塑料水杯成型工艺

水杯成型工艺设计09级高分子材料三班当前1页，总共45页。团队成员组长：张添财0943001028主讲：陈俏竹0943001193组员：沈丽清0943001153

姜丽0943084144吴宇0943001183补强0943001018崔为0943001023徐伟0943001058严翔0943001088侯鑫0943001133周汪洋0943001068周洪芝0943001043聚合物成型加工基础四川大学高分子材料三班当前2页，总共45页。市场调查水杯材质玻璃水杯10%塑料水杯60%金属水杯24%陶瓷6%水杯材质水杯价格9元以下20%10~29元50%30~49元20%50元以上10%水杯价格颜色挑选冷色调40%暖色调40%中性色调18%杂色调2%颜色挑选水杯更换频率三个月10%半年30%一年50%两年10%水杯更换频率关注的因素安全质量价格外形关注的因素水杯材质玻璃水杯10%塑料水杯60%金属水杯24%陶瓷6%水杯材质当前3页，总共45页。市场调查-结果1.较多的人选择塑料水杯2.在购买水杯的过程中，消费者较多关注的是水杯的质量、安全性和价格3.水杯价格在10-29元者居多4.已经有大部分消费者已经考虑到健康因素5.大多数消费者水杯的更换频率在一年左右，随着认识的提高，越来越多的人关注健康因素和审美因素。当前4页，总共45页。根据市场调查，我们设计的水杯的目标是:无毒无味，安全性高。1实用性好，使用方便。2经久耐用、不易损坏。3造型美观、色泽好、颜色不单一。4性价比高，经济效益好。5市场调查当前5页，总共45页。原料选择选择原则：无味、无毒耐热性好耐候性较好耐磨，光泽度好，并且透明要好杯体、杯盖：抗冲击强度要高；有螺纹结构，尺寸稳定性好杯柄：拉伸强度高，抗疲劳性良好当前6页，总共45页。塑料水杯结构杯盖：聚丙烯杯体：聚丙烯杯柄：聚丙烯密封圈：硅橡胶当前7页，总共45页。杯盖-杯体-杯柄原料选择----性能对比材料优点缺点PS1.透明2.刚硬3.易于成型4.成本低1.易破裂2.易刮伤3.在紫外线下易老化HDPE1.密度大2.耐化学溶剂3.成本低，易成型1.自熄性差2.气体阻隔性差3.不耐高温4.力学性能一般PP1.刚硬有韧性2.质轻3.在高温下保持力学性质1.在0℃以下易变脆2.耐候性差3.不易染色4.易燃烧PC1.抗冲击强度高，抗蠕变性能好、透明度高2.耐热性好，耐候性好、尺寸稳定性好1.疲劳强度差2.有应力开裂现象几种日用制品常用塑料的性能比较当前8页，总共45页。杯盖-杯体-杯柄原料选择材料透明性气体阻隔性卫生性耐冲性耐热温度成本PC高好一般优良高较高PP较高一般好好高较低PC和PP性能对比PP化学稳定性好，熔点高，质轻，成型工艺性很好，可以注射成型，而且聚丙烯也比聚碳酸酯安全。PP的维卡软化温度为150C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。因此，我们选用PP作为杯盖、杯体以及杯柄的材料。当前9页，总共45页。杯体的设计材料选择----材料对比塑料水杯常用材质有聚丙烯，聚碳酸酯。性能

材料聚丙烯（PP）与聚碳酸酯（PC）性能比较密度加工性能机械性能热性能耐化学性能聚丙烯（PP）塑料中密度最小为0.9—/cm3流动性好,加工性能好，收缩率1.0-2.5%耐应力开裂性良好，弯曲疲劳寿命很高抗冲击强度较差，经填充、增强后可改善维卡软化温度较高，良好的热稳定性，可下长时使用，无外力作用时时不变形化学稳定性优异，耐化学性较好聚碳酸酯（PC）密度较大，为1.18—/cm3无自润滑性，摩擦因数大，加工性能次于PP，收缩率0.6-0.8%易应力开裂，缺口敏感度大，耐磨性差耐冲击性能好，抗蠕变性能较好，但疲劳性较差维卡软化温度为耐热性较好，热变形温度左右，长期使用温度为-60~耐溶剂性差，不耐碱，沸水中易水解当前10页，总共45页。杯体的设计材料选择----要求杯体要求：双层双色整体塑件内层透明，选材PP；外层部分为鹅黄色，选材为着色剂混合PP.我们选用上海石化牌号为M800E的食品级、注塑级聚丙烯，价格12150元/吨当前11页，总共45页。杯体的设计配方聚丙烯增强剂稳定剂抗氧剂增塑剂填充剂润滑剂抗老化剂配方：配方质量份数组成：

PP

100

抗氧剂1010

0.1

抗氧剂DSTP

0.3

脱氧剂

0.3

稳定剂77D

0.05

紫外线吸收剂BAD

0.1

紫外线吸收剂327

0.15当前12页，总共45页。聚合物成型加工基础四川大学高分子材料三班杯体的设计成型加工----着色着色目的美化产品增加艺术感吸引顾客要求无毒、耐热性好、分散性好、相容性好、耐光、耐迁移配方鹅黄色PP100501柠檬铬黄0.094A101钛白粉

0.112方法干法着色，简单、成本低、操作简单配色方便、机动性强当前13页，总共45页。成型加工----注塑成型工艺干混法着色：树脂与粉状着色剂直接混合流程如下：当前14页，总共45页。杯体的设计成型加工----双色注塑

双色塑料件的注塑成型有两种方法。一种是使用两副分别成型塑料嵌件和包封塑料的模具，在两台普通注射机上分别注塑成型。其缺点在于劳动强度大，生产效率低，对工业化生产极为不利，正逐步被淘汰。第二种是用一副模具，在专用的塑料双色注射机上一次注塑成型。双色注射机有两个独立的注射装置，分别塑化及注射两种不同颜色的塑料。常用的工艺方法有芯旋转式双色注射技术。双色注塑方法介绍当前15页，总共45页。杯体的设计成型加工----工艺获得有色部分第二次注塑第一次注塑获得内层透明部分第一次注塑当前16页，总共45页。杯体的设计成型加工----双色注塑首先通过注射装置3向小型腔1中注射第一种塑料，成型出双色塑料件的第一部分，然后开模，动模旋转180°，合模，则上一步成型的塑料件转入大型腔2中成为嵌件，注射装置4向大型腔2中注射另一种颜色的塑料，将塑料嵌件进行包封，即可成型出双色塑料件。与此同时，注射装置3向小型腔1中注射第一种塑料，成型出下一塑料嵌件，待制品固化成型后开模，推出双色塑料件，动模旋转180°，闭模，即完成一次注塑成型周期。当前17页，总共45页。杯体的设计成型加工----设备样式：卧式种类：卧式曲肘注塑机品牌：海雄型号：HXSS260产品别名：塑料机械产品用途：生产塑料产品螺杆直径：32-35-38（mm）螺杆转速：220（rpm）射胶量：170（g）射胶压力：271-227-192（Mpa）理论注射容量：164（立方厘米）电动机功率：16（kw）合模力：2600（kN）开模行程：470（mm）重量：9（kg）外形尺寸：5055*1.75*2.00（mm）宁波海雄塑料机械有限公司双色注塑机当前18页，总共45页。杯体的设计成型加工----结构设计脱模斜度外表面（型腔）脱模斜度：35'-1°内表面（型芯）脱模斜度：30'-50'凹凸设计水杯第一层局部凸起，对开式凹模模塑后分离凹模取出制品.螺纹设计对开式模具成型外螺纹模具结构简单，操作方便当前19页，总共45页。杯体的设计工艺流程----流程图当前20页，总共45页。杯体的设计工艺流程----参数控制模具温度：85~140℃注塑温度（熔体温度）/℃：280~320模腔表壁温度/℃：80~100机筒温度/℃：前段260~270中段240~250后段220~230喷嘴温度/℃：260~270注射压力：100-140MPa注射速度：15~20cm/min保压力:稍低于注塑压力保压时间:20~120s后处理：一般120~125℃温度控制当前21页，总共45页。杯盖的设计单品产品名称牌号厂家(产地)价格(元/吨)PPPPM850B上海石化13700注塑级食品级PPPPM800E上海石化12150注塑级食品级PPPPGM1600E上海石化12150注塑通用PPPPJ800韩国晓星12300注塑食品级我们选用的是上海石化牌号为M800E注塑级食品级的聚丙烯当前22页，总共45页。杯盖的设计制品配方----助剂选择配方聚丙烯着色剂补强剂填充剂润滑剂抗老剂当前23页，总共45页。杯盖的设计成型加工----加工设备FMＡ系列螺杆式注射成型机当前24页，总共45页。杯盖的设计成型加工----模具选择斜推杆分型二次推出脱模机构螺纹型芯以燕尾组合而成，且采用侧浇口进料，呈一模两腔形式。尺寸：外径:7.9mm内径:7.6mm高度:30mm当前25页，总共45页。杯盖的设计成型加工----成型特性（1）结晶易，湿性小，易发生融体破裂（2）流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形。（3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度，料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形。（4）塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。当前26页，总共45页。杯盖的设计成型加工----注塑成型工艺总的工艺流程图：1.对塑料PP进行烘干，并装入料斗；2.清理模具型芯、型腔，并喷上脱模剂，进行适当的预热；3.合模、锁紧模具；4.对塑料进行预塑化，注射装置准备注射；5.充模，压实，倒流，冷却；6.脱模。7.制品的后处理：去除边刺，对制品进行调湿处理。

当前27页，总共45页。杯盖的设计成型加工----工艺条件当前28页，总共45页。杯柄的设计材料选择性能要求：耐热，不易变形，卫生无臭无味无毒抗拉强度高疲劳强度高成本较低当前29页，总共45页。杯柄的设计成型加工----模具选择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强度耐蠕变性耐冲击性耐热性耐应力开裂耐疲劳性交接性PP极好很好很好极好很好极好极好极好差HDPE极好差很好很好极好很好差差差LDPE极好差好差极好差好好差

对比之下，PP比PE有更优异的耐疲劳性能，可来回弯曲两万次以上，更加符合手柄的使用要求，因此手柄设计部分选用PP。当前30页，总共45页。杯柄的设计配方相关性能：拉伸强度86.8MPa；抗弯强度101.8MPa；弯曲模量4.2×103MPa；缺口冲击强度7.1KJ/m2，抗疲劳性很好。配方

100份聚丙烯0.5~1份

硅烷偶联剂

25份玻璃纤维

15份云母粉当前31页，总共45页。杯柄的设计成型加工----工艺方法连接圈：模具注塑或模压成型合叶片：经挤出、牵伸并切条成型然后再将两部分粘接固牢。成型方法一次注塑成型，脱模，直接热拉伸弯曲的合叶及连接部分使其取向最后冷却定型A法B法当前32页，总共45页。杯柄的设计选择B法A法：成本低生产连续工艺简单B法：成本高连续性稍差模具复杂工序：注塑、挤出、粘接、热复合工序繁杂效果较差工序：注塑、热拉伸工序少周期短效果好两种方法对比之下，B方法效果好，工序少，周期短，材料利用率高。成型加工----工艺方法当前33页，总共45页。杯柄的设计成型加工----设备宁波星锐日月机械有限公司螺杆式注塑机型号XRT-BMC产品别名卧式注塑机产品用途塑料产品生产螺杆直径40（mm）螺杆转速5－360（rpm）射胶量188（g）射胶压力1213（Mpa）理论注射容量132（立方厘米）电动机功率5.5（kw）合模力40（kN）开模行程200（mm）重量1600（kg）外形尺寸3100*1100*3300（mm）产品类型全新当前34页，总共45页。杯柄的设计成型加工----工作原理工作原理：将手柄定固定于锥形杆正下方，向下推进锥形杆，插入手柄提手圈，继续推进到圆柱部分，再由推进装置纵向推进拉伸。锥形杆中空部分可加热。拉伸机器工作简图当前35页，总共45页。杯柄的设计成型加工----工艺流程原料准备加料注塑脱模热拉伸冷却定型后处理熔胶温度：低于275°C，熔融段约240°C注射速度：高速注射熔胶背压：5bar熔胶背压注射及保压：较高注射压力（1500-1800bar）保压压力：约为注射压力的80%保压时间：保压时间较长制品的后处理：热水浸泡处理防止收缩变形参数设置当前36页，总共45页。密封圈的设计材料选择

天然橡胶NR乙丙橡胶EPDM氯丁橡胶CR丁腈橡胶NBR硅橡胶Silicone聚氨酯橡胶AUEU抗张强度极好好-极好好-极好极好中等好-极好耐磨性极好极好极好极好中等极好抗自然老化性差极好极好中等极好极好抗氧化性好极好好中等极好极好耐热性好好好好极好中等-好压缩变形中等-好好差-好好极好好不渗透性中等差-中等好极好中等好阻燃性差差极好差中等差使用温度/℃-20~100-55~150-55~120-40~120-55~250-45~90几种密封圈材料性能对比当前37页，总共45页。密封圈的设计材料选择性能要求：密封性能优良，工作寿命高，摩擦阻力小，无毒，安装方便。硅橡胶工作温度最宽（-60～230℃），耐蒸汽，性能基本不随浸水的影响，广泛应用于要求耐热的场合：热水瓶密封圈，压力锅密封圈，而且对人体无害。故选择硅橡胶作为我们的成型材料。材料热膨胀系数工作温度性能乙丙橡胶16.00～150耐气候性好，抗臭氧各种极性化学药品与溶剂冲击弹性好，耐油性产差氟橡胶16.2-20～200抗张强度较好，耐热性好，但弹性及耐寒性硅橡胶21.6~27.0-60～230工作温度最宽，耐光和臭氧老化无毒无味，耐候性，对许多材料不粘着，透气率大丁腈橡胶11．3－30～100耐油性好，具有耐磨性以及抗撕裂性，压缩永久性好，耐寒性差当前38页，总共45页。密封圈的设计材料选择----原料牌号颜色白色外观半流动性品牌日本信越粒度600（目）耐温220（℃）粘度0.002脱色率0.001（％）水分0.002（％）主要用途高耐磨密封件孔径细孔硅胶

选用日本信越KE971-U硅胶原料，价格便宜，性能优良。价格：17500元/吨甲基乙烯基硅橡胶是应用较多的一种硅橡胶材料。当前39页，总共45页。密封圈的设计制品配方硫化剂补强剂结构控制剂脱模剂硅橡胶的硫化剂常用的是有机过氧化物。选用2，5-二甲基2，5-二叔丁基过氧化已烷（DBPMH），用量：0.5～1.0份，硫化温度：160～170℃采用适当的补强剂可使硅橡胶硫化胶的强度达到3.9～9.8MPa，这对提高硅橡胶的性能，延长制品的使用寿命是极其重要的。选用白炭黑，用量：48份。采用白炭黑补强的硅橡胶胶料贮放过程中会变硬，降低可塑性，逐渐失去加工工艺性能，结构控制剂能防止或延缓结构化作用选用羟基硅油，用量3.5份脱模剂防止橡胶、塑料、弹性体或其他材料的模制品、层压制品粘结到模具或其他板面，起易于脱离作用的一类加工助剂。选用硬脂酸与硬脂酸锌1：1混合搭配，用量0.4份以生胶为100份当前40页，总共45页。密封圈的设计成型加工----工艺1.混炼2.硫化模压3.后处理1生胶（包