吹塑座椅生產(chǎn)技術(shù)——08奧運主賽場“鳥巢”座椅.doc

吹塑座椅生產(chǎn)技術(shù)08奧運主賽場“鳥巢”座椅2008年第18卷第6期塑料包裝23吹塑座椅生產(chǎn)技術(shù)8奧運主賽場”鳥巢”座椅謝文春(南京金陵塑膠化5-_有限公司)摘要本文針對中空吹塑座椅成型時的型坯擠出,封包,吹塑等不同階段工藝進(jìn)行了分析,并介紹了08奧運主賽場”鳥巢”座椅生產(chǎn)一些基本情況,就該座椅生產(chǎn)要點,難點做了分析與總結(jié),提出了一些建議與對策.關(guān)鍵詞型坯擠出吹塑座椅改性PP封包一,概述中空吹塑座椅與玻璃鋼座椅和其它硬質(zhì)塑料注射座椅相比,中空吹塑座椅具有鮮明的優(yōu)點.一是舒適性好,座椅為雙層中空結(jié)構(gòu),富有彈性,座靠舒適;二是耐沖擊,耐熱,耐水性好,不會因日曬,雨淋,冰凍,沖擊而發(fā)生龜裂和損壞.三是耐一般化學(xué)物品,耐洫l生好,當(dāng)沾有油漬,污漬時,極易清洗.O8奧運主賽場”鳥巢”座椅要求達(dá)到室內(nèi)使用的高阻燃要求;同時要求能在長時間的日照下不褪色,且保持顏色鮮艷,具有較高的耐光老對矛盾原料,中國石化指定燕山分公司成立專題組進(jìn)行攻關(guān),以燕山石化生產(chǎn)的嵌段共聚PP為基礎(chǔ),經(jīng)添加各種助劑改性造粒,在耐候,阻燃等方面都達(dá)到了國際先進(jìn)水平.據(jù)國家權(quán)威部門檢測,該產(chǎn)品具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能(高強(qiáng)度,高韌性),阻燃性能(B1難燃級別),抗光老化性能(耐紫外線照射,至少三年不會褪色)等.聚丙烯分子鏈基本為線性結(jié)構(gòu),加熱軟化點與熔點接近,燃燒熱高,高熔體強(qiáng)度低,吹塑性能不好.且為達(dá)到高阻燃,抗老化等性能要求,添加了大量特殊的抗老化和紫外線吸收劑,阻燃劑等,增加了成型加工難度.化性能.由于高阻燃性能和耐光老化性能是一原料主要技術(shù)指標(biāo):測試項目檢測標(biāo)準(zhǔn)計量單位性能指標(biāo)熔體質(zhì)量流動速率(MFR)230/2.16GB廠r3682-2000g/10rain1.0密度(A法:GB/T1033-1986g/丙rfl1.0o0拉伸屈服應(yīng)力(速度50mrn/min)IS05272:1993MPa2323GB/T18431996kJimz50缺口懸臂梁沖擊強(qiáng)度2OGB/T18431996kJ/m5.0阻燃性能GB/T.86241997級別B1難燃耐候性能三年內(nèi)不變色彎曲模量GB/T9341-2000MPa100o洛氏硬度GB廠I19342-1998R90塑料包裝2008年第l8卷第6期懸掛式鳥巢座椅(中國紅)二,生產(chǎn)設(shè)備與模具設(shè)計:1,生產(chǎn)設(shè)備選用張家港王牌機(jī)械:中空成型機(jī)HC100W,該設(shè)備的儲料機(jī)頭的流道流暢,光潔度高,利于螺桿清洗與換色,控制系統(tǒng)采用高功能的三菱PLC,使用30點MOOG壁厚控制系統(tǒng).設(shè)備主要參數(shù):擠出機(jī)直徑:100ram長徑比:25:1電動機(jī)功率:55Kw加熱功?率:30Kw儲料量:12L口模直徑:280ram,鎖模力:500KN2,口模機(jī)頭口模是決定型坯尺寸及形狀的重要裝置,對型坯是否滿足吹塑要求有直接影響.對吹塑座椅而言扁型異型口模是最適合的,但一般機(jī)組都不具備.此次生產(chǎn),我們使用發(fā)散式芯模,芯模采用特殊設(shè)計,具有二級壓縮功能,口模工作表面光潔度達(dá)到1O以上,且尺寸嚴(yán)格按設(shè)計要求加工,模芯定型段長度選取合適,口模套略高于芯模.口模直徑根據(jù)成型PP原料芯模分子量大小,分子量分布寬窄及口模結(jié)構(gòu),充分考慮熔體離模膨脹,確認(rèn)15模直徑為280mm,座椅最寬尺寸為430ram,吹脹比達(dá)到1.5.由于座椅原料易降解,生產(chǎn)過程不能長期停車,超過一定時間,就要拆卸口模進(jìn)行清理,要定期清理口模上的粘焦料,口模上也不可有深劃痕或瘤出物,否則擠出的型坯上會出現(xiàn)豎紋等缺陷.3,模具吹塑座椅為保證外觀質(zhì)量,模具大都需噴砂或皮紋處理.皮紋處理成型,外觀質(zhì)量基本可得到保證,因此尤以為多.但為達(dá)到椅面光滑,細(xì)膩及皮質(zhì)效果,鳥巢座椅模具采用噴砂處理.座椅漏水孔為美觀需要采用垂直于椅面的垂直漏水孔,成型漏水孔的型芯與水平線有較大的角度,為避免開模時,漏水孔型芯拉壞椅面,漏水孔成型使用了液壓抽芯(開模時抽芯退,便于脫模);另外座椅四個安裝嵌件螺絲,為避免吹塑成型時,熔料進(jìn)人嵌件螺紋內(nèi),影響安裝時螺絲旋人深度,定位銷長度要比螺絲旋人深度長1-2mm,如此定位銷長度達(dá)到10mm左右,長定位銷與水平線有一定角度,開模時會與嵌件發(fā)生阻礙,摩擦,設(shè)計為氣動抽芯(開模時2008年第18卷第6期塑料包裝25抽芯退,定位銷陷人模具);吹塑座椅模具排氣塞布局合理,排氣性能好及易于清洗;模具設(shè)計先進(jìn),”鳥巢”座椅外觀設(shè)計突破了傳統(tǒng)體育場座椅的設(shè)計風(fēng)格,結(jié)合現(xiàn)代人的審美觀念,采用水滴形動感流暢的線條,圓潤的曲面端莊大方,輕盈飽滿,與”鳥巢”整體風(fēng)格相契合.另外,”鳥巢”座椅符合人體工程學(xué)原理,避免了觀眾因長時間觀看比賽而引起的疲勞感,給觀眾提供了更多的舒適感.三,生產(chǎn)技術(shù)特點:1,生產(chǎn)流程:原料配,混料螺桿塑化嵌件安裝型坯擠出模芯低壓吹氣型坯末端封口(封包)合模吹塑排氣開模產(chǎn)品取出精細(xì)修邊檢測裝箱2,產(chǎn)品質(zhì)量控制:(1)技術(shù)要求:?執(zhí)行QB/T26012003(體育場館公共座椅標(biāo)準(zhǔn).【2)座椅表面外觀質(zhì)量:座椅表面不允許有氣泡,豎紋和劃痕出現(xiàn);產(chǎn)品成型完整,表面達(dá)到啞光以及布質(zhì)的效果;表面無冷斑或表面褶皺現(xiàn)象;制品應(yīng)達(dá)到平滑過渡,線條流暢,不允許出現(xiàn)棱角,修整后痕跡不明顯;座椅背面標(biāo)識字體清晰美觀;制品嵌件熔合飽滿,無松脫.(3)座椅重量與尺寸的穩(wěn)定性:座椅每只進(jìn)行稱重,重量控制2.64-0.05kg.壁厚控制系統(tǒng)控制精度高,反應(yīng)迅速,型坯長短控制一致.不定期縱向切開產(chǎn)品,用測厚儀檢測產(chǎn)品壁厚,觀察分型面處熔合情況.聚丙烯的收縮成型大,材料收縮率在垂直熔體流動方向與平行熔體流動方向存在差異,制品各個部位的尺寸和外形幾何形狀精度要高,變形及收縮小,無影響后續(xù)安裝的形狀變形與尺寸收縮,座椅要求有一致性與互換性.(4)座椅的力學(xué)性能:為保證座椅的力學(xué)性能,座椅樣品必須進(jìn)行實用性測試,其中耐久性試驗必須達(dá)到2O萬次及以上;座面翻轉(zhuǎn)試驗必須達(dá)到20萬次,椅座(含阻尼裝置)耐久性試驗必須達(dá)到5萬次及以上.四,影響吹塑制品質(zhì)量的成型工藝因素盡管影響吹塑制品質(zhì)量的因素較多,但優(yōu)化的工藝參數(shù)可以提高生產(chǎn)效率,降低原材料消耗,優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量.1,型坯形成階段:(1)原料混合,輸送及下料:因奧運座椅對原料要求較高,所以在生產(chǎn)座椅之前,已委托燕山石化樹脂研究所,將中國紅與長城灰兩種原料所有改性助劑與顏料已混合,擠塑造粒做成.為相應(yīng)環(huán)保奧運,制品飛邊料與不合格品可進(jìn)行粉碎,回收使用.粉碎料顆粒大小合適,與新料混合時間適當(dāng),混合過程與倒人料槽內(nèi)時避免分層.粉碎料的回用會影響產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量與顏色及料筒進(jìn)料段下料,粉碎料中不可存在較多毛絮,嚴(yán)格按比例添加粉碎料用量.要避免原料在料斗內(nèi)架橋或下料速度出現(xiàn)較大變化,影響塑化質(zhì)量.(2)料簡與儲料頭溫度:吹塑機(jī)的溫度控制系統(tǒng)包括料筒,儲料頭溫度及溫度控制儀表.溫度控制儀表精度應(yīng)達(dá)到1,最好有顯示電流儀表及電熱斷路報警系統(tǒng),以確保每塊電加熱完好,測溫準(zhǔn)確,反饋及時.機(jī)組溫度控制有料筒1區(qū),2區(qū),3區(qū),4區(qū),5區(qū),以及儲料模頭6區(qū),7區(qū),8區(qū),9區(qū),1O區(qū).口模1O區(qū)溫度控制至關(guān)重要,是影響制品26塑料包裝2008年第l8卷第6期溫度1區(qū)2區(qū)3區(qū)4區(qū)5區(qū)6區(qū)7區(qū)8區(qū)9區(qū)l0區(qū)設(shè)定值()185190190l90195l95190190190185表面質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它一般比儲料頭其它區(qū)溫度低51O度,若制品表面粗糙,說明溫度略低.溫度太高或太低,影響型坯擠出時狀態(tài),如內(nèi)卷,外卷甚至皺褶.(3)螺桿轉(zhuǎn)速:螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)合理控制,維持穩(wěn)定,應(yīng)根據(jù)原料對螺桿剪切的允許度及模具冷卻效果情況等,來制定合理的制品循環(huán)周期,合理的螺桿轉(zhuǎn)速.因吹塑機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速控制采用變頻器控制,儲料到位,變頻器停止工作,擠出時又恢復(fù)運轉(zhuǎn).所以每周期制品取出,嵌件螺絲安放后,本周期儲料應(yīng)恰好接近到位,可自動擠出.等待儲料或螺桿停轉(zhuǎn)很長時間都是不正?，F(xiàn)象,等待儲料延長了生產(chǎn)周期;塑化快,螺桿長時停轉(zhuǎn),物料塑化可能不均勻,物料在儲料缸內(nèi)停留時間過長,易引起降解,同時長時螺桿停轉(zhuǎn),再次啟動時,變頻器可能出現(xiàn)超載.2,型坯擠出下料型坯從模唇與模芯的間隙中擠出為下料階段.此時,吹塑機(jī)壁厚控制系統(tǒng)影響長度方向壁厚分布,型坯離模膨脹和型坯垂伸這兩種現(xiàn)象也同時影響型坯成型壁厚.(1】型坯預(yù)吹階段:吹塑座椅椅面與椅背之間角度接近90度,座椅背面拐角處拉伸吹脹較大,壁厚薄,椅面拐角處拉伸吹脹小,壁厚很厚.壁厚曲線設(shè)定時首先應(yīng)增加座椅拐角區(qū)域厚度,其次為盡量減少原料浪費,縮短冷卻周期,最好有徑向壁厚控制,分型面模具示意圖增加最好座椅背面拐角處厚度,減少座椅正面拐角處厚度.或者在型坯擠出時,可適當(dāng)讓型坯向模具椅面方向歪斜,以降低椅面型坯厚度.型坯擠出結(jié)束合模時,椅面與椅背結(jié)合突出處會首先接觸型坯,引起型坯彎折,為避免型坯內(nèi)表面的接觸,粘附,以及改善制品壁厚的均勻性,要對型坯進(jìn)行預(yù)吹脹.型坯預(yù)吹脹是從模芯中央往型坯內(nèi)吹氣,要合理控制封包起始時間與模芯吹氣起始與持續(xù)時間關(guān)系.(2)封包:封包有三種方式可以選擇:擠出起始階段,擠出過程中及擠出結(jié)束后.因為起始階段對模芯吹氣控制精度要求太高,吹氣量與擠出速度要有較高的配合;擠出結(jié)束后封包,型坯下垂嚴(yán)重,影響壁厚分布與控制精度.并且擠出結(jié)束后型坯呈圓筒狀,末端封包后,內(nèi)部含氣量高,合模過程中型坯易破裂.鳥巢座椅生產(chǎn)封包采用擠出過程中進(jìn)行人工手捏封包方式.因為本次座椅采用PP原料,熔體強(qiáng)度不高,吹塑性能不好,并且椅面與椅背結(jié)合突出處首先接觸型坯,并對型坯進(jìn)行擠壓,若采用完全封包不漏氣方式,座椅背面椅面與椅背結(jié)合處拉伸嚴(yán)重,造成該區(qū)域壁厚較薄,影響強(qiáng)度,并且因模具上部分型面不處于兩半模中央,而是處于較偏位置,合模時會將懸掛在口模上型坯拉斷,造成型坯破裂瞬間大量漏氣,因此型坯末端封包時,留有2030mm未封口,使型坯在合模過程中適當(dāng)漏泄氣,并以保證型坯不粘,成型吹氣針可靠插入及避免型坯過度膨脹為目的.封包時間及模芯吹氣要精心控制,控制不好,既可能造成型坯膨脹過大,成型制品飛邊大,影響產(chǎn)品重量,壁厚等,又可能型坯充氣2008年第18卷第6期塑料包裝27不足,型坯內(nèi)表面粘附或吹氣針插人困難,插人處塌陷或無法吹塑成型.擠出階段應(yīng)對長度方向壁厚進(jìn)行可靠設(shè)置,充分考慮離模膨脹與下垂拉伸的影響,每班將座椅破開,檢查壁厚,及時調(diào)整MOOG壁厚控制系統(tǒng),使每個產(chǎn)品周期型坯長度應(yīng)一致.3,合模高壓吹塑型坯高壓吹階段高壓吹脹型坯,使之貼緊模具型腔,實現(xiàn)產(chǎn)品塑性成型階段.該階段,影響產(chǎn)品成型的是型坯受高壓吹脹變形,型坯與模腔接觸變形.影響主要工藝參數(shù)有:合模速度,鎖模增壓壓力與時間,材料的收縮率,吹氣壓力,吹氣流量;模具材料,結(jié)構(gòu),模具排氣系統(tǒng)以及模具冷卻系統(tǒng)等.合模速度以及最后合模位置對制品中縫熔接強(qiáng)度有重要影響.合模速度先快后慢可減少閉模時沖擊力,保護(hù)模具,且使型坯夾斷處有較高的封接強(qiáng)度.因座椅生產(chǎn),座椅四周都有飛邊,最后慢合要考慮切坯刃口鋒利程度及四周飛邊大小,慢合速度不當(dāng)會引起最后鎖模位置差異或不到位.鎖模增壓壓力及時間保證避免吹脹過程中開模破裂或增壓時間與冷卻時間不到位,制品開模后分型面開裂現(xiàn)象.成型吹氣在合模后應(yīng)立即進(jìn)行,減少模具與未吹脹型坯接觸冷卻時間,避免留下二次吹脹印跡(模具壓縮型坯膨脹與型坯高壓吹塑膨脹).吹氣壓力6-7kgf/em,吹脹速率,吹氣量要盡可能要大,吹氣針要可靠插人,吹氣針直徑約為4mm,避免引起插入部位塌陷及吹氣針氣流方向型坯凹陷,制品表面出現(xiàn)白斑.提高吹氣壓力有益于制品貼緊模具冷卻,縮短冷卻時間及提高制品表面質(zhì)量.座椅表面質(zhì)量良好另一關(guān)鍵因素是對模具排氣能力,模具排氣性能要好,尤其是最后吹脹處,排氣不好會造成外觀質(zhì)量不佳,甚至出現(xiàn)表面褶皺現(xiàn)象.4,冷卻,開模型坯高壓吹塑成型,經(jīng)適當(dāng)冷卻時間及排氣時間即可開模,取出制品.冷卻時間長短與模具材料及水道設(shè)計有關(guān),應(yīng)避免較大的后收縮,影響安裝尺寸.因制品四周飛邊與模具基本不接觸,冷卻時間慢,因此制品中縫必須得到足夠冷卻,熔接強(qiáng)度達(dá)到一定程度,方可排氣開模,否則制品會出現(xiàn)開裂.另外排氣時間需確保座椅內(nèi)氣體排完,無正壓,避免開模時椅內(nèi)正壓,制品出現(xiàn)