塑料水杯成型工藝

1、,水杯成型工藝設計,09級高分子材料三班,團隊成員,組長：張?zhí)碡?0943001028 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,四川大學高分子材料三班,市場調查,市場調查-結果,1.較多的人選擇塑料水杯 2.在購買水杯的過程中，消費者較多關注的是水杯的質量、安全性和價格 3.水

2、杯價格在10-29元者居多 4.已經有大部分消費者已經考慮到健康因素 5.大多數消費者水杯的更換頻率在一年左右，隨著認識的提高，越來越多的人關注健康因素和審美因素。,根據市場調查，我們設計的水杯的目標是:,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，經濟效益好。,5,市場調查,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；有螺紋結構，尺寸穩(wěn)定性好 杯柄：拉伸強度高，抗疲勞性良好,塑料水杯結構,杯蓋：聚丙烯 杯體：聚丙烯 杯柄：聚丙烯 密封圈：硅橡膠

3、,杯蓋-杯體-杯柄,原料選擇-性能對比,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,PC和PP性能對比,PP化學穩(wěn)定性好，熔點高，質輕，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。,杯體的設計,材料選擇-材料對比,塑料水杯常用材質有聚丙烯，聚碳酸酯。,杯體的設計,材料選擇-要求,杯體要求： 雙層雙色整體塑件 內層透明，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121

4、50元/噸,杯體的設計,配方,抗老化劑配方：配方質量份數組成：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,四川大學高分子材料三班,杯體的設計,成型加工-著色,著色,目的,美化產品 增加藝術感 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 PP 100 501檸檬鉻黃 0.094 A101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

5、,流程如下：,杯體的設計,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，生產效率低，對工業(yè)化生產極為不利，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式雙色注射技術。,雙色注塑方法介紹,杯體的設計,成型加工-工藝,杯體的設計,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180，合模，則上一步成型的塑料件轉入

6、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180，閉模，即完成一次注塑成型周期。,杯體的設計,成型加工-設備,寧波海雄塑料機械有限公司雙色注塑機,杯體的設計,成型加工-結構設計,杯體的設計,工藝流程-流程圖,杯體的設計,工藝流程-參數控制,模具溫度：85140 注塑溫度（熔體溫度）/：280320 模腔表壁溫度/ ：80100 機筒溫度/ ： 前段260270 中段240250 后段220230 噴嘴溫度/：26027

7、0,注射壓力： 100-140MPa 注射速度： 1520cm/min 保壓力: 稍低于注塑壓力 保壓時間: 20120s 后處理： 一般120125,溫度控制,杯蓋的設計,我們選用的是上海石化牌號為M800E注塑級食品級的聚丙烯,杯蓋的設計,制品配方-助劑選擇,杯蓋的設計,成型加工-加工設備,FM系列螺桿式注射成型機,杯蓋的設計,成型加工-模具選擇,斜推桿分型二次推出脫模機構,螺紋型芯以燕尾組合而成，且采用側澆口進料，呈一模兩腔形式。 尺寸：外徑:7.9mm 內徑:7.6mm 高度:30mm,杯蓋的設計,成型加工-成型特性,（1）結晶易，濕性小，易發(fā)生融體破裂 （2）流動性好，但收縮范圍及收

8、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，以防應力集中。,杯蓋的設計,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，進行適當的預熱； 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，對制品進行調濕處理。,杯蓋的設計,成型加工-工藝條件,

9、杯柄的設計,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。,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，因此手柄設計部分選用PP。,杯柄的設計,配方,相關性能：拉伸強度86.8MPa；抗彎強度101.8MPa；彎曲模量4.2103MPa；缺口沖擊強度7.1KJ/ m2，抗疲勞性很好。,杯柄的設計,成型加工-工藝方法,A法,B法,杯柄的設計,選擇B法,A法： 成本低 生產連續(xù) 工藝簡單,B法： 成本高 連續(xù)性稍差 模具

10、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,杯柄的設計,成型加工-設備,寧波星銳日月機械有限公司螺桿式注塑機,杯柄的設計,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,杯柄的設計,成型加工-工藝流程,熔膠溫度：低于275C，熔融段約240C 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（1

11、500-1800bar） 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,參數設置,密封圈的設計,材料選擇,幾種密封圈材料性能對比,密封圈的設計,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（-60230），耐蒸汽，性能基本不隨 浸水的影響，廣泛應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。,密封圈的設計,材料選擇-原料牌號,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用較多的一種硅橡膠材料

12、。,密封圈的設計,制品配方,硫化劑,補強劑,結構控制劑,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：0.51.0 份，硫化溫度：160170,采用適當的補強劑可使硅橡膠硫化膠的強度達到3.99.8MPa，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，結構控制劑能防止或延緩結構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,密封圈的設計,成型加工-工藝,1.混煉,2.硫化模壓,3.后處理,溫度40以下 時間20-40分鐘,溫度為160170，時間為1030分鐘。,溫度200250 時間24小時,密封圈的設計,成型設備-模壓機,模壓機參數,東莞市利鑫機械有限公司平板硫化機LX-S03,密封圈的設計,成型加工-模具選擇