保溫杯材料選擇及工藝講解課件

1、保溫杯材料的選擇與加工工業(yè)設(shè)計0701 王芳 0107106102目錄保溫杯概況不同材質(zhì)保溫杯原理保溫杯結(jié)構(gòu)及造型保溫杯的零部件展示大眾保溫杯案例分析（內(nèi)膽）兒童使用保溫杯案例分析（外殼）老人使用保溫杯案例分析（特殊材質(zhì)）具體案例分析 保溫杯一般是由陶瓷或不銹鋼加上真空層作成的盛水的容器,頂部有蓋,密封嚴(yán)實,真空絕熱層能使裝在內(nèi)部的水等液體延緩散熱,以達(dá)到保溫的目的。 返回目錄保溫杯是從保溫瓶發(fā)展而來的，保溫原理與保溫瓶一樣，只是人們?yōu)榱朔奖惆哑孔龀杀１乇瓋?nèi)膽大多由玻璃鍍銀，鋁，銅等金屬，銀色的杯膽能反射熱水的輻射，杯膽和杯身的真空能阻斷熱力的傳遞，從而阻止熱對流。以達(dá)到保溫的效果。不同材

2、質(zhì)的保溫原理1. 2.由富含多種人體所需元素的天然紫砂構(gòu)成內(nèi)膽。分為磁化紫砂保溫杯和普通紫砂保溫杯兩種。(a)前者主要采用杯蓋磁塊裝在杯蓋磁套內(nèi)，杯體磁塊裝在杯體磁套內(nèi)，在杯蓋磁套上放有杯蓋封片，杯蓋磁托襯托在杯蓋磁套底部，在杯體內(nèi)膽與杯殼體之間填充保溫材料，以達(dá)到保溫的效果。(b)普通紫砂保溫杯由外殼、上外蓋、內(nèi)膽、磁鐵、保溫層以及水擋圈組成。它將保溫層設(shè)置在內(nèi)膽和外殼間的下部，其保溫層采用由高分子材料制成，水擋圈是設(shè)置在內(nèi)膽和外殼間的上部，它具有良好的密封性能，內(nèi)膽采用紫砂材料制成。將雙層優(yōu)質(zhì)不銹鋼內(nèi)部抽真空處理，容器內(nèi)的真空隔熱層，能有效地答到保溫的效果。3.返回目錄保溫杯根據(jù)使用的功能

3、要求，產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu) ：造型大方，時尚，有質(zhì)感 色彩感強(qiáng)，線條流暢可攜帶，大容量，方便外出使用，耐摔易于攜帶，小容量大方美觀，不易攜帶,適合家居使用返回目錄保溫杯大致可以分為杯蓋（上蓋和按鈕），外殼，內(nèi)膽，底墊，橡膠圈等部分。外殼：由于保溫杯對外殼的要求不高，較多采用不銹鋼，塑料（PP、PC、ABS等)，木材。杯蓋：上蓋的選材大多與外殼材質(zhì)一致。按鈕：多選用ABS或PVC。內(nèi)膽：根據(jù)原理的不同，內(nèi)膽可使用玻璃鍍金屬（多鍍鋁，銀，少鍍銅），紫砂，陶瓷，骨瓷等。底墊：其作用為防滑，可選用異戊橡膠。密封膠圈：材料為硅氧樹脂或者通用橡膠。 內(nèi)膽底墊按鈕密封圈杯蓋保溫杯上蓋：不銹鋼上蓋運動型杯上蓋上蓋和

4、按鈕合一雙蓋的蓋子多蓋杯各零部件的不同結(jié)構(gòu)展示：按鈕：側(cè)面及正面圖底墊：防滑設(shè)計，減少杯子倒下壞損的概率。外殼：塑料外殼木質(zhì)外殼不銹鋼外殼密封圈：返回目錄案例分析：大眾使用保溫杯保溫杯的主要功能是保溫效果及保溫時間的長短，屬于盛物器皿，要求無毒，具有良好的絕緣性，非導(dǎo)熱性。避免高溫及熱源處，避免驟冷驟熱。造型需求：為了迎合大眾的口味，保溫杯大多需要時尚新穎，美觀大方，易于攜帶。重點分析內(nèi)膽的材料選擇A.內(nèi)膽多采用玻璃鍍鋁（銀，銅）。其中玻璃為熱的不良導(dǎo)體，銀色的杯膽能反射熱水的輻射，同時在真空構(gòu)成，三層加保。真空內(nèi)膽的兩層玻璃間夾層需為氣壓低于10-1pa的真空，使氣體傳熱可忽略不計；內(nèi)壁鍍有

5、低輻射膜，使輻射傳熱盡可能小。其中玻璃鍍金屬的原理利用了銀鏡反應(yīng)，即銀粒離子與葡萄糖反應(yīng)，葡萄糖中的醛基有還原性，將銀離子還原成銀單質(zhì)，以一薄層附著在瓶膽上，形成了光亮的銀鏡。由于銀的造價高，因此目前制鏡技術(shù)正朝著真空鍍鋁(鋁鏡)或離子真空鍍膜(鎢鏡或鈦鏡)方向發(fā)展。但后者要求設(shè)備復(fù)雜、技術(shù)難度大且廠家一次性投資大，而且目前鍍層的面積有限(如受離子真空鍍膜機(jī)容積所局限)，因此目前仍廣泛采用鍍銀技術(shù)。 玻璃的性能要求：耐溫急變性能（經(jīng)受溫度的急劇變化），耐水性能（抗水解性能，不污染內(nèi)盛物），耐壓性能，適應(yīng)吹制和加工性能。選用的材料：保溫杯玻璃鍍銀采用耐熱硼硅酸鹽玻璃，其熱膨脹系數(shù)低，耐溫度急變性

6、強(qiáng)，硬度高、脆性大、原料的來源豐富，生產(chǎn)工藝簡單 材料加工工藝：配合料制備玻璃的熔制瓶坯吹制成型退火消除不均衡冷卻造成的熱應(yīng)力 、檢驗（內(nèi)瓶坯洗瓶、割口；外瓶坯割底）套瓶塞石棉拉底接尾外瓶割口封口兩層玻璃夾層為氣壓低于10-1pa的真空，通過抽空管進(jìn)行水洗、鍍銀抽真空割尾密封瓶膽檢驗成品 鍍銀采用化學(xué)鍍：化學(xué)粗化、敏化，溶劑加硝酸銀一步法?；瘜W(xué)鍍銀加工工藝特性：1、均鍍能力和深鍍能力好，可在形狀復(fù)雜的表面上產(chǎn)生均勻厚度的鍍層；2、空隙少；3、設(shè)備簡單、操作容易；4、鍍層具有特殊的機(jī)械、物理、化學(xué)性能5、速度較慢、成本較高玻璃吹制機(jī)生產(chǎn)過程B. 不銹鋼內(nèi)膽 需要原料焊接性能好，耐腐蝕性能好，厚度

7、公差一般要求較高，為-3%5%，延伸率高（53%）硬度較低（170%），內(nèi)部晶粒等級在7.08.0之間，深沖性能極佳，產(chǎn)品一般都需經(jīng)過幾道次的拉伸才能完成，如果原料延伸方面達(dá)不到的話，在加工深拉制品時產(chǎn)品極易產(chǎn)生裂紋、拉穿的現(xiàn)象，影響成品合格率，當(dāng)然也就加大了廠家的成本。(1)選材的基本要求：1、0Cr19Ni9 (304) 作為不銹耐熱鋼使用最廣泛，用于食品設(shè)備、一般化工設(shè) 備、原子能工業(yè)等；高延展性、耐腐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度、機(jī)械性能良好；深沖壓、彎曲等常溫加工性能較好，熱處理后不會硬化；非磁性，使用溫度：-196至800 。2、13Cr-7.7Ni-2Cu（304Cu） 添加Cu，拔絲

8、性和抗時效裂紋性好，故可進(jìn)行復(fù)雜形狀的產(chǎn)品成形，以提高抗菌性及塑造性的鋼種。 暖瓶、廚房用Sink Pot、團(tuán)體供飯設(shè)施保溫瓶、廚房洗滌槽、鍋、壺、保溫飯盒等。3、0Cr17Ni12Mo2 (316) 添加Mo，耐蝕性、耐空氣腐蝕性、高溫強(qiáng)度特別好，適合于使用在惡劣條件。加工硬化性能良好。 海水設(shè)備、化學(xué)、造紙，肥料生產(chǎn)設(shè)備、照相、食品工業(yè) 。4、1Cr18Ni9Ti(AISI321) 具有較好的力學(xué)性能便于進(jìn)行機(jī)械加工,沖壓和焊接.在氧化性環(huán)境中具有優(yōu)良的耐蝕性和良好的耐熱性,但對溶液中含有Cl離子的介質(zhì)特別敏感容易發(fā)生晶間腐蝕.使用最廣泛適用于食品、化工、醫(yī)藥、原子能工業(yè)等；(2)選用材料

9、的特點：名稱0Cr19Ni9 (304)13Cr-7.7Ni-2Cu （304Cu）0Cr17Ni12Mo2(316)1Cr18Ni9Ti （AISI321 )耐腐蝕 性 良好 良好 優(yōu)秀 一般 延展性 良好 優(yōu)秀 良好 良好焊接性能 優(yōu)秀 優(yōu)秀 優(yōu)秀 良好 價格約20元/kg約20多元/kg約30元/kg約60元/kg（3）所選材料的比較：不銹鋼內(nèi)膽真空技術(shù)分為有尾和無尾真空技術(shù)兩大類。（4）內(nèi)膽技術(shù)要求：技術(shù)1： “有尾真空”-（管式真空）屬傳統(tǒng)的工藝技術(shù)，采用的是“壓封技術(shù)”，缺憾是這種技術(shù)措施在微觀上是不能完全保證密閉的。 “無尾真空”是目前國內(nèi)外最先進(jìn)的工藝技術(shù)之一，即器皿在真空的環(huán)

10、境條件下，由計算機(jī)控制完成抽氣、封焊、冷卻的工藝過程。它采用的是“熔封技術(shù)”，可以保證長期不放氣不漏氣。整體抽氣“無尾真空”的設(shè)備屬大型設(shè)備，自動化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量水平高，故造價也昂貴。而且管理和使用技術(shù)復(fù)雜，不易掌握，單件產(chǎn)品電耗高于“有尾真空”數(shù)倍，然而，由于技術(shù)水平高等特點，必定成為不銹鋼真空器皿生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向和消費追求產(chǎn)品的技術(shù)條件。 內(nèi)膽與外殼的鑲接采用的是焊接。釬焊是采用比母材熔點低的填充材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于母材熔點的溫度，借釬料熔化填滿母材間的間隙并與母材相互擴(kuò)散實現(xiàn)連接的焊接方法 。釬焊的加工工藝分類很多，按熱源分為：烙鐵釬焊、波峰釬焊、火焰釬焊

11、、浸沾釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊和真空釬焊。其中，保溫杯所使用的釬焊為火焰釬焊。用可燃?xì)怏w與氧氣或壓縮空氣混合燃燒的火焰作為熱源進(jìn)行焊接?；鹧驸F焊設(shè)備簡單、操作方便，根據(jù)工件形狀可用多火焰同時加熱焊接。 同時，保溫杯的釬焊屬于硬釬焊。應(yīng)用特點：接頭表面光潔，氣密性好，形狀和尺寸穩(wěn)定，焊件的組織和性能變化不大，釬料熔化而焊件不熔，可連接相同的或不相同的金屬及部分非金屬。技術(shù)2：304采用H0Cr21Ni10焊接，焊后固溶處理；316采用H0Cr19Ni12Mo2焊接，焊后10501100攝氏度固溶處理；AISI321采用H0Cr21Ni10焊接，焊后固溶處理。加工工藝特性：（1）釬焊加熱溫度較低，

12、接頭光滑平整，組織和機(jī)械性能變化小，變形小，工件尺寸精確。 （2）可焊異種金屬，也可焊異種材料，且對工件厚度差無嚴(yán)格限制。 （3）有些釬焊方法可同時焊多焊件、多接頭，生產(chǎn)率很高。 （4）釬焊設(shè)備簡單，生產(chǎn)投資費用少。 （5）接頭強(qiáng)度低，耐熱性差，且焊前清整要求嚴(yán)格，釬料價格較貴。 材料的加工工藝及特性：返回目錄兒童保溫杯1.由于兒童行動不小心，易受損，材料選擇上宜耐摔的類型；2.兒童的負(fù)重力小，可選用質(zhì)量較輕的塑料產(chǎn)品；3.為使用方便可附加中栓，小口蓋等零構(gòu)件；4.產(chǎn)品顏色鮮艷，造型小巧可愛。綜上所述，可選塑料作為兒童保溫杯的原材。兒童保溫杯內(nèi)膽結(jié)構(gòu)與 大眾使用保溫杯內(nèi)膽結(jié)構(gòu)大致相同。重點分析

13、外殼塑料的選材。（1）材料的選擇：A. PC的選用 PC是一種無定型、無臭、無毒、高度透明的無色或微黃色熱塑性工程塑料，具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，尺寸穩(wěn)定；具有良好的耐熱性和耐低溫性；拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剛性和絕緣性也突出；重量輕、抗沖性好，耐一定的高溫和腐蝕溶液洗滌，作為可回收利用 。PP的選用 無毒、無味，度小,強(qiáng)度剛度,硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,常見的酸、堿有機(jī)溶劑對它幾乎不起作用，可用于食具，但是成型收縮率大，沖擊性差。ABS的選用 ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。它一般是不透明的，外觀呈

14、淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、耐水、無機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑 。 種類 PC ABS PP 透明度 好 一般 好剛度、強(qiáng)度好、較高好、高較好、較高 韌性 較好 好低溫下差 價格約26000元/t約10000元/t約9000元/t（2）選用材料物理性能的比較：（3）材料的加工工藝及加工特性的比較：PC的加工工藝：可采用注塑、擠出、吹塑、熱壓和旋轉(zhuǎn)模塑成型，也可采用輥壓和冷壓法驚醒冷加工成型。PP的加工工藝：PP可用擠出、吹塑、注塑、模壓、真空成型等方法，但主要是注塑法為主。ABS的加工工藝：可以通過注塑、吹塑、擠出、發(fā)泡及熱成型等

15、工藝加工。 PP板 ABS板PC板中空制品的性能特點與用途：這類的塑料制品具有重量輕，強(qiáng)度高，密封性好，不易破損，耐水防潮，防腐蝕，阻隔性好等特點，既美觀又衛(wèi)生，方便攜帶和運輸。生產(chǎn)工藝的順序如下： 主、輔原料按配方要求計量摻混在一起攪拌均勻擠出混煉造粒（或直接用粉料）擠出機(jī)或注塑機(jī)塑化原料塑化熔料成型型坯 冷卻定型預(yù)熱型坯吹賬成型修邊制品 吹脹成型修邊制品 吹塑成型特點注塑成型特點1.原料塑化質(zhì)量好2.模具結(jié)構(gòu)簡單，制造費用低3.可成型帶有嵌件容器和帶把手容器及各種不規(guī)則形狀容器4.能成型不同原料多層復(fù)合制品5.叫容易調(diào)換不同顏色的制品，顏色在原料中分散較均勻1.制品沒有飛邊，外形尺寸精確，

16、穩(wěn)定性好，生產(chǎn)中沒有回料和廢料2.制品厚度可預(yù)先在成型型坯時調(diào)控3.可適應(yīng)多種塑料成型，但更適合硬質(zhì)的注射成型4.制品沒有拼合縫，頸部和螺紋尺寸精度高，適合成型廣口和形狀簡單的小型容器保溫杯外殼屬于中空制品綜合保溫杯的性能要求，可選擇注塑工藝進(jìn)行加工，三種材料注塑工藝的比較：PCPPABS干燥處理PC材料具有吸濕性，加工前的干燥很重要。建議干燥條件為120130，812個小時。加工前的濕度必須小于0.02%如若儲存適當(dāng)則不需要干燥處理。建議干燥條件為8090下最少干燥2小時。材料溫度應(yīng)保證小于0.1%。熔化溫度260340220275 ，注意不要超過275 210280；建議溫度：245。模具

17、溫度40804080 ，建議使用50 2570（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）注射壓力盡可能地使用高注射壓力可大到1800bar5001000bar注射速度對于較小的澆口使用低速注射，對其它類型的澆口使用高速注射中高速度總結(jié)：保溫杯外殼的溫度要求并不高，可以根據(jù)制作外殼的透明度來決定使用PC或是ABS，用PC加工易使用吹塑成型，尺寸精確度不高但是成本更低，PP不好加工，所以除了特定要求外使用范圍沒有前兩種廣泛，盡管價格更便宜。返回目錄中老年人群使用保溫杯1. 可以使用大眾型保溫杯；2. 中老年人由于身體狀態(tài)逐漸衰弱，可使用具有保健功能的保溫杯；造型上更偏穩(wěn)重，富有古典氣息

18、。陶瓷 瓷質(zhì)白如玉、明如鏡，無鉛，無鎘，綠色環(huán)保杯。無任何重金屬對人體造成的危害是絕對綠色環(huán)保的產(chǎn)品。 陶瓷中大半是燒結(jié)陶瓷，因為它難以像金屬和塑料那樣使熔化的熔液流入模型，靠本身的塑性變形性質(zhì)而用熱壓鑄成形法制成制品，所以采用粉體成形，然后進(jìn)行燒結(jié)的方法來生產(chǎn)。 /cn/images/flow.swf 鏈接為特地陶瓷的加工流程FLASH，可由此等同到陶瓷工藝品的燒結(jié)。 下圖為陶瓷的一般加工工藝：陶瓷保溫杯B. 紫砂保溫杯 紫砂：采用天然紫砂泥，主要化學(xué)成分有氧化硅、鋁、鐵、鈣、鎂、錳 。屬性為陶瓷，但是介于陶與瓷之間，最適宜于泡茶，傳熱緩慢，保溫性強(qiáng)，冷熱急變性好。 內(nèi)膽采用天然紫砂泥（富含

19、多種人體需要的微量元素和礦物質(zhì)），避免了高真空杯易煮熟茶葉現(xiàn)象，也能保證紫砂杯的透氣性，具有泡茶不走味，不易變質(zhì)的優(yōu)點，讓茶湯更加香醇美味。紫砂保溫杯紫砂保溫杯紫砂壺的成型不同于瓷器，而是采用泥片鑲接發(fā)成型，即先將紫泥打成一定厚薄均勻的泥片，分別做出壺的各個部件，再黏結(jié)在一起，成為壺的雛形；再加以修整、完善，才算制成壺坯。由于紫砂有圓器和方器兩類，故又形成“拍身桶成型”及“鑲身桶成型”兩種基本成型工藝。制作圓形紫砂壺，用拍身桶成型法，制作紫砂壺方形器用鑲身桶成型法。磨具成型是一種將打好的泥片或身桶，放入石膏模具內(nèi)，通過擠壓而成型。這種方法操作簡單，能夠制作出復(fù)雜多變的器形，有利于批量生產(chǎn)。 C. 骨瓷 骨質(zhì)瓷本身是目前瓷種中最高檔的一種，透明度很高，質(zhì)地輕巧，為自然的奶白色，本身成型與色澤形成主要依靠氧化硅、氧化鋁和氧化鈣，其中氧化鈣的含量越高，色澤越好。在燒制的過程中因為加入了牛骨粉，也就提高了其含鈣量，長期使用骨瓷