塑料成型工艺课程设计饮料瓶课程设计.doc

可口可乐瓶成型加工工艺北 方 民 族 大 学课程设计报告院（部、中心） 材料科学与工程学院 姓 名 南明辉 学 号 20114198 专 业 高分子材料与工程 班 级 113班 同组人员 刘发远 李建科 何国银 何振东 张钊 沈国成 王绪枫 蒋雪峰 臧继鹏 杨玉超 课程名称 塑料成型工艺课程设计 设计题目名称 可口可乐瓶的设计 起止时间2014年11月20日2014年11月30日 成 绩 指导教师签名 2011级塑料成型工艺课程设计任务书一、课程设计的任务与内容1、设计任务 (1)、塑料成型工艺课程设计的目的：通过设计常见的塑料制品，考察同学们对塑料原材料及助剂性能、各种加工工艺方法特点及对制品性能的影响等基础知识的掌握；着重考察同学们从制品的使用环境要求出发，选择适当的塑料原材料及各种助剂并进行配方设计，同时选择适当的成型加工工艺来获得制品的能力。 (2)、课程设计的内容要求：以几种常见的塑料制品为设计对象，分析组成每个制品均由数个塑料部件，然后根据各个部件的使用环境要求选择材料、设计配方和成型加工工艺制造出各个部件，并将其组合成一个完整制品。同时要求对采取的设计方案做出经济成本分析。具体每个组成部件的设计内容如下：1）产品设计并绘出产品图2）原材料选择与配方设计3）生产方法选择与工艺过程设计（绘出工艺过程方框图和工艺流程图）4）生产工艺参数的确定5）工艺过程与操作说明6）生产工艺配套设备的选择7）生产该产品的成本核算7）设计说明和设计小结8）根据以上内容编写出设计说明书三、其他设计要求（1）设计内容完整合理，文理通顺，层次分明，字迹工整。（2）参数选取恰当，数据准确无误。（3）论理论据充分，资料来源可靠。（4）图纸视图正确，图面整洁规范。（5）按时完成任务。四、时间与进度安排 根据本课程特点，本课程设计主要采用分散指导的方式进行。10-12周：完成配方设计与生产工艺设计、成生产工艺参数的确定与操作说明。13周：完成设计说明与小结及整理资料编写成设计说明书初稿并交指导老师审阅。 14周：修改与整理成正稿并交稿，同时进行答辩。前言人类社会进步是与材料的使用密切相关的。人类要生存、要发展就离不开材料的使用。随着近代工业的发展，塑料成为一种新材料也发展起来了，且应用日趋广泛。它在国民经济中许多领域不同程度地替代了金属、木材及其他材料，成为当前社会使用的一大类材料。作为一种广泛应用的材料，其加工成型为制品尤为关键，有很大的市场需求和广泛的发展前景。在日常生活中，塑料制品多种多样，使用及其广泛，而饮料瓶作为日常生活中和我们人类生活息息相关的塑料制品，它是以聚酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等为原料，添加了相应的有机溶剂后，经过高温加热后，通过塑料模具经过吹塑、挤吹、或者注塑成型的塑料容器。饮料瓶具有不易破碎、成本低廉、透明度高、食品级原料，方便携带、不怕摔、具有耐酸耐碱特性、生产方便，也利于回收等特点。作为饮料品牌中销量最好的可口可乐碳酸饮料，其饮料瓶的加工制造意义就更加重大。 此次塑料成型工艺课程设计按瓶盖、垫片、瓶体及标签四个章节较为详细的阐述了可口可乐瓶的加工工艺，涉及有聚丙烯聚(PP)、对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)等多种材料,采用注塑成型、挤出吹塑、压延成型等多种加工工艺，并对其生产成本做了估算。第一章 瓶盖制作1.1选材61.1.1料性能要求：61.1.2材料的选择61.1.3 PP的各种性能参数81.2配方91.2.1 配方原理91.2.2 配方91.3加工方法及工艺101.3.1 PP材料成型性能101.3.2成型工艺101.3.3注塑机类型选择111.3.4工艺流程131.3.4.1原料准备351.3.4.2注塑过程及参数控制351.3.4.3瓶盖成型控制351.4 质量检测351.5 创新想法351.5.1 原料选择351.5.2各部件改进361.6加工过程中的风险分析：36第二章 瓶身制作 2.1瓶身性能要求49 2.2原料选择49 2.2.1常用原料对比492.2.2 PET材料性能综述512.2.3原料准备：522.2.4配方：522.3加工工艺流程572.3.1PET的加工性能572.3.2加工工艺选择572.3.3 挤出吹塑机及其参数602.3.4吹塑制品的设计622.3.5加工流程63第三章 标贴制作3.1产品性能要求663.2原料选择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综合分析673.3 配方及配方原理673.3.1配方原理673.3.2配方683.4加工方法选择683.4.1加工方式683.4.2配料的混合693.5 标贴成型方式压延成型703.5.1 控制因素703.5.2加工参数设定703.5.3加工设备713.5.4工艺流程 713.7创新点773.8 质量检测78第四章 可口可乐瓶成本分析4.1瓶盖804.2瓶身 814.3标贴814.4可口可乐瓶原料成本82结语附：参考书目及文献第1章 塑料及其性能1.1 塑料概述塑料是指以树脂为主要成分，添加有利于制品成型与使用的若干助剂，按一定比例配制而成的、在一定工艺及工装条件下可模塑成型的有机高分子材料。1.1.1 塑料的组成（1）树脂树脂分天然树脂（如松香、纤维、虫胶、沥青等）和合成树脂，塑料中的树脂一般都是合成树脂。绝大多数树脂需按一定比例（40%）与助剂混炼配制成塑料，以利于成型和使用。塑料中树脂的作用就是将塑料各组分加以粘合，赋予塑料可模塑性，并决定塑料的类型和性能。（2）助剂为改良塑料的使用性能与成型性能而在塑料中添加各种助剂。就助剂而言，要求其与树脂及其他助剂的相容性好、自身稳定性高、能充分满足制品的成型与使用要求。塑料中常添加的助剂种类如填料、增塑剂、增强剂、润滑剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂、着色剂、阻燃剂等。1.1.2 塑料的性能特点塑料的品种多，其性能特点主要体现在以下方面。优良的成型加工性、良好的化学稳定性、密度低及其同比强度高、电器绝缘性能好、减摩与耐磨性好、自润滑、减振隔音性好、气液阻隔性能好、塑料的价格便宜、着色性好、色泽鲜艳、绝热性能好、可电镀、可焊接与粘接、光学性能好、改性能力强。塑料的主要缺点是机械强度、刚度和耐热性较低，尤其是高温热强性低，能在200以上连续工作的塑料品种少。散热性差、热成型收缩大、制品尺寸不稳定、尺寸精度不高、大多易燃、易老化、不易自行降解等。1.1.3 塑料的性能特点 （1）按树脂在成型过程中分子结构的变化分热塑性塑料 热塑性塑料中的树脂分子在塑化成型前后均呈纯线型或带支链的线型链状结构，其可反复加热塑化熔融与冷凝化成型。热固性塑料 热固性塑料中树脂分子在塑化成型前为线型链状结构，在固化成型后便已交联成体型网状结构；因体型网状结构的聚合物分子不具备熔融塑化的能力，故热固性塑料在模塑成型后将不再具备可模塑性。（2）按树脂分子冷凝过程中的排列状态分结晶性塑料 如PE、PP、PET、POM、PA等。非结晶性塑料 如PS、PC、PSU、PMMA、PVC等。（3）按塑料的用途分通用塑料 指产量大、成型性好、价格低、用途广的一类塑料，其常用来制作受力不大的制品。主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料与氨基塑料等六大品种在内的塑料，其产量约占塑料总产量的75%以上。工程塑料 指在较宽温度范围内仍能保持优良的力学性能和良好的尺寸稳定性，能在一定程度上替代金属作为工程结构材料使用的一类塑料。其中通用工程塑料一般指产量大、价格相对便宜的工程塑料：PA 、PC、POM、ABS、PPO、PBT及其改性品种；特种工程塑料一般指产量小、价格高、耐温高的工程材料：PSU、PI、PPS、PES、PTFE、PAR、PEEK、PEI和耐热环氧树脂等。功能塑料 是指具有特种功能而应用于特殊领域的一类塑料。如生物塑料、光敏塑料、导磁塑料、高耐热塑料、高频绝缘塑料、压电塑料、光学聚焦塑料等。1.2 热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过程中呈现出的物理、化学、热力学状态及其变化的现象。塑料的可模塑性主要取决于塑料的流动性、热性能、物理性能、化学及力学性能等。1.2.1 流动性1.2.1.1 流动性的定义与表示塑料的流动性是指塑料在一定工艺与工装条件下的流动充模能力。热塑性塑料的流动性通常采用熔体指数来表示。熔体指数是指在一定的温度和压力下，熔融塑料在10min内从标准毛细管（其出料孔直径为2.09mm）流出的质量，单位为g/10min。熔体指数越大，流动性越好。1.2.1.2 流动性的影响后果及因素流动性高，易导致溢料、流涎、填充不实、塑件组织疏松、树脂与填料易分头聚积而形成银丝、易粘模而使脱模和清理困难等。流动性偏低，则易导致填充不足，缺料，成型压力大，成型周期长，不易成型。1.2.1.3 影响塑料流动充型能力的因素（1）塑料的品种树脂分子的规整性越差、分子量越大、分子量分布越宽，则其表观黏度越大，流动性越低；加入填料会降低树脂的流动性；加入增塑剂、润滑剂会显著地提高塑料的流动性。一般将热塑性塑料的流动性归类为：流动性好的尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素等；流动性较好的改性聚苯乙烯、ABS、AS、有机玻璃、聚甲醛等；流动性差的聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。（2）成型工艺熔体温度越高，则塑料熔体的表观黏度越低，流动性越好。但不同塑料的表观黏度对温度变化的敏感性不一样；刚性塑料（如HIPS、PS、PA、PC、PMMA、CA、增强或改性PP等）的表观黏度受温度变化的影响大，其流动性随料温的升高而显著地增加；而柔性分子（PE、PP、PVC等）的流动性受温度影响不大。注射压力增大，熔体所受的剪切作用增强，遵循切力变稀规律而体现出流动性增大。柔性塑料（如LDPE、PP、PVC等）的流动性对压力变化敏感。在工程应用中，应具体分析塑料中聚合物分子的流动性对压力、温度的敏感性，分析树脂的降级倾向性，来决定采取合适的工艺措施以提高熔体的流动充型能力。（3）模具结构各段流道、型腔的几何形状、尺寸及其表壁的粗糙度、排气系统的设计、温度控制系统的设计等模具结构因素，都将对熔体充型带来影响。凡是促使熔体温度降低、流动阻力增加的因素，都会使流动性降低。1.2.2 成型收缩性塑料的成型收缩是指塑件在模具中固化成型并脱模冷却到室温的过程中，其尺寸与体积发生缩小的现象。 （1）塑料成型收缩的形式塑料材料的热收缩。塑件脱模后的弹性恢复。结晶收缩 塑料因结晶、比容减小而引起的体积收缩，称为结晶收缩。结晶收缩值远比热收缩大，结晶度越高，结晶收缩越大。方向性收缩 因成型过程中的取向作用而导致沿料流方向收缩大，与料流垂直方向的收缩小，取向越强，差别越大。另外，成型时塑件各部位密度与添加剂分布不均，也会导致成型收缩不均。后收缩 成型后因塑件内应力的自然时效松弛而导致的再收缩，称为后收缩。塑件在脱模后的10h内形状尺寸变化最大，24h后才基本定形，最终定形还需要几十天。通常热塑性塑料的后收缩比热固性塑料的大。后处理收缩 对成型后的塑件进行后处理（如退火和调湿处理）以尽快稳定塑件的质量，在此过程中所发生的收缩，称为后处理收缩。（2）影响塑料成型收缩的因素塑料特性 塑料收缩率随品种不同而不同。结晶型塑料的收缩率普遍较非结晶型塑料的收缩率高，但当结晶型塑料中加入成核剂后收缩率变小。相对分子质量小、相对分子质量分布窄的塑料收缩率小。塑料中树脂的含量越多，则收缩率越大；加入填充剂特别是经玻璃纤维强的塑料，收缩率降低，但玻璃纤维增强塑料收缩的方向性突出。塑件结构 塑件的结构越复杂、嵌件越多且分布越对称、塑件壁厚越大，塑件的成型收缩越高；但应注意：POM、ABS、PC等塑料的收缩率受塑件壁厚的影响较小，而HPVC的收缩率随壁厚增加而减少；塑件上与料流方向一致的尺寸部位收缩率高。模具结构 模具结构会直接影响熔体在型腔内的流动、熔体密度分布以及保压补缩等工艺状态，从而对塑料收缩率产生影响。特别是浇口，浇口截面尺寸越大、截面越厚，越有利于增大型腔压力、延长保压时间提高保压效果，从而降低收缩率。成型工艺 成型压力提高，制品密实，收缩率减小；保压压力越高、保压时间越长，收缩率越小，但收缩的方向性越突出。熔体温度升高，一方面会增大塑料的热收缩；另一方面，料温升高会使熔体黏度降低、型腔压力增大，保压时间延长而补缩效果加强，从而收缩率降低。通常，剪切速率受温度影响较大的塑料（如ABS、LCP、PE、PP、PEK、PEEK、LCP、PS、PSU等），料温升高，其成型收缩率增大；剪切速率受温度影响较大的塑料（如PA、PBT、PES、PET、PMMA、POM、PPO、PPS、PVC、SAN等）料温升高，其成型收缩率降低。模温越高，冷却越慢，成型收缩率越大；结晶型塑料的结晶度随模温升高而增大，其收缩率增大更明显。模具设计时，应充分考虑上述因素对塑料收缩率的影响，合理选择其大小及分布。1.2.3 结晶性 （1）结晶与结晶度树脂在冷凝定型过程有规则的晶态排列，称为结晶；结晶型聚合物中晶区所占的体积或质量百分数，称为结晶度。结晶型塑料的品种不同，结晶能力有强有弱、结晶温度有高有低、结晶温度区间又宽又窄、结晶度有高有低；其次，其实际结晶度的高低还受成型工艺条件，特别是温度，冷却速度和冷却时间的制约。典型的结晶性塑料如PE、PP、PET、POM、PA等，一般呈不透明或半透明状态；典型的非结晶性塑料如PS、PC、PSU、PMMA、PVC等，其透明度通常较高。但也有特殊情况，如聚4-甲基戊烯为结晶型塑料，却有高透明性。有些塑料如ABS是由非结晶性和结晶性塑料混合而成，其总体上体现为非结晶性塑料，但却不透明。（2）结晶及结晶度高低对塑件性能、质量的影响结晶型塑料抵抗外界作用的能力优于非结晶性塑料，结晶塑料的结晶度越高，抵抗外界作用的能力越强。其体现在：塑料的密度、强度、刚度、硬度、熔点、耐热性、耐化学腐蚀性、抗光透性等增强；弹性、韧性、断裂伸长性、透明性降低。另外，结晶型塑料的结晶越高，成型收缩越大。结晶和结晶度不均，将导致材料呈现各向异性、成型收缩大且收缩不均、内应力高，制品易出现缩孔、气穴、翘曲变形及应力开裂等缺陷。第二章 瓶盖制作2.1塑料瓶盖的分类自上世纪90年代中期开始，可口可乐公司生产的PET瓶装饮料使用塑料防盗盖替代铝盖，从而将塑料盖推到了饮料包装的前台，世界知名的制盖机械如萨克米（SACMI）、奥克亚（Alcoa）、赫斯基（Husky）等纷纷进入中国，开始了塑料瓶盖的大规模生产和应用。按瓶盖原材料分：可分为PE盖、PP盖； PE 盖：密度为0.94-0.96g/cm3,，加工温度约220；相对PP较软，单片盖较常用。PE基本分为三大类，即高压低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）。一般瓶盖料通常采用高密度聚乙烯（HDPE）。 PP盖：密度为0.9-0.91 g/cm3，加工温度约220；比较：、PP密度比PE小，PP的强度、刚度、硬度、耐热性均优于PE，可在100度左右使用；、PE因为较PP软，因此单片盖通常选用PE料；、PE 、PP材料价格接近，都可用于食品包装。 PP盖于PE盖的比较 原料功能PPPE备注1、原料取得容易容易表示较好2、原料成本较PE贵较PP便宜表示一般3、原料加工容易容易表示较差4、加工成本相同相同5、塑盖品质6、尺寸控制7、防盗性能8、密封性能9、耐压（PAT）10、盖面强度11、耐冲击性能12、耐消毒性能13、耐高温性能14、耐低温性能15、热胀冷缩较小较大16、卫生性17、环保性可回收可回收按形式分：可分为单片盖和双片盖；单片盖：瓶盖内部无垫片，整个盖材料一样，依靠折边或内塞密封；双片盖：瓶盖内部有垫片，垫片材料较软，依靠压缩垫片的反弹力来保持密封；比较：、单片盖没有加垫，不需要加垫机，因此设备投入较两片盖少。并且垫片材料价格是盖体材料的两倍以上，单片盖成本比双片盖低；、单片盖对瓶口尺寸、形状要求高；折边式单片盖是靠折边变形的反弹力压住瓶口外沿和端面来密封；内塞式单片盖是靠其内塞外径与瓶口内径的过盈配合起密封作用。双片盖的垫片较软，对瓶口缺陷有较大的包容能力。按生产工艺：可分为注塑盖和压塑盖； 注塑盖生产工艺为：吸料机将混合好的材料吸进注塑机炮筒，在炮筒内加热到熔融塑化后，注射到模具型腔，在型腔内冷却定型、脱模，再经过切环、加垫，完成注塑盖生产。压塑盖生产工艺为：吸料机将混合好的材料吸进压塑机炮筒，在炮筒内加热到半熔融塑化状态后，定量挤出到模具型腔内，上下模具合模、压塑并冷却定型、脱模、再经过切环、加垫，完成压塑盖生产。2.2选材 2.2.1材料的选择 从瓶盖的分类中，考虑选择PP、PE作为备选材料，并在此首先对备选材料及其他材料的基本性能参数作个比较。2.2.1.1备选材料性能及价格对比材料名称 优点缺点 市场价格 PE1. 无臭，无毒2. 优良的耐低温性能，化学稳定性好3. 常温下不溶于一般溶剂，吸水性小4. 电绝缘性能优良1. 环境应力(化学与机械作用)很敏感2. 耐热老化性差10600-12100元/吨PP1. 密度小，质轻2. 延伸性和抗弯曲疲劳性能好3. 高温下能较好的保持力学性能1. 耐侯性差，染色性较差2. 低温下抗冲性不好，3. 成型收缩率较大11000-13000元/吨PS1. 耐化学腐蚀性好2. 刚度大3. 耐寒性较好4. 低温强度大1.耐热性差2.冲击强度低3.易出现应力开裂12400-14000元/吨PVC1. 有较好的机械性能2. 有优异的介电性能3. 对有机和无机酸、碱、盐均稳定4. 具有阻燃性能1. 对光和热的稳定性差2. 坚硬，溶解性差3.可能释放有毒物质6700-7200元/吨2.1.2.2 PP与其它几种常见高分子材料材料性能的相互比较类别PPPEPVCPS密度最小小于水较大略高于水刚性较好差好好收缩率大较大大较小韧性低温下差好差差强度较高低较高高耐热性好一般差较差化学稳定性好好好好耐候性差差一般一般毒性无毒无毒可以无毒无毒粘合剂粘合差差好一般热合成型一般好一般一般成型加工性好好麻烦好2.1.2.3 选材原因:1)PE价格与PP较为相近,皆为11000-13000元/吨左右,考虑到PE制品强度不够，故在这里不使用;2)PVC制品虽便宜,但是可能释放有毒物质,而且对光、热的稳定性较差，故这里不使用;3)PS因耐热性较差，且价格与PP接近，故这里不使用;4)经调查PP市场价格国内约在11000-13000元/吨左右，由于其产品密度低于其他材料制成的产品，PP制品成本更可能低于其他材料制成产品。PP的收缩率相当高，一般为1.82.5%,加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。而且PP屈服强度高，有很高的弯曲疲劳寿命。综上所述，我们选择PP作为合成原料。2.1.3 PP的各种性能参数性 能数 据性 能数 据相对密度0.90介电强度/(Kv /mm)24.6吸水率/%0.01脆化温度/ -8-8成型收缩率/%1-2.5线膨胀系数/（10-5K-1）6-10拉伸强度/MPa36.8热导率/W/（m.K）0.24断裂伸长率/%200体积电阻率/（.cm）1019弯曲强度/MPa50洛氏硬度 R 80-110压缩强度/MPa45简支梁缺口冲击强度/（kj/m2）16.92.2配方设计2.1配方原理1)PP基体：制品的主要成分，综合性能好，有优良的机械性能。采用PP中石化CJS700牌号，其具有高的流动性良好的尺寸稳定和良好的加工性能，机械性能好，抗冲强度高，耐高温，自然老化时间长，无毒无臭，从而保证了压柄具有一定力学强度。 2)抗氧剂：防止材料和制品在加工和使用过程中被氧化。主抗氧剂主要改变氧化的路线，是的降解结束，辅助抗氧剂减慢降解的速度，两者配合使用，增加材料的稳定性。 3)SBS增韧：添加SBS嵌段共聚物使得材料耐寒性能明显提高，这样在低温下聚丙烯的耐候性增强。 4)碳酸钙：降低材料的收缩率，使得各部件的配合比较好，同时降低成本。 5)硬脂酸钙：起到润滑作用，减少塑料制品表面与模具型腔表面间的粘接力，改善材料在成型加工时的流动性和脱模性。缩短成型周期，提高制品的表面质量。 6)黑色母料：给材料染色，改变其颜色以满足性能、美观等方面的需求。 2.2.2配方原料规格功能用量/份数聚丙烯PP中石化CJS700高的流动性，机械性能优良，抗冲强度高1001010主抗氧剂0.1稀土铝酸酯偶联剂0.75碳酸钙1250目降低收缩率55滑石粉1250目减低摩擦耐腐蚀20PP-g-MAH增容作用2SBSYH-792低温增韧10EBS交联剂0.4DLTP辅抗氧剂0.2硬脂酸钙润滑剂0.8黑色母料着色0.042.3成型方法及工艺过程 2.3.2成型方法 考虑瓶盖结构及选材特点：该塑件的结构特点是小而深,壁薄，有一定的复杂的外观设计；材料为PP,收缩率为1.8%,伸长性及柔韧性较好。经过比较压延成型、浇注成型、注塑成型三种成型方法，压延成型主要生产热固性材料，浇注成型主要生产大型制件且产品成型周期较长，综合考虑选注射成型（又称注射模塑，简称注塑）。 与其它成型方法相比，注射成型具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件；对各种塑料的适应性强；生产效率高，产品质量稳定，易于实现自动化生产等的特点。所以注射成型广泛地用于塑料制件的生产中。 但注射成型的设备及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料制件的生产。因此，对于大批量生产的可乐瓶盖来来说，选择注射成型工艺的方法是合理的可取的。 12.3.3成型设备选择PP瓶盖注射成型可用螺杆式注射机或柱塞式注射机。一般前者应用较多。使用螺杆以突变型螺杆为好。喷嘴可用通用型或延长型。注射机主要由注射系统，锁模系统，塑模三大部分构成，下面是注射机基本构造示意图： 锁模系统 塑模 注射系统 2.3.4工艺过程a. 成型前的准备 成型前的一些准备工作；包括原材料分析、着色、原材料干燥、嵌件预热、脱模剂的选用、机筒清洗等等。（1）原料熔体指数的测定熔体指数常用MI表示，通常作为热塑性塑料质量控制和成型工艺条件设定的参数依据。树脂的熔体指数愈大，相对分子量愈小，它的流动性也愈好，成型加工较容易，而力学性能相对偏低。注射用的聚丙烯塑料的熔体指数为29g/10min，熔体流动性较好，在螺杆式注射机中能顺利成型。（2）塑料的着色 色母着色；是将热塑性塑料颗粒按一定比例混合均匀即可用于生产，色母料的加入量通常为0.1%5%。第二种方法是将热塑性塑料颗粒与分散剂（也可称稀释剂、助染剂），颜色粉均匀混合成着色颗粒。分散剂多用白油， 25kg塑料用白油2030mml,着色剂0.1%5%。可用作分散剂的还有松节油，酒精以及一些酯类等。热固性塑料的着色较为容易，一般将颜料混入即可。（3）原材料的干燥聚丙烯为非极性的结晶性高聚物， 吸水率很低，约为0.03%0.04%。注射时一般不必进行干燥处理，必要时可在80100下干燥34h。 PP及其他塑料成型前允许的含水量塑料名称允许含水量/%塑料名称允许含水量/%PA6PA66PA9PA11PA610PA1010PMMAPETPBTUPVC软PVC0.100.100.050.100.050.050.050.05-0.100.010.08-0.100.08-0.10PCPPOPSUABS（电镀级）ABS（通用级）纤维素塑料PSHIPSPEPPPTFE0.01-0.020.100.050.050.100.20-0.500.100.100.050.03-0.040.05（4）脱模剂的选用传统的脱模剂有；硬酯酸锌、白油、硅油。硬酯酸锌除聚酰胺外，一般塑料均可使用，白油作为聚酰胺的脱模剂效果较好，硅油效果好，使用不方便。（5）机筒的清洗清洗剂有LQ1、LQ2、LQ3、LQ4、LQ5等型号。用量、适用范围见表 机筒清洗剂品种、适用范围及用量适用温度及范围适用温度及范围品种适用范围/用量/g（注射机型号，清洗剂）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 适当增加使用时将正常生产条件下的机筒温度提高1020，挤净机筒内残余物料，然后加入清洗剂，随后加入所需要更换的正常用料，或者清洗剂已挤到螺杆前端后，再加入正常用料，用预塑方式连续挤出一段时间即可。b.注射过程首先将准备好的塑料加入注射机的料斗，然后送进加热的料筒中，经过加热通融塑化成粘流态塑料，在注射机的柱塞或螺杆的高压推动下经喷嘴压入模具型腔，塑料充满型腔后，需要保压一定时间，使塑件在型腔中冷却，硬化，定型，压力撤消后开模，并利用注射机的顶住机构使塑件脱模，最后取出塑件。 有上述的说明可以知道，完整的注射成型过程共包括加料，塑化，注射，稳压冷却和脱模等几个步骤1)塑化 塑化是颗粒状塑料在注射机料筒中经过加热达到粘流状态并且具有良好可塑性的过程。对塑料塑化的要求是：塑料熔体在进入型腔之前，既要达到规定的成型温度，并要在规定的时间没提供足够量的熔融塑料，塑化料各处的温度尽量均匀一致，不发生或极少发生热分解以确保生产的顺利进行。 2)注射注射过程均可分为充模，保压，倒流，浇口冻结后的冷却四个阶段。a充模阶段：是从柱塞或螺杆开始向前移动，到塑料熔体经过喷嘴及模具浇注系统充满型腔时为止。b保压阶段：塑料熔体充满型腔后，熔体开始冷却收缩，但柱塞或螺杆继续保持施压状态，料筒内的熔料会向模具型腔内继续流入进行补修，以形成形状完整而致密的塑件。c倒流阶段：是柱塞或螺杆开始后退保压结束时开始的，这时型腔内的压力比流道内的高，因此会发生塑料熔体的倒流，从而使型腔内的压力迅速下降，直到浇口处的熔料冻结倒流才结束。如果保压结束之前浇口已经冻结或者在喷嘴中装有止逆阀，则导流阶段就不会存在。d浇口冻结后的冷却：是从浇口的塑料完全冻结时开始的，这一阶段型腔内塑料继续进行冷却，没有塑料从浇口处流进或流出，但型腔内还可能有少量的流动。应该指出，塑料从注入型腔后即被冷却，直至脱模时为止。3)脱模塑件冷却到一定温度后开模，在推出机构的作用下将塑料制件推出摸外的过程。4)塑件的后处理为改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性，塑件经过脱模或机械加工后进行适当的后处理。后处理主要是指退火和调湿处理，因PP是一种吸湿性弱的物质，所以调湿处理可以不予考虑。可进行退火处理，即在定温的加热液体介质中（如热水，热的矿物油，甘油，乙二醇和液体石蜡)或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后慢慢冷却的过程。退火处理减少或消除塑件的内应力。该铸件的尺寸小，且是可乐瓶的关键部分，所以保持其尺寸稳定性你很重要的。附工艺流程图如图所示2.4 成型工艺条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设计处还必须严格控制操作条件。如温度、压力、时间等。并应根据生产过程的实际情况及时进行调节。2.4.1温度 注射过程需要控制的温度主要有机筒温度、喷嘴温度和模具温度等，前两种温度主要是影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。 1）机筒温度 机筒温度的选择与各种塑料特性有关，每种塑料材料都有自己的粘流温度和熔点。因此，机筒温度的确定主要以PP密度高低和熔体指数大小为依据，其次是产品性能及形状有关。机筒温度不同对PP制品性能有不同的影响。温度太高，材料易氧化变色，制品会产生溢料现象，料温均匀,填充速度快。2 ) 喷嘴温度 喷嘴和浇口的作用一样，是为了加速熔体的流速，把势能转变为动能，并有调整熔体温度和使其均化的作用。喷嘴的长度和直径对温度没有明显的影响。注射压力对熔体流经喷嘴的温升有明显的影响，喷嘴细孔附近温度升高则与塑料熔体平均流速成正比。表 喷嘴直径、注射压力与喷嘴温度的关系喷嘴直径/mm注射压力/MPa温度升高数/0.50.50.70.71.01.01.641.642.03.050100501005010050100505026462647254523431918塑料熔体的注射压力又取决于熔体的温度和通过喷嘴的速率，如果喷嘴直径一定，熔体温度愈高，熔体压力愈大。从这点分析，喷嘴温度的设置应低于机筒首段温度，通常是低于5一15。部分塑料适用的料筒和喷嘴温度（螺杆式注射机）塑料名称机筒温度/喷嘴温度/ 分解温度 （空气/）后段中段前段PEHDPEPPPS、ABS、SANPCTFEPMMAPOMPCPA6PA66PURCABCACPPPOPSU线性聚酯醇酸树酯160-170200-220150-210150-180250-280150-180150-180220-230210220175-200130-140130-140160-190260-280250-27070-10070180-190220-240170-230180-230270-300170-200180-205240-250220240180-210150-175150-160180-210300-310270-29070-10070200-220240-280190-250210-240290-330190-220195-215260-270230250205-240160-190165-175190-220320-340290-32070-10070220-240240-280240-250220-240340-370200-220190-215260-270230240205-240165-200165-180190-220320-340300-34070-10070280280300260-280266222310310310 3）模具温度模具温度的高低对制品性能有较大影响。模具温度高，熔体冷却速度慢，制品的结晶度提高，硬度、刚度均有提高，但收缩率明显增大，模具温度低，熔体冷却速度快，制品透明性、韧性较高，内应力增加，易出现翘曲变形。PP为70900C。2.4.2 压力 注射过程中的压力包括塑化压力和注射压力，并直接影响塑料的塑化和制品质量。1） 塑化压力 塑化压力的大小影响物料的塑化过程、塑化效果、塑化能力，并与螺杆转速有关。塑化压力太高会使剪切热过高，塑化能力下降，严重时会降解；太低又会使物料不密实，空气量大，塑化效果差。塑化压力应在保证制品质量的前提下越低越好。2）注射压力注射压力的选择是根据熔体的流动性和制品的形状、壁厚等因素确定的。PE流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射, 保压充分.制品形状简单、壁厚加大的、熔体温度的注射压力可低一些；反之注射压力应提高。PP塑料注射压力选择范围为 100-140MPa.注射压力选择范围参考如下表所示： 制件形状要求注射压力/MPa适用塑料品种1、熔体粘度较低，形状精度一般，流动性好，形状简单的厚制品2、中等粘度，精度有要求，形状较复杂3、粘度高、薄壁长流程、精度高且形状复杂4、优质、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转速 若物料粘度小，与螺杆的摩擦力小，则转速可适当提高；若物料粘度大，与螺杆摩擦力大，则转速可降低。2.4.4成型周期（时间、速度）完成一次注射模塑过程所需要的时间称作成型周期。它包括注射时间（充模、保压）、闭模冷却时间、其他时间（开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和闭模时间）。通常情况下充模时间为35S。注射时间就涉及到注射速率。注射速率（注射时间、注射速度）：它是用来表示熔料充模快慢特性参数。注射量、注射速率及注射时间三者之间的关系注射量/cm312525050010002000600010000注射速率/cm3.s-1注射时间/s12512001.253001.5571.751330316003.7520005 保压时间与料温、模温、主流道及浇口尺寸也有密切关系，通常以制品收缩波动范围最小时值为保压时间最佳值。注射中的保压时间一般约为20120s。冷却时间主要取决于制品厚度、塑料的热性能，结晶性质及模具温。冷却时间的终点应保证脱模时不变形为原则。通常冷却时间为30120s。玻璃化温度高、结晶型塑料冷却时间较短（冷却速率高）。冷却时间太长不仅会降低生产率，而且对复杂制件会造成脱模困难，严重损坏制品。 PP瓶盖的成型周期的选择充模时间/s注射保压时间/s冷却时间/s35156030802.5瓶盖的质量检测根据对瓶盖质量的要求，主要检测其光滑度，强度，和其对水的雾化程度。具体检测要求如下：、瓶盖的外观：成型饱满，结构完整，无明显收缩、气泡、毛边、缺损，色泽均匀，防盗环连接桥无破坏。内垫应平整,无偏心,破损,杂质,溢料和翘曲；、开启扭矩：开启封装的防盗盖时，所需的最大扭矩；开启扭矩在0.6N.m2.2N.m之间；、断裂扭矩：扭断防盗环，所需的最大扭矩，断裂扭矩不大于2.2N.m；、密封性能：不含气饮料瓶盖200kpa不漏气，350kpa不脱盖；含气饮料瓶盖690kpa不漏气，1207kpa不脱盖；（新标准）、热稳定性能：不爆裂、不变形、倒置不漏气（不漏液）；、跌落性能：不漏液、不开裂、不飞脱。、垫片溢脂性能：洁净的瓶子中注入蒸馏水后用瓶盖密封后，在42恒温箱中侧向放置48小时，从放置时起每隔24小时观察瓶内液面是否有油脂，若有油脂出现即终止试验。、泄露（漏气）角度：封装后的样品，在瓶盖与瓶口支撑环之间划一道直线。逆时针缓慢的旋转瓶盖，直到发生漏气或漏液后，立即停止。测量瓶盖标线与支撑环之间的角度。（国标要求的是安全开启性能，原标准要求小于120，现改为完全拧开时，瓶盖不飞脱）、断环角度：封装后的样品，在瓶盖与瓶口支撑环之间划一道直线。逆时针缓慢的旋转瓶盖，观察到瓶盖的防盗环发生断裂后，立即停止。测量瓶盖标线与支撑环之间的角度。2.6瓶盖包装、储存与使用、包装 在清洁防尘的环境下，在纸箱内用符合食品安全卫生的胶袋，按规定数量进行包装。并在包装箱指定位置贴好产品合格证。、贮存 产品应贮存在通风、干燥、无异味、无毒、无害的仓库内。贮存期不得超过半年。超过贮存期的必须重新检定，方可使用。、使用要求PP瓶盖在低温下脆性增加，当瓶盖储存库房温度低于18时，使用前须将瓶盖放置在温度高于18的环境中24小时。第三章 垫片制作3.1选材3.1.1垫片用途a作为瓶盖与瓶身的机械密封，以防止的它们之间受到压力而造成液体泄漏。b由于机械加工材料表面不可能完美，使用垫片也可填补不规则性。3.1.2性能要求a具有无毒、无味、无臭、清洁感b密封性强、耐高压、耐腐蚀性强，c重量轻、富有缓沖弹性。d吸水性和透湿性很小。e质轻价廉。f使用寿命长3.1.3材料的选择 常用材料有PE、PS、PTFE、EVA a材料性能及价格对比常见材料优点缺点价格PE无臭，无毒，优良的耐低温性能，化学稳定性好，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小,具有较好的抗冲击性环境应力(化学与机械作用)很敏感，耐热老化性差10000元每吨PS耐化学腐蚀性好，刚度大，耐寒性较好，低温强度大耐热性差，.冲击强度低，易出现应力开裂9000-10000元每吨PTFE具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力、耐温优异具有“冷流性”， 熔体粘度很高，在高温下也不流动，PTFE具有突出的不粘性约100000元每吨EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）柔软度及坚韧度高，超强耐低温(-70C):适合结冰环境，无毒，不易老化，保气性能好，有极性。12000元每吨b选材原因：由于以上材料的性能都较符合上述要求，故选择价格较低的PE或PS。由于PS的冲击性能不如PE，故最终选择PE。3.2成型方法 3.2.1工艺选择： 与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。 1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。 3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 4) 冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。c工艺流程及要求 配料高冷混挤出发泡冷却定型喷淋牵引切 割堆料检验成品入库特点：PE发泡板具有吸音、隔热、阻燃、保温、防潮、防腐蚀等优良性能，同时可像木材一样进行钻、锯、钉、刨、粘加工操作主要部件机械结构方面: 进料装置应有搅拌和定量进料功能; 螺杆应设计成排气式, 并具有很好的混合效果; 进气系统能连续调节进气量和进气压力, 并设计合理的喷嘴结构; 发泡板机头应保证流道光滑且无死角, 口模可更换并有口模厚度调节装置, 流道中设有阻尼棒及其调节装置, 并有温度调节装置; 预冷辊和压光辊辊隙能精确调节, 并有温度调节装置; 三辊压光机中的三个辊要有各自的速度连续调节装置和温度调节装置。挤出发泡成型设备的设计应满足以下几方面的要求。3.2.2主机部分主机部分主要由挤出系统( 包括螺杆、机筒) 、加料系统( 可带有预冷混料装置和强制加料装置) 、温控系统( 包括机筒加热冷却、螺杆冷却、口模温度调节等) 以及传动系统所组成。聚合物和发泡剂以及各种助剂在主机部分要完成混合、塑化、输送等必需的环节。对挤出发泡成型用的挤出机基本要求如下: 1)挤出传动系统动力要求足够大; 2)挤出主机螺杆长径比要足够大; 3)必须能产生足够的熔体压力, 以防止提前发泡; 4)螺杆混合性能要求较高, 以保证塑料和各种助剂混合均匀; 5)加入填料时, 挤出系统要耐磨、耐腐蚀; 6) 温控系统精度高于普通挤出机。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关键部分, 也是各种不同的泡沫塑料制品生产中的主要研究对象, 泡沫塑料在此完成发泡、成型, 并形成各种不同要求的表层。所以, 这一部分决定了泡沫塑料制品的尺寸、形状、密度及表面状态。成型模具部分的基本要求有: 1) 模具的模口能进行温度调节, 温度控制装置的波动小; 2)熔体压力要足够高并且可调, 防止熔料提前发泡; 3)模具流道不得有死角, 表面光滑, 模口出口区阻力要小; 4)口模要有足够的刚性以承受发泡力; 5)加入填料的口模要耐腐蚀耐磨损; 6)发泡板机头要有阻尼棒及模唇调节装置, 模唇可更换, 以适应不同制品的加工需要。3.2.4冷却定型部分冷却定型部分( 三辊压光机) 完成泡沫塑料制品的冷却和最后的定型, 这一部分决定了泡沫塑料制品的最终性