塑料水杯的成型工艺过程

水杯调研 高分子 组长： 主讲人： 学号 姓名 3 074135 06 074138 1、塑料水杯的发展现状 塑料水杯由当初的一次性水杯到如今的绿色环保塑料杯各式各样的塑料杯出现在我们的生活中，在此期间，塑料水杯的造型也由原来的单调造型到如今的造型丰富多彩美观大方，体现了工艺与艺术的结合。到如今，除了它的基本使用功能，塑料杯生产还要考虑健康、无毒、美观等。 塑料水杯通常分一次性的和可以重复使用的两大类。由于塑料水杯的使用方便，使用材料少，一半价格都很便宜。而对于一次性的塑料水杯一半都是采用的PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）。该塑料不能装热水。耐热至70℃。而对于可以重复使用的水杯一半采用耐高温无毒的高性能塑料如一般市场上常卖的都PP塑料杯，这种树脂本身来讲是不含有害物质，使用起来比较安全。在市场上也有很好的销售。 时代的发展人们开始追求个性化与人性化，因塑料水杯多变的造型、鲜艳的颜色、不怕摔打的特性，受到许多人喜爱。随着塑料水杯材料的不断进步，随着无毒无害环保材料的推广。塑料水杯在近五年还是有长足发展。 常见塑料水杯主要包括杯盖、杯体、密封圈和手柄四个部件。下面主要根据原材料选择、配方和加工工艺等方面介绍各杯体的成型过程。 1、选择聚合物及助剂的原因 PP是聚丙烯，PC是聚碳酸酯。 首先，从理论上讲二者都是无毒的，但是从耐老化和耐候性方面讲，PP更适合做水杯。 其次从合成方法上讲，PC一般是用双酚A型方法合成的，分子内含有苯环，虽然PC本身耐热性很好，但是作为高分子材料，其内部仍然含有一些低分子物质，这些物质在受热见光的情况下，会挥发分解，并且大多是致癌的。 因此通常情况下PP水杯更安全。但是为什么市面上有很多PC水杯呢？这是因为，PC的透明性更好，更有玻璃的质感，所以商家为了取悦消费者也会生产PC的水杯。 （1）pp聚丙烯材料有催化剂，分子质量调节剂做成水杯的话加颜料。透明剂最好不能加无机盐的透明剂。 使用特性：耐130℃高温，透明度差，可重复使用。 强度刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。但低温时变脆，不耐磨、易老化。   PP在加工时要添加金属钝化剂和抗氧剂助剂，这些助剂对人的身体没有好处。但是与其他塑料相比，PP是无毒的，添加的助剂对人的危害最小，加上PP可以在110℃以下的水里进行沸煮消毒。 危害分析：是唯一可放入微波炉盛装食品加热的塑料容器，清洁后可重复使用。特别提醒：一些微波炉餐盒的盒体用  05PP制成，盖却用不耐高温的06PS制成，决不可以与盒体一并放入微波炉加温食品。 （2）pc聚碳酸酯的，，一般含有少量双酚A，但是PC的硬度透明度耐温都很好。 使用特性：可重复使用，但避免使用破损或老化的容器 聚碳酸酯树酯是一种耐热、耐寒、具有良好机械性能的热塑性工程塑料。   由于具有无味、耐油、不易污染的特点，因此，聚碳酸酯树脂主要用于制造和加工食品的横具(如饼干、功克力模具等)、婴儿奶瓶、食品加工PC聚碳酸酯:是一种新型的热塑性塑料，透明的度达90%，被誉为是透明金属。它刚硬而具有韧性，具有较高的冲击强度，高度的尺寸稳定性和范围很宽的使用温度、良好的耐热性和无毒性。PC的热性能优异，可在-100℃-130℃之间长期使用，脆化温度在-100℃以下。运用广泛,其中： 医疗器材：可作医疗用途的杯、筒、瓶以及牙科器械、药品容器和手术器械，甚至还可用作人工肾、人工肺等人工脏器   日用方面作奶瓶、餐具、玩具和模型等。   从材料来说，用PC应该更好一些，PC的价格也比PP较高。 机械等有抗冲击和一定透明度要求的食品容器和食品加工设备等。   卫生问题：聚碳酸酯树脂本身无毒，但双酚A与碳酸二苯酯进行酯交换时有中间体—苯酚产生。苯酚不仅具有一定的毒性，而且还会产生异嗅，影响食品的感官性状。聚碳酸酯树脂在50%和100%的乙二醇溶中浸泡30天其重量和抗张强度均有明显下降。因此，按照GB13116-9 1《食品容器、包装材料用聚碳酸酯成型品卫生》的规定，食品容器、包装材料用聚碳酸酯树脂和成型品中游离苯酚含量均应控制在0.05mg/l以下，而且不宜接触高浓度乙醇溶液   危害分析：因有少量双酚A在生产PC产品时没有彻底转化为PC的塑料结构，则可能会释出而进入食物或饮品中。所残  留的双酚A随温度升高而加速加量释放。因此不能盛热水。如果容器有破损必须停止使用，以防止细菌污染。 （3）PET聚酯，耐温不够，做凉水杯子可以。耐温也就70度。 PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯） 产品用途：纯净水、矿泉水、碳酸饮料的饮料瓶。 使用特性：不能装热水。耐热至70℃。只能一次性使用。     酸乙二醇酯(俗称聚酯)具有高强韧性、高阻气体、高透明性等良好的物理机械性能，并且耐酸、耐碱、耐溶剂和耐热(薄膜)。因此，聚对苯二甲酸乙二醇酯主要用于制作薄膜(作为复合食品包装袋的原料)、饮料瓶、油瓶及其他调味品瓶。   聚对苯二甲酸乙二醇脂树脂无毒，由于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂在自缩聚过程中要使用锑(一般为三氧化二锑或醋酸锑)作催化剂，所以，树脂中可能有锑的残留。锑为中等急性毒性的金属，对心肌有损害作用。国外也有使用锗作催化剂。因此，按照GB1314-91《食品容器及包装材料用聚对苯二甲酸乙二酯成型品卫生标准》的规定，食品容器、包装材料用聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂和成型品中锑的含量应分别控制在1.5mg/kg和0.05mg/l以下。   危害分析：盛装高温液体或加热瓶体会变形，可熔出有害物质。连续使用10个月后，可能释放出致癌物，对人体具有  毒性。用完后必须废弃，不要再用来作水杯，或做储物容器盛装酸性溶液或油脂等液体。 2、基本配方   控制聚合物分子量的物质，实质上是链转移剂。链转移常数和分子量调节剂用量是控制分子量的重要因素，过氧化二苯甲酰、二特丁基过氧化物、过氧化二叔丁烷、过氧化二异丙苯等。分子量调节剂可以直接添加,也可以制成母粒后,以母粒的形式添加。)，润滑剂（常用的润滑剂有硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺等。   很多石蜡类物质可作为润滑剂，如天然石蜡，液体石蜡(白油)，微晶石蜡等，但作用却各有差别。天然石蜡多用做外部润滑，可作为多种塑料的润滑剂、脱模剂，一般用量0.2~1phr，但其相容性、热稳定性和分散性不是很好，用量不能过大，最好与内润滑剂并用；而白油多用做PVC、PS的内润滑剂，润滑性能好、热稳定性也很好，一般用量0.5phr。它们均为无毒品，能用于食品包装。另有一种微晶石蜡：在塑料加工中它也被用作润滑剂，用量1~2Phr，热稳定性和润滑性比普通石蜡好。 低分子量的聚合物也广泛地用做润滑剂，如聚乙烯蜡、低分子量聚丙烯，其内、外润滑性都较好，且无毒。聚乙烯蜡适用于PVC等材料挤塑、压延加工，用量一般是0.1~1phr，可提高加工效率，防止薄膜粘连，改善填料或颜料的分散性，相容性和透明性不是很好；不规整结构低分子量聚丙烯可作为硬质PVC，PE的润滑剂，性能优良，能改善其它助剂的分散性，用量在0.05~0.5phr。），抗氧剂（按化学结构可分为酚类、胺类、含磷化合物、含硫化合物和有机金属盐等5大类。根据不同的作用机理,酚类和胺类又称为主抗氧剂，含磷和硫的化合物又称为辅抗氧剂。），透明剂(塑料透明剂通常被称为成核剂，a晶型成核透明剂此产品的特点旨在改善制品透明性、表面光泽、刚性和弯曲模量等。该系列产品适用于PP片材、饮料杯、仪表外壳等吹塑、注塑和挤出成型制品。   塑料加工中应用成核透明剂通常有两种方式：一种是将成核透明剂加入到树脂中直接混炼或挤塑成型；另一种可用成核透明剂与树脂、其它助剂混炼成一定含量的透明母粒，然后再与普通聚烯烃掺混使用以达到透明效果。 塑料透明剂产品应用： 在相应材料中添加本品0.2～0.4%，即可达到理想的增透效果。该成核透明剂的加入可使材料的力学性能提高。适用于制造透明塑料制品，在透明聚丙烯片材及透明聚丙烯管上也被广泛使用。不仅可以与聚丙烯干混直接使用，而且了可以先制成2.5～5％的母粒后使用。 3、工艺及其选择的原因 不同吹塑方法，由于原料、加工要求、产量及其成本的差异，在加工不同产品中具有不同的优势。 这里从宏观角度介绍吹塑的特点。中空制品的吹塑包括三个主要方法：挤出吹塑：主要用于未被支撑的型坯加工；注射吹塑：主要用于由金属型芯支撑的型坯加工；拉伸吹塑：包括挤出一拉伸一吹塑、注射一拉伸一吹塑两种方法，可加工双轴取向的制品，极大地降低生产成本和改进制品性能。此外，还有多层吹塑、压制吹塑、蘸涂吹塑、发泡吹塑、三维吹塑等。但吹塑制品的 75 ％用挤出吹塑成型， 24 ％用注射吹塑成型， 1 ％用其它吹塑成型；在所有的吹塑产品中， 75 ％属于双向拉伸产品。挤出吹塑的优点是生产效率高，设备成本低，模具和机械的选择范围广，挤出吹塑是塑料中空制件生产的主要成型方法之一，适于PE、PP、PVC、热塑性工程塑料、热塑性弹性体等聚合物及各种共混物，主要用于成型包装容器，储存罐与大桶，还可成型用于汽车工业等工业制件。挤出吹塑成型跟其他的塑料中空成型一样，其主要优点是生产的产品成本低，工艺简单，效益高，但其突出缺点是制品壁厚尺寸及均匀性不易控制。     挤出吹塑成型是将挤出成型的半熔融状态的塑料管坯(型坯),趁热置于各种形状的模具中,并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀,使其紧贴于模腔壁上成型,经冷却脱模后得到中空制件的热成型过程。它的整个成型过程可以分为:型坯形成、型坯吹胀以及冷却和固化三阶段。 （1）.型坯成型 型坯形成是指通过挤出成型得到半熔融状态的塑料管坯(型坯)。随着中空吹塑制件的几何形状越来越复杂,设计良好的预成型型坯对以最小的材料消耗获得所需求的壁厚分布且结构稳定的制件有着重要的意义,也就是在型坯成型阶段通过采用调节型坯的壁厚分布形状,以使吹塑制品的壁厚分布趋于均匀. （2）.型坯吹胀 型坯吹胀是指将塑料管坯趁热置于模具中,并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀，紧贴于模腔壁上成型，这个阶段的成型直接影响制品的外形，壁厚均匀性以及制品的性能，是整个成型过程的关键环节. （3）.制品冷却及固化     制品冷却及固化是指型坯吹胀紧贴模壁后凭借热扩散率较高的模具和压缩空气进行冷却，冷却至一定温度后开模，再在空气中冷却的过程。一般包括外冷却（制品外表面与模腔间的导热），内冷却（制品内表面与冷却空气或其它介质间的对流传热）及开模后冷却（制品的内外表面与空气或其它介质的自然对流传热）。 制品冷却及固化阶段的实验研究主要是测量制品瞬态温度、收缩率、翘曲等。 4、成本分析 产品 牌号 区域 价格（元｜吨） PC 110 台湾 22000 PC 1520 美国 9800 PC G2510 日本 30000 pp H550 美国 7100  pp R701 美国 7900 pp 2370Y 韩国 6800 pp J340 韩国 7300 PP报价与其级别和地区有关，如下表： 单位：元/吨 PP根据其颗粒种类、颜色等报价也有区别： PP一级透明颗粒，黑色PP粒料注塑：6000 元/吨左右 PP透明颗粒，用于注塑，挤出，拉丝： 10500-11000 元/吨 PP一级白色颗粒 白色，颗粒料： 8700-9300元/吨 PP一级蓝色再生料 蓝色，颗粒料： 7500-8500 元/吨 PP无纺布杂色颗粒 杂色，颗粒料： 9700-9900元/吨 PP黑色颗粒 吸塑级，黑色，颗粒： 6500-6800 元/吨 由于塑料水杯的使用方便，使用材料少，一般价格都很便宜。通过对各种塑料的成型工艺的学习和资料的整理，像我对塑料水杯的造型设计，无论是杯子的大小或杯子各部分的尺寸，都与其相应的成型工艺有着密切的关系。只有设计好杯子的尺寸才能选择制作相应的进行加工成型。总之，多姿多彩的塑料水杯以其优良的综合性能，合理的价格和有利于环境而产品日益扩大，前景最为看好。  当然根据不同地区报价会有不同。 5、参考文献 ⒈宁来， 聚丙烯透明成核剂的开发与进展， 上海塑料,03，.l. ⒉  陆蛛，杨海山梨醉类聚丙始成核荆的开发与应用进展J.塑料助剂，2002，(l):14一18 ⒊ 黄斌云.成核剂在PP中的应用〔J].塑料科技.2001，(4):4O一43.　 ⒋ 李馥梅，透明聚丙烯的制备方法及性能控制因素，塑料科技，2004，  6 ⒌  陶红•透明聚丙烯发展和应用[J]•上海塑料,2001,(1):31 6、王炳淑,李庆奎,马金华. SMC模塑大型盆状制品成型工艺探讨[J]. 工程塑料应用, 1998,(09) . 7、张力,张恒,杨勇. 复合材料轴承的试件制备与模具设计[J]. 工程塑料应用, 2002,(08) 8、黄虹,李军,陈元芳,胡红军,张长璞. 中小型中空塑件的多管坯挤出吹塑成型技术研究[J]. 工程塑料应用, 2004,(04) .