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在有些情況下, 要求一個部件具有多種特點 ,所以可能需要使用多種材料。這些部件可以采用雙色注塑、雙料注塑或共注塑技術來生產。另外還可采用嵌件注塑或二次成型 ,即兩步注塑工藝來生產。注塑工藝被廣泛采用的原因正是能生產多功能、多材料復雜部件。

將部件設計成整體上具有均勻壁厚的產品 ,這樣可使整個部件有均勻的收縮率,從而減少翅曲和凹痕。表1以SantopreneTPV為例，列出了SantopreneTPV制品的推薦壁厚值, 圖1顯示了產品壁厚均勻的設計方法。

在某些情況下有可能需要產品的壁厚有變化 ,這種情況下推薦采取壁厚逐步漸增的設計方法, 從而減少部件的翅曲和凹痕。最大壁厚變化約為25%。

設置脫模斜角有利于產品脫模。脫模斜角的大小取決于部件的脫模深度,并應當考慮最終的使用條件。一般在模具模腔側和中心銷處設置脫模斜度 ,以便于在注塑周期的開模階段進行產品脫模。脫模斜角的典型值示于表2。

凹槽是產品上的凹入部分, 會使產品難以或無法簡單地從剛性兩半模中取出。由于TPV的模量較低, 所以不需要特殊的芯和滑道也可能脫出帶凹槽的產品。當然這還要取決于TPV的硬度以及凹槽的形狀或尺寸。圖2示出了各種凹槽的類型。在不使用特殊芯或滑道的情況下, 各種硬度TPV的最大凹槽深度示于表3。

加強筋的作用是在不增加壁厚的情況下提高部件的剛度和強度。厚斷面處應設計成空心 ,采用加強筋來達到相同的剛度,在節省材料的同時縮短加工周期。加強筋、法蘭和增強件的厚度應當為其所支撐斷面厚度的50%。較高的加強筋可能需要設置約0.5°的脫模斜度,以便于脫模。圖3示出了典型的加強筋設計。

尖銳的角部處會產生應力集中, 會使產品在使用過程中被破壞。合適的倒圓和倒角有助于降低應力集中, 還可為聚合物熔體提供流暢的流道 ,使部件易于脫膜。對于TPV,推薦的倒圓和倒角最小半徑為0.5mm。而且內圓和外圓之間的壁厚應均勻。

采用活鉸接可以使單個模塑件靈活地打開或閉合。它是一種動態結構,要求材料有較好的耐屈撓性能。采用恰當的設計,活鉸接就可以方便地彎曲,并可以屈撓數百萬次。活鉸接的設計原則見圖4。

TPV的表面網紋一般較粗糙, 但隨著硬度的增加 ,光澤度會提高。為了使 TPV表面具有一定的光澤度,可能需要進行一些處理,如涂覆增滑涂料或噴漆 ,但這樣做會改變TPV的表面性能。總之 ,最好是將表面設計成粗糙的外觀。

可在TPV注塑件上增加一些表面網紋, 如采用化學蝕刻、電火花加工、噴砂或一般的機加工方法, 對模具表面進行處理。深度太大的網紋可能會干擾聚合物在模腔內的流動。而深度太淺的話, 由于TPV熔體的黏度較高, 網紋可能顯露不出來。所以深度最好介于0.075～0.125 mm。注意 ,較軟的品級需要采用較深的網紋 ,以獲得最佳的效果;較硬的TPV可采用較小的脫模斜度 ,要視所用表面網紋的深度而定。而且在垂直的芯或模腔表面上增加花紋結構還可以防止模。

在大多數情況下, 注塑 TPV的模腔表面為SPE-SPI#B3,對應的表面粗糙度為0.0001 ～0.0002 mm。

經常會采用嵌件注塑或二次成型方法將彈性體部件模塑到其他材料上。最好的情況是基材和二次注塑材料之間形成化學結合 ,使兩者之間形成內聚鍵。

回復“TPV”或“注塑”等關鍵詞，可查看更多相關文章

　手感柔軟的把手擁有眾多優點, 所以在市場上愈來愈盛行。這些把手表面防滑, 可改善控制性能和安全性能。與硬把手相比, 軟把手可減少振動, 具較高的精度、極好的舒適性, 并可降低疲勞感。由TPV制成的把手還更耐用和耐沖擊。

設計把手有幾個關鍵參數,即外觀,人體接觸面,力學性能。

在設計把手時, 美觀是一個重要方面。產品的外觀一般涉及顏色、表面光潔度、均勻性和表面花紋結構。將把手軟的部分設計成與剛性部分不同的顏色,可以向人們傳遞高價值的感覺。

把手應根據人體形態特征來設計 ,其輪廓曲線和抓握厚度應與手相匹配。可以設計內指窩 ,從而可將手定位到所需的位置上。盡管在設計部件時采用了一定的造型 , 但由于壁厚的變化, 在制造成型時可能會存在問題 ,所以應當仔細考慮制品的易加工性。

將表面設計成具有較強的觸感 , 從而賦予把手極好的手感。在把手受力較大的部位采用增大摩擦的設計。還可采用加強筋、溝槽或表面花紋來提高觸感。 TPV應置于手掌和手指抓握的部分,或手腕與指尖與裝置接觸的部分。

對于抓握厚度,一般有3種抓握設計:

1)視覺柔軟部件有一薄層軟材料 ,由于其厚度一般小于1.5mm, 使用戶總能感覺到基材。采用薄層時, 一般使用較高硬度 (60A～ 50D)的材料, 因為這樣可以提高力學性能, 如耐磨性。

2)手感柔軟的部件所用軟質材料的硬度一般低于 60A,厚度大于 1.5mm。典型厚度為1.5 ～ 2.0mm。既可以感覺到軟材料 , 也可以感覺到硬基材。這是最常用的類型 , 如圖5所示。

3)抓握柔軟的部件使用硬度40 ～ 60 A的材料, 厚度大于5 mm。

設計方式對把手的柔軟感有很大的影響。由于固體材料是不可壓縮的, 所以在壓縮時需要留有空間來流動。可以通過設計凸起或底層加強筋, 來實現柔軟手感。

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把手的結構強度主要取決于TPV所包覆的剛性基材, 與產品形狀和基材的模量有關。把手的強度要與結構部件的力學性能匹配。TPV與基材的粘合強度也是影響部件力學性能的因素。

TPV與基材的粘合方法有很多種, 如果材料之間相容 , 則可采用熔體熔融粘合方法。(見表4相容材料之間的粘合)

如果基材與TPV不能熔融粘合, 則要設計機械鎖定方法來形成牢固的結合,但其強度不會超過熔融粘合。可采用的方法有:搭扣配合, 用TPV包覆剛性結構 , 由流體通孔、凹口或溝槽連接。為了達到較大的粘合強度, 孔之間的距離應為10 ～ 15mm。對于通孔直徑或凹口/溝槽寬度 ,其最大值為TPV厚度的一半, 如圖6所示。

可以用凹口來固定未粘合的手柄 ,如圖 7 所示。凹口可以將 TPV固定到位,而且TPV會收縮貼附到基材上。

在剛性基材上二次注塑TPV時, 模具必須在基材上緊密閉合, 在注塑過程中通過密封區域 (飛邊 )阻止TPV流動。在設計部件時, 設置合模口是為了確保閉合的半模在基材上形成牢固的高壓閉合腔。其功能是避免產生飛邊 ,并適當地填充模腔, 在基材上進行二次注塑。所以 ,在把SantopreneTPV注入塑腔時 ,一些區域必然有高壓閉合接觸。部件結構簡單時 ,合模口很容易設置,但對于復雜的三維結構,可能存在一些雕刻的形狀,合模口較難設置。因此,在部件上要設計一些特殊細部結構 ,使模具能閉合到模腔的合模面上。

在剛性基材上進行TPV二次成型時一般采用3種合模口結構。這些合模口可用于二次注塑或嵌件注塑工藝。這3種結構是:

1)凹合模口;

2)緊配合模口 ;

3)雙側二次成型。

凹合模口示于圖8, 其適用于復雜的接合線部件。

圖9所示為采用這種合模口結構制取較厚橡膠層的方法。通過倒圓或倒角, 使過渡區的部件厚度平穩過渡。

緊配合模口設計示于圖10,該設計一般用于結構較簡單、基材較厚、合模口線不復雜的部件。

雙側二次成型合模口示于圖11, 一般適用于平面和柔性表面部件。

以上圖片均來源于山東道恩高分子材料股份有限公司

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來源：西北橡膠塑料研究設計院 作者：王進文 艾邦高分子整理 轉載請注明出處

第三屆TPE技術與應用研討會

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