可口可乐课程设计Word下载.docx
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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………………………………………………………………………………6
1.1.1料性能要求：
…………………………………………………………………6
1.1.2材料的选择…………………………………………………………………6
1.1.3PP的各种性能参数…………………………………………………………8
1.2配方………………………………………………………………………………9
1.2.1配方原理……………………………………………………………………9
1.2.2配方…………………………………………………………………………9
1.3加工方法及工艺………………………………………………………………10
1.3.1PP材料成型性能…………………………………………………………10
1.3.2 成型工艺…………………………………………………………………10
1.3.3 注塑机类型选择…………………………………………………………11
1.3.4工艺流程……………………………………………………………………13
1.3.4.1原料准备……………………………………………………………35
1.3.4.2注塑过程及参数控制………………………………………………35
1.3.4.3瓶盖成型控制………………………………………………………35
1.4质量检测………………………………………………………………………35
1.5创新想法………………………………………………………………………35
1.5.1原料选择……………………………………………………………………35
1.5.2各部件改进…………………………………………………………………36
1.6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………………………………………………………………49
2.2.2PET材料性能综述…………………………………………………………51
2.2.3原料准备：
…………………………………………………………………52
2.2.4配方：
………………………………………………………………………52
2.3加工工艺流程…………………………………………………………………57
2.3.1PET的加工性能……………………………………………………………57
2.3.2加工工艺选择……………………………………………………………57
2.3.3挤出吹塑机及其参数……………………………………………………60
2.3.4吹塑制品的设计…………………………………………………………62
2.3.5加工流程…………………………………………………………………63
第三章标贴制作
3.1产品性能要求………………………………………………………………66
3.2原料选择……………………………………………………………………66
3.2.1聚氯乙烯（PVC）………………………………………………………66
3.2.2聚乙烯（PE）……………………………………………………………67
3.2.3聚丙烯（PP）……………………………………………………………67
3.2.4综合分析………………………………………………………………67
3.3配方及配方原理……………………………………………………………67
3.3.1配方原理…………………………………………………………………67
3.3.2配方………………………………………………………………………68
3.4加工方法选择………………………………………………………………68
3.4.1加工方式…………………………………………………………………68
3.4.2配料的混合………………………………………………………………69
3.5标贴成型方式——压延成型………………………………………………70
3.5.1控制因素………………………………………………………………70
3.5.2加工参数设定……………………………………………………………70
3.5.3加工设备…………………………………………………………………71
3.5.4工艺流程………………………………………………………………71
3.7创新点………………………………………………………………………77
3.8质量检测……………………………………………………………………78
第四章可口可乐瓶成本分析
4.1瓶盖……………………………………………………………………………80
4.2瓶身……………………………………………………………………………81
4.3标贴………………………………………………………………………………81
4.4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0.9-0.91g/cm3，加工温度约220℃；
比较：
⑴、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；
⑵、PE因为较PP软，因此单片盖通常选用PE料；
⑶、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
PP
PE
备注
1、原料取得
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
△表示较差
4、加工成本
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
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；
⑴、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；
⑵、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
1.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
1.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
PS
1.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
PVC
1.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
2.1.2.2PP与其它几种常见高分子材料材料性能的相互比较
类别
密度
最小
小于水
略高于水
刚性
较好
差
好
收缩率
大
韧性
低温下差
强度
较高
低
高
耐热性
一般
较差
化学稳定性
耐候性
毒性
无毒
可以无毒
粘合剂粘合
热合成型
成型加工性
麻烦
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1.8~2.5
升级会员 