一种咖啡杯的制造方法及采用该方法制造的咖啡杯与流程

本发明涉及注塑技术，特别涉及一种咖啡杯的制造方法及采用该方法制造的咖啡杯。
背景技术：
：现代生活的衣、食、住、行之中包含着更多的内容，对于食，人们已经不再仅仅满足于饱腹，而是会在满足饱腹的前提之下，追求精神上所带来的愉悦感，因此人们在闲暇之余，会吃点甜品，喝杯咖啡作为休闲。目前，申请公布号为CN108742031A的中国发明专利公开了一种具有保健功能的紫砂咖啡杯，包括紫砂咖啡杯体和紫砂咖啡杯盖，以及位于紫砂咖啡杯体两侧的提手，所述紫砂咖啡杯体设有镂空的孔洞和引流块，所述孔洞设置于所述紫砂咖啡杯体底部，所述引流块设于紫砂咖啡杯体的侧壁上且靠近或粘贴着所述紫砂咖啡杯体底部，所述孔洞呈类工字型排布，所述紫砂咖啡杯体底部中间凸起进一步引流。不管是陶瓷、塑料还是紫砂材质的咖啡杯，组成其杯体的材料都是一些难以降解的物质，在将咖啡杯丢弃后，会对环境造成重大污染。技术实现要素：本发明的第一目的是提供一种咖啡杯的制造方法，选用生物原料进行制造，使这种咖啡杯可降解，从而达到减少环境污染的目的。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种咖啡杯的制造方法，包括以下步骤：S1母粒处理，先将聚乳酸树脂母粒打碎成粉末，然后往聚乳酸树脂粉末中加入竹纤维，充分搅拌混合，得到聚乳酸与竹纤维的混合物；S2混炼造粒，对聚乳酸与竹纤维的混合物进行混炼，得到片状高分子混合物，然后将片状高分子混合物粉碎成颗粒状，得到复合高分子母粒；S3清洗烘料，先对对高分子复合母粒进行清洗，清洗完成后加热烘干，以除去其中的水分；S4注塑成型，将高分子复合母粒注塑形成杯体以及杯盖，随后再通过二次注塑的方式在杯盖上形成弹性密封垫。通过采用上述方案，聚乳酸是以乳酸为原料聚合得到的，而乳酸又可通过农作物发酵获得，其原料来源充分，且可再生，同时乳酸又是生命代谢过程中的必然产物，可被微生物完全分解，故而丢弃后不容易对环境造成污染；同时由于聚乳酸塑料质地硬脆，受冲击后非常容易产生开裂，而竹纤维韧性高、强度好，往聚乳酸中加入竹纤维后，能够显著提高复合材料的抗冲击性能，并且竹纤维也是可生物降解的材料，既不会影响产品的可降解性，同时又能够显著提升产品的力学性能。本发明的进一步设置为：所述步骤S1中，竹纤维在使用之前需要先进行活化处理，具体方法为：先将竹纤维放入NaOH水溶液中浸泡40～50h后用滤网分离出竹纤维，然后用自来水反复冲洗至中性后在70～80℃下干燥至质量恒定，之后将干燥后的竹纤维放入MDI的丙酮溶液中，再在70～80℃的水浴锅中加热3～4h，待丙酮完全挥发后将竹纤维在70～80℃下干燥至质量恒定。若直接将竹纤维混入聚乳酸中，那么由于竹纤维与聚乳酸是两种完全不同的物质，在高分子聚合物之间会存在结合度低的问题，而结合度低则会导致材料硬脆易开裂，通过采用上述方案，先用氢氧化钠浸泡能够除去竹纤维中的蜡质、油脂等物质，纯化竹纤维，减少竹纤维中的杂质，使得竹纤维更容易与MDI进行结合；而MDI，全称为二苯基甲烷二异氰酸酯，其通常应用于聚氨酯的生产过程，主要具有提高韧性、提升强度以及提高粘合性的作用，在附着于竹纤维上后，能够活化竹纤维，在提高竹纤维柔韧性的同时，提升竹纤维与聚乳酸之间的结合度，进而提升复合材料整体的力学性能；同时由于MDI常温下为固态，且不溶于水，只能溶于有机溶剂，要想让竹纤维与MDI充分结合，最好的方式是让MDI分散后再与竹纤维进行结合；丙酮作为一种有机溶剂，具有易挥发的特性，同时又能够通过加热的方式完全清除，因此以MDI的丙酮溶液浸泡竹纤维再加热蒸发丙酮的方式能够让MDI在浓缩的过程中充分渗透进竹纤维中与其进行结合，提升竹纤维的活化效率，从而使得竹纤维能够与聚乳酸之间具有更高的结合度。本发明的进一步设置为：所述聚乳酸与竹纤维的混合物中，聚乳酸的质量占比为70％～80％，竹纤维的质量占比为20％～30％。通过采用上述方案，聚乳酸是众多人工合成的有机树脂中的一种，其在耐受温度内，可经受任意裁剪后再通过熔融进行复原，因此其具有良好的再塑性能，而竹纤维是天然植物纤维，本身不具备粘性，加热也无法熔化，可塑性较差，若在聚乳酸中的添加量太大，容易造成复合材料散碎，影响材料的成型性能；但是竹纤维添加的量太少，又会使得复合材料的硬度不够，易变形，20％～30％的添加量，既能够保证复合材料的成型性，同时又能够让复合材料具备足够的强度，因此是竹纤维较为合理的添加量。本发明的进一步设置为：所述步骤S1中，聚乳酸和竹纤维在混合的过程中还添加有表面光洁剂，所述表面光洁剂的添加量为聚乳酸和竹纤维混合物重量的0.1％～0.5％。竹纤维是天然纤维，组织较为粗糙，加入后，会降低聚乳酸的光滑度，使两者结合后的复合材料变得粗糙，那么用这种材料制造而成的咖啡杯在盛装咖啡的时候，就很容易附着咖啡污渍，导致污渍难以清洗，通过采用上述方案，加入表面光洁剂后，能够增加复合材料的光洁度，使材料表面更加光滑油润，这样咖啡渍就不容易附着在咖啡杯上，从而达到提高咖啡杯抗污能力的目的；虽然表面光洁剂能够提高咖啡杯的抗污能力，但添加量太多的话，又会导致聚乳酸和竹纤维的复合材料变得容易碎散，使其成型性下降，因此需要合理控制表面光洁剂的添加量。本发明的进一步设置为：所述表面光洁剂选用白矿油。通过采用上述方案，白矿油是一类主要由烃类物质组成的混合物，食品级白矿油广泛应用于食品加工设备的润滑以及作为面包、饼干等食品的脱膜剂，可有效提高应用对象的油润性，因此在加入后能够有效提高竹纤维和聚乳酸复合材料的光洁度和油润性，从而达到提高咖啡杯抗污能力的目的。本发明的第二目的是提供一种咖啡杯的制造方法，能够对杯口进行封闭，阻挡咖啡从杯体内溅出，从而达到避免污损衣物的目的。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种咖啡杯，包括杯体和杯盖，所述杯体的杯口内壁上开设有内螺纹，所述杯盖上一体形成有螺圈，所述螺圈上开设有外螺纹，所述杯盖通过螺纹配合的方式固定于杯体上。通过采用上述方案，杯盖上的螺圈能够方便杯盖与杯体进行连接，让咖啡杯盛装咖啡后能够进行封闭，使得杯内的咖啡不容易洒出，从而达到避免咖啡溅出对衣物产生污损的目的。本发明的进一步设置为：所述杯盖上背向杯体凸起形成有环状杯沿，环状杯沿在杯盖上围绕形成有环形腔，所述环状杯沿上开设有饮用口，且在杯盖上设置有用于封闭饮用口的封盖。通过采用上述方案，当需要饮用杯体内的咖啡时，可以通过翻转封盖的方式，使杯盖上的饮用口暴露出来，由于饮用口的尺寸较小，人在饮用时基本可以完全覆盖住饮用口，这样即使受到外力碰触，杯体内的咖啡也不容易洒出来，并且在饮用后，又可通过反转封盖的形式将饮用口封堵，从而达到阻止杯内咖啡洒出的目的。本发明的进一步设置为：所述封盖包括铰接于环形腔内的半圆片、一体设置于半圆片的自由端上的U型扣，所述U型扣上形成有用于供环状杯沿嵌入的搭扣腔，且在搭扣腔内设置有用于封堵饮用口的弹性密封垫。通过采用上述方案，半圆片是封盖的主体，而U型扣在搭扣在环状杯沿上后，能够和环状杯沿一起对弹性密封垫形成挤压，进而对饮用口进行密封，同时U型扣又能够阻挡弹性密封垫与环状杯沿脱离接触，事其对饮用口进行持续封堵，从而达到阻挡杯体咖啡洒出的目的。本发明的进一步设置为：所述杯盖上且位于环形腔内的部分朝向背对杯体的一侧突出形成有嵌块，所述半圆片上向内凹陷形成有供嵌块嵌入的嵌槽，且所述环状杯沿远离饮用口的一侧凹陷形成有供U型扣嵌入的翻盖槽。通过采用上述方案，嵌块和嵌槽相互配合能够对封盖进行限制，阻挡封盖产生翻转，而翻盖槽则在封盖打开时供U型扣嵌入，这样嵌块才能顺利嵌入嵌槽内对封盖形成限制，故当人在打开封盖饮用咖啡的时候，封盖就不容易乱晃而对人鼻梁产生碰击，从而达到提高用户体验的目的。综上所述，本发明具有以下有益效果：1.使用聚乳酸及竹纤维复合材料制造的咖啡杯具有可生物降解的特性，能够在自然界自然分解，并且分解后只产生二氧化碳和水，因此不容易像普通塑料那样对环境造成污染；2.活化处理后的竹纤维能够与聚乳酸具有更高的结合度，使得聚乳酸和竹纤维的复合材料具有更高的力学性能，从而使得采用这种材料制造而成的咖啡杯具有更高的使用寿命；3.表面光洁剂能够提高聚乳酸和竹纤维复合材料的光洁度，进而提升咖啡杯的油润性，使得咖啡渍不容易附着在咖啡杯上，从而使采用这种材料制造的咖啡杯具有更高的抗污能力。附图说明图1是本发明咖啡杯的整体结构图；图2是本发明咖啡杯的杯盖结构示意图；图3是本发明咖啡杯的杯盖结构示意图，用于体现泄气孔的位置。图中：1、杯体；11、内螺纹；2、杯盖；21、螺圈；211、外螺纹；22、环状杯沿；23、环形腔；24、封盖；241、半圆片；242、U型扣；25、盖体；3、饮用口；4、翻盖槽；5、泄气孔；6、弹性密封垫；7、嵌槽；8、嵌块；9、搭扣腔。具体实施方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明。实施例1：一种咖啡杯的制造方法，包括以下步骤：S1母粒处理，先将聚乳酸树脂母粒打碎成粉末，然后往聚乳酸树脂粉末中加入竹纤维和表面光洁剂，充分搅拌混合，得到聚乳酸与竹纤维的混合物。混合物中，聚乳酸的质量占比为80％，竹纤维的质量占比为20％，表面光洁剂选用白矿油，添加量为聚乳酸和竹纤维总重量的0.2％。需要注意的是，竹纤维在使用之前需要先进行活化处理，具体方法为：先将竹纤维放入浓度为10％的NaOH水溶液中浸泡48h后用滤网分离出竹纤维，然后用自来水反复冲洗至中性后送入电子恒温干燥箱内以70℃的温度干燥至质量恒定，之后将干燥后的竹纤维放入浓度为10％的MDI的丙酮溶液中，再在70℃的水浴锅中加热4h，待丙酮完全挥发后将竹纤维送入电子恒温干燥箱内在70℃下干燥至质量恒定。竹纤维取自天然毛竹，将其破碎成粉末状后使用，竹纤维的组织强韧，力学性能优良，单一的聚乳酸虽然可塑性能好，并且具有可生物降解的特性，但质地脆，耐冲击性能差，因此加入竹纤维后能够提高聚乳酸的抗冲击强度。同时，竹纤维与聚乳酸又属于两种完全不同的材料，若是直接将其与聚乳酸进行结合，那么两者的结合度就会比较低，混炼所得的复合材料的强度就比较差。而MDI具有提高材料韧性、强度以及提高不同材料之间粘结力的作用，因此被MDI渗透活化后的竹纤维能够与聚乳酸进行更好地结合，进而提高聚乳酸和竹纤维复合材料的整体力学性能。S2混炼造粒，将聚乳酸与竹纤维的混合物送入混炼机内进行混炼，得到片状高分子混合物，然后将片状高分子混合物送入塑料粉碎机内粉碎成颗粒状，得到复合高分子母粒。S3清洗烘料，先对对高分子复合母粒进行清洗，清洗时先用浓度为75％的乙醇进行浸泡，然后捞出后用流动的清水进行冲洗，清洗完成后放入烘箱内进行加热烘干，以除去其中的水分。S4注塑成型，将高分子复合母粒送入注塑机内注塑形成杯体以及杯盖，随后再通过二次注塑的方式在杯盖上形成弹性密封垫。对比例1：一种咖啡杯的制造方法，不添加竹纤维，而是采用纯聚乳酸树脂进行制备，其余添加成分、比例、工艺方法均与实施例1完全相同.对比例2：一种咖啡杯的制造方法，添加20％的竹纤维，但竹纤维不经过活化处理，而是直接加入到聚乳酸粉末中，其余添加成分、比例、工艺方法均与实施例1完全相同。对比例3：一种咖啡杯的制造方法，聚乳酸的质量占比为70％，竹纤维的质量占比为30％，其余添加成分、比例、工艺方法均与实施例1完全相同。对比例4：一种咖啡杯的制造方法，聚乳酸的质量占比为75％，竹纤维的质量占比为25％，其余添加成分、比例、工艺方法均与实施例1完全相同。对比例5：一种咖啡杯的制造方法，聚乳酸的质量占比为85％，竹纤维的质量占比为15％，其余添加成分、比例、工艺方法均与实施例1完全相同。对比例6：一种咖啡杯的制造方法，聚乳酸的质量占比为90％，竹纤维的质量占比为10％，其余添加成分、比例、工艺方法均与实施例1完全相同。力学性能实验分析：分别将实施例1以及对比例1至对比例5所得的混合物进行混炼制得复合材料，在混炼复合材料的过程中，要观察并记录混合物的成型性，然后将制得的复合材料分别截取30件长、宽、高分别为20mm、10mm、2mm的试样小块，然后将这些试样小块装到万能力学试验机上分别进行撞击实验以及拉断实验，记录试样小块破碎以及断裂时所受的力，具体性能表征见表1。表1试样小块破碎及断裂时的受力值记录表表中可成型性代表的是材料的可塑造能力，这个性能直接影响树脂材料的机械加工性，成型性越好，代表机械加工时越容易；材料破碎时的受力值，实际代表的是材料的抗冲击强度；而材料断裂时的受力值，则代表材料的抗拉强度。分析表其中实施例1和对比例1的试验数据可知，单独的聚乳酸成型性好，抗拉强度高，但其抗冲击强度却远低于抗拉强度，而在加入竹纤维后，虽然抗拉强度有所下降，但是其抗冲击强度却能得到显著提高，并且此时材料的抗冲击性能与抗拉性能相近，对于材料来说，各方面的性能都趋于均衡，是最好的，因此竹纤维能够显著改善聚乳酸的力学性能。再对比实施例1和对比例2的试验数据可知，经过活化处理后的竹纤维，在加入聚乳酸后，与不经过活化处理的竹纤维相比，其抗冲击性能以及抗拉性能都要优于后者，而影响高分子与高分子混合物性能的关键因素是高分子之间的相容性，形容性差，那么高分子之间的结合度就低，混合后形成的复合材料的力学性能表现就不佳，因此从这两组数据的对比中可以看出，活化处理，能够有效提升竹纤维与聚乳酸之间的相容性。继续分析表1中实施例1以及对比例3到对比例6的数据可知，竹纤维的添加量越大，首先复合材料的成型性能在变差，这是由于竹纤维本身不具备可熔融凝聚的性能，因此其可塑性差，加入后会对复合材料的成型性能造成负面影响，并且其添加量的增加，先是对复合材料的抗冲击性能的提高具有促进作用，但是在竹纤维的添加量达到20％以后，再继续增加竹纤维的添加量对于复合材料的抗冲击性能反而起到负面影响；同时，在竹纤维加入的过程中，复合材料的抗拉性能一直在下降，因此综合复合材料抗拉性能以及抗冲击性能的整体考虑，选择竹纤维的添加量为20％为宜。对比例7：一种咖啡杯的制造方法，不添加表面光洁剂，其余添加成分、比例、工艺方法均与实施例1完全相同。对比例8：一种咖啡杯的制造方法，表面光洁剂选择白矿油，添加量为聚乳酸和竹纤维总重量的0.1％，其余添加成分、比例、工艺方法均与实施例1完全相同。对比例9：一种咖啡杯的制造方法，表面光洁剂选择白矿油，添加量为聚乳酸和竹纤维总重量的0.3％，其余添加成分、比例、工艺方法均与实施例1完全相同。对比例10：一种咖啡杯的制造方法，表面光洁剂选择白矿油，添加量为聚乳酸和竹纤维总重量的0.4％，其余添加成分、比例、工艺方法均与实施例1完全相同。污渍附着力实验分析：将上述实施例1以及对比例7至对比例10所制得的复合材料分别截取30件长、宽、高分别为20mm、10mm、2mm的试样小块，同时需观察记录表面光洁剂加入后复合材料混炼时的成型难易程度，然后用划线笔在制得的试样小块上画出两条交叉的对角线，再将试样小块平铺放置于水平桌面上，然后用胶头滴管吸取墨水后移至实验小块上两条对角线的交叉点正上方，往每个实验小块上分别滴加一滴墨水，然后将水平桌面倾斜30°，观察并记录墨水在试样小块上的滑行距离，具体性能表征见表2。表2墨水滑行距离记录表组别成型性滑行距离(mm)实施例1好37对比例7好15对比例8好26对比例9较好38对比例10差39分析表2中实施例1以及对比例7到10的数据可知，随着表面光洁剂添加量的增多，复合材料的成型性逐渐变差，也就是机械加工难度越来越大；同时，随着表面光洁剂加入量的增多，墨水在试样小块上的滑行距离逐渐增大，这说明复合材料表面的油润性在提高，那么材料的抗污能力也在提高，并且提升明显，但是当表面光洁剂的添加量达到0.2％以后，再继续增加使用量，对于复合材料抗污性能的提升已不明显，反而导致其机械加工难度显著增大，这是由于表面光洁剂是油性物质，加入后会削弱高分子间的结合力，使其变得容易碎散，因此综合材料的抗污能力以及可加工性考虑，选择其添加量为0.2％为宜。实施例2：如图1所示，一种咖啡杯，包括杯体1和杯盖2，杯体1呈下小上大的圆筒状，在其杯口内壁上开设有内螺纹11。如图2所示，杯盖2包括螺圈21、环状杯沿22、环形腔23、封盖24，螺圈21一体形成于杯盖2一侧的表面上，在螺圈21上开设有外螺纹211，使用时，杯盖2通过螺圈21与杯体1之间的螺纹配合固定于杯体1上。环状杯沿22一体形成于杯盖2上，且其朝向远离螺圈21的一侧凸起，在环状杯沿22上开设有饮用口3，且在环状杯沿22远离饮用口3的一侧凹陷形成有翻盖槽4。环形腔23由环状杯沿22在杯盖2上围绕形成，在环形腔23内且靠近饮用口3的一侧开设有泄气孔5(见图3)。封盖24包括半圆片241、U型扣242，半圆片241铰接于杯盖2上，且位于环形腔23内；在半圆片241上且对应泄气孔5的位置通过二次注塑形成有弹性密封垫6，当半圆片241朝向饮用口3一侧翻转时，弹性密封垫6嵌入泄气孔5内对其进行封堵；在半圆片241背对弹性密封垫6的一侧还开设有嵌槽7，杯盖2上且位于环形腔23内凸出形成有形状、尺寸与嵌槽7完全相同的嵌块8，这样当半圆片241朝向远离饮用口3的一侧翻转时，嵌块8嵌入嵌槽7内对半圆片241的翻转形成限制。U型扣242一体固定于半圆片241的自由端上，在U型扣242上形成有用于供环状杯沿22嵌入的搭扣腔9，在搭扣腔9内通过二次注塑形成有弹性密封垫6，且弹性密封垫6的位置与饮用口3相对应，这样当U型扣242与环状杯沿22相嵌合时，其能够推挤弹性密封垫6对饮用口3形成封堵，并且当半圆片241朝向远离饮用口3一侧翻转时，U型扣242嵌入翻盖槽4内。具体实施过程：使用时，打开封盖24，使杯盖2上的饮用口3暴露出来，由于饮用口3的尺寸较小，人在饮用时基本可以完全覆盖住饮用口3，这样即使受到外力碰触，杯体1内的咖啡也不容易洒出来，并且在饮用后，又可通过反转封盖24的形式将饮用口3封堵，从而达到阻止杯内咖啡洒出的目的。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页1 2 3