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

吹塑座椅生產(chǎn)技術(shù)08奧運(yùn)主賽場(chǎng)“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(yùn)主賽場(chǎng)”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(duì)中空吹塑座椅成型時(shí)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(yùn)主賽場(chǎng)”鳥巢”座椅生產(chǎn)一些基本情況,就該座椅生產(chǎn)要點(diǎn),難點(diǎn)做了分析與總結(jié),提出了一些建議與對(duì)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(diǎn).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(huì)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(shí),極易清洗.O8奧運(yùn)主賽場(chǎng)”鳥巢”座椅要求達(dá)到室內(nèi)使用的高阻燃要求;同時(shí)要求能在長(zhǎng)時(shí)間的日照下不褪色,且保持顏色鮮艷,具有較高的耐光老對(duì)矛盾原料,中國(guó)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(guó)際先進(jìn)水平.據(jù)國(guó)家權(quán)威部門檢測(cè),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(jí)別),抗光老化性能(耐紫外線照射,至少三年不會(huì)褪色)等.聚丙烯分子鏈基本為線性結(jié)構(gòu),加熱軟化點(diǎn)與熔點(diǎn)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(cè)試項(xiàng)目檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位性能指標(biāo)熔體質(zhì)量流動(dòng)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(jí)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(guó)紅)二,生產(chǎn)設(shè)備與模具設(shè)計(jì):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(chǔ)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(diǎn)MOOG壁厚控制系統(tǒng).設(shè)備主要參數(shù):擠出機(jī)直徑:100ram長(zhǎng)徑比:25:1電動(dòng)機(jī)功率:55Kw加熱功?率:30Kw儲(chǔ)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(duì)型坯是否滿足吹塑要求有直接影響.對(duì)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(jì),具有二級(jí)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(jì)要求加工,模芯定型段長(zhǎng)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(zhǎng)期停車,超過一定時(shí)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(huì)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(shí),漏水孔型芯拉壞椅面,漏水孔成型使用了液壓抽芯(開模時(shí)抽芯退,便于脫模);另外座椅四個(gè)安裝嵌件螺絲,為避免吹塑成型時(shí),熔料進(jìn)人嵌件螺紋內(nèi),影響安裝時(shí)螺絲旋人深度,定位銷長(zhǎng)度要比螺絲旋人深度長(zhǎng)1-2mm,如此定位銷長(zhǎng)度達(dá)到10mm左右,長(zhǎng)定位銷與水平線有一定角度,開模時(shí)會(huì)與嵌件發(fā)生阻礙,摩擦,設(shè)計(jì)為氣動(dòng)抽芯(開模時(shí)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(jì)先進(jìn),”鳥巢”座椅外觀設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)體育場(chǎng)座椅的設(shè)計(jì)風(fēng)格,結(jié)合現(xiàn)代人的審美觀念,采用水滴形動(dòng)感流暢的線條,圓潤(rùn)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(zhǎng)時(shí)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(diǎn):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(cè)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(chǎng)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(wú)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(shí)字體清晰美觀;制品嵌件熔合飽滿,無(wú)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(zhǎng)短控制一致.不定期縱向切開產(chǎn)品,用測(cè)厚儀檢測(cè)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(dòng)方向與平行熔體流動(dòng)方向存在差異,制品各個(gè)部位的尺寸和外形幾何形狀精度要高,變形及收縮小,無(wú)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(shí)用性測(cè)試,其中耐久性試驗(yàn)必須達(dá)到2O萬(wàn)次及以上;座面翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)必須達(dá)到20萬(wàn)次,椅座(含阻尼裝置)耐久性試驗(yàn)必須達(dá)到5萬(wàn)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(yùn)座椅對(duì)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(guó)紅與長(zhǎng)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(yùn),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(shí)間適當(dāng),混合過程與倒人料槽內(nèi)時(shí)避免分層.粉碎料的回用會(huì)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(jiǎn)與儲(chǔ)料頭溫度:吹塑機(jī)的溫度控制系統(tǒng)包括料筒,儲(chǔ)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(bào)警系統(tǒng),以確保每塊電加熱完好,測(cè)溫準(zhǔn)確,反饋及時(shí).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(chǔ)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(chǔ)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(shí)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(duì)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(chǔ)料到位,變頻器停止工作,擠出時(shí)又恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn).所以每周期制品取出,嵌件螺絲安放后,本周期儲(chǔ)料應(yīng)恰好接近到位,可自動(dòng)擠出.等待儲(chǔ)料或螺桿停轉(zhuǎn)很長(zhǎng)時(shí)間都是不正?，F(xiàn)象,等待儲(chǔ)料延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期;塑化快,螺桿長(zhǎng)時(shí)停轉(zhuǎn),物料塑化可能不均勻,物料在儲(chǔ)料缸內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng),易引起降解,同時(shí)長(zhǎng)時(shí)螺桿停轉(zhuǎn),再次啟動(dòng)時(shí),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(shí),吹塑機(jī)壁厚控制系統(tǒng)影響長(zhǎng)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(shí)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(shí)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(fèi),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(shí),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(shí),椅面與椅背結(jié)合突出處會(huì)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(duì)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(shí)間與模芯吹氣起始與持續(xù)時(shí)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?yàn)槠鹗茧A段對(duì)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?yàn)楸敬巫尾捎肞P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(duì)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(shí)會(huì)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(shí),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(shí)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(wú)法吹塑成型.擠出階段應(yīng)對(duì)長(zhǎng)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(shí)調(diào)整MOOG壁厚控制系統(tǒng),使每個(gè)產(chǎn)品周期型坯長(zhǎng)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)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(huì)引起最后鎖模位置差異或不到位.鎖模增壓壓力及時(shí)間保證避免吹脹過程中開模破裂或增壓時(shí)間與冷卻時(shí)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(shí)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(shí)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(duì)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(huì)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(shí)間及排氣時(shí)間即可開模,取出制品.冷卻時(shí)間長(zhǎng)短與模具材料及水道設(shè)計(jì)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(shí)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(huì)出現(xiàn)開裂.另外排氣時(shí)間需確保座椅內(nèi)氣體排完,無(wú)正壓,避免開模時(shí)椅內(nèi)正壓,制品出現(xiàn)