【正文】 ? 67 綜 合分析 ???????????????????????? 67 配方及配方原理 ??????????????????????? 67 配方原理 ????????????????????????? 67 配方 ??????????????????????????? 68 加工方法選擇 ???????????????????????? 68 加工方式 ????????????????????????? 68 配料的混合 ???????????????????????? 69 標(biāo) 貼 成型方式 —— 壓延 成型 ?????????????????? 70 控制因素 ???????????????????????? 70 加工參數(shù)設(shè)定 ??????????????????????? 70 加工設(shè)備 ????????????????????????? 71 工藝流程 ???????????????????????? 71 創(chuàng)新點(diǎn) ??????????????????????????? 77 質(zhì)量檢測(cè) ????????????????????????? ? 78 第 四 章 可口可樂(lè)瓶 成本分析 瓶蓋 ????????????????????????? ???? 80 瓶 身 ????????????????????????????? 81 可口可樂(lè)瓶 成型加工工藝 6 / 58 標(biāo)貼 ????????????????????????? ????? 81 可口可樂(lè)瓶 原料成本 ?????????????????? ????? 82 結(jié)語(yǔ) 附：參考書(shū)目及文獻(xiàn) 可口可樂(lè)瓶 成型加工工藝 7 / 58 第 1 章 塑料及其性能 塑料概述 塑料是指以樹(shù)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(jī)高分子材料。絕大多數(shù)樹(shù)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。 （ 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。 塑料中常添加的助劑種類(lèi)如填料、增塑劑、增強(qiáng)劑、 潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、著色劑、阻燃劑等。 優(yōu)良的成型加工性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、密度低及其同比強(qiáng)度高、電器絕緣性能好、減摩與耐磨性好、自潤(rùn)滑、減振隔音性好、氣液阻隔性能好、塑料的價(jià)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(xué)性能好、改性能力強(qiáng)。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。 ② 熱固性塑料 熱固性塑料中樹(shù)脂分子在塑化成型前為線型鏈狀結(jié)構(gòu)，在固化成型后便已交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；因體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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 非結(jié)晶性塑料 如 PS、 PC、 PSU、 PMMA、 PVC 等。主要包括聚乙烯、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(nèi)的塑料，其產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)量的 75%以上。其中通用工程塑料一般指產(chǎn)量大、價(jià)格相對(duì)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(jià)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(shù)脂等。如生物塑料、光敏塑料、導(dǎo)磁塑料、高耐熱塑料、高頻絕緣塑料、壓電塑料、光學(xué)聚焦塑料等 。塑料的可模塑性主要取決于塑料的流動(dòng)性、熱性能、物理性可口可樂(lè)瓶 成型加工工藝 9 / 58 能、化學(xué)及力學(xué)性能等。 熱塑性塑料的流動(dòng)性通常采用熔體指數(shù)來(lái)表示。熔體指數(shù)越大，流動(dòng)性越 好。流動(dòng)性偏低，則易導(dǎo)致填充不足，缺料，成型壓力大，成型周期長(zhǎng)，不易成型。 一般將熱塑性塑料的流動(dòng)性歸類(lèi)為：流動(dòng)性好的 —— 尼龍、聚乙烯、聚丙烯 、聚苯乙烯、醋酸纖維素等；流動(dòng)性較好的 —— 改性聚苯乙烯、 ABS、 AS、有機(jī)玻璃、聚甲醛等；流動(dòng)性差的 —— 聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。但不同塑料的表觀黏度對(duì)溫度變化的敏感性不一樣；剛性塑料（如 HIPS、 PS、 PA、 PC、 PMMA、CA、增強(qiáng)或改性 PP 等）的表觀黏度受溫度變化的影響大，其流動(dòng)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(dòng)性受溫度影響不大。柔性塑料（如 LDPE、 PP、 PVC 等）的流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感。 （ 3）模具結(jié)構(gòu) 各段流道、型腔的幾何形狀、尺寸及其表壁的粗糙度、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等模具結(jié)構(gòu)因素，都將對(duì)熔體充型帶來(lái)影響。 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(guò)程中，其尺寸與體積發(fā)生縮小的現(xiàn)象。 ② 塑件脫模后的彈性恢復(fù)。結(jié)晶收縮值遠(yuǎn)比熱收縮大，結(jié)晶度越高，結(jié)晶收縮越大。另外，成型時(shí)塑件各部位密度與添加劑分布不均，也會(huì)導(dǎo)致成 型收縮不均。塑件在脫模后的 10h 內(nèi)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。 ⑥ 后處理收縮 對(duì)成型后的塑件進(jìn)行后處理（如退火和調(diào)濕處理）以盡快穩(wěn)定塑件的質(zhì)量，在此過(guò)程中所發(fā)生的收縮，稱(chēng)為后處理收縮。結(jié)晶型塑料的收縮 率普遍較非結(jié)晶型塑料的收縮率高，但當(dāng)結(jié)晶型塑料中加入成核劑后收縮率變小。塑料中樹(shù)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(qiáng)的塑料，收縮率降低，但玻璃纖維增強(qiáng)塑料收縮的方向性突出。 ③ 模具結(jié)構(gòu) 模具結(jié)構(gòu)會(huì)直接影響熔體在型腔內(nèi)的流動(dòng)、熔體密度分布以及保壓補(bǔ)縮等工藝狀態(tài)，從而對(duì)塑料收縮率產(chǎn)生影響。 ④ 成型工藝 成型壓力提高，制品密實(shí)，收縮率減?。槐簤毫υ礁?、保壓時(shí)間越長(zhǎng)，收縮率越小，但收縮的方向性越突出。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。 模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮上述因素對(duì)塑料收縮率的影響，合理選擇其大小及分布。 結(jié)晶型塑料的品種不同，結(jié)晶能力有強(qiáng)有弱、結(jié)晶溫度有高有低、結(jié)晶溫度區(qū)間又寬又窄、結(jié)晶度有高有低；其次，其實(shí)際結(jié)晶度的高低還受成型工藝條件，可口可樂(lè)瓶 成型加工工藝 12 / 58 特別是溫度，冷卻速度和冷卻時(shí)間的制約。但也有特殊情況，如聚 4甲基戊烯為結(jié)晶型塑料，卻有高透明性。 （ 2）結(jié)晶及結(jié)晶度高低對(duì)塑件性能、質(zhì)量的影響 結(jié)晶型塑料抵抗外界作用的能力優(yōu)于非結(jié)晶性塑料，結(jié)晶塑料的結(jié)晶度越高，抵抗外界作用的能力越強(qiáng)。另外，結(jié)晶型塑料的結(jié)晶越高，成型收縮越大。 第 二 章 瓶蓋 制 作 塑料瓶蓋的分類(lèi) 自上世紀(jì) 90 年代中期開(kāi)始，可口可樂(lè)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(tái)，世界知名的制蓋機(jī)械如薩克米（ SACMI）、奧克亞（ Alcoa）、赫斯基（ Husky）等紛紛進(jìn)入中國(guó)，開(kāi)始了塑 料 瓶 蓋的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。 PE 基本分為三大類(lèi)，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）。 PP 蓋 ：密度為 g/cm3，加工溫度約 220℃； 比較： ⑴、 PP 密度比 PE 小， PP 的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐熱性均優(yōu)于 PE，可在 100 度 可口可樂(lè)瓶 成型加工工藝 13 / 58 左右使用； ⑵、 PE 因?yàn)檩^ PP 軟，因此單片蓋通常選用 PE 料； ⑶、 PE 、 PP 材料價(jià)格接近，都可用于食品包裝。并且墊片材料 價(jià)格是蓋體材料的兩倍以上，單片蓋成本比雙片蓋低； ⑵、單片蓋對(duì)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(lái)密封；內(nèi)塞式單片蓋是靠其內(nèi)塞外徑與瓶口內(nèi)徑的過(guò)盈配合起 密封作用。 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(jī)將混合好的材料吸進(jìn)注塑機(jī)炮筒， 在炮筒內(nèi)加熱到可口可樂(lè)瓶 成型加工工藝 14 / 58 熔融塑化后，注射到模具型腔，在型腔內(nèi)冷卻定型、脫模，再經(jīng)過(guò)切環(huán)、加墊，完成注塑蓋生產(chǎn)。 選材 材料的選擇 從瓶蓋的分類(lèi)中， 考慮選擇 PP、 PE 作為備選材料， 并 在此首先對(duì) 備選材料及其他材料 的基本性能參數(shù) 作個(gè) 比較。 2)PVC 制品雖便宜 ,但是可能釋放有毒物質(zhì) ,而且 對(duì)光、熱的穩(wěn)定性較差 ， 故這里不使用 。 4)經(jīng)調(diào)查 PP 市場(chǎng)價(jià)格國(guó)內(nèi)約在 1100013000 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?？煽诳蓸?lè)瓶 成型加工工藝 16 / 58 均聚物型和共聚物型的 PP 材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。 綜上所述，我們選擇 PP 作為合成原料。 105K1） 610 拉伸強(qiáng)度 /MPa 熱導(dǎo)率 /[W/（ ） ] 斷裂伸長(zhǎng)率 /% ＞ 200 體積電阻率 /（Ω .cm） 1019 彎曲強(qiáng)度 /MPa 50 洛氏硬度 R 80110 壓縮強(qiáng)度 /MPa 45 簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度 /（ kj/m2） 配方 設(shè)計(jì) 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(jī)械性能。 2)抗氧劑：防止材料和制品在加工和使用過(guò)程中被氧化。 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(qiáng)。 5)硬脂酸鈣：起到潤(rùn)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(shí)的流動(dòng)性和脫模性。 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。 經(jīng)過(guò)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(zhǎng)，綜合考慮選 注射成型 （ 又 稱(chēng) 注 射 模 塑 ， 簡(jiǎn) 稱(chēng) 注 塑 ） 。 所以注射成型廣泛地用于塑料制件的生產(chǎn)中。 因此，對(duì)于大批量生產(chǎn)的可樂(lè)瓶蓋來(lái)來(lái)說(shuō)，選擇 注 射 成型工藝的方法是合理的可取的。一般 前 者應(yīng)用較多。噴嘴可用通用型或延長(zhǎng)型。 （ 1）原料熔體指數(shù)的測(cè)定 熔體指數(shù)常用 MI 表示，通常作為熱塑性塑料質(zhì)量控制和成型工藝條件設(shè)定的參數(shù)依據(jù)。注射用 的聚丙 烯 塑料的熔體指數(shù) 為 2～9g/10min，熔體流動(dòng)性較好，在螺桿式注射機(jī)中能順利成型。第二種方法是將熱塑性塑料顆粒與分散劑（也可稱(chēng)稀釋劑、助染劑），顏色粉均勻混合成著色顆粒?？捎米鞣稚┑倪€有松節(jié)油，酒精以及一些酯類(lèi)等。 （ 3）原材料的干燥 聚丙烯為非極性的結(jié)晶性高聚 物， 吸水 率很 低， 約為 %～ %。 PP 及其他 塑料成型前允許的含水量 塑料名稱(chēng) 允許含水量 /% 塑料名稱(chēng) 允許含水量 /% PA6 PA66 PA9 PA11 PA610 PA1010 PMMA PET PBT UPVC 軟 PVC PC PPO PSU ABS（電鍍級(jí)） ABS（通用級(jí)） 纖維素塑料 PS HIPS PE PP PTFE （ 4）脫模劑的選用 傳統(tǒng)的脫模劑有；硬酯酸鋅、白油、硅油。 （ 5）機(jī)筒的清洗 清洗劑有 LQ— LQ— LQ— LQ— LQ— 5 等型號(hào)。 射過(guò)程 首先將準(zhǔn)備好的塑料加入注 射 機(jī)的料斗，然后送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱通融塑化成粘流態(tài)塑料，在注 射 機(jī)的柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)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(shí)間，使塑件在型腔中冷卻，硬化，定型，壓力撤消后開(kāi)模，并利用注 射 機(jī)的頂住機(jī)構(gòu)使塑件脫模，最后取出塑件。對(duì)塑料塑化的要求是：塑料熔體在進(jìn)入型腔之前，既要達(dá)到規(guī)定的成型溫度，并要在規(guī)定的時(shí)間沒(méi)提供足夠量的熔融塑料，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(jìn)行。 a 充模階段：是從柱塞或螺桿開(kāi)始向前移動(dòng)，到塑料熔體經(jīng)過(guò)噴嘴及模具澆注系統(tǒng)充滿型腔時(shí)為止。 c 倒流階段：是柱塞或螺桿開(kāi)始后退保壓結(jié)束時(shí)開(kāi)始的，這時(shí)型腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)的高，因此會(huì)發(fā)生塑料熔體的倒流，從而使型腔內(nèi)的壓力迅速下降，直到澆口處的熔料凍結(jié)倒流才結(jié)束。 d 澆口凍結(jié)后的冷卻：是從澆口的塑料完全凍結(jié)時(shí)開(kāi)始的，這一階段型腔內(nèi)塑料繼續(xù)進(jìn)行冷卻，沒(méi)有塑料從澆口處流進(jìn)或流出，但型腔內(nèi)還可能有少量的流動(dòng)。 3)脫模 塑件冷卻到一定溫度后開(kāi)模，在推出機(jī)構(gòu)的作用下將塑料制件推出摸外的過(guò)程。后處理主要是指退火和調(diào)濕處理，因 PP 是一種吸濕性弱的物質(zhì)，所以調(diào)濕處理可以不予考慮。退火處理減少或消除塑件的內(nèi)應(yīng)力。 附工藝流程圖如圖所示