上一步成型的塑料件轉(zhuǎn)入大型腔2中成為嵌件，注射裝置4向大型腔2中注射另一種顏色的塑料，將塑料嵌件進(jìn)行包封，即可成型出雙色塑料件。與此同時(shí)，注射裝置3向小型腔1中注射第一種塑料，成型出下一塑料嵌件，待制品固化成型后開模，推出雙色塑料件，動(dòng)模旋轉(zhuǎn)180°，閉模，即完成一次注塑成型周期。杯體的設(shè)計(jì)成型加工----設(shè)備樣式：臥式種類：臥式曲肘注塑機(jī)品牌：海雄型號(hào)：HXSS260產(chǎn)品別名：塑料機(jī)械產(chǎn)品用途：生產(chǎn)塑料產(chǎn)品螺桿直徑：32-35-38（mm）螺桿轉(zhuǎn)速：220（rpm）射膠量：170（g）射膠壓力：271-227-192（Mpa）理論注射容量：164（立方厘米）電動(dòng)機(jī)功率：16（kw）合模力：2600（kN）開模行程：470（mm）重量：9（kg）外形尺寸：5055*1.75*2.00（mm）寧波海雄塑料機(jī)械有限公司雙色注塑機(jī)杯體的設(shè)計(jì)成型加工----結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)脫模斜度外表面（型腔）脫模斜度：35'-1°內(nèi)表面（型芯）脫模斜度：30'-50'凹凸設(shè)計(jì)水杯第一層局部凸起，對(duì)開式凹模模塑后分離凹模取出制品.螺紋設(shè)計(jì)對(duì)開式模具成型外螺紋模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便杯體的設(shè)計(jì)工藝流程----流程圖杯體的設(shè)計(jì)工藝流程----參數(shù)控制模具溫度：85~140℃注塑溫度（熔體溫度）/℃：280~320模腔表壁溫度/℃：80~100機(jī)筒溫度/℃：前段260~270中段240~250后段220~230噴嘴溫度/℃：260~270注射壓力：100-140MPa注射速度：15~20cm/min保壓力:稍低于注塑壓力保壓時(shí)間:20~120s后處理：一般120~125℃溫度控制杯蓋的設(shè)計(jì)單品產(chǎn)品名稱牌號(hào)廠家(產(chǎn)地)價(jià)格(元/噸)PPPPM850B上海石化13700注塑級(jí)食品級(jí)PPPPM800E上海石化12150注塑級(jí)食品級(jí)PPPPGM1600E上海石化12150注塑通用PPPPJ800韓國(guó)曉星12300注塑食品級(jí)我們選用的是上海石化牌號(hào)為M800E注塑級(jí)食品級(jí)的聚丙烯杯蓋的設(shè)計(jì)制品配方----助劑選擇配方聚丙烯著色劑補(bǔ)強(qiáng)劑填充劑潤(rùn)滑劑抗老劑杯蓋的設(shè)計(jì)成型加工----加工設(shè)備FMＡ系列螺桿式注射成型機(jī)杯蓋的設(shè)計(jì)成型加工----模具選擇斜推桿分型二次推出脫模機(jī)構(gòu)螺紋型芯以燕尾組合而成，且采用側(cè)澆口進(jìn)料，呈一模兩腔形式。尺寸：外徑:7.9mm內(nèi)徑:7.6mm高度:30mm杯蓋的設(shè)計(jì)成型加工----成型特性（1）結(jié)晶易，濕性小，易發(fā)生融體破裂（2）流動(dòng)性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形。（3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低溫高壓時(shí)容易取向，模具溫度低于50度時(shí)，塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90度以上易發(fā)生翹曲變形。（4）塑料壁厚須均勻，避免缺膠，尖角，以防應(yīng)力集中。杯蓋的設(shè)計(jì)成型加工----注塑成型工藝總的工藝流程圖：1.對(duì)塑料PP進(jìn)行烘干，并裝入料斗；2.清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱；3.合模、鎖緊模具；4.對(duì)塑料進(jìn)行預(yù)塑化，注射裝置準(zhǔn)備注射；5.充模，壓實(shí)，倒流，冷卻；6.脫模。7.制品的后處理：去除邊刺，對(duì)制品進(jìn)行調(diào)濕處理。

杯蓋的設(shè)計(jì)成型加工----工藝條件杯柄的設(shè)計(jì)材料選擇性能要求：耐熱，不易變形，衛(wèi)生無(wú)臭無(wú)味無(wú)毒抗拉強(qiáng)度高疲勞強(qiáng)度高成本較低杯柄的設(shè)計(jì)成型加工----模具選擇塑料水杯柄常用的材料有聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯。材料加工性尺寸精度強(qiáng)度耐蠕變性耐沖擊性耐熱性耐應(yīng)力開裂耐疲勞性交接性PP極好很好很好極好很好極好極好極好差HDPE極好差很好很好極好很好差差差LDPE極好差好差極好差好好差

對(duì)比之下，PP比PE有更優(yōu)異的耐疲勞性能，可來(lái)回彎曲兩萬(wàn)次以上，更加符合手柄的使用要求，因此手柄設(shè)計(jì)部分選用PP。杯柄的設(shè)計(jì)配方相關(guān)性能：拉伸強(qiáng)度86.8MPa；抗彎強(qiáng)度101.8MPa；彎曲模量4.2×103MPa；缺口沖擊強(qiáng)度7.1KJ/m2，抗疲勞性很好。配方

100份聚丙烯0.5~1份

硅烷偶聯(lián)劑

25份玻璃纖維

15份云母粉杯柄的設(shè)計(jì)成型加工----工藝方法連接圈：模具注塑或模壓成型合葉片：經(jīng)擠出、牽伸并切條成型然后再將兩部分粘接固牢。成型方法一次注塑成型，脫模，直接熱拉伸彎曲的合葉及連接部分使其取向最后冷卻定型A法B法杯柄的設(shè)計(jì)選擇B法A法：成本低生產(chǎn)連續(xù)工藝簡(jiǎn)單B法：成本高連續(xù)性稍差模具復(fù)雜工序：注塑、擠出、粘接、熱復(fù)合工序繁雜效果較差工序：注塑、熱拉伸工序少周期短效果好兩種方法對(duì)比之下，B方法效果好，工序少，周期短，材料利用率高。成型加工----工藝方法杯柄的設(shè)計(jì)成型加工----設(shè)備寧波星銳日月機(jī)械有限公司螺桿式注塑機(jī)型號(hào)XRT-BMC產(chǎn)品別名臥式注塑機(jī)產(chǎn)品用途塑料產(chǎn)品生產(chǎn)螺桿直徑40（mm）螺桿轉(zhuǎn)速5－360（rpm）射膠量188（g）射膠壓力1213（Mpa）理論注射容量132（立方厘米）電動(dòng)機(jī)功率5.5（kw）合模力40（kN）開模行程200（mm）重量1600（kg）外形尺寸3100*1100*3300（mm）產(chǎn)品類型全新杯柄的設(shè)計(jì)成型加工----工作原理工作原理：將手柄定固定于錐形桿正下方，向下推進(jìn)錐形桿，插入手柄提手圈，繼續(xù)推進(jìn)到圓柱部分，再由推進(jìn)裝置縱向推進(jìn)拉伸。錐形桿中空部分可加熱。拉伸機(jī)器工作簡(jiǎn)圖杯柄的設(shè)計(jì)成型加工----工藝流程原料準(zhǔn)備加料注塑脫模熱拉伸冷卻定型后處理熔膠溫度：低于275°C，熔融段約240°C注射速度：高速注射熔膠背壓：5bar熔膠背壓注射及保壓：較高注射壓力（1500-1800bar）保壓壓力：約為注射壓力的80%保壓時(shí)間：保壓時(shí)間較長(zhǎng)制品的后處理：熱水浸泡處理防止收縮變形參數(shù)設(shè)置密封圈的設(shè)計(jì)材料選擇

天然橡膠NR乙丙橡膠EPDM氯丁橡膠CR丁腈橡膠NBR硅橡膠Silicone聚氨酯橡膠AUEU抗張強(qiáng)度極好好-極好好-極好極好中等好-極好耐磨性極好極好極好極好中等極好抗自然老化性差極好極好中等極好極好抗氧化性好極好好中等極好極好耐熱性好好好好極好中等-好壓縮變形中等-好好差-好好極好好不滲透性中等差-中等好極好中等好阻燃性差差極好差中等差使用溫度/℃-20~100-55~150-55~120-40~120-55~250-45~90幾種密封圈材料性能對(duì)比密封圈的設(shè)計(jì)材料選擇性能要求：密封性能優(yōu)良，工作壽命高，摩擦阻力小，無(wú)毒，安裝方便。硅橡膠工作溫度最寬（-60～230℃），耐蒸汽，性能基本不隨浸水的影響，廣泛應(yīng)用于要求耐熱的場(chǎng)合：熱水瓶密封圈，壓力鍋密封圈，而且對(duì)人體無(wú)害。故選擇硅橡膠作為我們的成型材料。材料熱膨脹系數(shù)工作溫度性能乙丙橡膠16.00～150耐氣候性好，抗臭氧各種極性化學(xué)藥品與溶劑沖擊彈性好，耐油性產(chǎn)差氟橡膠16.2-20～200抗張強(qiáng)度較好，耐熱性好，但彈性及耐寒性硅橡膠21.6~27.0-60～230工作溫度最寬，耐光和臭氧老化無(wú)毒無(wú)味，耐候性，對(duì)許多材料不粘著，透氣率大丁腈橡膠11．3－30～100耐油性好，具有耐磨性以及抗撕裂性，壓縮永久性好，耐寒性差密封圈的設(shè)計(jì)材料選擇----原料牌號(hào)顏色白色外觀半流動(dòng)性品牌日本信越粒度600（目）耐溫220（℃）粘度0.002脫色率0.001（％）水分0.002（％）主要用途高耐磨密封件孔徑細(xì)孔硅膠

選用日本信越KE971-U硅膠原料，價(jià)格便宜，性能優(yōu)良。價(jià)格：17500元/噸甲基乙烯基硅橡膠是應(yīng)用較多的一種硅橡膠材料。密封圈的設(shè)計(jì)制品配方硫化劑補(bǔ)強(qiáng)劑結(jié)構(gòu)控制劑脫模劑硅橡膠的硫化劑常用的是有機(jī)過(guò)氧化物。選用2，5-二甲基2，5-二叔丁基過(guò)氧化已烷（DBPMH），用量：0.5～1.0份，硫化溫度：160～170℃采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)劑可使硅橡膠硫化膠的強(qiáng)度達(dá)到3.9～9.8MPa，這對(duì)提高硅橡膠的性能，延長(zhǎng)制品的使用壽命是極其重要的。選用白炭黑，用量：48份。采用白炭黑補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠膠料貯放過(guò)程中會(huì)變硬，降低可塑性，逐漸失去加工工藝性能，結(jié)構(gòu)控制劑能防止或延緩結(jié)構(gòu)化作用選用羥基硅油，用量3.5份脫模劑防止橡膠、塑料、彈性體或其他材料的模制品、層壓制品粘結(jié)到模具或其他板面，起易于脫離作用的一類加工助劑。選用硬脂酸與硬脂酸鋅1：1混合搭配，用量0.4份以生膠為100份密封圈的設(shè)計(jì)成型加工----工藝1.混煉2.硫化模壓3.后處理