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1、可口可樂瓶成型加工工藝北 方 民 族 大 學課程設計報告院（部、中心） 材料科學與工程學院 姓 名 南明輝 學 號 20114198 專 業(yè) 高分子材料與工程 班 級 113班 同組人員 劉發(fā)遠 李建科 何國銀 何振東 張釗 沈國成 王緒楓 蔣雪峰 臧繼鵬 楊玉超 課程名稱 塑料成型工藝課程設計 設計題目名稱 可口可樂瓶的設計 起止時間2014年11月20日2014年11月30日 成 績 指導教師簽名 2011級塑料成型工藝課程設計任務書一、課程設計的任務與內容1、設計任務 (1)、塑料成型工藝課程設計的目的：通過設計常見的塑料制品，考察同學們對塑料原材料及助劑性能、各種加工工藝方法特點及對制

2、品性能的影響等基礎知識的掌握；著重考察同學們從制品的使用環(huán)境要求出發(fā)，選擇適當?shù)乃芰显牧霞案鞣N助劑并進行配方設計，同時選擇適當?shù)某尚图庸すに噥慝@得制品的能力。 (2)、課程設計的內容要求：以幾種常見的塑料制品為設計對象，分析組成每個制品均由數(shù)個塑料部件，然后根據(jù)各個部件的使用環(huán)境要求選擇材料、設計配方和成型加工工藝制造出各個部件，并將其組合成一個完整制品。同時要求對采取的設計方案做出經(jīng)濟成本分析。具體每個組成部件的設計內容如下：1）產(chǎn)品設計并繪出產(chǎn)品圖2）原材料選擇與配方設計3）生產(chǎn)方法選擇與工藝過程設計（繪出工藝過程方框圖和工藝流程圖）4）生產(chǎn)工藝參數(shù)的確定5）工藝過程與操作說明6）生產(chǎn)工

3、藝配套設備的選擇7）生產(chǎn)該產(chǎn)品的成本核算7）設計說明和設計小結8）根據(jù)以上內容編寫出設計說明書三、其他設計要求（1）設計內容完整合理，文理通順，層次分明，字跡工整。（2）參數(shù)選取恰當，數(shù)據(jù)準確無誤。（3）論理論據(jù)充分，資料來源可靠。（4）圖紙視圖正確，圖面整潔規(guī)范。（5）按時完成任務。四、時間與進度安排 根據(jù)本課程特點，本課程設計主要采用分散指導的方式進行。10-12周：完成配方設計與生產(chǎn)工藝設計、成生產(chǎn)工藝參數(shù)的確定與操作說明。13周：完成設計說明與小結及整理資料編寫成設計說明書初稿并交指導老師審閱。 14周：修改與整理成正稿并交稿，同時進行答辯。前言人類社會進步是與材料的使用密切相關的。人

4、類要生存、要發(fā)展就離不開材料的使用。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，塑料成為一種新材料也發(fā)展起來了，且應用日趨廣泛。它在國民經(jīng)濟中許多領域不同程度地替代了金屬、木材及其他材料，成為當前社會使用的一大類材料。作為一種廣泛應用的材料，其加工成型為制品尤為關鍵，有很大的市場需求和廣泛的發(fā)展前景。在日常生活中，塑料制品多種多樣，使用及其廣泛，而飲料瓶作為日常生活中和我們人類生活息息相關的塑料制品，它是以聚酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等為原料，添加了相應的有機溶劑后，經(jīng)過高溫加熱后，通過塑料模具經(jīng)過吹塑、擠吹、或者注塑成型的塑料容器。飲料瓶具有不易破碎、成本低廉、透明度高、食品級原料，方便攜帶、不怕

5、摔、具有耐酸耐堿特性、生產(chǎn)方便，也利于回收等特點。作為飲料品牌中銷量最好的可口可樂碳酸飲料，其飲料瓶的加工制造意義就更加重大。 此次塑料成型工藝課程設計按瓶蓋、墊片、瓶體及標簽四個章節(jié)較為詳細的闡述了可口可樂瓶的加工工藝，涉及有聚丙烯聚(PP)、對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)等多種材料,采用注塑成型、擠出吹塑、壓延成型等多種加工工藝，并對其生產(chǎn)成本做了估算。第一章 瓶蓋制作1.1選材61.1.1料性能要求：61.1.2材料的選擇61.1.3 PP的各種性能參數(shù)81.2配方91.2.1 配方原理91.2.2 配方91.3加工方法及工藝101.3.1 PP材料成型性能101.3.

6、2成型工藝101.3.3注塑機類型選擇111.3.4工藝流程131.3.4.1原料準備351.3.4.2注塑過程及參數(shù)控制351.3.4.3瓶蓋成型控制351.4 質量檢測351.5 創(chuàng)新想法351.5.1 原料選擇351.5.2各部件改進361.6加工過程中的風險分析：36第二章 瓶身制作 2.1瓶身性能要求49 2.2原料選擇49 2.2.1常用原料對比492.2.2 PET材料性能綜述512.2.3原料準備：522.2.4配方：522.3加工工藝流程572.3.1PET的加工性能572.3.2加工工藝選擇572.3.3 擠出吹塑機及其參數(shù)602.3.4吹塑制品的設計622.3.5加工流程

7、63第三章 標貼制作3.1產(chǎn)品性能要求663.2原料選擇663.2.1聚氯乙烯（PVC) 663.2.2聚乙烯（PE) 673.2.3聚丙烯（PP) 673.2.4綜合分析673.3 配方及配方原理673.3.1配方原理673.3.2配方683.4加工方法選擇683.4.1加工方式683.4.2配料的混合693.5 標貼成型方式壓延成型703.5.1 控制因素703.5.2加工參數(shù)設定703.5.3加工設備713.5.4工藝流程 713.7創(chuàng)新點773.8 質量檢測78第四章 可口可樂瓶成本分析4.1瓶蓋804.2瓶身 814.3標貼814.4可口可樂瓶原料成本82結語附：參考書目及文獻第1章

8、 塑料及其性能1.1 塑料概述塑料是指以樹脂為主要成分，添加有利于制品成型與使用的若干助劑，按一定比例配制而成的、在一定工藝及工裝條件下可模塑成型的有機高分子材料。1.1.1 塑料的組成（1）樹脂樹脂分天然樹脂（如松香、纖維、蟲膠、瀝青等）和合成樹脂，塑料中的樹脂一般都是合成樹脂。絕大多數(shù)樹脂需按一定比例（40%）與助劑混煉配制成塑料，以利于成型和使用。塑料中樹脂的作用就是將塑料各組分加以粘合，賦予塑料可模塑性，并決定塑料的類型和性能。（2）助劑為改良塑料的使用性能與成型性能而在塑料中添加各種助劑。就助劑而言，要求其與樹脂及其他助劑的相容性好、自身穩(wěn)定性高、能充分滿足制品的成型與使用要求。塑料

9、中常添加的助劑種類如填料、增塑劑、增強劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、著色劑、阻燃劑等。1.1.2 塑料的性能特點塑料的品種多，其性能特點主要體現(xiàn)在以下方面。優(yōu)良的成型加工性、良好的化學穩(wěn)定性、密度低及其同比強度高、電器絕緣性能好、減摩與耐磨性好、自潤滑、減振隔音性好、氣液阻隔性能好、塑料的價格便宜、著色性好、色澤鮮艷、絕熱性能好、可電鍍、可焊接與粘接、光學性能好、改性能力強。塑料的主要缺點是機械強度、剛度和耐熱性較低，尤其是高溫熱強性低，能在200以上連續(xù)工作的塑料品種少。散熱性差、熱成型收縮大、制品尺寸不穩(wěn)定、尺寸精度不高、大多易燃、易老化、不易自行降解等。1.1.3 塑料的性能

10、特點 （1）按樹脂在成型過程中分子結構的變化分熱塑性塑料 熱塑性塑料中的樹脂分子在塑化成型前后均呈純線型或帶支鏈的線型鏈狀結構，其可反復加熱塑化熔融與冷凝化成型。熱固性塑料 熱固性塑料中樹脂分子在塑化成型前為線型鏈狀結構，在固化成型后便已交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結構；因體型網(wǎng)狀結構的聚合物分子不具備熔融塑化的能力，故熱固性塑料在模塑成型后將不再具備可模塑性。（2）按樹脂分子冷凝過程中的排列狀態(tài)分結晶性塑料 如PE、PP、PET、POM、PA等。非結晶性塑料 如PS、PC、PSU、PMMA、PVC等。（3）按塑料的用途分通用塑料 指產(chǎn)量大、成型性好、價格低、用途廣的一類塑料，其常用來制作受力不大的制品。主

11、要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料與氨基塑料等六大品種在內的塑料，其產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)量的75%以上。工程塑料 指在較寬溫度范圍內仍能保持優(yōu)良的力學性能和良好的尺寸穩(wěn)定性，能在一定程度上替代金屬作為工程結構材料使用的一類塑料。其中通用工程塑料一般指產(chǎn)量大、價格相對便宜的工程塑料：PA 、PC、POM、ABS、PPO、PBT及其改性品種；特種工程塑料一般指產(chǎn)量小、價格高、耐溫高的工程材料：PSU、PI、PPS、PES、PTFE、PAR、PEEK、PEI和耐熱環(huán)氧樹脂等。功能塑料 是指具有特種功能而應用于特殊領域的一類塑料。如生物塑料、光敏塑料、導磁塑料、高耐熱塑料、高頻絕緣塑料、壓

12、電塑料、光學聚焦塑料等。1.2 熱塑性塑料的模塑特性塑料的模塑特性是指塑料在模塑成型過程中呈現(xiàn)出的物理、化學、熱力學狀態(tài)及其變化的現(xiàn)象。塑料的可模塑性主要取決于塑料的流動性、熱性能、物理性能、化學及力學性能等。1.2.1 流動性1.2.1.1 流動性的定義與表示塑料的流動性是指塑料在一定工藝與工裝條件下的流動充模能力。熱塑性塑料的流動性通常采用熔體指數(shù)來表示。熔體指數(shù)是指在一定的溫度和壓力下，熔融塑料在10min內從標準毛細管（其出料孔直徑為2.09mm）流出的質量，單位為g/10min。熔體指數(shù)越大，流動性越好。1.2.1.2 流動性的影響后果及因素流動性高，易導致溢料、流涎、填充不實、塑件

13、組織疏松、樹脂與填料易分頭聚積而形成銀絲、易粘模而使脫模和清理困難等。流動性偏低，則易導致填充不足，缺料，成型壓力大，成型周期長，不易成型。1.2.1.3 影響塑料流動充型能力的因素（1）塑料的品種樹脂分子的規(guī)整性越差、分子量越大、分子量分布越寬，則其表觀黏度越大，流動性越低；加入填料會降低樹脂的流動性；加入增塑劑、潤滑劑會顯著地提高塑料的流動性。一般將熱塑性塑料的流動性歸類為：流動性好的尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纖維素等；流動性較好的改性聚苯乙烯、ABS、AS、有機玻璃、聚甲醛等；流動性差的聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。（2）成型工藝熔體溫度越高，則塑料熔體的表觀黏

14、度越低，流動性越好。但不同塑料的表觀黏度對溫度變化的敏感性不一樣；剛性塑料（如HIPS、PS、PA、PC、PMMA、CA、增強或改性PP等）的表觀黏度受溫度變化的影響大，其流動性隨料溫的升高而顯著地增加；而柔性分子（PE、PP、PVC等）的流動性受溫度影響不大。注射壓力增大，熔體所受的剪切作用增強，遵循切力變稀規(guī)律而體現(xiàn)出流動性增大。柔性塑料（如LDPE、PP、PVC等）的流動性對壓力變化敏感。在工程應用中，應具體分析塑料中聚合物分子的流動性對壓力、溫度的敏感性，分析樹脂的降級傾向性，來決定采取合適的工藝措施以提高熔體的流動充型能力。（3）模具結構各段流道、型腔的幾何形狀、尺寸及其表壁的粗糙度

15、、排氣系統(tǒng)的設計、溫度控制系統(tǒng)的設計等模具結構因素，都將對熔體充型帶來影響。凡是促使熔體溫度降低、流動阻力增加的因素，都會使流動性降低。1.2.2 成型收縮性塑料的成型收縮是指塑件在模具中固化成型并脫模冷卻到室溫的過程中，其尺寸與體積發(fā)生縮小的現(xiàn)象。 （1）塑料成型收縮的形式塑料材料的熱收縮。塑件脫模后的彈性恢復。結晶收縮 塑料因結晶、比容減小而引起的體積收縮，稱為結晶收縮。結晶收縮值遠比熱收縮大，結晶度越高，結晶收縮越大。方向性收縮 因成型過程中的取向作用而導致沿料流方向收縮大，與料流垂直方向的收縮小，取向越強，差別越大。另外，成型時塑件各部位密度與添加劑分布不均，也會導致成型收縮不均。后收

16、縮 成型后因塑件內應力的自然時效松弛而導致的再收縮，稱為后收縮。塑件在脫模后的10h內形狀尺寸變化最大，24h后才基本定形，最終定形還需要幾十天。通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性塑料的大。后處理收縮 對成型后的塑件進行后處理（如退火和調濕處理）以盡快穩(wěn)定塑件的質量，在此過程中所發(fā)生的收縮，稱為后處理收縮。（2）影響塑料成型收縮的因素塑料特性 塑料收縮率隨品種不同而不同。結晶型塑料的收縮率普遍較非結晶型塑料的收縮率高，但當結晶型塑料中加入成核劑后收縮率變小。相對分子質量小、相對分子質量分布窄的塑料收縮率小。塑料中樹脂的含量越多，則收縮率越大；加入填充劑特別是經(jīng)玻璃纖維強的塑料，收縮率降低，但玻璃纖

17、維增強塑料收縮的方向性突出。塑件結構 塑件的結構越復雜、嵌件越多且分布越對稱、塑件壁厚越大，塑件的成型收縮越高；但應注意：POM、ABS、PC等塑料的收縮率受塑件壁厚的影響較小，而HPVC的收縮率隨壁厚增加而減少；塑件上與料流方向一致的尺寸部位收縮率高。模具結構 模具結構會直接影響熔體在型腔內的流動、熔體密度分布以及保壓補縮等工藝狀態(tài)，從而對塑料收縮率產(chǎn)生影響。特別是澆口，澆口截面尺寸越大、截面越厚，越有利于增大型腔壓力、延長保壓時間提高保壓效果，從而降低收縮率。成型工藝 成型壓力提高，制品密實，收縮率減小；保壓壓力越高、保壓時間越長，收縮率越小，但收縮的方向性越突出。熔體溫度升高，一方面會增

18、大塑料的熱收縮；另一方面，料溫升高會使熔體黏度降低、型腔壓力增大，保壓時間延長而補縮效果加強，從而收縮率降低。通常，剪切速率受溫度影響較大的塑料（如ABS、LCP、PE、PP、PEK、PEEK、LCP、PS、PSU等），料溫升高，其成型收縮率增大；剪切速率受溫度影響較大的塑料（如PA、PBT、PES、PET、PMMA、POM、PPO、PPS、PVC、SAN等）料溫升高，其成型收縮率降低。模溫越高，冷卻越慢，成型收縮率越大；結晶型塑料的結晶度隨模溫升高而增大，其收縮率增大更明顯。模具設計時，應充分考慮上述因素對塑料收縮率的影響，合理選擇其大小及分布。1.2.3 結晶性 （1）結晶與結晶度樹脂在冷

19、凝定型過程有規(guī)則的晶態(tài)排列，稱為結晶；結晶型聚合物中晶區(qū)所占的體積或質量百分數(shù)，稱為結晶度。結晶型塑料的品種不同，結晶能力有強有弱、結晶溫度有高有低、結晶溫度區(qū)間又寬又窄、結晶度有高有低；其次，其實際結晶度的高低還受成型工藝條件，特別是溫度，冷卻速度和冷卻時間的制約。典型的結晶性塑料如PE、PP、PET、POM、PA等，一般呈不透明或半透明狀態(tài)；典型的非結晶性塑料如PS、PC、PSU、PMMA、PVC等，其透明度通常較高。但也有特殊情況，如聚4-甲基戊烯為結晶型塑料，卻有高透明性。有些塑料如ABS是由非結晶性和結晶性塑料混合而成，其總體上體現(xiàn)為非結晶性塑料，但卻不透明。（2）結晶及結晶度高低對

20、塑件性能、質量的影響結晶型塑料抵抗外界作用的能力優(yōu)于非結晶性塑料，結晶塑料的結晶度越高，抵抗外界作用的能力越強。其體現(xiàn)在：塑料的密度、強度、剛度、硬度、熔點、耐熱性、耐化學腐蝕性、抗光透性等增強；彈性、韌性、斷裂伸長性、透明性降低。另外，結晶型塑料的結晶越高，成型收縮越大。結晶和結晶度不均，將導致材料呈現(xiàn)各向異性、成型收縮大且收縮不均、內應力高，制品易出現(xiàn)縮孔、氣穴、翹曲變形及應力開裂等缺陷。第二章 瓶蓋制作2.1塑料瓶蓋的分類自上世紀90年代中期開始，可口可樂公司生產(chǎn)的PET瓶裝飲料使用塑料防盜蓋替代鋁蓋，從而將塑料蓋推到了飲料包裝的前臺，世界知名的制蓋機械如薩克米（SACMI）、奧克亞（A

21、lcoa）、赫斯基（Husky）等紛紛進入中國，開始了塑料瓶蓋的大規(guī)模生產(chǎn)和應用。按瓶蓋原材料分：可分為PE蓋、PP蓋； PE 蓋：密度為0.94-0.96g/cm3,，加工溫度約220；相對PP較軟，單片蓋較常用。PE基本分為三大類，即高壓低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和線型低密度聚乙烯（LLDPE）。一般瓶蓋料通常采用高密度聚乙烯（HDPE）。 PP蓋：密度為0.9-0.91 g/cm3，加工溫度約220；比較：、PP密度比PE小，PP的強度、剛度、硬度、耐熱性均優(yōu)于PE，可在100度左右使用；、PE因為較PP軟，因此單片蓋通常選用PE料；、PE 、PP材料價格接近，都

22、可用于食品包裝。 PP蓋于PE蓋的比較 原料功能PPPE備注1、原料取得容易容易表示較好2、原料成本較PE貴較PP便宜表示一般3、原料加工容易容易表示較差4、加工成本相同相同5、塑蓋品質6、尺寸控制7、防盜性能8、密封性能9、耐壓（PAT）10、蓋面強度11、耐沖擊性能12、耐消毒性能13、耐高溫性能14、耐低溫性能15、熱脹冷縮較小較大16、衛(wèi)生性17、環(huán)保性可回收可回收按形式分：可分為單片蓋和雙片蓋；單片蓋：瓶蓋內部無墊片，整個蓋材料一樣，依靠折邊或內塞密封；雙片蓋：瓶蓋內部有墊片，墊片材料較軟，依靠壓縮墊片的反彈力來保持密封；比較：、單片蓋沒有加墊，不需要加墊機，因此設備投入較兩片蓋少。

23、并且墊片材料價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密封；內塞式單片蓋是靠其內塞外徑與瓶口內徑的過盈配合起密封作用。雙片蓋的墊片較軟，對瓶口缺陷有較大的包容能力。按生產(chǎn)工藝：可分為注塑蓋和壓塑蓋； 注塑蓋生產(chǎn)工藝為：吸料機將混合好的材料吸進注塑機炮筒，在炮筒內加熱到熔融塑化后，注射到模具型腔，在型腔內冷卻定型、脫模，再經(jīng)過切環(huán)、加墊，完成注塑蓋生產(chǎn)。壓塑蓋生產(chǎn)工藝為：吸料機將混合好的材料吸進壓塑機炮筒，在炮筒內加熱到半熔融塑化狀態(tài)后，定量擠出到模具型腔內，上下模具合模、壓塑并冷卻定型、脫模、再經(jīng)過切環(huán)、

24、加墊，完成壓塑蓋生產(chǎn)。2.2選材 2.2.1材料的選擇 從瓶蓋的分類中，考慮選擇PP、PE作為備選材料，并在此首先對備選材料及其他材料的基本性能參數(shù)作個比較。2.2.1.1備選材料性能及價格對比材料名稱 優(yōu)點缺點 市場價格 PE1. 無臭，無毒2. 優(yōu)良的耐低溫性能，化學穩(wěn)定性好3. 常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小4. 電絕緣性能優(yōu)良1. 環(huán)境應力(化學與機械作用)很敏感2. 耐熱老化性差10600-12100元/噸PP1. 密度小，質輕2. 延伸性和抗彎曲疲勞性能好3. 高溫下能較好的保持力學性能1. 耐侯性差，染色性較差2. 低溫下抗沖性不好，3. 成型收縮率較大11000-13000元/

25、噸PS1. 耐化學腐蝕性好2. 剛度大3. 耐寒性較好4. 低溫強度大1.耐熱性差2.沖擊強度低3.易出現(xiàn)應力開裂12400-14000元/噸PVC1. 有較好的機械性能2. 有優(yōu)異的介電性能3. 對有機和無機酸、堿、鹽均穩(wěn)定4. 具有阻燃性能1. 對光和熱的穩(wěn)定性差2. 堅硬，溶解性差3.可能釋放有毒物質6700-7200元/噸2.1.2.2 PP與其它幾種常見高分子材料材料性能的相互比較類別PPPEPVCPS密度最小小于水較大略高于水剛性較好差好好收縮率大較大大較小韌性低溫下差好差差強度較高低較高高耐熱性好一般差較差化學穩(wěn)定性好好好好耐候性差差一般一般毒性無毒無毒可以無毒無毒粘合劑粘合差差

26、好一般熱合成型一般好一般一般成型加工性好好麻煩好2.1.2.3 選材原因:1)PE價格與PP較為相近,皆為11000-13000元/噸左右,考慮到PE制品強度不夠，故在這里不使用;2)PVC制品雖便宜,但是可能釋放有毒物質,而且對光、熱的穩(wěn)定性較差，故這里不使用;3)PS因耐熱性較差，且價格與PP接近，故這里不使用;4)經(jīng)調查PP市場價格國內約在11000-13000元/噸左右，由于其產(chǎn)品密度低于其他材料制成的產(chǎn)品，PP制品成本更可能低于其他材料制成產(chǎn)品。PP的收縮率相當高，一般為1.82.5%,加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、

27、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。而且PP屈服強度高，有很高的彎曲疲勞壽命。綜上所述，我們選擇PP作為合成原料。2.1.3 PP的各種性能參數(shù)性 能數(shù) 據(jù)性 能數(shù) 據(jù)相對密度0.90介電強度/(Kv /mm)24.6吸水率/%0.01脆化溫度/ -8-8成型收縮率/%1-2.5線膨脹系數(shù)/（10-5K-1）6-10拉伸強度/MPa36.8熱導率/W/（m.K）0.24斷裂伸長率/%200體積電阻率/（.cm）1019彎曲強度/MPa50洛氏硬度 R 80-110壓縮強度/MPa45簡支梁缺口沖擊強度/（kj/m2）16.92.2配方設計2.1配方原理1)PP基體：制品的主要成分，綜合性能好，有優(yōu)良的機械

28、性能。采用PP中石化CJS700牌號，其具有高的流動性良好的尺寸穩(wěn)定和良好的加工性能，機械性能好，抗沖強度高，耐高溫，自然老化時間長，無毒無臭，從而保證了壓柄具有一定力學強度。 2)抗氧劑：防止材料和制品在加工和使用過程中被氧化。主抗氧劑主要改變氧化的路線，是的降解結束，輔助抗氧劑減慢降解的速度，兩者配合使用，增加材料的穩(wěn)定性。 3)SBS增韌：添加SBS嵌段共聚物使得材料耐寒性能明顯提高，這樣在低溫下聚丙烯的耐候性增強。 4)碳酸鈣：降低材料的收縮率，使得各部件的配合比較好，同時降低成本。 5)硬脂酸鈣：起到潤滑作用，減少塑料制品表面與模具型腔表面間的粘接力，改善材料在成型加工時的流動性和脫

29、模性?？s短成型周期，提高制品的表面質量。 6)黑色母料：給材料染色，改變其顏色以滿足性能、美觀等方面的需求。 2.2.2配方原料規(guī)格功能用量/份數(shù)聚丙烯PP中石化CJS700高的流動性，機械性能優(yōu)良，抗沖強度高1001010主抗氧劑0.1稀土鋁酸酯偶聯(lián)劑0.75碳酸鈣1250目降低收縮率55滑石粉1250目減低摩擦耐腐蝕20PP-g-MAH增容作用2SBSYH-792低溫增韌10EBS交聯(lián)劑0.4DLTP輔抗氧劑0.2硬脂酸鈣潤滑劑0.8黑色母料著色0.042.3成型方法及工藝過程 2.3.2成型方法 考慮瓶蓋結構及選材特點：該塑件的結構特點是小而深,壁薄，有一定的復雜的外觀設計；材料為PP,

30、收縮率為1.8%,伸長性及柔韌性較好。經(jīng)過比較壓延成型、澆注成型、注塑成型三種成型方法，壓延成型主要生產(chǎn)熱固性材料，澆注成型主要生產(chǎn)大型制件且產(chǎn)品成型周期較長，綜合考慮選注射成型（又稱注射模塑，簡稱注塑）。 與其它成型方法相比，注射成型具有成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精密、帶有嵌件的塑料制件；對各種塑料的適應性強；生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)等的特點。所以注射成型廣泛地用于塑料制件的生產(chǎn)中。 但注射成型的設備及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料制件的生產(chǎn)。因此，對于大批量生產(chǎn)的可樂瓶蓋來來說，選擇注射成型工藝的方法是合理的可取的。 12.3.3成型設備選擇PP

31、瓶蓋注射成型可用螺桿式注射機或柱塞式注射機。一般前者應用較多。使用螺桿以突變型螺桿為好。噴嘴可用通用型或延長型。注射機主要由注射系統(tǒng)，鎖模系統(tǒng)，塑模三大部分構成，下面是注射機基本構造示意圖： 鎖模系統(tǒng) 塑模 注射系統(tǒng) 2.3.4工藝過程a. 成型前的準備 成型前的一些準備工作；包括原材料分析、著色、原材料干燥、嵌件預熱、脫模劑的選用、機筒清洗等等。（1）原料熔體指數(shù)的測定熔體指數(shù)常用MI表示，通常作為熱塑性塑料質量控制和成型工藝條件設定的參數(shù)依據(jù)。樹脂的熔體指數(shù)愈大，相對分子量愈小，它的流動性也愈好，成型加工較容易，而力學性能相對偏低。注射用的聚丙烯塑料的熔體指數(shù)為29g/10min，熔體流動

32、性較好，在螺桿式注射機中能順利成型。（2）塑料的著色 色母著色；是將熱塑性塑料顆粒按一定比例混合均勻即可用于生產(chǎn)，色母料的加入量通常為0.1%5%。第二種方法是將熱塑性塑料顆粒與分散劑（也可稱稀釋劑、助染劑），顏色粉均勻混合成著色顆粒。分散劑多用白油， 25kg塑料用白油2030mml,著色劑0.1%5%。可用作分散劑的還有松節(jié)油，酒精以及一些酯類等。熱固性塑料的著色較為容易，一般將顏料混入即可。（3）原材料的干燥聚丙烯為非極性的結晶性高聚物， 吸水率很低，約為0.03%0.04%。注射時一般不必進行干燥處理，必要時可在80100下干燥34h。 PP及其他塑料成型前允許的含水量塑料名稱允許含水

33、量/%塑料名稱允許含水量/%PA6PA66PA9PA11PA610PA1010PMMAPETPBTUPVC軟PVC0.100.100.050.100.050.050.050.05-0.100.010.08-0.100.08-0.10PCPPOPSUABS（電鍍級）ABS（通用級）纖維素塑料PSHIPSPEPPPTFE0.01-0.020.100.050.050.100.20-0.500.100.100.050.03-0.040.05（4）脫模劑的選用傳統(tǒng)的脫模劑有；硬酯酸鋅、白油、硅油。硬酯酸鋅除聚酰胺外，一般塑料均可使用，白油作為聚酰胺的脫模劑效果較好，硅油效果好，使用不方便。（5）機筒的清

34、洗清洗劑有LQ1、LQ2、LQ3、LQ4、LQ5等型號。用量、適用范圍見表 機筒清洗劑品種、適用范圍及用量適用溫度及范圍適用溫度及范圍品種適用范圍/用量/g（注射機型號，清洗劑）LQ-1型LQ-2型LQ-3型LQ-4型LQ-5型180-200200-220220-240240-260260-280Z-S-60以下 50Z-S-60 50-100XS-ZY-125 100-150XS-ZY-250 150-200XS-ZY-500以上 適當增加使用時將正常生產(chǎn)條件下的機筒溫度提高1020，擠凈機筒內殘余物料，然后加入清洗劑，隨后加入所需要更換的正常用料，或者清洗劑已擠到螺桿前端后，再加入正常用料

35、，用預塑方式連續(xù)擠出一段時間即可。b.注射過程首先將準備好的塑料加入注射機的料斗，然后送進加熱的料筒中，經(jīng)過加熱通融塑化成粘流態(tài)塑料，在注射機的柱塞或螺桿的高壓推動下經(jīng)噴嘴壓入模具型腔，塑料充滿型腔后，需要保壓一定時間，使塑件在型腔中冷卻，硬化，定型，壓力撤消后開模，并利用注射機的頂住機構使塑件脫模，最后取出塑件。 有上述的說明可以知道，完整的注射成型過程共包括加料，塑化，注射，穩(wěn)壓冷卻和脫模等幾個步驟1)塑化 塑化是顆粒狀塑料在注射機料筒中經(jīng)過加熱達到粘流狀態(tài)并且具有良好可塑性的過程。對塑料塑化的要求是：塑料熔體在進入型腔之前，既要達到規(guī)定的成型溫度，并要在規(guī)定的時間沒提供足夠量的熔融塑料，

36、塑化料各處的溫度盡量均勻一致，不發(fā)生或極少發(fā)生熱分解以確保生產(chǎn)的順利進行。 2)注射注射過程均可分為充模，保壓，倒流，澆口凍結后的冷卻四個階段。a充模階段：是從柱塞或螺桿開始向前移動，到塑料熔體經(jīng)過噴嘴及模具澆注系統(tǒng)充滿型腔時為止。b保壓階段：塑料熔體充滿型腔后，熔體開始冷卻收縮，但柱塞或螺桿繼續(xù)保持施壓狀態(tài)，料筒內的熔料會向模具型腔內繼續(xù)流入進行補修，以形成形狀完整而致密的塑件。c倒流階段：是柱塞或螺桿開始后退保壓結束時開始的，這時型腔內的壓力比流道內的高，因此會發(fā)生塑料熔體的倒流，從而使型腔內的壓力迅速下降，直到澆口處的熔料凍結倒流才結束。如果保壓結束之前澆口已經(jīng)凍結或者在噴嘴中裝有止逆閥

37、，則導流階段就不會存在。d澆口凍結后的冷卻：是從澆口的塑料完全凍結時開始的，這一階段型腔內塑料繼續(xù)進行冷卻，沒有塑料從澆口處流進或流出，但型腔內還可能有少量的流動。應該指出，塑料從注入型腔后即被冷卻，直至脫模時為止。3)脫模塑件冷卻到一定溫度后開模，在推出機構的作用下將塑料制件推出摸外的過程。4)塑件的后處理為改善和提高塑件的性能和尺寸穩(wěn)定性，塑件經(jīng)過脫模或機械加工后進行適當?shù)暮筇幚?。后處理主要是指退火和調濕處理，因PP是一種吸濕性弱的物質，所以調濕處理可以不予考慮。可進行退火處理，即在定溫的加熱液體介質中（如熱水，熱的礦物油，甘油，乙二醇和液體石蠟)或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間，然后慢慢冷

38、卻的過程。退火處理減少或消除塑件的內應力。該鑄件的尺寸小，且是可樂瓶的關鍵部分，所以保持其尺寸穩(wěn)定性你很重要的。附工藝流程圖如圖所示2.4 成型工藝條件控制采用注塑成型方法，要想得到理想的制品，除了要有最佳的配方和合理的模具設計處還必須嚴格控制操作條件。如溫度、壓力、時間等。并應根據(jù)生產(chǎn)過程的實際情況及時進行調節(jié)。2.4.1溫度 注射過程需要控制的溫度主要有機筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等，前兩種溫度主要是影響塑料的塑化和流動，而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。 1）機筒溫度 機筒溫度的選擇與各種塑料特性有關，每種塑料材料都有自己的粘流溫度和熔點。因此，機筒溫度的確定主要以PP密度高低和熔

39、體指數(shù)大小為依據(jù)，其次是產(chǎn)品性能及形狀有關。機筒溫度不同對PP制品性能有不同的影響。溫度太高，材料易氧化變色，制品會產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，料溫均勻,填充速度快。2 ) 噴嘴溫度 噴嘴和澆口的作用一樣，是為了加速熔體的流速，把勢能轉變?yōu)閯幽?，并有調整熔體溫度和使其均化的作用。噴嘴的長度和直徑對溫度沒有明顯的影響。注射壓力對熔體流經(jīng)噴嘴的溫升有明顯的影響，噴嘴細孔附近溫度升高則與塑料熔體平均流速成正比。表 噴嘴直徑、注射壓力與噴嘴溫度的關系噴嘴直徑/mm注射壓力/MPa溫度升高數(shù)/0.50.50.70.71.01.01.641.642.03.05010050100501005010050502646264

40、7254523431918塑料熔體的注射壓力又取決于熔體的溫度和通過噴嘴的速率，如果噴嘴直徑一定，熔體溫度愈高，熔體壓力愈大。從這點分析，噴嘴溫度的設置應低于機筒首段溫度，通常是低于5一15。部分塑料適用的料筒和噴嘴溫度（螺桿式注射機）塑料名稱機筒溫度/噴嘴溫度/ 分解溫度 （空氣/）后段中段前段PEHDPEPPPS、ABS、SANPCTFEPMMAPOMPCPA6PA66PURCABCACPPPOPSU線性聚酯醇酸樹酯160-170200-220150-210150-180250-280150-180150-180220-230210220175-200130-140130-140160-1

41、90260-280250-27070-10070180-190220-240170-230180-230270-300170-200180-205240-250220240180-210150-175150-160180-210300-310270-29070-10070200-220240-280190-250210-240290-330190-220195-215260-270230250205-240160-190165-175190-220320-340290-32070-10070220-240240-280240-250220-240340-370200-220190-215260

42、-270230240205-240165-200165-180190-220320-340300-34070-10070280280300260-280266222310310310 3）模具溫度模具溫度的高低對制品性能有較大影響。模具溫度高，熔體冷卻速度慢，制品的結晶度提高，硬度、剛度均有提高，但收縮率明顯增大，模具溫度低，熔體冷卻速度快，制品透明性、韌性較高，內應力增加，易出現(xiàn)翹曲變形。PP為70900C。2.4.2 壓力 注射過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力，并直接影響塑料的塑化和制品質量。1） 塑化壓力 塑化壓力的大小影響物料的塑化過程、塑化效果、塑化能力，并與螺桿轉速有關。塑化壓力

43、太高會使剪切熱過高，塑化能力下降，嚴重時會降解；太低又會使物料不密實，空氣量大，塑化效果差。塑化壓力應在保證制品質量的前提下越低越好。2）注射壓力注射壓力的選擇是根據(jù)熔體的流動性和制品的形狀、壁厚等因素確定的。PE流動性極好流動性對壓力敏感,成型時宜用高壓注射, 保壓充分.制品形狀簡單、壁厚加大的、熔體溫度的注射壓力可低一些；反之注射壓力應提高。PP塑料注射壓力選擇范圍為 100-140MPa.注射壓力選擇范圍參考如下表所示： 制件形狀要求注射壓力/MPa適用塑料品種1、熔體粘度較低，形狀精度一般，流動性好，形狀簡單的厚制品2、中等粘度，精度有要求，形狀較復雜3、粘度高、薄壁長流程、精度高且形

44、狀復雜4、優(yōu)質、精密、微型70-100 100-140 140-180 180-250PE,PS等PP,ABS,PD等PSF,PPO,PMMA等工程塑料2.4.3轉速 若物料粘度小，與螺桿的摩擦力小，則轉速可適當提高；若物料粘度大，與螺桿摩擦力大，則轉速可降低。2.4.4成型周期（時間、速度）完成一次注射模塑過程所需要的時間稱作成型周期。它包括注射時間（充模、保壓）、閉模冷卻時間、其他時間（開模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件和閉模時間）。通常情況下充模時間為35S。注射時間就涉及到注射速率。注射速率（注射時間、注射速度）：它是用來表示熔料充?？炻匦詤?shù)。注射量、注射速率及注射時間三者之間的關系

45、注射量/cm312525050010002000600010000注射速率/cm3.s-1注射時間/s12512001.253001.5571.751330316003.7520005 保壓時間與料溫、模溫、主流道及澆口尺寸也有密切關系，通常以制品收縮波動范圍最小時值為保壓時間最佳值。注射中的保壓時間一般約為20120s。冷卻時間主要取決于制品厚度、塑料的熱性能，結晶性質及模具溫。冷卻時間的終點應保證脫模時不變形為原則。通常冷卻時間為30120s。玻璃化溫度高、結晶型塑料冷卻時間較短（冷卻速率高）。冷卻時間太長不僅會降低生產(chǎn)率，而且對復雜制件會造成脫模困難，嚴重損壞制品。 PP瓶蓋的成型周期的

46、選擇充模時間/s注射保壓時間/s冷卻時間/s35156030802.5瓶蓋的質量檢測根據(jù)對瓶蓋質量的要求，主要檢測其光滑度，強度，和其對水的霧化程度。具體檢測要求如下：、瓶蓋的外觀：成型飽滿，結構完整，無明顯收縮、氣泡、毛邊、缺損，色澤均勻，防盜環(huán)連接橋無破壞。內墊應平整,無偏心,破損,雜質,溢料和翹曲；、開啟扭矩：開啟封裝的防盜蓋時，所需的最大扭矩；開啟扭矩在0.6N.m2.2N.m之間；、斷裂扭矩：扭斷防盜環(huán)，所需的最大扭矩，斷裂扭矩不大于2.2N.m；、密封性能：不含氣飲料瓶蓋200kpa不漏氣，350kpa不脫蓋；含氣飲料瓶蓋690kpa不漏氣，1207kpa不脫蓋；（新標準）、熱穩(wěn)定

47、性能：不爆裂、不變形、倒置不漏氣（不漏液）；、跌落性能：不漏液、不開裂、不飛脫。、墊片溢脂性能：潔凈的瓶子中注入蒸餾水后用瓶蓋密封后，在42恒溫箱中側向放置48小時，從放置時起每隔24小時觀察瓶內液面是否有油脂，若有油脂出現(xiàn)即終止試驗。、泄露（漏氣）角度：封裝后的樣品，在瓶蓋與瓶口支撐環(huán)之間劃一道直線。逆時針緩慢的旋轉瓶蓋，直到發(fā)生漏氣或漏液后，立即停止。測量瓶蓋標線與支撐環(huán)之間的角度。（國標要求的是安全開啟性能，原標準要求小于120，現(xiàn)改為完全擰開時，瓶蓋不飛脫）、斷環(huán)角度：封裝后的樣品，在瓶蓋與瓶口支撐環(huán)之間劃一道直線。逆時針緩慢的旋轉瓶蓋，觀察到瓶蓋的防盜環(huán)發(fā)生斷裂后，立即停止。測量瓶蓋

48、標線與支撐環(huán)之間的角度。2.6瓶蓋包裝、儲存與使用、包裝 在清潔防塵的環(huán)境下，在紙箱內用符合食品安全衛(wèi)生的膠袋，按規(guī)定數(shù)量進行包裝。并在包裝箱指定位置貼好產(chǎn)品合格證。、貯存 產(chǎn)品應貯存在通風、干燥、無異味、無毒、無害的倉庫內。貯存期不得超過半年。超過貯存期的必須重新檢定，方可使用。、使用要求PP瓶蓋在低溫下脆性增加，當瓶蓋儲存庫房溫度低于18時，使用前須將瓶蓋放置在溫度高于18的環(huán)境中24小時。第三章 墊片制作3.1選材3.1.1墊片用途a作為瓶蓋與瓶身的機械密封，以防止的它們之間受到壓力而造成液體泄漏。b由于機械加工材料表面不可能完美，使用墊片也可填補不規(guī)則性。3.1.2性能要求a具有無毒、

49、無味、無臭、清潔感b密封性強、耐高壓、耐腐蝕性強，c重量輕、富有緩沖彈性。d吸水性和透濕性很小。e質輕價廉。f使用壽命長3.1.3材料的選擇 常用材料有PE、PS、PTFE、EVA a材料性能及價格對比常見材料優(yōu)點缺點價格PE無臭，無毒，優(yōu)良的耐低溫性能，化學穩(wěn)定性好，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小,具有較好的抗沖擊性環(huán)境應力(化學與機械作用)很敏感，耐熱老化性差10000元每噸PS耐化學腐蝕性好，剛度大，耐寒性較好，低溫強度大耐熱性差，.沖擊強度低，易出現(xiàn)應力開裂9000-10000元每噸PTFE具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐腐蝕性，密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力、耐溫優(yōu)異具有“

50、冷流性”， 熔體粘度很高，在高溫下也不流動，PTFE具有突出的不粘性約100000元每噸EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）柔軟度及堅韌度高，超強耐低溫(-70C):適合結冰環(huán)境，無毒，不易老化，保氣性能好，有極性。12000元每噸b選材原因：由于以上材料的性能都較符合上述要求，故選擇價格較低的PE或PS。由于PS的沖擊性能不如PE，故最終選擇PE。3.2成型方法 3.2.1工藝選擇： 與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。 1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普

51、通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 2)沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 3)沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 4) 沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。c工藝流程及要求 配料高冷混擠出發(fā)泡冷卻定型噴淋牽引切 割堆料

52、檢驗成品入庫特點：PE發(fā)泡板具有吸音、隔熱、阻燃、保溫、防潮、防腐蝕等優(yōu)良性能，同時可像木材一樣進行鉆、鋸、釘、刨、粘加工操作主要部件機械結構方面: 進料裝置應有攪拌和定量進料功能; 螺桿應設計成排氣式, 并具有很好的混合效果; 進氣系統(tǒng)能連續(xù)調節(jié)進氣量和進氣壓力, 并設計合理的噴嘴結構; 發(fā)泡板機頭應保證流道光滑且無死角, 口?？筛鼡Q并有口模厚度調節(jié)裝置, 流道中設有阻尼棒及其調節(jié)裝置, 并有溫度調節(jié)裝置; 預冷輥和壓光輥輥隙能精確調節(jié), 并有溫度調節(jié)裝置; 三輥壓光機中的三個輥要有各自的速度連續(xù)調節(jié)裝置和溫度調節(jié)裝置。擠出發(fā)泡成型設備的設計應滿足以下幾方面的要求。3.2.2主機部分主機部分

53、主要由擠出系統(tǒng)( 包括螺桿、機筒) 、加料系統(tǒng)( 可帶有預冷混料裝置和強制加料裝置) 、溫控系統(tǒng)( 包括機筒加熱冷卻、螺桿冷卻、口模溫度調節(jié)等) 以及傳動系統(tǒng)所組成。聚合物和發(fā)泡劑以及各種助劑在主機部分要完成混合、塑化、輸送等必需的環(huán)節(jié)。對擠出發(fā)泡成型用的擠出機基本要求如下: 1)擠出傳動系統(tǒng)動力要求足夠大; 2)擠出主機螺桿長徑比要足夠大; 3)必須能產(chǎn)生足夠的熔體壓力, 以防止提前發(fā)泡; 4)螺桿混合性能要求較高, 以保證塑料和各種助劑混合均勻; 5)加入填料時, 擠出系統(tǒng)要耐磨、耐腐蝕; 6) 溫控系統(tǒng)精度高于普通擠出機。3.2.3成型模具部分成型模具部分是成型泡沫塑料制品的關鍵部分,

54、也是各種不同的泡沫塑料制品生產(chǎn)中的主要研究對象, 泡沫塑料在此完成發(fā)泡、成型, 并形成各種不同要求的表層。所以, 這一部分決定了泡沫塑料制品的尺寸、形狀、密度及表面狀態(tài)。成型模具部分的基本要求有: 1) 模具的?？谀苓M行溫度調節(jié), 溫度控制裝置的波動小; 2)熔體壓力要足夠高并且可調, 防止熔料提前發(fā)泡; 3)模具流道不得有死角, 表面光滑, 模口出口區(qū)阻力要小; 4)口模要有足夠的剛性以承受發(fā)泡力; 5)加入填料的口模要耐腐蝕耐磨損; 6)發(fā)泡板機頭要有阻尼棒及模唇調節(jié)裝置, 模唇可更換, 以適應不同制品的加工需要。3.2.4冷卻定型部分冷卻定型部分( 三輥壓光機) 完成泡沫塑料制品的冷卻和最后的定型, 這一部分決定了泡沫塑料制品的最終性