奶瓶成型加工

奶瓶的生产设计,班级：高分子C062组长：姚行周组员：张亚军白雪万如孟兆鑫王世广,瓶身材料的选择,1玻璃瓶身：易碎；含重金属，高温或较大温差大下易炸裂，不安全；直接吹制奶瓶投资很大，过程复杂，不适宜奶瓶生产厂家单独投资，产品质量不易控制，产品外观也不理想。最高档和最低档的玻璃奶瓶发展相对较好些，广泛推广还是有困难的。目前市场上最低档的玻璃奶瓶销量尚可，其它档次的玻璃奶瓶不理想。,2聚丙烯（PP）瓶身：,优点：材料简单无毒卫生性能好取材最广泛生产工艺简单、稳定、成熟生产成本较低，使用方便,缺点：透明度，外观（美观度）不如PC奶瓶好，使用时观察奶瓶内的情况不如PC奶瓶清晰，影响消费者接受程度，也影响销售量。在使用过程中要求奶瓶在一定的高度跌落时不能破裂，而PP奶瓶达不到这个要求。所以大家对PP奶瓶发展积极性不高，影响PP奶瓶的推广。,但是这二种奶瓶所用的材料卫生化指标国内没有进行评估或没有相应的卫生标准，从分子结构上看，这些材料含有醚键、苯、或有的也有BPA，很复杂的，危害性不知，而价格却是奶瓶中是最贵的，一般老百姓买不起，生产加工困难。因此，至少目前在国内推广困难。,优点：是热稳定性（包括物理和化学稳定性）比PC更高些，透明度在PC和PP之间，摔不破。,3聚醚砜（PES）瓶身和聚苯砜（PPSU）瓶身：,4硅胶瓶身：有四个因素影响它的推广：硅胶奶瓶在使用过程中瓶体重量会减少一些。硅胶奶瓶是软体，使用不方便。硅胶奶瓶必须使用支架，对于正确地计量奶粉所需的冲水量有一定的影响。价格贵，不适合大众消费。,只有符合国家标准食品容器、包装材料用聚碳酸酯成型品卫生标准聚碳酸酯（英文简写PC）的奶瓶才是安全产品。欧洲、日本、中国等国家认为PC是安全的，可以放心使用PC奶瓶。,聚碳酸酯（PC）：是一种非结晶性塑料,可用挤出吹塑与注射吹塑成型包装容器/瓶。PC容器具有这些优点：像玻璃那样的高透明性,光泽度好。热稳定性好（热畸变温度达138），适于热灌装与消毒处理。,温度低至-150时冲击韧度仍很高。尺寸稳定性好。成型周期较短，质量较小。因此，尽管PC价格较高，但其容器价格与其他透明容器的价格相近。表面光滑，易于清理。,挤出中空吹塑机及吹塑成型过程的示意图,四个步骤：（1）挤出型坯；模具围绕型坯定位并夹住型坯；如果是容器，则须进行制品的颈部成型或定径；（2）引入空气或其他介质，将型坯吹胀戒模腔的形状，同时制品在模具内冷却。（3）从机头上切断型坯（4）从模具中顶出制品等。,1料筒温度的控制:PC在挤出吹塑成型时，料筒温度的控制要求非常严格，因为温度的高低直接影响到熔体的强度，进而影响到制品的质量及外观。若温度过高，熔体粘度过低，使挤出的管坯容易下垂，而导致制品壁厚不均；如温度过低，物料塑化不良，使制品强度下降，而且透明度下降。因此，PC的挤出吹塑温度应根据制品和成型设备不同而有所不同，一般控制在230-280。,PC挤出吹塑成型工艺条件的控制,2干燥因为PC是一种吸湿性较强的树脂，所以在成型加工之前必须将PC置于120-140下干燥处理3-6h，否则PC在较高的成型温度下容易发生水解反应而降解，严重影响制品质量。PC一经干燥完毕，必须在20min内用完，否则需重新进行干燥处理。,3模具温度的控制通常对于挤出吹塑模具温度都控制在同一温度，而且温度控制范围较大。,但是对PC挤出吹塑用的成型模具温度必须分段控制，而且每段温度必须控制在3，否则，模具温度过高或过低都会影响到制品的强度及外观。一般模具温度控制在60-90。,4成型工艺过程先将PC在干燥设备中按一定要求进行干燥处理，使水分含量控制在小于0.02。然后用干燥设备把干燥好的PC自动定量定时地加入带有封闭装置的中空成型机料斗中，在一定工艺条件控制下，将物料挤压塑化并挤入机头的储料器中，通过储料器管坯控制装置控制一次挤出量，挤出的管坯经带有自动控制装置的吹塑摸具进行合模、吹胀、冷却定型，然后开模，制品自动脱模，经修整处理后再检验包装。,工艺参数,（1）干燥处理干燥温度120，干燥时间：4h。（2）吹塑成型机身温度为：加料段265，压缩段265，均化段275；机头温度为250；模具温度为：底部80-85，中部75-80，上部60；吹气压力为0.6MPa；吹胀比为2.2；成型周期为70s；管坯壁厚控制点为10点。,质量检验,制品外观透明，无生料、冷斑、气泡、污点及雾状发白现象。将制品从2m高度自由跌落到地面不破裂瓶重为45g,容积为240ml。,制品厚度及瓶重调节控制,制品厚度的均匀性直接影响着制品的力学性能及成型性，而制品厚度主要取决于管坯的厚度，因此必须严格控制管坯的厚度。,制品厚度及瓶重调节控制是由机头储料器控制装置控制的，该控制装置主要由程序设定器、机头、间隙检测器、伺服器和线性电位器组成。储料器的位置通过线性电位器进行检测，并送到程序设定器，该程序设定器内部由程序发生电路和伺服放大器电路构成，这种程序发生电路和一次挤出量的行程相对应，并产生几十个等分的斜坡，同时使之产生与储料器位置相对应的信号，这样管坯厚度就可以控制在与成型周期同步的任意壁厚上，瓶重由设定的模芯模套间隙和蓄料量控制。,中空挤出吹塑成型机,奶嘴,奶嘴材料的选择,奶嘴分为橡胶和硅胶两大类，它们各有不同的特点，以满足不同的需要。橡胶奶嘴：天然材料，柔软而有弹性，耐热温度为105，易于传导奶嘴中液体的温度，但是这种材料使用一段时间后，会因吸潮而扩张变形硅胶奶嘴：不易变形，易于清洗，手感好，不易受潮，没有橡胶的异味，抗热抗腐蚀，耐热温度为160，但它不易传热。所以，奶嘴选择了液态硅橡胶。,液态硅橡胶（LiquidSiliconeRubber）的特性1无毒、耐热、高复原性的柔性热固性材料2流变行为主要表现为低黏度、快速固化、剪切变稀以及较高的热膨胀系数。3LSR是以铂金作为催化剂的双液态快速硫化材料，可以采用注塑的方式、大量、快速硫化、重复性机械生产。4产品表现为较好的热稳定性、抗寒性，燃烧时不会产生有毒的物质等。,液态硅橡胶加工技术的特点：成型材料为可用泵输送的液态状或膏状的双组分硅橡胶，由于低压成型和模具精度高，成型制品无飞边成型前无需反炼、脱泡等工序由于在密闭系统中进行，故不易混入杂质,无副产物生成，故无需脱气及二次硫化除去挥发分，对环境无污染硫化速度快，可以缩短成型周期、加工工序短，易实现自动化。,加工技术的特点,1LSR为双组分的液态材料，分为A组分和B组分，混合机的工作将A组分和B组分以精确的1:1比例充分混合。AB组分、添加剂等充分混合后进入塑化系统。这种塑化螺杆同时具有均化、混合的功能，通过螺杆将混合料注射到热模具中，在模温170200下，硅胶发生固化反应。当使用冷流道系统时，值得注意的是流道要足够冷。为了避免漏胶，针阀安装在模具部件的表面，射胶完毕时，针阀立即封闭射嘴。,成型过程,2冷流道成型现代冷流道体系充分利用了LSR剪切变稀的性质，真正达到了无浪费，无毛边成型。在过去的三到五年里，冷流道模塑在制造业中的优势地位急速上升，并导致橡胶产品的产量增加、废品减少、劳动成本降低等良好的势头。,注射成型时的操作条件,料筒温度25硫化温度130230注射压力312MPa注射时间310s硫化时间一般10s物料粘度30120Pa*s成型周期见下图,LSR硫化时间和温度的关系,硫化温度确定,鉴于以上信息，我们选择硫化温度为200。,奶嘴模具,奶瓶手柄,玻璃材料：易碎，破裂后可能会伤及人体，对环境影响大，过程复杂，投资很大。硅胶材料：硅胶材料在使用过程中重量会减少，但它质软，使用不方便，价格贵。聚碳酸酯材料：韧性好，力学性能优良，表面光滑，易于清理。但它耐疲劳强度低，易产生开裂，成型加工困难，成本高。,材料选择,聚丙烯（PP）材料：材料成份简单无毒、卫生性能在塑料中是最安全的，取材最广泛，生产工艺简单、稳定、成熟，生产成本较低，聚丙烯（PP）的制品可直接用沸腾的开水进行消毒、使用方便、卫生，使用的物理性能安全、不伤害人体，而且手感还好。基于以上对比，我们选择PP作为防尘盖、套环、手柄的制造材料。这样可以减少制造成本优化工艺过程，并且，我们所做的套环的材料同样也是PP，可减少设备投资。,塑料的处理,纯PP是半透明的象牙白色，可以染成各种颜色。PP的染色在一般注塑机上只能用色母料。在华美达机上有加强混炼作用的独立塑化元件，也可以用色粉染色。户外使用的制品，一般使用UV稳定剂和碳黑填充。再生料的使用比例不要超过15%，否则会引起强度下降和分解变色。PP注塑加工前一般不需特别的干燥处理。,对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性。需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/m2来确定，注射量20%-85%即可。,注塑机选用,模具及浇口设计,模具温度50-90，对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比型腔温度低5以上，流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。,料筒温度喂料区3050（50）进料段160250（200）塑化段200300（220）均化段220300（240）喷嘴220300（240）熔料温度220280料筒恒温220模具温度5090,注射温度设定,为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用（人地幔现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。,注射速度,可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。,熔胶背压,注射及保压,采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。,制品的后处理,为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理,对于套环的材料，我们选择和奶瓶手柄一样的材料，聚丙烯，其成型工艺与手柄的成型工艺类似，其成型工艺条件如下：,套环的设计,料筒温度喂料区3050（50）进料段160250（200）塑化段200300（220）均化段220300（240）喷嘴220300（240）熔料温度220280料筒恒温220模具温度5090,工艺条件,熔胶背压可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。注射及保压采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。制品的后处理为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理,奶瓶防尘盖,玻璃材料：易碎，破裂后可能会伤及人体，对环境影响大，过程复杂，投资很大。硅胶材料：硅胶材料在使用过程中重量会减少，但它质软，使用不方便，价格贵。聚碳酸酯材料：韧性好，力学性能优良，表面光滑，易于清理。但它耐疲劳强度低，易产生开裂，成型加工困难，成本高。,材料选择,聚丙烯（PP）材料：材料成份简单无毒、卫生性能在塑料中是最安全的，取材最广泛，生产工艺简单、稳定、成熟，生产成本较低，聚丙烯（PP）的制品可直接用沸腾的开水进行消毒、使用方便、卫生，使用的物理性能安全、不伤害人体。基于以上对比，我们选择PP作为防尘盖、套环、手柄的制造材料。这样可以减少制造成本优化工艺过程。,PP特点：PP是一种乳白色蜡状物,无毒,无味无臭PP的力学强度,刚性,耐环境应力,开裂性优于HDPE耐热性好,可用对于其制品用蒸汽进行高温杀菌化学稳定性好,除强氧化性(发烟硫酸,硝酸)对其有腐蚀作用外,与大多数化学药品不发生作用PP可以使制品表面光洁度好,具有光泽性,透明性好轻量化,材料成本低,成型方法:注射吹塑成型过程:由注射机将塑料熔体注入闭合的模具内形成管坯,开模后管坯留在芯模上,从芯棒的管道通入压缩空气,使型坯吹胀得到吹塑制品,成型方法及过程,设备条件:普通型螺杆注射机,采用通用型螺杆结构,设备条件,注塑机塑化原料温度:从进料段至均化段机筒加热温度分别是:190-220,220-240,180-200,喷嘴温度为170-200型坯成型模具温度为40-80注射压力为70-100MPa,工艺参数,制品具体性能要求及选择,半硬质品透明性好无毒性,具有自润滑性及耐磨性具有阻隔性(对氧气空气中水分二氧化碳等气体有阻隔作用)选用乙烯、乙烯醇共聚物韧性好。添加增韧剂EVA,增塑剂：己二酸二辛酯（DOA）5%稳定剂：硬脂酸钙5%抗氧剂：10100.5%润滑剂：硬脂酸改色剂：颜料蓝（15）0.25%,配方,这次设计让我们学到了很多以前不清楚的东西，也同时坚定了我们对科学探索的信心。以前觉得我们现在使用的奶瓶很简单，但这次设计告诉我们，当你认真的钻研这些东西，就通过查资料，讨论锻炼了思考和解决问题的能力。本次设计有助于我们对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多聚合物成型工艺的知识。,设计感想,这次设计的顺利完成，使我们懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正学到东西。因为是第一