手機保護套制品的一種修邊解決方案

莫校勝

（深圳市信濠精密技術股份有限公司，廣東 深圳518000）

橡塑制品、金屬壓鑄制品在生產加工過程中無法避免毛邊的出現，這些毛邊大小細則如發絲，粗則如碗口，并隨著制品結構的難易程度和模具的磨損程度而千差萬別，嚴重影響制品的外觀及尺寸。若這類制品出現微細毛邊后，制造企業多數通過人工手削方法處理，加工效率極低，且容易削傷制品，導致制品報廢；當毛邊出現較大時，人工就無法削除了，只能停產修模，嚴重影響企業正常生產。這些迫使業界急需尋找快速處理制品毛邊的有效方法及設備。近些年國內有一些企業已經成功研制出一種液氮修邊機，該設備能夠在超低溫環境下快速去除制品毛邊。趙光賢[1]在橡膠制品的冷凍修邊一文提到冷凍修邊技術的演變，簡單介紹了四種冷凍修邊機的結構。

液氮修邊機的工作原理是利用液氮急速冷凍使橡塑制品、金屬壓鑄制品在超低溫臨近脆化的環境下，并通過高速離心裝置，將耐低微粒連續、高速噴射在臨近脆化的冷凍制品表面，使制品毛邊與主體自動分離，達到去除效果，并能讓制品恢復常溫后各項性能恢復原來的狀態，不影響使用效果。雖然液氮修邊機具有高效的修邊能力，但是影響制品修邊的因素有各種各樣，若制造企業不了解制品的低溫屬性和液氮修邊機的主要性能，而隨意組合這些因素，是不能快速地導入生產，更不能有效發揮液氮修邊機的作用。對于如何利用液氮修邊機快速且有效地尋找影響制品修邊效果的主要因素，目前業界在此方面暫無明確的文獻資料介紹。

1 研究對象

以一種橡塑制品——手機保護套為研究對象，探討如何利用液氮修邊機快速而有效地尋找影響制品修邊效果的主要因素。本手機保護套采用抗沖擊性能能力特強的PC材料作為基材，而保護套四周拐角處采用回彈能力較好的TPE軟膠材料，并采用雙色注塑機及雙色模具注塑成型。由于TPE材料流動性比PC好，手機保護套模具在正常情況下量產一段時間后，制品上的TPE軟膠會逐漸出現些細小毛邊或批鋒。這些軟膠毛邊在常溫下用常規方法難以處理干凈。目前隨著冷凍修邊機技術的成熟和推廣，這些毛邊可考慮使用液氮修邊方案來處理[2]。

2 理論分析和驗證

要想使用液氮修邊機，必須讓手機保護套制品邊緣毛邊在超低溫條件下使脆化，又不能破壞制品的整體韌性，所以必須對手機保護套自身的材料的脆化臨界溫度、冷凍噴射粒子的材質和顆粒大小、噴射速度、沖擊動能等影響因素進行理論分析和驗證。

首先，考慮液氮的工作溫度和制品的脆化溫度，經查閱塑料的耐低溫性得知PC材料的臨界脆化溫度為-100℃，TPE材料的臨界脆化溫度為-60℃.液氮修邊機使用的前提是不能破壞產品的物理結構，因此液氮的工作溫度應以TPE材料的脆化溫度為工作溫度。

其次，噴射粒子材質的選擇，必須在超低溫下保持自身硬度和韌性，其脆化溫度必須比TPE材料的還要低。經了解，PC塑料粒子是低溫下抗沖擊性能最為突出的材料，能保持自身硬度，且來源廣泛，因此是作為噴射粒子的最佳選擇。

噴射粒子的噴射速度與沖擊動能有關。根據動能計算公式：

其中，E表示粒子動能，m表示粒子質量，v表示粒子運動速度。由此定理可知，動能E與運動速度v二次方成正比，粒子噴射速度越大，其沖擊在制品上的動能就越大。

由于液氮修邊機是在一個密閉的空間內工作的，噴射粒子可以重復循環使用，為了讓制品能充分接受微細的噴射粒子持續沖擊，須讓液氮修邊機啟動后有足夠的運行時間。但是運行時間的長短對修邊效果的影響將構成主要因素，并需要進一步的理論分析及實際驗證。

為了研究液氮的溫度、運行時間及噴射速度，哪個對制品修邊效果的影響起主要因素，下面安排了三因素三水平的正交試驗，試驗因素與水平見表1所示。

表1 試驗因素與水平

選用L9（34）正交表進行試驗設計，試驗方案與試驗結果見下表所示。其數據采集方法為：在每種工況（每個試驗號）條件下進行隨機抽樣100PCS測定修邊外觀合格率記入試驗結果，如表2、表3所示。

表2 正交試驗方案與試驗結果

表3 試驗結果分析

經正交試驗結果分析后得知，影響手機保護套制品修邊的較優水平為A2B1C2，即工作溫度為-60℃、運作時間為6 min、噴射速度為6 700 r/min，如表3所示，而影響手機保護套制品修邊主次因素依次為工作溫度、運作時間、噴射速度。

為了充分驗證以上分析結果，筆者再取100PCS樣品按以上A2B1C2組合進行實際測試，冷凍修邊前后效果對比如圖1所示。

圖1 軟膠毛邊冷凍修邊前后效果對比

由圖1可知，在外觀方面，手機保護套制品在冷凍修邊前其左右TPE軟膠曲面邊緣殘留了長度不一的毛邊，而冷凍修邊后制品左右邊緣毛邊已被完全去除，沒有產生其他不良現象，完全達到品質要求。

在性能方面，通過使用拉力測試儀對修邊前后的制品進行拉伸強度檢測，測量結果如表4、5所示。從表中數據對比得知冷凍前后數據并無明顯變化，都大于100 MPa，檢驗結果均判定為通過。

表4 保護套制品冷凍前拉力測試值（MPa）

表5 保護套制品冷凍后拉力測試值（MPa）

3 結束語

（1）手機保護套在液氮修邊機內冷凍修邊后，制品邊緣的毛邊能被完全去除，沒有產生其他不良現象，完全達到品質要求，在性能方面，全部樣品都通過拉伸強度檢測。

（2）用正交試驗方法驗證后得知影響手機保護套制品修邊的主次因素依次為工作溫度、運作時間、噴射速度，且當工作溫度為-60℃、運作時間為6 min、噴射速度為6 700 r/min時，制品的修邊效果獲得較優水平。

參考文獻：

[1]趙光賢.橡膠制品的冷凍修邊[J].中國橡膠，2007，23（3）：34-36.

[2]郭旭峰，陶樂仁.液氮噴淋流態化速凍系統及冷凍性能研究[J].工程熱物理學報，2003，24（3）：475-477.