一种体育场馆椅及其制造工艺
技术领域
本发明涉及塑料座椅及其制造领域,是一种体育场馆椅及其制造工艺。
背景技术
近年来,随着工业飞速发展,特别是高分子材料、模具技术的飞速发展,塑料座椅因其外形美观,工艺简单,易于量产,被广泛应用于轻工业产品中,对人们的学习、生活息息相关。
塑料公共座椅的座、背以注塑和吹塑最多,但其各有优缺点。注塑座椅可做复杂结构件但外观有棱边,吹塑座椅外观圆滑无棱角但产品结构为简单的双面结构,成型难控制。
公共座椅,特别是体育场馆椅要同时满足使用频率高、破坏性强等要求,我们国家对此也有相应的行业标准,相对于普通家具座椅的要求更高。本发明生产的体育场馆椅,结构简单紧凑,外形美观大方;椅座可上翻,从而大大增加了相邻两排座椅的间距(人员疏散通道)的尺寸。要满足这样的条件对座椅的椅座、椅背强度要求非常高。按此方式若:
一.采用吹塑工艺制作椅座/背:
①椅座连接结构不够精确牢固,不能满足设计要求;
②成型尺寸难控制;
③产品耗材大(吹塑为中空双面结构),成本高。
二若采用普通注塑工艺制作椅座/背:
边沿按实心制作:产品收缩将非常大,成型尺寸难以控制。
边沿按普通加强筋制作,为开口结构,产品强度差,外观难看。
PP为聚丙烯的简称,下述PP均指聚丙烯,PP塑料是现有领域中较常见的物质,应用广泛,其性能如下:
密度:PP是所有合成树脂中密度最小的,仅为0.90~0.91g/cm3,是PVC密度的60%左右。这意味着用同样重量的原料可以生产出数量更多同体积的产品。
力学性能:PP的拉伸强度和刚性都比较好,但冲击强度较差,特别是低温时耐冲击性差。此外,如果制品成型时存在取向或应力,冲击强度也会显著降低。虽然抗冲击强度差,但经过填充或增强等改性后,其机械性能在许多领域可与成本较高的工程塑料相竞争。
表面硬度:PP的表面硬度在五类通用塑料中属低等,仅比PE好一些。当结晶度较高时,硬度也相应增加一些,但仍不及PVC、PS、ABS等。
热性质:在五大通用塑料中,PP的耐热性是最好的。PP塑料制品可在100℃下长时间工作,在无外力作用时,PP制品被加热至150℃时也不会变形。在使用成核剂改善PP的结晶状态后,其耐热性还可进一步提高,甚至可以用于制作在微波炉中加热食品的器皿。
耐应力开裂性:成型制品中残留有应力,或者制品长时间在持续应力下工作,会造成应力开裂现象。有机溶剂和表面活性剂会显著促进应力开裂。因此应力开裂试验均在表面活性剂存在下进行。常用的助剂为烷基芳基聚乙二醇。试验表明PP在表面活性剂浸泡时的耐应力开裂性能和在空气中一样,有良好的抵抗能力,而且PP的熔体流动速率越小(分子量越大),耐应力开裂性越强。
化学稳定性:PP的化学稳定性优异,对大多数酸、碱、盐、氧化剂都显惰性。例如在100℃的浓磷酸、盐酸、40%硫酸及其它们的盐类溶液中都是稳定的,只有少数强氧化剂如发烟硫酸等才可能使其出现变化。PP是非极性化合物,对极性溶剂十分稳定,如醇、酚、醛、酮和大多数羧酸都不会使其溶胀,但在部分非极性有机溶剂中容易溶解或溶胀。
气密性(气体阻隔性):PP对氧气、二氧化碳和水蒸汽都有一定的透过性,比起尼龙(PA)和聚酯(PET)都有明显差距,对于高阻隔性塑料,如PVDC、EVOH等就差得更多了。但与其它非塑料材料相比其气密性还是相当好的。通过添加阻隔性材料或在表面涂敷阻隔性塑料,可以大大提高其气密性。
老化性能:PP分子中存在叔碳原子,在光和热的作用下极易断裂降解。未加稳定剂的PP在150℃下被加热半小时以上,或在阳光充足的地方曝晒12天就会明显变脆。未加稳定剂的PP粉料在室内避光放置4个月也会严重降解,散发出明显的酸味。在PP粉料造粒之前加入0.2%以上的抗氧剂可以有效地防止PP在加工和使用过程中的降解老化。抗氧剂分为游离基链反应终止剂(也称主抗氧剂)和过氧化物分解剂(也称辅抗氧剂)两大类,主、辅两类抗氧剂的合理配合,将会发挥良好的协同效果。目前推荐使用的B215抗氧剂就是主抗氧剂1010(酚类)和辅抗氧剂168(亚磷酸酯)按1∶2的比例复配而成的。为防止光老化需要在PP中加入紫外线吸收剂,它可将波长290~400nm的紫外线吸收激化转化为没有破坏性的较长波长的光线。对于埋在土壤中或在室内避光使用的PP塑料制品仅加入主辅抗氧剂即可,无须加入紫外线吸收剂。
电性能:PP属于非极性聚合物,具有良好的电绝缘性,且PP吸水性极低,电绝缘性不会受到湿度的影响。PP的介电常数、介质损耗因数都很小,不受频率及温度的影响。PP的介电强度很高,且随温度上升而增大。这些都是在湿、热环境下对电气绝缘材料有利的。另一方面PP的表面电阻很高,在一些场合使用必须先进行抗静电处理。
加工性能良好:PP属于结晶型聚合物,不到一定温度其颗粒不会熔融,不像PE或PVC那样在加热过程中随着温度提高而软化。一旦达到某一温度,PP颗粒迅速融化,在几度范围内就可全部转化为熔融状态。PP的熔体粘度比较低,因此成型加工流动性良好,特别是当熔体流动速率较高时熔体粘度更小,适合于大型薄壁制品注塑成型,例如洗衣机内桶。PP在离开口模后,如果是在空气中缓慢冷却,就会生成较大的晶粒,制品透明度低。如果是在水中急冷(如下吹水冷法制薄膜),PP的分子运动被急速冷冻,不能生成晶体,此时的薄膜就是完全透明的。PP的成型收缩率是比较大的,达到2%以上,远远大于ABS塑料(0.5%)。PP的成型收缩率可以随着添加其它的材料的种类及多少有所变化,这在制作具有配合尺寸的注塑制品时需认真加以考虑。
综上所述,现有的pp材料较易老化开裂,耐冲击性差,在制作椅座/背方面性能达不到要求,所以需要有一种强度好,不易老化开裂,耐冲击性好的材料。并且,现有技术采用吹塑工艺制作椅座/背:连接结构上不能满足需要,成型尺寸难控制,产品耗材大(吹塑为中空双面结构),成本高;采用普通注塑工艺制作椅座/背:(1)边沿按实心制作:产品收缩将非常大,成型尺寸难以控制;(2)边沿按普通加强筋制作,为开口结构,产品强度差,外观难看;也需要有一种更优秀的工艺进行生产。
发明内容
本发明的一个目的是为了突破上述现有技术在体育场馆椅制作瓶颈,即产品强度差,连接结构上不能满足需要,产品耗材大,成本高,材料易老化开裂,产品收缩大,成型尺寸难以控制等问题,提供一种体育场馆椅及其制造工艺。
为实现上述目的,本发明的一个技术方案提供了一种体育场馆椅,所述的体育场馆椅结构为:椅座和椅背四周前半部分加强筋为中空结构,后半部分的两边为椅座和椅背支撑结构;椅座和椅背边缘有注气孔;椅座和椅背边缘有溢料口,生产时在高压氮气的推动下使熔融状态的多余的物料自溢料口中溢出,同时,气道形成中空管状结构;多余的物料冷却形成溢料块,可以很方便的切割掉。
所述的椅座和椅背加强筋为中空结构,分为椅座中空加强筋及椅背中空加强筋,椅座中空加强筋呈弯管形,在椅座面前沿和椅座面两侧前部,椅座面边缘与椅座中空加强筋外侧相齐,椅座中空加强筋包括椅座弯管状空腔、椅座空腔壁、椅座注气孔和椅座溢料口;椅背中空加强筋呈弯管形,在椅背面上沿和椅背面两侧上部,椅背中空加强筋包括椅背弯管状空腔、椅背空腔壁、椅背注气孔和椅背溢料口;椅背注气孔在椅背中空加强筋中部里侧;椅背溢料口在椅背顶部的椅背面两侧、椅背中空加强筋两端部。
所述的椅座注气孔在椅座前沿中间位置的椅座中空加强筋中部内下侧;椅座溢料口在椅座面两侧、椅座中空加强筋两端部;椅座和椅背边缘有溢料口,生产时在高压氮气的推动下使熔融状态的多余的物料自溢料口中溢出,冷却形成溢料块。
所述椅背支撑和椅座支撑各优选两条。
该体育场馆椅原料按质量百分含量配方如下:
玻璃纤维 5-15%,接枝 PP1-5%,玻璃微珠 1-5%,POE1-5%,抗老化母粒 0.5-2%,抗静电母粒 0.2-1.5%,抗氧化剂 0.05-0.5%,其余为PP。
优选配方如下:
玻璃纤维 8-12%,接枝 PP2-4%,玻璃微珠 2-4%,POE2-4%,抗老化母粒 0.8-1.5%,抗静电母粒 0.5-1%,抗氧化剂 0.1-0.3%,其余为PP。
更优选配方如下:
玻璃纤维 10%,接枝 PP3%,玻璃微珠 3%,POE3%,抗老化母粒 1%,抗静电母粒 0.8%,抗氧化剂 0.2%,PP79%。
PP塑料,化学名称:聚丙烯。
英文名称:Polypropylene(简称PP)。
比重:0.9-0.91克/立方厘米 成型收缩率:1.0-2.5% 成型温度:160-220℃;PP为结晶型高聚物,常用塑料中PP最轻,密度仅为0.91g/cm3(比水小)。通用塑料中,PP的耐热性最好,其热变形温度为80-100℃,能在沸水中煮。PP有良好的耐应力开裂性,有很高的弯曲疲劳寿命,俗称“百折胶”。PP的综合性能优于PE料。PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP的缺点:尺寸精度低、刚性不足、耐候性差、易产生“铜害”,它具有后收缩现象,脱模后,易老化、变脆、易变形。
接枝PP由下述质量百分比的原料配制而成:DCP 0.2-0.4%,MAH 5-7%,EBS 1-3%,其余为PP。优选配方:DCP0.3%,MAH6%,EBS2%,其余为PP;料粒生产工艺过程:将PP、DCP、MAH、EBS按配方比例称量后加入拌料机进行搅拌,然后分批倒入双螺杆挤出机的进料口加料,螺杆转速30-45转/分,加温175-180℃融熔共混形成接枝PP料粒;料粒经电热恒温干燥箱烘干,温度70~80℃,烘料时间:1~2小时。
抗老化母粒配方由下述质量百分比的原料配制而成:汽巴 UV-815-10%,汽巴 UV-327 3-6%;汽巴 1010 2-4%,汽巴 168 2-4%,EBS 1-2%,其余为燕山PP。
更优选配方:汽巴 UV-81 7.5%,汽巴 UV-327 4.5%;汽巴 1010 3%,汽巴 168 3%,EBS 1.5%,其余为燕山 PP
料粒生产工艺过程:将燕山 PP、汽巴 UV-81、汽巴 UV-327、汽巴 1010、汽巴 168、EBS按配方比例称量后加入拌料机进行搅拌,然后分批倒入双螺杆挤出机的进料口加料,螺杆转速45-50转/分,加温至190-200融熔共混形成抗老化母粒;料粒经电热恒温干燥箱烘干,温度70~80℃,烘料时间:1~2小时。
本发明的另一个目的是提供一种体育场馆椅的制造工艺,包括如下步骤:
①制备料粒;
②气辅注塑。
更详细地说:
料粒的制备方法:将PP、玻璃纤维、接枝PP、玻璃微珠、POE、抗老化母粒、抗静电母粒、抗氧化剂按配方比例称量后加入拌料机进行搅拌,然后分批倒入双螺杆挤出机的进料口加料,加温至190-220℃融熔共混形成PP改性共混料粒;料粒经电热恒温干燥箱烘干,温度75~90℃,烘料时间:1~2小时。
气辅注塑步骤为按设定参数开始生产:模具安装、注胶、注入惰性气体、多余塑胶由溢料口排出、保压冷却、滑块动作、开模、取出制品、修整产品(割除溢料块)。
更详细地说,气辅注塑工艺过程如下:
(1)准备工作
模具安装调整到位;
接好冷却水、驱动气源,所述气源为高压氮气;
按照下表参数进行气辅压力与时间设定:(注意:设定气辅参数前应确认气源开启第几路)
调整注塑机射胶料管温度:温度应达到本产品的适应熔融指数范围,以下为料管各段温度℃(温度误差值为±10℃);
成型参数的设定:
项目/动作 |
射 胶 |
保压 |
熔胶 |
冷却 |
压力bar |
80~90 |
35~50 |
40~50 |
/ |
速度mm/S |
30~45 |
30~40 |
25~45 |
/ |
时间S |
10~14 |
8~12 |
/ |
70~90 |
所述惰性气体优选氮气。
(2)正常生产
按设定参数开始正常生产:模具复位,合模、注胶、注入惰性气体、多余塑胶由溢料口排出、保压冷却、滑块动作、开模、取出制品、修整产品(割除溢料块)。
有益效果在于:
采用本发明的结构、工艺制作椅座/背,由于制成了中空封闭式加强筋及增强增韧的材料配方,确保了椅座、椅背的强度,克服了现有技术中的缺点,使椅座、椅背不易老化开裂,耐冲击性好,强度高弹性好,牢固舒适;椅座和椅背连接结构简单紧凑、精准结实;产品收缩率小,成型尺寸容易控制;产品耗材小,成本低;外观光滑、饱满、美观。
本发明的配方及工艺中均不涉及具有毒性的易挥发物质,不会对环境造成污染,产品也不会残留异味,制成产品舒适环保。
附图说明:
附图1-1:是本发明实施例1主视图;
附图1-2:是本发明实施例1俯视图;
附图2-1:是本发明实施例1左视打开图;
附图2-2:是本发明实施例1左视闭合图;
附图3:是本发明实施例1立体图;
附图4(A):是本发明实施例1椅座主视图;
附图4(B):是附图4(A)A-A剖视图;
附图4(C):是本发明椅座左视图;
附图4(D):是附图4(C)B-B剖视图;
附图5(A):是本发明实施例1椅背主视图;
附图5(B):是本发明实施例1椅背左视图;
附图5(C):是附图5(A)C-C剖视图;
附图5(D):是附图5(A)D-D剖视图;
附图6:实施例2椅座注气孔和椅座溢料口在椅座面两侧的结构图;
附图7:实施例2椅背注气孔和椅背溢料口在椅背面两侧的结构图;
附图8:实施例3的椅座中剖结构图;
附图9:实施例4的椅背中剖结构图。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明,但并不作为对本发明的限定。
实施例1:
如图1-1至图5(D)所示,一种体育场馆用公共座椅,包括椅座1、椅座支撑2、椅背3、椅背支撑4、连接轴5和支架6;椅座1包括椅座面11、椅座支撑连接部12,椅背3包括椅背面31、椅背支撑连接部32;椅背支撑连接部32、椅背支撑4、连接轴5和支架6之间为固定连接,椅座支撑连接部12和椅座支撑2为固定连接,椅座支撑2和连接轴5为活动连接,椅座1可上翻。椅座1还包括椅座中空加强筋13,椅背还包括椅背中空加强筋33。
椅座中空加强筋13呈弯管形,在椅座面11前沿和椅座面11两侧前部,椅座面11边缘与椅座中空加强筋13外侧相齐,椅座中空加强筋13包括椅座弯管状空腔131、椅座空腔壁132、椅座注气孔133和椅座溢料口134。椅座注气孔133在椅座前沿中间位置的椅座中空加强筋13中部内下侧;椅座溢料口134在椅座面11两侧、椅座中空加强筋13两端部。
椅背中空加强筋33呈弯管形,在椅背面31上沿和椅背面31两侧上部,椅背中空加强筋33包括椅背弯管状空腔331、椅背空腔壁332、椅背注气孔333和椅背溢料口334。椅背注气孔333在椅背中空加强筋33中部里侧;椅背溢料口334在椅背顶部的椅背面31两侧、椅背中空加强筋33两端部。椅座和椅背边缘有溢料口,生产时多余的物料自溢料口中溢出,形成溢料块35,可以很方便的切割掉。
实施例2:
如图6、图7所示,椅座注气孔133在椅座1右侧的椅座中空加强筋13端部;椅座溢料口134在椅座面11左侧的椅座中空加强筋13端部。椅背注气孔333在椅背面31右侧的椅背中空加强筋33端部;椅背溢料口334在椅背面31左侧的椅背中空加强筋33端部。其他同实施例1。
实施例3:
如图8所示,椅座中加强筋在边沿内侧,其他同实施例1。
实施例4:
如图9所示,加强筋在椅背边沿内侧,其他同实施例1。
实施例5:
料粒的制备方法:将PP、玻璃纤维、接枝PP、玻璃微珠、POE、抗老化母粒、抗静电母粒、抗氧化剂按配方比例称量后加入拌料机进行搅拌,然后分批倒入双螺杆挤出机的进料口加料,加温(190-220℃)融熔共混形成PP改性共混料粒;料粒经电热恒温干燥箱烘干,温度75~90℃,烘料时间:1~2小时。
产品生产工艺过程:准备工作;模具安装调整到位;接好冷却水、驱动气源;按照下表参数进行气辅压力与时间设定:(注意:设定气辅参数前应确认气源开启第几路)
调整注塑机射胶料管温度:温度应达到本产品的适应熔融指数范围,以下为料管各段温度℃、(温度误差值为±10℃)
成型参数的设定:
项目/动作 |
射 胶 |
保压 |
熔胶 |
冷却 |
压力bar |
85 |
40 |
45 |
/ |
速度mm/S |
38 |
35 |
30 |
/ |
时间S |
12 |
10 |
/ |
80 |
按设定参数开始正常生产:模具复位,合模、注胶、注入惰性气体、多余塑胶由溢料口排出、保压冷却、滑块动作、开模、取出制品、修整产品(割除溢料块)。
实施例6-9:
按下述配方配制100kg粒料,其余步骤和方法同实施例5。
实施例14-20:
按下述按配方比例配制100kg接枝PP,其余步骤和方法同实施例5。
实施例21-27:
按下述按配方比例配制100kg抗老化母粒,其余步骤和方法同实施例5。
实施例28:
按下述参数制备产品,其余同实施例5。
5实施例29:
按下述参数制备产品,其余同实施例5。
实施例30:
按下述参数制备产品,其余同实施例5。
实施例31:
料粒的制备方法:按实施例5的配方将PP、玻璃纤维、接枝PP、玻璃微珠、POE、抗老化母粒、抗静电母粒、抗氧化剂按配方比例称量后加入拌料机进行搅拌,然后分批倒入双螺杆挤出机的进料口加料,加温至90℃融熔共混形成PP改性共混料粒;料粒经电热恒温干燥箱烘干,温度80烘料时间:1.5小时。
拌料机:嘉银塑料机厂(100Kg);高压氮气:市售;
双螺杆挤出机:南京翰易机械电子有限公司SHJ-65;
电热恒温干燥箱:余姚市恒温箱厂RD101-4A;
塑料成型注塑机:震雄塑机厂CJ750M3B8C;
气辅压力控制器:北京联发中拓科技发展有限公司NPC-02。