塑料水杯成型工藝

水杯成型工藝設(shè)計09級高分子材料三班團隊成員組長：張?zhí)碡?943001028主講：陳俏竹0943001193組員：沈麗清0943001153

姜麗0943084144吳宇0943001183補強0943001018崔為0943001023徐偉0943001058嚴翔0943001088侯鑫0943001133周汪洋0943001068周洪芝0943001043聚合物成型加工基礎(chǔ)四川大學高分子材料三班市場調(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)水杯價格9元以下20%10~29元50%30~49元20%50元以上10%水杯價格顏色挑選冷色調(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)量價格外形關(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)市場調(diào)查-結(jié)果1.較多的人選擇塑料水杯2.在購買水杯的過程中，消費者較多關(guān)注的是水杯的質(zhì)量、安全性和價格3.水杯價格在10-29元者居多4.已經(jīng)有大部分消費者已經(jīng)考慮到健康因素5.大多數(shù)消費者水杯的更換頻率在一年左右，隨著認識的提高，越來越多的人關(guān)注健康因素和審美因素。根據(jù)市場調(diào)查，我們設(shè)計的水杯的目標是:無毒無味，安全性高。1實用性好，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性價比高，經(jīng)濟效益好。5市場調(diào)查原料選擇選擇原則：無味、無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：抗沖擊強度要高；有螺紋結(jié)構(gòu)，尺寸穩(wěn)定性好杯柄：拉伸強度高，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----性能對比材料優(yōu)點缺點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.力學性能一般PP1.剛硬有韌性2.質(zhì)輕3.在高溫下保持力學性質(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性能對比PP化學穩(wěn)定性好，熔點高，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)計材料選擇----材料對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械性能熱性能耐化學性能聚丙烯（PP）塑料中密度最小為0.9—/cm3流動性好,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度較差，經(jīng)填充、增強后可改善維卡軟化溫度較高，良好的熱穩(wěn)定性，可下長時使用，無外力作用時時不變形化學穩(wěn)定性優(yōu)異，耐化學性較好聚碳酸酯（PC）密度較大，為1.18—/cm3無自潤滑性，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為M800E的食品級、注塑級聚丙烯，價格12150元/噸杯體的設(shè)計配方聚丙烯增強劑穩(wěn)定劑抗氧劑增塑劑填充劑潤滑劑抗老化劑配方：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)四川大學高分子材料三班杯體的設(shè)計成型加工----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，簡單、成本低、操作簡單配色方便、機動性強成型加工----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，在兩臺普通注射機上分別注塑成型。其缺點在于勞動強度大，生產(chǎn)效率低，對工業(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上一次注塑成型。雙色注射機有兩個獨立的注射裝置，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)計成型加工----雙色注塑首先通過注射裝置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，將塑料嵌件進行包封，即可成型出雙色塑料件。與此同時，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，動模旋轉(zhuǎn)180°，閉模，即完成一次注塑成型周期。杯體的設(shè)計成型加工----設(shè)備樣式：臥式種類：臥式曲肘注塑機品牌：海雄型號：HXSS260產(chǎn)品別名：塑料機械產(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）電動機功率：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）

寧波海雄塑料機械有限公司雙色注塑機杯體的設(shè)計成型加工----結(jié)構(gòu)設(shè)計脫模斜度外表面（型腔）脫模斜度：35'-1°內(nèi)表面（型芯）脫模斜度：30'-50'凹凸設(shè)計水杯第一層局部凸起，對開式凹模模塑后分離凹模取出制品.螺紋設(shè)計對開式模具成型外螺紋模具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便杯體的設(shè)計工藝流程----流程圖杯體的設(shè)計工藝流程----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間:20~120s后處理：一般120~125℃溫度控制杯蓋的設(shè)計單品產(chǎn)品名稱牌號廠家(產(chǎn)地)價格

(元/噸)PPPPM850B上海石化13700注塑級食品級PPPPM800E上海石化12150注塑級食品級PPPPGM1600E上海石化12150注塑通用PPPPJ800韓國曉星12300注塑食品級我們選用的是上海石化牌號為M800E注塑級食品級的聚丙烯杯蓋的設(shè)計制品配方----助劑選擇配方聚丙烯著色劑補強劑填充劑潤滑劑抗老劑杯蓋的設(shè)計成型加工----加工設(shè)備FMＡ系列螺桿式注射成型機杯蓋的設(shè)計成型加工----模具選擇斜推桿分型二次推出脫模機構(gòu)螺紋型芯以燕尾組合而成，且采用側(cè)澆口進料，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，料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于50度時，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)計成型加工----注塑成型工藝總的工藝流程圖：1.對塑料PP進行烘干，并裝入料斗；2.清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進行適當?shù)念A熱；3.合模、鎖緊模具；4.對塑料進行預塑化，注射裝置準備注射；5.充模，壓實，倒流，冷卻；6.脫模。7.制品的后處理：去除邊刺，對制品進行調(diào)濕處理。

杯蓋的設(shè)計成型加工----工藝條件杯柄的設(shè)計材料選擇性能要求：耐熱，不易變形，衛(wèi)生無臭無味無毒抗拉強度高疲勞強度高成本較低杯柄的設(shè)計成型加工----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

對比之下，PP比PE有更優(yōu)異的耐疲勞性能，可來回彎曲兩萬次以上，更加符合手柄的使用要求，因此手柄設(shè)計部分選用PP。杯柄的設(shè)計配方相關(guān)性能：拉伸強度86.8MPa；抗彎強度101.8MPa；彎曲模量4.2×103MPa；缺口沖擊強度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)計選擇B法A法：成本低生產(chǎn)連續(xù)工藝簡單B法：成本高連續(xù)性稍差模具復雜工序：注塑、擠出、粘接、熱復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)計成型加工----設(shè)備寧波星銳日月機械有限公司螺桿式注塑機型號XRT-BMC產(chǎn)品別名臥式注塑機產(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）

電動機功率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，向下推進錐形桿，插入手柄提手圈，繼續(xù)推進到圓柱部分，再由推進裝置縱向推進拉伸。錐形桿中空部分可加熱。拉伸機器工作簡圖杯柄的設(shè)計成型加工----工藝流程原料準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%保壓時間：保壓時間較長制品的后處理：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比密封圈的設(shè)計材料選擇性能要求：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)用于要求耐熱的場合：熱水瓶密封圈，壓力鍋密封圈，而且對人體無害。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，耐光和臭氧老化無毒無味，耐候性，對許多材料不粘著，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)計材料選擇----原料牌號顏色白色外觀半流動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孔硅膠

選用日本信越KE971-U硅膠原料，價格便宜，性能優(yōu)良。價格：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)計制品配方硫化劑補強劑結(jié)構(gòu)控制劑脫模劑硅橡膠的硫化劑常用的是有機過氧化物。選用2，5-二甲基2，5-二叔丁基過氧化已烷（DBPMH），用量：0.5～1.0份，硫化溫度：160～170℃采用適當?shù)难a強劑可使硅橡膠硫化膠的強度達到3.9～9.8MPa，這對提高硅橡膠的性能，延長制品的使用壽命是極其重要的。選用白炭黑，用量：48份。采用白炭黑補強的硅橡膠膠料貯放過程中會變硬，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)計成型加工----工藝1.混煉2.硫化模壓3.后處理1生膠（包輥）—→補強填充劑—→結(jié)構(gòu)控制劑—→耐熱助劑等—→混煉—→薄通—→硫化劑—→返煉—→模壓硫化成型2加料—→閉模—→排氣—→脫?！尚汀筇幚砑恿希杭恿狭恳獪蚀_。閉模：先快后慢。排氣：迅速，排氣次數(shù)1~2次，20秒內(nèi)。脫模：在加壓情況下冷卻。3將硅橡皮從模具中取出后，放人烘箱內(nèi)，于使橡皮進一步硫化，同時使有機過氧化物分解揮發(fā)。最后要修邊，因為從模具里脫出來的硅膠產(chǎn)品會連帶一些無用的毛邊，需要去除，此工序完全由手工完成。溫度40℃以下時間20-40分鐘溫度為160～170℃，時間為10～30分鐘。溫度200～250℃時間24小時密封圈的設(shè)計成型設(shè)備----模壓機類型平板硫化模壓機型號LX-S03樣式臥式運行方式液壓硫化機品牌利鑫最大寬度650（㎜）切割刀寬*（㎜）最大行程650（㎜）公稱合模力100-300T（MN）電動機功率15-38（KW）重量8500（kg）模壓機參數(shù)東莞市利鑫機械有限公司平板硫化機LX-S03密封圈的設(shè)計成型加工----模具選擇俯視圖：

側(cè)視圖：

尺寸：內(nèi)徑：7.2mm外徑：7.6mm厚度：2mm成本估算總共成本為：4.3825元杯蓋重40g聚碳酸酯12150元/噸密封圈重5g甲基乙烯基硅橡膠17500元/噸杯體重70g聚丙烯12150元/噸杯柄重20g聚丙烯10900元噸

設(shè)備折舊費：0.1勞務(wù)費：0.5能耗：0.2各種添加劑：1其他費用：0.5

ThankYou!附錄資料：不需要的可以自行刪除2023/3/22甲醇合成工藝介紹一、課題的研究背景和意義甲醇是一種具有多種用途的基本有機化工產(chǎn)品，除了在化工方面的多種應(yīng)用外，它還可以作為清潔燃料在汽車中代替汽油或與汽油摻混使用，以甲醇為燃料的燃料電池也即將投入商業(yè)運行。另外，甲醇在變壓吸附制氫中作為裂解原料也得到了初步利用。另一方面，用甲醇制取微生物蛋白(SCP)作為飼料乃至食品添加劑有著巨大的市場潛力。二、甲醇的合成方法及流程

（1）木材干餾法

在1924年以前，甲醇幾乎全部是用木材分解干餾來生產(chǎn)的。甲醇的世界產(chǎn)量當時只有4500t。用60－100kg木材干餾只能獲得約1kg的甲醇，1m3白樺木只能制得5－6kg的甲醇，而1m3的針葉樹木只能得到2－3kg的甲醇。這種“森林化學”的甲醇含有丙酮和其他雜質(zhì)，要從甲醇中除去這些雜質(zhì)比較困難。由于甲醇的需要量與日俱增，木材干餾法不能滿足需要。因此人們開始采用化學合成的方法生產(chǎn)甲醇。（2）氣相合成甲醇法氣相合成甲醇的主要反應(yīng)式為：CO+2H2＝CH3OH(g) △H=-90.8kJ/mol①當有CO2存在時，CO2按下列反應(yīng)生成甲醇：CO2+H2＝CO+H2O(g) △H=+41.3kJ/mol ②CO+2H2＝CH3OH(g) △H=-90.8kJ/mol ③上述②、③兩步的總反應(yīng)式為：CO2+3H2＝CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.5kJ/mol副反應(yīng)產(chǎn)物：成烴、高碳醇、醚、醛、酸、酯及單質(zhì)碳等；反應(yīng)特點：強放熱反應(yīng)；

以甲烷或者一氧化碳與氫氣的混合氣為原料氣合成甲醇的方法有高壓、中壓和低壓三種方法。高壓法：即用二氧化碳與氫在高溫（340－420℃）高壓（30.0－50.0MPa）下用鋅-鉻氧化物催化劑合成甲醇。用此法生產(chǎn)甲醇已有七十多年的歷史，這是八十年代以前世界各國生產(chǎn)甲醇的主要方法。高壓法合成甲醇由于操作壓力高，動力消耗大，設(shè)備復雜，產(chǎn)品質(zhì)量差等缺點正在逐漸淘汰。2023/3/22高壓法(25MPa~32MPa）甲醇合成工藝流程低壓法：

即用一氧化碳與氫氣為原料在低壓（5.0MPa）和275℃左右的溫度下，采用銅基催化劑（Cu-Zn-Cr）合成甲醇。低壓法成功的關(guān)鍵是采用了銅基催化劑，它的活性和選擇性比鋅-鉻催化劑活性好得多，使甲醇合成反應(yīng)能在較低的壓力和溫度下進行。因此，消耗在副反應(yīng)中原料氣和粗甲醇中的雜質(zhì)都比較少。低壓法合成工藝主要有英國帝國化學公司（ICI）和德國魯奇（Lurqi）的工藝

2023/3/22ICI法低壓甲醇合成工藝流程

工藝流程特點：相對低的溫度和壓力下操作，節(jié)省能耗，同時抑制甲烷化反應(yīng)及其他副反應(yīng)；采用多段冷激式合成塔，結(jié)構(gòu)簡單，催化劑裝卸方便，使用壽命長。

2023/3/22第二章液體燃料及其添加劑55ICI多段冷激型甲醇合成反應(yīng)器ICI多段冷激塔結(jié)構(gòu)特點：反應(yīng)床層由若干絕熱段組成，兩段之間通入冷的原料氣，使反應(yīng)氣體冷卻，以使各段的溫度維持在一定值；塔體是空筒，塔內(nèi)無催化劑筐，催化劑不分層，由惰性材料支撐，冷激氣體噴管直接插入床層，并有特殊設(shè)計的菱形冷卻氣體分布器；優(yōu)點：單塔操作能力大，控溫方便，冷激采用菱形分布器專利技術(shù)，催化劑層上下貫通，裝卸方便，易于放大，目前普通塔的容量為2300t/d，高空隙率塔的容量達7600t/d；缺點：催化劑床層溫差較大（軸向：～70℃，徑向：～23℃）、有部分氣體與未反應(yīng)氣體之間的返混、催化劑時空產(chǎn)率不高，用量較大、單程轉(zhuǎn)化率較低（僅為15%～20%）。ICI多段冷激型甲醇合成反應(yīng)器

2023/3/22Lurgi法低壓甲醇合成工藝流程

2023/3/22第二章液體燃料及其添加劑57Lurgi管殼型甲醇合成反應(yīng)器結(jié)構(gòu)特點：形似列管式換熱器，在塔內(nèi)，列管中裝填催化劑，管間為沸騰水；原料氣與出塔氣換熱至230℃左右進入合成塔，反應(yīng)放出的熱經(jīng)管壁傳給管間的沸騰水，產(chǎn)生4MPa左右的飽和蒸汽，用來驅(qū)動透平壓縮機。合成塔全系統(tǒng)的溫度條件用蒸汽壓來控制，從而保證催化劑床層大致為等溫。優(yōu)點：催化劑床層溫差較小、單程轉(zhuǎn)化率較高（可達50%）、催化劑使用壽命較長（4年～5年）、熱能利用合理、設(shè)備緊湊，開停車方便