一種用於汽車兒童座椅的PP材料及其注塑定型工藝的製作方法
2023-09-19 03:10:50 1
本發明涉及一種塑料，尤其是一種用於汽車兒童座椅的PP材料。
背景技術：
兒童座椅在歐美發達國家已經得到了普遍使用，這些國家基本上都制定了相當嚴格的法規對其生產和使用進行指導和規範。隨著汽車保有量的迅猛增加，儘管人們採取了種種先進的技術和措施，但目前交通事故造成的兒童傷亡還是要遠遠高於其它任何原因對兒童造成的意外傷害。因此，正確地使用兒童安全座椅是能夠有效防止交通事故造成兒童意外傷害的方法之一，相關的兒童安全座椅技術也成為了行業發展的方向。
開發兒童座椅可以從結構和工藝兩方面進行入手，結構方面，可選用目前市面上成熟型式，結構簡單、便於維護，工藝方面，通過選用合適的材料，使其具有高強度、高硬度、耐熱性好的特性，通過高效注塑定型工藝，有效改善外觀不良、頂白等現象，通過工藝改進，克服產品變形問題，提高產品良率，提升產品生產效率。
聚丙烯(PP)有良好的耐應力開裂性，很高的彎曲疲勞壽命、質輕、韌性好、耐化學性好。目前大多數汽車兒童座椅為EPS材料，其具有保溫、質輕的優點，但也有強度不夠的缺點；高質量的EPS工藝成本較高。選用合理的配方和注塑定型工藝，用PP材料代替EPS，能夠在具備PP本身優點的基礎上，克服EPS的弱項，並實現優異的綜合性能。
技術實現要素：
發明目的：為了使材質具有耐熱、高強度、高硬度、長壽命的特點，得到結構簡單、使用可靠的汽車兒童座椅，本發明提供一種高效的用於汽車兒童座椅的PP材料，及其注塑定型工藝，以解決上述存在的問題。
發明內容：一種用於汽車兒童座椅的PP材料，包含以下重量份的組分：
作為優選，所述PP增韌劑為埃克森美孚6102PP增韌劑。埃克森美孚6102PP增韌劑為埃克森美孚公司生產的POE高效增韌劑，對PP材料增韌效果顯著，並使PP材料在高低溫下均有較好的韌性表現。
作為優選，所述抗氧劑為亞磷酸一苯二異辛酯和抗氧劑PNX 103的混合物。亞磷酸一苯二異辛酯用作聚合物的抗氧劑，降低塑料黃變優異，抗氧劑PNX 103為國產高效抗氧劑，其穩定效力超出傳統1010抗氧劑數倍，兩者的共同作用使得PP材料的綜合抗氧能力得到增強。
作為優選，所述三元乙丙橡膠包含主單體乙烯、丙烯和第三單體雙環戊二烯。作為三元乙丙橡膠的主單體，乙烯和丙烯是一定具有的，而第三單體雙環戊二烯則具有防焦性，低永久應變和低成本的優勢，符合本發明的產品和工藝設計理念。
作為優選，所述PP材料還包括重量份組分12-18份的無機填料，所述無機填料包含納米碳酸鈣或納米硫酸鋇。一般的塑料填料起到減少成本的作用，而納米無機粉末由於其特殊的效應，還起到增強塑料中分子間作用力、氫鍵、化學鍵等作用，增加PP材料的加工穩定性和機械性能。
一種用於汽車兒童座椅的PP材料的注塑定型工藝，包含以下步驟：
(1)、共混擠出：稱取所述重量份的各組分，先經物理混合5min，然後放入雙螺杆擠出機中，雙螺杆擠出機轉速1200-1400轉/分，在雙螺杆擠出機中的PP材料溫度控制在220-250℃，其中一區220-225℃，二區230-235℃，三區235-240℃，四區240-245℃，機頭245-250℃，造粒料備用；
(2)、注塑：注塑前準備好座椅模具，所述座椅模具包括本體部模具、頭枕部模具、側面部模具，座椅模具均具有型腔，所述本體部模具包括座椅的底座部和靠背部，注塑前，需將所述座椅模具預熱到65-85℃，同時，將所得PP材料粒料加入注塑機中，形成熔料，注塑機噴嘴溫度220～235℃，注射壓力150-180MPa，注入準備好的座椅模具的型腔中，120-145MPa下保壓2-5min，冷卻後，脫模；
(3)、熔融焊接：首先對本體部模具、頭枕部模具、側面部模具製造出來的座椅的本體部、頭枕部、側面部的焊接部位及其附近進行預熱，預熱溫度不高於120℃，然後，用焊接治具對本體部進行固定和導引，用焊槍噴射熱氣，對本體部、底座部、側面部的焊接部位以及焊條進行熱氣加熱，熱氣溫度285-315℃，流量25-35L/min，焊接治具移動速度15-30cm/min，焊條與焊接部位切向成直角，將各部件焊接在一起後，再用焊條對各連接部位進行補強焊接，補強焊接時，焊條與焊接部位切向成銳角；
(4)、加熱定型：待焊接完畢後的各部件冷卻後，用熱定型治具對成型座椅加熱至172～185℃，並對其固定和導引，用熱壓機以4.2-4.8MPa壓力對其熱壓8-12min，冷卻，如一些部位熱壓效果不理想，則重複此步驟；
(5)、表面處理：在脫模、焊接和熱壓步驟中均會出現成型座椅表面凹凸、毛刺、平整度不均等現象，用熱壓、切削、拋光等手段對成型座椅表面進行處理。
作為優選，步驟(3)中，所述本體部模具、頭枕部模具、側面部模具還具有流道、針形澆口和排氣孔，其中流道直徑4-7mm，針形澆口長度1-1.5mm，排氣孔深0.025-0.038mm。模具固有的流道、針形澆口和排氣孔系統對注塑件成型至關重要，優化的流道直徑、針形澆口長度和排氣孔深度均是根據本發明PP的特點而設計的，提高其成品良率和精度。
作為優選，步驟(4)中，所述焊條的材質和所述PP材料相同，所述熱氣為氮氣。氮氣為惰性氣體，由於焊接時熱氣溫度較高，氮氣的保護可以使座椅的各個焊接部位避免被空氣中的氧氣氧化。
作為優選，步驟(2)和(4)中，冷卻時令本體部、頭枕部、側面部或者成型座椅在當時溫度下保溫3-5min，然後隨空氣緩冷至100℃以下，最後浸入70-80℃熱水中隨水緩冷。步驟(2)和(4)均涉及冷卻過程，由於PP材料在冷卻時伴隨結晶，故冷卻過程不應快速，而應緩慢，且在冷卻前保溫，使結晶過程平穩有序，減少冷卻後PP材料的內應力和機械性能分布不均。
和現有技術相比，本發明的有益效果在於：本發明的一種用於汽車兒童座椅的PP材料，配方簡單合理、性能優異。PP材料中的各種添加劑組分大大增強了PP材料的綜合性能，提高了其強度、硬度、剛度、耐熱性和加工性能；PP材料的注塑定型工藝可操作性強，步驟設計合理，保證了產品良率和PP材料性能的實現。本發明在保留PP材料本身優點的基礎上又克服了其缺點，使PP材質的汽車兒童座椅具有良好的機械性能、足夠的安全性和使用壽命。
具體實施方式
一種用於汽車兒童座椅的PP材料，包含以下重量份的組分。
表1實施例所述的PP材料組分(單位：重量份)
作為優選，所述PP增韌劑為埃克森美孚6102PP增韌劑。埃克森美孚6102PP增韌劑為埃克森美孚公司生產的POE高效增韌劑，對PP材料增韌效果顯著，並使PP材料在高低溫下均有較好的韌性表現。
作為優選，所述抗氧劑為亞磷酸一苯二異辛酯和抗氧劑PNX 103的混合物。亞磷酸一苯二異辛酯用作聚合物的抗氧劑，降低塑料黃變優異，抗氧劑PNX 103為國產高效抗氧劑，其穩定效力超出傳統1010抗氧劑數倍，兩者的共同作用使得PP材料的綜合抗氧能力得到增強。
作為優選，所述三元乙丙橡膠包含主單體乙烯、丙烯和第三單體雙環戊二烯。作為三元乙丙橡膠的主單體，乙烯和丙烯是一定具有的，而第三單體雙環戊二烯則具有防焦性，低永久應變和低成本的優勢，符合本發明的產品和工藝設計理念。
作為對比，沒有添加無機填料的實施例1和2，在注塑和熱壓時，塑料，收縮率略高於添加了無機填料的實施例3～5；成品的硬度，實施例1和2低於實施例3～5。
一種用於汽車兒童座椅的PP材料的注塑定型工藝，包含以下步驟：
(1)、共混擠出：稱取所述重量份的各組分，先經物理混合5min，然後放入雙螺杆擠出機中，雙螺杆擠出機轉速1200-1400轉/分，在雙螺杆擠出機中的PP材料溫度控制在220-250℃，其中一區220-225℃，二區230-235℃，三區235-240℃，四區240-245℃，機頭245-250℃，造粒料備用；
(2)、注塑：注塑前準備好座椅模具，所述座椅模具包括本體部模具、頭枕部模具、側面部模具，座椅模具均具有型腔，所述本體部模具包括座椅的底座部和靠背部，注塑前，需將所述座椅模具預熱到65-85℃，同時，將所得PP材料粒料加入注塑機中，形成熔料，注塑機噴嘴溫度220～235℃，注射壓力150-180MPa，注入準備好的座椅模具的型腔中，120-145MPa下保壓2-5min，冷卻後，脫模；
(3)、熔融焊接：首先對本體部模具、頭枕部模具、側面部模具製造出來的座椅的本體部、頭枕部、側面部的焊接部位及其附近進行預熱，預熱溫度不高於120℃，然後，用焊接治具對本體部進行固定和導引，用焊槍噴射熱氣，對本體部、底座部、側面部的焊接部位以及焊條進行熱氣加熱，熱氣溫度285-315℃，流量25-35L/min，焊接治具移動速度15-30cm/min，焊條與焊接部位切向成直角，將各部件焊接在一起後，再用焊條對各連接部位進行補強焊接，補強焊接時，焊條與焊接部位切向成銳角；
(4)、加熱定型：待焊接完畢後的各部件冷卻後，用熱定型治具對成型座椅加熱至172～185℃，並對其固定和導引，用熱壓機以4.2-4.8MPa壓力對其熱壓8-12min，冷卻，如一些部位熱壓效果不理想，則重複此步驟；
(5)、表面處理：在脫模、焊接和熱壓步驟中均會出現成型座椅表面凹凸、毛刺、平整度不均等現象，用熱壓、切削、拋光等手段對成型座椅表面進行處理。
作為優選，步驟(3)中，所述本體部模具、頭枕部模具、側面部模具還具有流道、針形澆口和排氣孔，其中流道直徑4-7mm，針形澆口長度1-1.5mm，排氣孔深0.025-0.038mm。模具固有的流道、針形澆口和排氣孔系統對注塑件成型至關重要，優化的流道直徑、針形澆口長度和排氣孔深度均是根據本發明PP的特點而設計的，提高其成品良率和精度。
作為優選，步驟(4)中，所述焊條的材質和所述PP材料相同，所述熱氣為氮氣。氮氣為惰性氣體，由於焊接時熱氣溫度較高，氮氣的保護可以使座椅的各個焊接部位避免被空氣中的氧氣氧化。
作為優選，步驟(2)和(4)中，冷卻時令本體部、頭枕部、側面部或者成型座椅在當時溫度下保溫3-5min，然後隨空氣緩冷至100℃以下，最後浸入70-80℃熱水中隨水緩冷。步驟(2)和(4)均涉及冷卻過程，由於PP材料在冷卻時伴隨結晶，故冷卻過程不應快速，而應緩慢，且在冷卻前保溫，使結晶過程平穩有序，減少冷卻後PP材料的內應力和機械性能分布不均。
和現有技術相比，本發明的有益效果在於：本發明的一種用於汽車兒童座椅的PP材料，配方簡單合理、性能優異。PP材料中的各種添加劑組分大大增強了PP材料的綜合性能，提高了其強度、硬度、剛度、耐熱性和加工性能；PP材料的注塑定型工藝可操作性強，步驟設計合理，保證了產品良率和PP材料性能的實現。本發明在保留PP材料本身優點的基礎上又克服了其缺點，使PP材質的汽車兒童座椅具有良好的機械性能、足夠的安全性和使用壽命。
以上實施例僅用以說明本發明的優選技術方案，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員而言，在不脫離本發明原理的前提下，所做出的若干改進或等同替換，均視為本發明的保護範圍，仍應涵蓋在本發明的權利要求範圍中。