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在智能穿戴设备盛行的当下,智能手环凭借其便捷性与丰富功能深受消费者喜爱。而作为直接与用户皮肤接触的关键部件,手环表带的材质与佩戴体验紧密相关。为追求舒适贴合的佩戴感,TPE(热塑性弹性体)等柔性材料成为智能手环表带的理想之选。然而,在利用注塑模具生产这些柔性材料表带时,脱模过程却面临诸多挑战。本文将深入探讨智能手环表带注塑模具中柔性材料的脱模难题,并详细阐述有效的解决方案。
一、智能手环表带常用柔性材料特性
TPE 材料特性
TPE 材料在智能手环表带领域应用极为广泛。它触感舒适柔软,具有优良的弹性,能模拟皮肤柔软爽滑的效果,为用户带来极佳的佩戴感受。在软硬度方面,TPE 可提供 shore30 - 90A 广泛的选择空间,满足不同设计需求。同时,TPE 材料环保无毒,可回收使用,且采用特殊配混体系,使其不易粘灰尘,耐污性能良好。此外,TPE 能与 PC 塑料进行优良的粘结成型,成型快且易出模,可实现单色、双色注塑成型,其硬度在 60 - 85A 时,符合人体工学设计,还具备耐变色、耐刮擦、耐汗、耐油以及良好的气密性和防水性,与 PC/ABS 强力粘合的特性,也确保了表带结构的稳定性,符合人体皮肤检测测试标准,不会对人体组织产生过敏、变异及排斥反应 。
其他柔性材料特性
除 TPE 外,还有一些类似的柔性材料用于智能手环表带制作。例如,部分医用级低致敏性 TPE 弹性体,经医用级纳米涂层处理,不仅防止皮肤过敏,还进一步增加了触感的丝滑度,且可调配任意颜色。这类材料通常具有防霉抗菌性能强、超高耐磨耗性能、高抗张强度及撕裂强度等特点。其成型加工性能良好,不飞毛边,不黏模具,透明度佳,粘合相溶性好,与多种塑料包胶成型牢固,同时具有优异的抗 UV 效果,比传统 TPU、硅胶更耐黄变,长时间接触皮肤不过敏,符合严格的环保要求,如欧盟 ROHS、ISO10993 医疗级生物兼容性等标准 。
二、柔性材料在注塑模具中的脱模难点
材料自身特性导致的粘附问题
柔性材料如 TPE,因其柔软且具有一定粘性,在注塑成型冷却后,容易紧密粘附在模具型腔表面。这是由于材料的分子结构特性,使其与模具表面之间存在较强的分子间作用力。相比刚性材料,柔性材料在脱模时更难与模具分离,稍有不慎就会导致表带表面拉伤、变形甚至断裂,严重影响产品质量与良品率。
模具结构与脱模方向的影响
智能手环表带的形状往往较为复杂,存在各种弯曲、孔洞及倒扣结构。模具在设计时,为了成型这些复杂形状,其结构也相应变得复杂。脱模方向的选择与确定至关重要,如果脱模方向设计不合理,在脱模过程中,表带的某些部位会受到模具结构的阻碍,导致无法顺利脱模。例如,表带扣环处的倒扣结构,若脱模方向不当,倒扣部位会紧紧卡在模具中,强行脱模会对产品造成不可逆的损坏 。
注塑工艺参数对脱模的影响
注塑工艺参数,如注塑压力、保压时间、冷却时间和模具温度等,对柔性材料的脱模效果有着显著影响。注塑压力过大,会使柔性材料过度填充模具型腔,与模具表面贴合更紧密,增加脱模难度;保压时间过长,材料在模具内冷却收缩时受到的压力持续作用,导致产品与模具之间的吸附力增大;冷却时间不足,产品未充分冷却定型,在脱模时容易变形;模具温度过高或过低,都会影响材料的收缩特性和粘附性能,进而影响脱模 。
三、智能手环表带注塑模具柔性材料的脱模解决方案
优化模具设计
合理的分型面设计:分型面是模具开启时分隔模具的面,其位置和形状直接影响脱模效果。对于智能手环表带注塑模具,应根据表带的形状和结构特点,选择能够使产品在脱模时受力均匀、易于分离的分型面。例如,对于带有弯曲和复杂轮廓的表带,可将分型面设计在表带的中心线或对称面上,这样在开模时,产品能够沿着分型面顺利脱离模具,减少因脱模力不均匀导致的变形和损坏。同时,要确保分型面的精度和表面质量,避免在分型面上出现飞边、毛刺等缺陷,影响产品外观和脱模顺畅性 。
高效脱模机构设计:针对智能手环表带复杂的结构,需要设计专门的脱模机构。常用的脱模机构有滑块、斜顶、顶针等。对于表带扣环处的倒扣结构,可以采用滑块脱模机构。在模具设计时,将滑块安装在模具的侧向,当模具开模时,通过侧向抽芯装置带动滑块移动,使倒扣部位脱离模具,从而实现产品的顺利脱模。斜顶机构则适用于处理一些带有斜向孔或凹槽的结构,斜顶在开模过程中,沿着特定的角度向上运动,将产品从模具中顶出。顶针机构是最基本的脱模方式,对于表带的平面部分或一些简单形状的部位,通过合理布置顶针位置,利用顶针的顶出力量将产品从模具型腔中推出。在设计脱模机构时,要注意各部件的运动精度和配合间隙,确保脱模过程的平稳性和可靠性 。
增加脱模斜度:脱模斜度是指在模具设计中,为了便于产品脱模,在产品的内外表面沿着脱模方向设置的一定角度。对于柔性材料制作的智能手环表带,适当增加脱模斜度可以有效减少产品与模具型腔之间的摩擦力和粘附力,使脱模更加顺畅。一般来说,脱模斜度的大小根据材料的特性、产品的形状和尺寸来确定,通常在 0.5° - 3° 之间。在设计脱模斜度时,要注意保证产品的尺寸精度和外观质量不受影响,同时要确保脱模斜度在模具的加工精度范围内,避免因斜度过大或过小导致产品脱模困难或出现尺寸偏差 。
改进注塑工艺
优化注塑参数:通过精确调整注塑压力、保压时间、冷却时间和模具温度等参数,可以改善柔性材料在注塑模具中的成型质量和脱模效果。在注塑过程中,注塑压力应根据材料的流动性和模具的结构进行合理设置,以确保材料能够顺利填充模具型腔,但又不过度填充。保压时间要适中,既能保证产品在冷却收缩过程中得到足够的补缩,又不会使产品与模具之间的吸附力过大。冷却时间要足够长,使产品充分冷却定型,具有一定的强度和刚性,便于脱模。模具温度则要根据材料的特性进行控制,一般来说,对于柔性材料,模具温度不宜过高,以免材料粘附在模具表面。通过多次试模和数据分析,找到最佳的注塑参数组合,以提高产品的脱模性能和质量稳定性 。
采用热流道技术:热流道技术是在注塑模具中使用加热装置,使流道内的塑料始终保持熔融状态,从而减少冷料的产生,提高注塑效率和产品质量。对于智能手环表带注塑模具,采用热流道技术可以使塑料熔体在流道中的流动更加均匀,减少压力损失,有利于材料在模具型腔中的填充。同时,热流道技术还可以避免在产品上留下浇口痕迹,提高产品的外观质量。在使用热流道技术时,要注意热流道系统的设计和维护,确保加热装置的温度控制精度,防止出现塑料过热分解或温度不均匀的情况 。
表面处理与润滑剂应用
模具表面处理:对模具表面进行适当的处理,可以降低模具表面的粗糙度,提高其脱模性能。常用的模具表面处理方法有抛光、镀硬铬、氮化等。抛光可以使模具表面更加光滑,减少柔性材料与模具表面的摩擦力和粘附力,有利于脱模。镀硬铬可以在模具表面形成一层坚硬、光滑的铬层,提高模具的耐磨性和脱模性能,同时还能增强模具的耐腐蚀性。氮化处理则可以使模具表面形成一层氮化层,提高模具的硬度和耐磨性,改善脱模性能。在选择模具表面处理方法时,要根据模具的材料、使用环境和产品要求等因素进行综合考虑 。
润滑剂的选择与使用:在注塑过程中,使用润滑剂可以有效降低柔性材料与模具表面之间的摩擦系数,提高脱模性能。润滑剂分为内部润滑剂和外部润滑剂。内部润滑剂是在塑料原料中添加的,它可以改善塑料的加工性能,使塑料在模具中流动更加顺畅。外部润滑剂则是在模具表面喷涂或涂抹的,它可以在模具表面形成一层润滑膜,减少产品与模具之间的粘附力。对于智能手环表带注塑模具,常用的外部润滑剂有硅油、蜡基润滑剂等。在使用润滑剂时,要注意选择合适的润滑剂种类和用量,避免因润滑剂使用不当导致产品表面出现油污、影响外观质量或性能的情况 。
四、脱模解决方案的实际应用案例
某知名智能穿戴设备制造商在生产一款新型智能手环表带时,采用了 TPE 柔性材料。在最初的生产过程中,由于脱模问题,产品废品率高达 20% 以上,严重影响了生产效率和成本控制。通过对模具设计和注塑工艺的深入分析,该制造商采取了一系列脱模解决方案。首先,对模具的分型面进行了重新设计,将原来位于表带侧面的分型面调整到了表带的底面,使产品在脱模时受力更加均匀。同时,优化了脱模机构,在表带扣环处增加了滑块脱模装置,并对顶针的位置和数量进行了合理调整。在注塑工艺方面,通过多次试模,优化了注塑压力、保压时间、冷却时间和模具温度等参数,找到了最佳的工艺组合。此外,对模具表面进行了抛光和镀硬铬处理,并选择了合适的润滑剂进行喷涂。经过这些改进措施,该智能手环表带的脱模问题得到了有效解决,废品率降低至 5% 以下,生产效率大幅提高,产品质量也得到了显著提升,满足了市场对高品质智能手环表带的需求 。
智能手环表带注塑模具中柔性材料的脱模问题是一个综合性的难题,需要从模具设计、注塑工艺以及表面处理等多个方面入手,采取有效的解决方案。通过合理的模具设计、优化的注塑工艺参数、适当的表面处理和润滑剂应用,可以显著提高柔性材料的脱模性能,降低废品率,提高生产效率和产品质量,为智能手环产业的发展提供有力支持 。