《吹塑座椅生产技术——08奥运主赛场“鸟巢”座椅.pdf分析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吹塑座椅生产技术——08奥运主赛场“鸟巢”座椅.pdf分析.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、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 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 中空吹塑座椅与玻璃钢座椅和其它硬质塑为 基础，经添加各种助剂改性造粒，在耐候、阻燃 料注射座椅相比，中空吹塑座椅具
2、有鲜明的优等方面 都达到了国际先进水平。据国家权威部点。一是舒适 性好，座椅为双层中空结构，富有门检测，该产品具 有优良的综合力学性能(高强弹性，座靠舒适；二是耐 冲击、耐热、耐水性好，度、高韧性 ) ，阻燃性能 (B1 难燃级别 ) ，抗光老化 不会因日晒、雨淋、冰冻、冲击而发生龟裂和损性 能(耐紫外线照射，至少三年不会褪色)等。 坏。三 是耐一般化学物品、耐洫 l生好，当沾有油聚丙烯 分子链基本为线性结构，加热软化渍、污渍时，极 易清洗。点与熔点接近，燃烧热高，高熔体强度 低，吹塑 塑料包装2008 年 第 l8卷 第 6 期 芯模 悬挂式鸟巢座椅 ( 中国红 ) 二、生产设备与模具设计：
3、 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： 500KN 2、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
4、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 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
5、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 ) ；吹塑座椅模具排气高，变形及收缩小
6、，无影响后续安装的形状变 塞布局合理，排气性能好及易于清洗；形与尺寸收缩，座椅要求有一致性与互换性。模具设 计先进，“鸟巢”座椅外观设计突破 (4) 座椅的力学性能： 了传统体育场座椅的设计风格，结合现代人的为保证座椅的力学性能，座椅样品必须进审美 观念，采用水滴形动感流畅的线条，圆润的行实用性测试，其中耐久性试验必须达到 2O 万 曲面 端庄大方、轻盈饱满，与“鸟巢”整体风格相次及以上；座面翻转试验必须达到20 万次，椅契 合。另外，“鸟巢”座椅符合人体工程学原理，座(含阻尼装置 ) 耐久性试验必须达到5 万次及避免 了观众因长时间观看比赛而引起的疲劳以上。 感，给观众提供了更多的舒适感。
7、四、影响吹塑制品质量的成型工艺 三、生产技术特点：因素 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 QBT26012003(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
8、称重，重量控制 2 64- 005kg。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 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
9、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、
10、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 ()185 190 190 l90 195 l95 190 190 190 185 表面质量的关键环节，它一般比储料头其它区 温度低 5 1O 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
11、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 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
12、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
13、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， 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 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
14、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
15、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
16、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 6-7kgfem ，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
17、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，制品出现鼓胀，或与模具发生磨 擦，椅面出现粗糙或异样丝纹。 四、结论： 塑料中空吹塑座椅在成型过程中，型坯进 行封包与模芯吹气压力、时间、流量协调配合 程度，是影响外观质量的关键。吹塑座椅也对机 组口模、模具要求较高，应有先进的设计理念、 设计技巧，要便于吹塑成型。 参考文献 1 黄汉雄塑料吹塑技术【M 】北京：化学工业出版社，1996，182 2 胡广洪中空吹塑成型冷却过程分析，塑料科技，1998，4： 12 3 黄汉雄塑料挤出吹塑的机理问题【JJ高分子通报， 2002，(4) ：12 4 于丽霞张海和：塑料中空吹塑成型，化学工业出版社， 20o5 71