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在追求舒适与品质的现代生活中,按摩椅成为许多人放松身心的理想选择。而按摩椅的扶手,作为用户使用过程中频繁接触的部位,其柔软触感极大地影响着整体体验。要实现扶手的柔软触感,不仅依赖于优质的柔软触感材料,更离不开精准的注塑工艺控制。接下来,让我们深入探讨按摩椅扶手注塑模具在使用柔软触感材料时的注塑工艺控制要点。
一、柔软触感材料的特性与选择
常见柔软触感材料介绍
热塑性弹性体(TPE):TPE 材料在按摩椅扶手制造中应用广泛。它具有类似橡胶的柔软弹性,同时又具备热塑性塑料的加工特性,可通过注塑成型。TPE 的软硬度范围较广,邵氏硬度一般在 shore 30 - 90A 之间,能满足不同用户对柔软度的需求。其触感舒适,表面光滑,与皮肤接触时不会产生不适感。而且 TPE 材料环保无毒,可回收利用,符合现代绿色制造的理念。
聚氨酯(PU)弹性体:PU 弹性体也是常用的柔软触感材料之一。它具有优异的耐磨性、耐油性和耐化学腐蚀性,同时具备良好的弹性和柔软性。PU 弹性体可通过调整配方,实现不同硬度和弹性的定制,以适应按摩椅扶手的多样化设计需求。其成型后的表面质感细腻,能为用户带来舒适的触感体验。
材料特性对注塑工艺的影响
流动性:柔软触感材料的流动性差异较大,这对注塑工艺中的注塑压力和速度有重要影响。一般来说,TPE 材料的流动性相对较好,在注塑过程中,较低的注塑压力和较快的注塑速度即可使材料顺利填充模具型腔。而 PU 弹性体的流动性相对较差,需要较高的注塑压力和适当降低注塑速度,以确保材料能够均匀填充模具,避免出现缺料、填充不足等问题。在实际生产中,需要根据所选材料的流动性特性,精确调整注塑工艺参数。
收缩率:柔软触感材料的收缩率通常比普通塑料大。TPE 材料的收缩率一般在 1.5% - 3% 之间,PU 弹性体的收缩率也在类似范围甚至更高。较大的收缩率意味着在注塑成型后,产品会发生明显的收缩变形。这就要求在模具设计时,充分考虑材料的收缩率,对模具尺寸进行适当放大补偿,以保证按摩椅扶手最终的尺寸精度。在注塑工艺控制中,也需要通过合理调整保压时间和压力,来控制产品的收缩变形,确保产品符合设计要求。
二、注塑温度控制
料筒温度设置
TPE 材料的料筒温度:对于 TPE 材料,料筒温度的设置要根据其具体类型和配方进行调整。一般来说,TPE 材料的加工温度范围在 180 - 230℃之间。在料筒的不同区段,温度设置略有差异。靠近料斗的后端温度可稍低,一般在 180 - 200℃,这有助于材料初步软化和输送;而靠近喷嘴的前端温度可适当提高,在 200 - 230℃,使材料在注射时具有良好的流动性,能够顺利填充模具型腔。例如,对于一款邵氏硬度为 shore 60A 的 TPE 材料,经过多次试模和实际生产验证,料筒后端温度设置为 190℃,中端温度设置为 210℃,前端温度设置为 220℃时,能获得最佳的注塑效果,产品表面质量良好,无流痕、气泡等缺陷。
PU 弹性体的料筒温度:PU 弹性体的加工温度相对较高,一般在 200 - 250℃之间。同样,料筒不同区段的温度也需合理设置。后端温度可控制在 200 - 220℃,中端温度在 220 - 240℃,前端温度在 230 - 250℃。由于 PU 弹性体对温度较为敏感,温度过高容易导致材料分解、发黄,影响产品性能和外观质量;温度过低则材料流动性差,难以填充模具。因此,在生产过程中,要密切监控料筒温度,确保温度稳定在合适范围内。
模具温度控制
对产品质量的影响:模具温度对柔软触感材料的注塑成型质量和最终产品的柔软触感有重要影响。合适的模具温度能够使材料在模具中均匀冷却,减少产品内部应力,提高产品的尺寸稳定性和表面质量。对于按摩椅扶手这种对表面质量和柔软触感要求较高的产品,模具温度的控制尤为关键。如果模具温度过高,产品冷却缓慢,可能导致产品表面出现凹陷、变形等缺陷,同时也会影响材料的结晶结构,使产品的柔软触感发生变化;如果模具温度过低,材料冷却过快,流动性迅速降低,容易出现填充不足、熔接痕明显等问题,严重影响产品质量。
模具温度的设置范围:对于 TPE 材料,模具温度一般控制在 30 - 60℃之间。在这个温度范围内,TPE 材料能够在模具中快速冷却定型,同时保持良好的柔软弹性和表面质量。对于一些特殊配方的 TPE 材料,可能需要根据实际情况对模具温度进行微调。对于 PU 弹性体,模具温度通常控制在 40 - 70℃之间。通过精确控制模具温度,能够使 PU 弹性体在模具中充分固化,形成均匀的内部结构,从而保证产品具有良好的柔软触感和机械性能。在实际生产中,可通过在模具中安装加热和冷却装置,如加热棒、冷却水管等,结合温度传感器和温控仪,实现对模具温度的精确控制。
三、注塑压力与速度控制
注塑压力的调整
TPE 材料的注塑压力:由于 TPE 材料流动性较好,一般注塑压力相对较低。在填充阶段,注塑压力可控制在 50 - 80MPa 之间。对于一些薄壁、结构复杂的按摩椅扶手模具,可能需要适当提高注塑压力,但一般也不超过 100MPa。在保压阶段,注塑压力可适当降低,一般为填充压力的 60% - 80%,即 30 - 64MPa。通过合理控制注塑压力,既能保证 TPE 材料顺利填充模具型腔,又能避免因压力过高导致产品出现飞边、变形等问题,同时确保产品内部结构紧密,具有良好的柔软触感和强度。
PU 弹性体的注塑压力:PU 弹性体流动性较差,需要较高的注塑压力来保证材料填充。在填充阶段,注塑压力通常在 80 - 120MPa 之间。对于大型、结构复杂的按摩椅扶手模具,注塑压力可能需要更高,达到 150MPa 左右。在保压阶段,注塑压力一般为填充压力的 70% - 90%,即 56 - 108MPa。在调整注塑压力时,要密切关注产品的成型情况,如是否有填充不足、飞边等问题,及时对注塑压力进行调整,以获得最佳的产品质量。
注塑速度的控制
TPE 材料的注塑速度:TPE 材料注塑速度可相对较快,一般在 30 - 60mm/s 之间。较快的注塑速度能够使 TPE 材料在模具中迅速填充,减少材料在型腔中的停留时间,避免材料冷却过快导致流动性下降。但注塑速度过快可能会引起模具内压力波动过大,产生气穴、喷射纹等缺陷。因此,在实际生产中,要根据模具结构和产品要求,合理调整注塑速度。对于一些薄壁、大面积的按摩椅扶手,可适当提高注塑速度;对于结构复杂、有精细结构的部位,可适当降低注塑速度,确保材料能够均匀填充。
PU 弹性体的注塑速度:PU 弹性体的注塑速度相对较慢,一般在 15 - 30mm/s 之间。由于 PU 弹性体流动性差,过快的注塑速度容易导致材料在模具中紊流,产生熔接痕、气泡等缺陷。较慢的注塑速度能够使 PU 弹性体在模具中平稳填充,减少缺陷的产生。但注塑速度过慢会延长成型周期,降低生产效率。所以,需要在保证产品质量的前提下,通过多次试模,找到合适的注塑速度,实现生产效率和产品质量的平衡。
四、保压与冷却时间控制
保压时间与压力的确定
TPE 材料的保压设置:TPE 材料的保压时间一般在 10 - 20 秒之间。保压时间过短,产品在冷却收缩过程中得不到足够的补料,容易出现缩痕、变形等问题;保压时间过长,产品内部应力增大,可能导致产品开裂,同时也会延长成型周期,降低生产效率。保压压力一般为填充压力的 60% - 80%,如前文所述。在实际生产中,可通过观察产品的外观质量和尺寸精度,对保压时间和压力进行调整。对于一些尺寸精度要求较高的按摩椅扶手产品,可适当延长保压时间和提高保压压力;对于一些对表面质量要求较高的产品,要避免保压压力过大导致产品表面出现溢料、变形等问题。
PU 弹性体的保压设置:PU 弹性体的保压时间相对较长,一般在 15 - 30 秒之间。这是因为 PU 弹性体的收缩率较大,需要更长的保压时间来补偿收缩。保压压力一般为填充压力的 70% - 90%。在确定保压时间和压力时,同样要根据产品的实际情况进行调整。例如,对于壁厚较厚的按摩椅扶手产品,由于其冷却收缩量较大,需要适当延长保压时间和提高保压压力;对于薄壁产品,则可适当缩短保压时间和降低保压压力。
冷却时间的重要性与控制
冷却时间对产品性能的影响:冷却时间是注塑工艺中的重要环节,它直接影响产品的成型质量和生产效率。对于柔软触感材料,合适的冷却时间能够使产品充分冷却定型,保证产品的尺寸精度和柔软触感。冷却时间不足,产品未完全冷却,脱模时容易变形,影响产品质量;冷却时间过长,则会降低生产效率。
冷却时间的确定方法:冷却时间的确定一般根据产品的壁厚、材料特性以及模具结构等因素来综合考虑。对于 TPE 材料,一般冷却时间在 20 - 40 秒之间。对于壁厚较薄(小于 3mm)的按摩椅扶手产品,冷却时间可适当缩短,在 20 - 30 秒;对于壁厚较厚(大于 5mm)的产品,冷却时间可延长至 30 - 40 秒。对于 PU 弹性体,冷却时间一般在 30 - 50 秒之间。同样,根据产品壁厚进行调整,薄壁产品冷却时间在 30 - 40 秒,厚壁产品冷却时间在 40 - 50 秒。在实际生产中,可通过安装冷却时间控制器,精确控制冷却时间,确保产品质量和生产效率的平衡。
五、模具设计对注塑工艺的影响
浇口设计
浇口类型与位置选择:浇口是塑料熔体进入模具型腔的入口,其类型和位置对注塑工艺和产品质量有重要影响。对于按摩椅扶手注塑模具,常用的浇口类型有侧浇口、点浇口和潜伏浇口等。侧浇口适用于一些结构简单、尺寸较大的扶手产品,其优点是加工方便,易于清理浇口痕迹。点浇口和潜伏浇口则适用于一些外观质量要求较高、结构复杂的扶手产品,它们能够减少浇口痕迹对产品外观的影响。浇口位置的选择要根据产品的形状、尺寸和壁厚分布等因素来确定。一般应选择在熔体流动距离最短、最容易填充的部位,避免在产品的关键受力部位或外观要求较高的部位设置浇口。在设计浇口时,还需考虑熔体的流动方向和速度,避免出现熔体喷射、紊流等现象,影响产品质量。
浇口尺寸设计:浇口尺寸的大小直接影响塑料熔体的流动速度和压力。对于柔软触感材料,浇口尺寸的设计要综合考虑材料的流动性和产品的成型要求。如果浇口尺寸过小,熔体流动阻力大,需要较高的注塑压力,容易导致产品出现填充不足、熔接痕明显等问题;如果浇口尺寸过大,熔体在浇口处流速过快,可能会产生喷射纹,同时在产品表面留下较大的浇口痕迹,影响产品外观质量。一般来说,对于 TPE 材料,侧浇口的宽度可在 1 - 3mm 之间,深度在 0.5 - 1.5mm 之间;点浇口的直径一般在 0.8 - 1.5mm 之间。对于 PU 弹性体,由于其流动性较差,浇口尺寸可适当增大,侧浇口宽度在 2 - 4mm 之间,深度在 1 - 2mm 之间;点浇口直径在 1 - 2mm 之间。在实际生产中,可通过 CAE(计算机辅助工程)模拟分析软件,对不同浇口尺寸下塑料熔体的流动情况进行模拟,优化浇口尺寸设计,确保产品质量。
流道设计
流道类型与尺寸:流道是塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔的通道,其类型和尺寸对注塑工艺的稳定性和产品质量有重要影响。常见的流道类型有冷流道和热流道。冷流道在注塑过程中会产生大量的冷料,需要后续处理,增加了生产成本和生产周期;热流道则能够使塑料熔体在流道中始终保持熔融状态,减少冷料的产生,提高生产效率和产品质量。对于按摩椅扶手注塑模具,采用热流道系统能够更好地满足生产需求。在热流道设计中,流道的尺寸要根据产品的尺寸、产量以及材料的流动性来确定。流道直径一般在 6 - 12mm 之间,对于大型按摩椅扶手产品,流道直径可适当增大;对于小型产品,流道直径可适当减小。流道的长度应尽量缩短,以减少熔体在流道中的压力损失和温度降,保证熔体能够均匀、快速地填充模具型腔。
流道平衡设计:在多腔模具中,流道平衡设计尤为重要。流道平衡是指确保塑料熔体在各个型腔中的流动速度、压力和填充时间相同,以保证各个型腔中的产品质量一致。为实现流道平衡,可采用等流长、等截面流道设计,或者通过调整流道的直径、长度和粗糙度等参数,使各个型腔的流动阻力相同。在实际设计中,可借助 CAE 模拟分析软件,对不同流道设计方案进行模拟分析,优化流道结构,实现流道平衡,提高产品的一致性和生产效率。
在按摩椅扶手注塑模具使用柔软触感材料的注塑过程中,从材料特性的把握到注塑温度、压力、速度、保压与冷却时间等工艺参数的精确控制,再到模具设计中浇口和流道的合理设计,每一个环节都紧密相连,相互影响。只有全面、精准地控制好这些因素,才能生产出具有优良柔软触感、尺寸精度和表面质量的按摩椅扶手产品,满足消费者对舒适体验的追求。