Требования, предъявляемые к изделию

Технологическая часть

 

Выпускаемое изделие

 

В дипломном проекте рассматривается технологический процесс изготовления фужера емкостью 150 мл.

 

Назначение изделия

Фужер 150 мл предназначен для обслуживания населения, особенно в многолюдных мероприятиях, на линиях воздушного, водного и железнодорожного транспортов. Является посудой одноразового пользования.

 

Конструкция изделия

На рисунке 1 приводится конструкция фужера емкостью 150 мл.

 

Рисунок 1. Конструкция фужера 150 мл

 

Фужер состоит из двух частей: верхней части (емкости) и ножки, с помощью которой фужер удерживается в вертикальном положении. Обе части фужера изготавливаются отдельно и совмещаются в процессе монтажа. Основные размеры фужера приводятся на рисунке 1.

 

Требования, предъявляемые к изделию

К готовому изделию предъявляются требования: эксплуатационные, по физико-механическим показателям, по хранению и транспортировке в соответствии с ГОСТом 28250–89 и ГОСТом 11645–73.

Физико-механические показатели материала для фужера 150 мл должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 1.

 

Таблица 1. Нормы физико-механических показателей.

Перечень физико-механических показателей	Норма	ГОСТ
1	2	3
Стойкость к горячей воде	Изделие должно сохранять внешний вид и окраску, не деформироваться и не растрескиваться при температуре (70±5)°С	28250–89
Миграция красителя (стойкость красителя к протиранию)	Не допускается	28250–89
Стойкость к слабым щелочам	Изделие должно сохранять форму и гладкую поверхность	28250–89
Плотность, кг/м³	1050–1080	28250–89
Массовая доля золы, %, не более	0,10	28250–89
Стойкость к термическому старению при 150°С, ч., не менее	360	28250–89
Прочность (предел эластичности), МПа	26	28250–89
Ударная вязкость по Изоду образца с надрезом, 23°С, кДж/м²	10	28250–89

 

Изделия не должны иметь острых (режущих, колющих) кромок, если это не определено функциональным назначением изделия. Следы от формирующегося инструмента не должны иметь острых (режущих, колющих) краев. Не допускается выступание литника над опорной поверхностью.

Внешний вид наружной поверхности изделия в зависимости от метода его изготовления должен удовлетворять следующим требованиям:

– при изготовлении изделий методом литья под давлением не допускаются подтеки, наличие не расплавляющихся (запрессованных) складок, проколов, трещин.

Материалы и красители, применяемые для изготовления изделия из пластмасс, должны быть разрешены к применению Минздравом России, а НД или ТД на такие изделия или группу изделий должны быть согласованы с Минздравом России в установленном порядке.

В случае допущения изготовления изделий из производственных отходов из пластмасс это указывают в НД ил ТД на изделие или группу изделий. Применение производственных отходов из пластмасс для изготовления изделий, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами, должно быть согласованно с Минздравом России. Применение производственных отходов из пластмасс для изготовления изделий детского ассортимента не допускается.

Фужер 150 мл должен отвечать эксплуатационным требованиям, основные из которых включены в таблицу 2.

 

Таблица 2. Эксплуатационные требования

Перечень эксплуатационных требований	Показатель внешнего вида
1	2
Поверхность	Чистая и блестящая
Внешний вид	Не иметь деформаций
Диаметр включений на площади 10 см², шт.	Не более 0,3
Количество включений на площади 10 см², шт.	Не более 1

 

Изделие транспортируют всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на данном виде транспорта.

Изделия, упакованные в пачки и коробки, транспортируют железнодорожным транспортом в контейнерах по ГОСТ 20435 или ГОСТ 22225 или пакетированными в термоусадочную пленку. В контейнерах тара должна быть уложена рядами с заполнением пустот прокладочным материалом. Изделия, упакованные в ящики из картона или мешки, транспортируют по железной дороге по вагонными отправками или в контейнерах. Изделия, упакованные в плотные деревянные или фанерные ящики, транспортируют по железной дороге мелкими отправками.

Транспортирование речным транспортом проводится в контейнерах по ГОСТ 20435 или пакетами. Транспортирование автомобильным транспортом проводится в картонных коробках и ящиках, в бумажных пачках и мешках без упаковки их в деревянные ящики. Изделия из пластмасс хранят в крытых сухих складских помещениях на расстоянии не менее 1 м от нагревательных приборов в условиях, исключающих воздействие агрессивных сред (кислотной, щелочной и др.), а также легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Изделия должны быть защищены от прямого воздействия солнечного света. Упакованные изделия укладывают в штабелях на обрешетках, поддонах или стеллажах. Расстояние от пола должно быть не менее 0,1 м. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение изделий, отправляемых в районы Крайнего Севера и приравненные к ним районы – по ГОСТ 15846.

 

Сырье и материалы

 

Перечень материалов

Для изготовления фужера 150 мл рекомендуется использовать основные вспомогательные и упаковочные материалы.

Таблица 3. Перечень материалов

Наименование материала	Назначение материала	Обозначение документа ГОСТ
1	2	3
Основные материалы
Композиция на основе полистирола общего назначения (ПСМ-158K)	Изготовление корпуса фужера 150 мл	20282–86
Композиция на основе полипропилена (ПП-01–250)	Изготовление ножки для фужера 150 мл	11645–73
Вспомогательные материалы
Ацетон	Для протирки оснастки, термоштампов.	2768–84
Силиконовая смазка	Для протирки пресс-форм и термоштампов в момент их запуска	ТУ 2257–001–54736950–01
Уайт-спирит	Для протирки пресс-форм и термоштампов	314–78
Салфетки бумажные	Для протирки пресс-форм, термоштампов.
Упаковочные материалы
Короб 600x400x495 мм	Для упаковки одноразовой посуды	7276–89
Картонная упаковка	Для упаковки наборов одноразовых столовых приборов и посуды с информацией об упакованной продукции	7933–89
Пленка ПВХ ш. 300 мм. (350 мм.)	Применяется для достаточной герметичности упаковки.	ГОСТ 25951–83

 

Ниже следует характеристика основных свойств перечисленных материалов.

 

Основные материалы

Для изготовления фужера емкостью 150 мл в качестве основных материалов следует использовать композиции на основе полистирола и полипропилена, рецепт которых приводится в таблице 4.

Таблица 4. Рецепты полимерных композиций

Наименование компонента	На 100 массовых частей
1	2
Корпус фужера 150 мл
Полистирол 158К «BASF» Эмульфин К Ионол	100 2 1
Итого	103
Ножка фужера 150 мл
ПП-01–250 Гидроксибензофенон Стеарат Ca Тинувин П-803	100 1 0,2 0,3 0,3
Итого	101,8

 

Перечисленные рецепты композиций должны отвечать нормам контроля и нормам физико-механических показателей, включенных в таблицу 5.

 

Таблица 5. Нормы контроля и физико-механические показатели

Наименование показателей	Нормы	ГОСТ
1	2	3
Нормы контроля ПСМ 158К «BASF»
Плотность кг/м³	906	22372–77
Диэлектрическая проницаемость при частоте 1 МГц, не более	2,6	22372–77
Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц, не более	2,6	22372–77
Массовая доля остаточного мономера (стирола), %, не более	0,10	15820–82
Массовая доля воды, %, не более	0,1	11736–78
Нормы контроля ПП-01–250
Плотность кг/м³	900–910	11645–73
Насыпная плотность гранул, кг/м³	480–520	11645–73
Массовая доля летучих, %, не более	0,10	11645–73
Нормы физико-механических показателей ПСМ 158К «BASF»
Прочность при разрыве, МПа (кгс/см²), не менее	49,0 (500)	11262–80
Температура размягчения по Вика, °С, не ниже	95	15088–83
Показатель текучести расплава, г/10 мин	1,3–3,0	11645–73
Нормы физико-механических показателей ПП-01–250
Температура тепловой деформации при нагрузке 0,46 Н/мм²,	70–96	11645–73

 

В таблице 6 рассмотрены основные свойства компонентов рецептур ПСМ 158K и ПП-01–250.

 

Таблица 6. Основные свойства компонентов рецептур полимерных композиций

Наименование компонента, химическая формула, ГОСТ, расшифровка	Основные свойства компонента	Определение класса компонента
1	2	3
ПСМ 158К «BASF» (Полистирол) ГОСТ 28250–89 Две первые цифры – ударная вязкость и десятикратное значение содержания остаточного мономера М – ударопрочный полистирол, полученный полимеризацией стирола в массе. К – не окрашенный.	Плотность 906 кг/м³. Прозрачен, обладает очень хорошими оптическими свойствами. Обладает повышенной хрупкостью, прочность при разрушающем напряжении при растяжении от 39 до 41 МПа, при этом относительное удлинение очень маленькое. Твердость по Бринелю от 137 до 200 МПа. Обладает хорошими теплофизическими свойствами, удельное объемное электрическое сопротивление находится в пределах 10^6–10^7 Ом на метр. Обладает высокой кислото-щелочестойкостью, растворяется в некоторых хлорсодержащих растворителях, бензоле, в некоторых сложных эфирах. Может сульфироваться, галогенироваться, нитроваться. Пропускает 90% видимого спектра, но ультрафиолетовые лучи и инфракрасные проходят гораздо меньше.	Пластмассы – это один из видов полимерных материалов, состоящих из длинных цепей макромолекул, которые, в свою очередь, имеют линейное или разветвленное строение. Перерабатываются в области высокоэластического и вязкотекучего состояния, эксплуатируются в области стеклообразного состояния.

Обоснование рецептуры

Для корпуса фужера 150 мл.

Полимерная композиция предназначена для корпуса фужера 150 мл, должна отвечать нормам контроля, приведенным в таблицах 1, 5. Кроме того, полимерная композиция должна быть атмосферо – погодо – водо – кислото – щелочестойкой. Учитывая перечисленные требования, считаем, что для основы этой полимерной композиции подойдет полистирол марки 158К «BASF». Он хорошо смешивается со всеми компонентами полимерной композиции, обеспечивает в полимерной основе рецепта все требуемые технологические свойства и физико-механические показатели, относительно недорог, физиологически безвреден. В связи с невысокой пластичностью, малой морозо – кислото – щелочестойкостью для полистирола используют добавки пластификатора эмульфина К 2–8 массовые части. В процессе эксплуатации эмульфин К вступает в межмолекулярное взаимодействие с полистиролом и придает ему весь комплекс физико-механических показателей. Количество эмульфина К выбрано с учетом требуемых физико-механических показателей.

Ионол (1 массовая часть), используемый в рецепте, является противостарителем химического действия. Увеличивает химическую стойкость при переработке полистирола в изделие.

Все перечисленные компоненты в указанных количествах обеспечивают полимерной композиции рассмотренные ранее физико-механические и технологические свойства в условиях эксплуатации изделия в интервале температур от -30 до +100–105ºС, а также минимальную себестоимость полимерной композиции.

Для ножки фужера 150 мл.

Полимерная композиция предназначена для ножки фужера 150 мл, должна удовлетворять нормам контроля, приведенным в таблицах 1, 5. Кроме того, полимерная композиция должна быть атмосферо – погодо – водо – кислото – щелочестойкой. Учитывая перечисленные требования, считаем, что для основы этой полимерной композиции подойдет полипропилен марки ПП-01–250. Он хорошо смешивается со всеми компонентами полимерной композиции, обеспечивает в полимерной основе рецепта все требуемые технологические свойства и физико-механические показатели полимера, относительно недорог, физиологически безвреден. Для увеличения морозостойкости при переработке материала, повышения его текучести в рецепте использована добавка стеарата кальция (0,2 массовые части). Он сокращает цикл литья под давлением, защищает полимер в процессе литья под давлением при повышенной температуре.

Антикоррозионная добавка гидроксибензофенон (1 массовая часть) является комплексным противостарителем химического действия, повышает стойкость изделия к моющим средствам, к различным агрессивным средам, придает стойкость к механическим воздействиям, является также фотостабилизаторам.

Тинувин (0,3 массовые части), используемый в рецепте, является термостабилизатором процесса переработки. Позволяет повторно использовать отходы на основе полипропилена без изменения их физико-механических показателей, сохраняя величину молекулярной массы.

В рецепте использован краситель. Для придания черной окраски в полимерную композицию добавляют углерод технический П-803 в количестве 0,3 массовых частей. Он придает требуемый темный цвет, что обеспечивает изделию эстетические свойства.

Все перечисленные компоненты в указанных количествах обеспечивают полимерной композиции рассмотренные ранее физико-механические и технологические свойства в условиях эксплуатации изделия в интервале температур от -30 до +100–105ºС, а также минимальную себестоимость полимерной композиции. Для упаковки фужера 150 миллилитров рекомендовано использовать вспомогательные материалы, перечень и основные свойства которых включены в таблицу 7.

Таблица 7. Основные свойства вспомогательных материалов.

Наименование вспомогательного материала	Основные свойства вспомогательных материалов		Наименование документа (ГОСТ/ТУ)
	Показатель	Норма
Ацетон	Плотность, г/ см Температура кипения, С Показатель преломления, n / D	0,7908 56,24 1,356	ГОСТ 2768–60
Силиконовая смазка СКТ-4	Вязкость при 20 С Предельная рабочая t, С Внешний вид, цвет продукта   Массовая доля нелетучих веществ при 150о	150 80–100 Маслянистая прозрачная жидкость от бесцветного до коричневого   87	ТУ 2389–320–05763458–98–2001
Салфетки бумажные	Материал Размер, мм	Целлюлоза 200х200	ГОСТ Р 51121–97

 

Характеристика основных свойств упаковочных материалов, используемых при изготовлении изделия, приводится в таблице 7.1.

 

Таблица 7.1. Основные свойства упаковочных материалов

Наименование упаковочного материала	Основные свойства упаковочных материалов		Наименование документа
	Показатель	Норма
1	2	3	4
Короб	Размеры, мм Применяемый материал	600х380х0,12 гофрокартон	ГОСТ 13513–84
Этикетка транспортная	Размеры, мм Материал	90х133 бумага	ГОСТ 14192–96
Этикетка паллеты	Размеры, мм Материал	210х297 бумага	ГОСТ 14192–96
Этикетка потребительская	Размеры, мм Материал	90х133 бумага	ГОСТ 14192–96
Поддон	Размеры, мм Высота паллеты, мм	800х1200 2030	EUR
Лента «Скотч»	Ширина, мм Цвет	20 красный	Импорт ОСТ 6–19–416–80
Пленка «Стрейч».	Размеры, мм	0,023х500	ГОСТ 25951–83
ПЭ пленка (рукав).	Размеры, мм	750х0,12	ГОСТ 10354–82