保健品塑料瓶的设计完整版.docx

1、保健品塑料瓶的设计完整版北 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 吴瑞 学 号 20120252 专 业 高分子材料与工程 班 级 125班 同组人员 姜连荣 摆玉龙 张晓明 吉各尔次 马贵福 锁俊廷 刘阳 杨玲玲 李杰 课程名称 塑料成型工艺课程设计 设计题目名称 保健品塑料瓶的设计 起止时间2015年11月9日2015年12月8日 成 绩 指导教师签名 2012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

2、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

3、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

4、、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。 保健品塑料瓶是一种适于包装液状药品和保健品的密封包装瓶，在医药和保健品行业中广泛使用和推广，发挥重要的作用和价值，它包括有玻璃瓶体，瓶体上端的瓶口处安有螺纹瓶盖，其不同之处在于在瓶端口设有一圈向上突起的环形齿口，在瓶口与螺纹瓶盖之间安设有耐高温密封垫，在螺纹瓶盖的上端对应瓶端口的环形齿口设置有收紧缘。保健品塑料瓶是一种新型独特

5、的塑料瓶，在生产和加工中需要按照一定的工艺进行，采用独特的工艺方法和手段进行，保证使用的方便和快捷性。本实用新型的优点是耐高温消毒，密封性好，开启灵便，加工简单便于批量生产，用于包装液状药品和保健品更卫生、安全。这种塑料瓶的良好优点和特点促使其在不断的发展和壮大，使其在不同的领域中广泛的使用和推广。保健品塑料瓶有多种分类方法，按照不同的分类方法可以分为不同的种类，主要按密度分类:高密度聚乙烯，是不透明的白色粉末,造粒后为乳白色颗粒,分子为线型结构，很少支化现象,是较典型的结晶高聚物。机械性能均优于低密度聚乙烯，熔点比低密度聚乙烯高，约126136，其脆化温度比低密度聚乙烯低,约-100-140

6、。低密度聚乙烯,是无色、半透明颗粒，分子中有长支链，分子间排列不紧密。线型低密度聚乙烯，分子中一般只有短支链存在，机械性能介于高密度和低密度聚乙烯两者之间，熔点比普通低密度聚乙烯高15，耐低温性能也比低密度聚乙烯好，耐环境应力开裂性比普通低密度聚乙烯高数十倍。此外，按生产方法可分为低压法聚乙烯、中压法聚乙烯和高压法聚乙烯，聚乙烯的生产方法不同，其密度及熔体指数（表示流动性）也不同。按分子量可分为低分子量聚乙烯、普通分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯。保健品塑料瓶在不同的领域和行业中发挥重要的作用，使医药和保健品行业不断的增大使用量，增加其的使用要求和需求，所以要求生产塑料瓶的厂家按照一定的工艺手段

7、进行生产和加工，保证生产的保健品塑料瓶具有良好的质量保证和优势性能，使其不断的发展壮大。 此次塑料成型工艺课程设计按瓶盖、瓶盖密封环、瓶身及包装薄膜的设计较为详细的阐述了保健品塑料瓶的加工工艺，涉及有聚丙烯聚(PP)、对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、氯乙烯薄膜（PVC）、聚丙烯薄膜（PP）等材料。第一章 塑料及其性能第二章 塑料瓶盖及密封环的设计第三章 瓶身的设计第四章 印刷薄膜的制作第五章 质量检测第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。1.2塑料的组成（1）树脂树脂

8、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。1.3 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、

9、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。1.4 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

10、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

11、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。1.5 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

12、。1.5.1 流动性1.5.1.1 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。1.5.1.2 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。1.5.1.3 影响塑料流动充型能力的因素（1）塑料的品种树脂分子的

13、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

14、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。1.5.2 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

15、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

16、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

17、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、

18、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。1.5.3 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

19、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、

20、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2章 瓶盖及密封环的设计2.1塑料瓶盖及密封环成型工艺分析2.1.1塑件的尺寸精度分析该塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT7级精度查询公差，其主要尺寸的公差要求见下表：模塑件尺寸公差表（GB/T14486-1993）公差公差基本尺寸大于36101418243040506580100种类等级036101418243040506580100120标注公差的尺寸公差值MT7A0.380.48

21、0.580.680.780.8811.141.321.541.82.12.4B0.580.680.780.680.981.081.21.341.321.7422.32.6未标注公差的尺寸公差值MT7A0.190.240.290.340.390.440.50.570.660.770.91.051.2B0.290.340.390.440.490.540.60.670.160.8711.151.3续表公差公差基本尺寸1201400160180200225250280315355400450种类等级140160180200250250280315355400450500标注公差的尺寸公差值MT7A2.

22、733.33.74.14.54.95.466.77.48.2B3.13.23.53.94.34.75.15.66.26.97.68.4 未标注公差的尺寸公差值MT7A1.351.51.651.852.052.252.452.70.57 33.353.74.1B1.451.61.751.952.152.352.552.80.673.13.453.84.22.1.2塑料瓶盖表面质量分析 对该塑料瓶盖表面没有特殊要求。一般情况下，外边面要求光洁，表面粗糙度可以取0.8微米 ；没有特殊要求的塑件内部表面粗糙度可取3.2微米。2.1.3塑料瓶盖的结构工艺性分析 塑件的外形基本上为回转体，圆周均匀分布相同

23、数量的若干长、短半圆柱凸起相间旋钮花纹，该处设计脱模容易，且飞边去除容易，设计合理；在塑件内壁有螺纹孔；聚丙烯为软塑料，螺纹可强制脱模成型，但要注意为了防止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形，在设计型芯是应注意该处的结构。瓶盖的密封原理在于对一处有可能发生泄漏（气体或液体内装物）或侵入（外界环境中空气、水汽或杂质等）而要对其施以密封的瓶口位置，设置一个完善的物理壁垒。为了达到此目的，内衬必须有足够的弹性，以能够填满密封面上的任一凹凸不平之处，同时还要保持足够的刚性，以防止在密封压力之下挤入表面间隙之中。弹性与刚性都要持之以恒。 为获得良好的密封效果，压向瓶口密封面的内衬在包装的货架寿命期限内必须保持足

24、够功的压强。在合理的范围内，压强越高，密封效果越好。但是，显而易见，当压强增加到一定程度，就会引起瓶盖的破裂或变形、玻璃瓶口的碎裂或塑料容器的变形以及内衬的破坏，使密封自行失效。密封压强保证了内衬与瓶口密封面的良好接触。瓶口密封面积越大，由瓶盖施加负荷的面积分布越大，一定扭矩下的密封效果越差。因此，为获得良好的密封，不一定非得采用过高的固定扭矩，在不损坏内衬及其表面的情况下，密封面的宽度应尽可能小一些。也就是说，假如小的固定扭矩要达到最大有效密封压强，应选用窄的密封圈。2.2塑料瓶盖的分类（1）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22

25、0；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。 PP盖于PE盖的比较 原料功能PPPE1、原料取得容易容易2、原料成本较PE贵较PP便宜3、原料加工容易容易4、加工成本相同相同5、塑盖品质较好一般6、尺寸控制较好一般7、防盗性能一般

26、一般8、密封性能较好一般9、耐压（PAT）一般较差10、盖面强度一般较差11、耐冲击性能一般较差12、耐消毒性能一般一般13、耐高温性能一般较差14、耐低温性能一般较好15、热胀冷缩较小较大16、卫生性一般一般17、环保性可回收可回收（2）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

27、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。（3）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。2.3选材 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。

28、2.3.1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2.3.2 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2.3.3 选材原因 1)PE价格与PP较为相近,皆为11000-13000元/吨