吹塑座椅生产技术——08奥运主赛场“鸟巢”座椅.doc

吹塑座椅生产技术08奥运主赛场“鸟巢”座椅2008年第18卷第6期塑料包装23吹塑座椅生产技术8奥运主赛场”鸟巢”座椅谢文春(南京金陵塑胶化5-_有限公司)摘要本文针对中空吹塑座椅成型时的型坯挤出,封包,吹塑等不同阶段工艺进行了分析,并介绍了08奥运主赛场”鸟巢”座椅生产一些基本情况,就该座椅生产要点,难点做了分析与总结,提出了一些建议与对策.关键词型坯挤出吹塑座椅改性PP封包一,概述中空吹塑座椅与玻璃钢座椅和其它硬质塑料注射座椅相比,中空吹塑座椅具有鲜明的优点.一是舒适性好,座椅为双层中空结构,富有弹性,座靠舒适;二是耐冲击,耐热,耐水性好,不会因日晒,雨淋,冰冻,冲击而发生龟裂和损坏.三是耐一般化学物品,耐洫l生好,当沾有油渍,污渍时,极易清洗.O8奥运主赛场”鸟巢”座椅要求达到室内使用的高阻燃要求;同时要求能在长时间的日照下不褪色,且保持颜色鲜艳,具有较高的耐光老对矛盾原料,中国石化指定燕山分公司成立专题组进行攻关,以燕山石化生产的嵌段共聚PP为基础,经添加各种助剂改性造粒,在耐候,阻燃等方面都达到了国际先进水平.据国家权威部门检测,该产品具有优良的综合力学性能(高强度,高韧性),阻燃性能(B1难燃级别),抗光老化性能(耐紫外线照射,至少三年不会褪色)等.聚丙烯分子链基本为线性结构,加热软化点与熔点接近,燃烧热高,高熔体强度低,吹塑性能不好.且为达到高阻燃,抗老化等性能要求,添加了大量特殊的抗老化和紫外线吸收剂,阻燃剂等,增加了成型加工难度.化性能.由于高阻燃性能和耐光老化性能是一原料主要技术指标:测试项目检测标准计量单位性能指标熔体质量流动速率(MFR)230/2.16GB厂r3682-2000g/10rain1.0密度(A法:GB/T1033-1986g/丙rfl1.0o0拉伸屈服应力(速度50mrn/min)IS05272:1993MPa2323GB/T18431996kJimz50缺口悬臂梁冲击强度2OGB/T18431996kJ/m5.0阻燃性能GB/T.86241997级别B1难燃耐候性能三年内不变色弯曲模量GB/T9341-2000MPa100o洛氏硬度GB厂I19342-1998R90塑料包装2008年第l8卷第6期悬挂式鸟巢座椅(中国红)二,生产设备与模具设计:1,生产设备选用张家港王牌机械:中空成型机HC100W,该设备的储料机头的流道流畅,光洁度高,利于螺杆清洗与换色,控制系统采用高功能的三菱PLC,使用30点MOOG壁厚控制系统.设备主要参数:挤出机直径:100ram长径比:25:1电动机功率:55Kw加热功?率:30Kw储料量:12L口模直径:280ram,锁模力:500KN2,口模机头口模是决定型坯尺寸及形状的重要装置,对型坯是否满足吹塑要求有直接影响.对吹塑座椅而言扁型异型口模是最适合的,但一般机组都不具备.此次生产,我们使用发散式芯模,芯模采用特殊设计,具有二级压缩功能,口模工作表面光洁度达到1O以上,且尺寸严格按设计要求加工,模芯定型段长度选取合适,口模套略高于芯模.口模直径根据成型PP原料芯模分子量大小,分子量分布宽窄及口模结构,充分考虑熔体离模膨胀,确认15模直径为280mm,座椅最宽尺寸为430ram,吹胀比达到1.5.由于座椅原料易降解,生产过程不能长期停车,超过一定时间,就要拆卸口模进行清理,要定期清理口模上的粘焦料,口模上也不可有深划痕或瘤出物,否则挤出的型坯上会出现竖纹等缺陷.3,模具吹塑座椅为保证外观质量,模具大都需喷砂或皮纹处理.皮纹处理成型,外观质量基本可得到保证,因此尤以为多.但为达到椅面光滑,细腻及皮质效果,鸟巢座椅模具采用喷砂处理.座椅漏水孔为美观需要采用垂直于椅面的垂直漏水孔,成型漏水孔的型芯与水平线有较大的角度,为避免开模时,漏水孔型芯拉坏椅面,漏水孔成型使用了液压抽芯(开模时抽芯退,便于脱模);另外座椅四个安装嵌件螺丝,为避免吹塑成型时,熔料进人嵌件螺纹内,影响安装时螺丝旋人深度,定位销长度要比螺丝旋人深度长1-2mm,如此定位销长度达到10mm左右,长定位销与水平线有一定角度,开模时会与嵌件发生阻碍,摩擦,设计为气动抽芯(开模时2008年第18卷第6期塑料包装25抽芯退,定位销陷人模具);吹塑座椅模具排气塞布局合理,排气性能好及易于清洗;模具设计先进,”鸟巢”座椅外观设计突破了传统体育场座椅的设计风格,结合现代人的审美观念,采用水滴形动感流畅的线条,圆润的曲面端庄大方,轻盈饱满,与”鸟巢”整体风格相契合.另外,”鸟巢”座椅符合人体工程学原理,避免了观众因长时间观看比赛而引起的疲劳感,给观众提供了更多的舒适感.三,生产技术特点:1,生产流程:原料配,混料螺杆塑化嵌件安装型坯挤出模芯低压吹气型坯末端封口(封包)合模吹塑排气开模产品取出精细修边检测装箱2,产品质量控制:(1)技术要求:?执行QB/T26012003(体育场馆公共座椅标准.【2)座椅表面外观质量:座椅表面不允许有气泡,竖纹和划痕出现;产品成型完整,表面达到哑光以及布质的效果;表面无冷斑或表面褶皱现象;制品应达到平滑过渡,线条流畅,不允许出现棱角,修整后痕迹不明显;座椅背面标识字体清晰美观;制品嵌件熔合饱满,无松脱.(3)座椅重量与尺寸的稳定性:座椅每只进行称重,重量控制2.64-0.05kg.壁厚控制系统控制精度高,反应迅速,型坯长短控制一致.不定期纵向切开产品,用测厚仪检测产品壁厚,观察分型面处熔合情况.聚丙烯的收缩成型大,材料收缩率在垂直熔体流动方向与平行熔体流动方向存在差异,制品各个部位的尺寸和外形几何形状精度要高,变形及收缩小,无影响后续安装的形状变形与尺寸收缩,座椅要求有一致性与互换性.(4)座椅的力学性能:为保证座椅的力学性能,座椅样品必须进行实用性测试,其中耐久性试验必须达到2O万次及以上;座面翻转试验必须达到20万次,椅座(含阻尼装置)耐久性试验必须达到5万次及以上.四,影响吹塑制品质量的成型工艺因素尽管影响吹塑制品质量的因素较多,但优化的工艺参数可以提高生产效率,降低原材料消耗,优化产品质量.1,型坯形成阶段:(1)原料混合,输送及下料:因奥运座椅对原料要求较高,所以在生产座椅之前,已委托燕山石化树脂研究所,将中国红与长城灰两种原料所有改性助剂与颜料已混合,挤塑造粒做成.为相应环保奥运,制品飞边料与不合格品可进行粉碎,回收使用.粉碎料颗粒大小合适,与新料混合时间适当,混合过程与倒人料槽内时避免分层.粉碎料的回用会影响产品内在质量与颜色及料筒进料段下料,粉碎料中不可存在较多毛絮,严格按比例添加粉碎料用量.要避免原料在料斗内架桥或下料速度出现较大变化,影响塑化质量.(2)料简与储料头温度:吹塑机的温度控制系统包括料筒,储料头温度及温度控制仪表.温度控制仪表精度应达到1,最好有显示电流仪表及电热断路报警系统,以确保每块电加热完好,测温准确,反馈及时.机组温度控制有料筒1区,2区,3区,4区,5区,以及储料模头6区,7区,8区,9区,1O区.口模1O区温度控制至关重要,是影响制品26塑料包装2008年第l8卷第6期温度1区2区3区4区5区6区7区8区9区l0区设定值()185190190l90195l95190190190185表面质量的关键环节,它一般比储料头其它区温度低51O度,若制品表面粗糙,说明温度略低.温度太高或太低,影响型坯挤出时状态,如内卷,外卷甚至皱褶.(3)螺杆转速:螺杆转速应合理控制,维持稳定,应根据原料对螺杆剪切的允许度及模具冷却效果情况等,来制定合理的制品循环周期,合理的螺杆转速.因吹塑机螺杆转速控制采用变频器控制,储料到位,变频器停止工作,挤出时又恢复运转.所以每周期制品取出,嵌件螺丝安放后,本周期储料应恰好接近到位,可自动挤出.等待储料或螺杆停转很长时间都是不正常现象,等待储料延长了生产周期;塑化快,螺杆长时停转,物料塑化可能不均匀,物料在储料缸内停留时间过长,易引起降解,同时长时螺杆停转,再次启动时,变频器可能出现超载.2,型坯挤出下料型坯从模唇与模芯的间隙中挤出为下料阶段.此时,吹塑机壁厚控制系统影响长度方向壁厚分布,型坯离模膨胀和型坯垂伸这两种现象也同时影响型坯成型壁厚.(1】型坯预吹阶段:吹塑座椅椅面与椅背之间角度接近90度,座椅背面拐角处拉伸吹胀较大,壁厚薄,椅面拐角处拉伸吹胀小,壁厚很厚.壁厚曲线设定时首先应增加座椅拐角区域厚度,其次为尽量减少原料浪费,缩短冷却周期,最好有径向壁厚控制,分型面模具示意图增加最好座椅背面拐角处厚度,减少座椅正面拐角处厚度.或者在型坯挤出时,可适当让型坯向模具椅面方向歪斜,以降低椅面型坯厚度.型坯挤出结束合模时,椅面与椅背结合突出处会首先接触型坯,引起型坯弯折,为避免型坯内表面的接触,粘附,以及改善制品壁厚的均匀性,要对型坯进行预吹胀.型坯预吹胀是从模芯中央往型坯内吹气,要合理控制封包起始时间与模芯吹气起始与持续时间关系.(2)封包:封包有三种方式可以选择:挤出起始阶段,挤出过程中及挤出结束后.因为起始阶段对模芯吹气控制精度要求太高,吹气量与挤出速度要有较高的配合;挤出结束后封包,型坯下垂严重,影响壁厚分布与控制精度.并且挤出结束后型坯呈圆筒状,末端封包后,内部含气量高,合模过程中型坯易破裂.鸟巢座椅生产封包采用挤出过程中进行人工手捏封包方式.因为本次座椅采用PP原料,熔体强度不高,吹塑性能不好,并且椅面与椅背结合突出处首先接触型坯,并对型坯进行挤压,若采用完全封包不漏气方式,座椅背面椅面与椅背结合处拉伸严重,造成该区域壁厚较薄,影响强度,并且因模具上部分型面不处于两半模中央,而是处于较偏位置,合模时会将悬挂在口模上型坯拉断,造成型坯破裂瞬间大量漏气,因此型坯末端封包时,留有2030mm未封口,使型坯在合模过程中适当漏泄气,并以保证型坯不粘,成型吹气针可靠插入及避免型坯过度膨胀为目的.封包时间及模芯吹气要精心控制,控制不好,既可能造成型坯膨胀过大,成型制品飞边大,影响产品重量,壁厚等,又可能型坯充气2008年第18卷第6期塑料包装27不足,型坯内表面粘附或吹气针插人困难,插人处塌陷或无法吹塑成型.挤出阶段应对长度方向壁厚进行可靠设置,充分考虑离模膨胀与下垂拉伸的影响,每班将座椅破开,检查壁厚,及时调整MOOG壁厚控制系统,使每个产品周期型坯长度应一致.3,合模高压吹塑型坯高压吹阶段高压吹胀型坯,使之贴紧模具型腔,实现产品塑性成型阶段.该阶段,影响产品成型的是型坯受高压吹胀变形,型坯与模腔接触变形.影响主要工艺参数有:合模速度,锁模增压压力与时间,材料的收缩率,吹气压力,吹气流量;模具材料,结构,模具排气系统以及模具冷却系统等.合模速度以及最后合模位置对制品中缝熔接强度有重要影响.合模速度先快后慢可减少闭模时冲击力,保护模具,且使型坯夹断处有较高的封接强度.因座椅生产,座椅四周都有飞边,最后慢合要考虑切坯刃口锋利程度及四周飞边大小,慢合速度不当会引起最后锁模位置差异或不到位.锁模增压压力及时间保证避免吹胀过程中开模破裂或增压时间与冷却时间不到位,制品开模后分型面开裂现象.成型吹气在合模后应立即进行,减少模具与未吹胀型坯接触冷却时间,避免留下二次吹胀印迹(模具压缩型坯膨胀与型坯高压吹塑膨胀).吹气压力6-7kgf/em,吹胀速率,吹气量要尽可能要大,吹气针要可靠插人,吹气针直径约为4mm,避免引起插入部位塌陷及吹气针气流方向型坯凹陷,制品表面出现白斑.提高吹气压力有益于制品贴紧模具冷却,缩短冷却时间及提高制品表面质量.座椅表面质量良好另一关键因素是对模具排气能力,模具排气性能要好,尤其是最后吹胀处,排气不好会造成外观质量不佳,甚至出现表面褶皱现象.4,冷却,开模型坯高压吹塑成型,经适当冷却时间及排气时间即可开模,取出制品.冷却时间长短与模具材料及水道设计有关,应避免较大的后收缩,影响安装尺寸.因制品四周飞边与模具基本不接触,冷却时间慢,因此制品中缝必须得到足够冷却,熔接强度达到一定程度,方可排气开模,否则制品会出现开裂.另外排气时间需确保座椅内气体排完,无正压,避免开模时椅内正压,制品出现