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TPE材料注塑产品为什么有焊斑?

时间:2025-09-15 10:10:04来源:立恩实业作者:TPE

车间里的注塑机规律地响着,但我却盯着刚脱模的一批TPU件皱起了眉头——几条细长的发白痕迹像伤疤一样横在产品表面,格外刺眼。这是焊线,也叫熔接痕,但它呈现出的那种劣质观感,我们更常称之为“焊斑”。这么多年,它一直是困扰注塑工程师的顽疾之一。用户搜索这个问题时,背后是真实的生产痛点和品质焦虑:良率被拉低了,客户投诉来了,交货压力大了。他们需要的不是一个简单的定义,而是一套能快速定位问题根源并有效解决的实战指南。

焊斑的本质是两股或多股熔融料流在型腔中汇合时,未能完全融为一体而留下的痕迹。对于TPE这种柔软且常要求高外观的材料,焊斑不仅是美观问题,更往往是强度上的薄弱点,在受到拉伸或弯折时极易从此处开裂。

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一、当熔体“相遇”却不“相融”:焊斑的形成真相

想象一下在寒冷天气里用两只手搓热一根冰冷的塑料绳。如果只是轻轻碰在一起,它们很难粘合牢固;但如果用力揉搓,产生的热量就能让它们熔合为一体。TPE在模具里的相遇也是同样的道理。

熔融的TPE从不同的浇口涌入型腔,或者遇到嵌件、孔洞等障碍物而分裂后再汇合。在汇合前沿,熔体的温度和压力已经开始下降。如果此时的温度和压力不足以让分子链相互扩散、缠绕,它们就只是“礼貌性地握了握手”,而非“深情地拥抱”。这个结合界面就形成了肉眼可见的焊线。如果条件极差,界面处甚至可能包裹进空气或挥发物,导致该处颜色发白、发乌,表面凹陷,形成更为难看的“焊斑”。

我至今记得处理过一个智能手表表带的案例,表带扣孔周围总是有一圈明显的白斑。那就是熔体围绕芯棒分流后重新汇合时,温度过低、压力不足,形成了典型的困气型焊斑。

二、温度:最关键的“融合动力”

温度是分子运动能力的根源。熔体汇合处的温度高低,直接决定了分子链能否快速穿透界面,相互缠绕。

​1. 熔体温度过低​
这是最常见的原因之一。料筒设置温度偏低,或螺杆剪切热不足,导致熔体本身的热量储备就不够。当它经过流道、浇口,长途跋涉到汇合点时,温度已经下降到临界值以下,分子失去了活动能力,无法有效融合。

​2. 模具温度过低​
冰冷的模壁会迅速“偷走”熔体的热量。汇合点如果恰好位于模具温度最低的区域,熔体前沿会快速形成一层冻结层,这层高粘度的冻皮像一堵墙,阻碍了后续熔体的充分混合和融合。适当提升模温,相当于给熔体的“约会”提供了一个温暖的“房间”,效果天差地别。

三、流动与设计:先天不足的“相遇格局”

有些焊斑问题,在模具设计阶段就已经注定了。

​1. 浇口位置与数量​
浇口的位置直接决定了熔体的流动路径和汇合点。如果浇口位置使熔体流程过长,或者汇合角度太小(如两股料流正面相撞),都会极大地增加形成明显焊斑的风险。有时,增加一个浇口,缩短流程,反而能改善问题;但浇口增多,焊线数量也可能变多,需要精心权衡。

​2. 产品结构与障碍物​
产品上的孔、窗、嵌件,以及厚薄悬殊的剧烈变化,都会迫使熔体分割流动。这些“障碍赛”式的流道设计,必然会产生汇合点。设计时,需要预判熔接痕可能产生的位置,并尽量将其引导到外观要求不高或结构强度需求较低的隐蔽区域。

​3. 排气不畅​
熔体汇合点往往是最后填充的区域,也是最容易困住空气的地方。被压缩的高温空气会灼烧材料表面,并阻碍熔体融合,形成伴有发白、烧黄现象的灼烧型焊斑。确保汇合点附近有良好的排气至关重要。

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四、材料与工艺:被忽略的“幕后推手”

​1. 材料本身​
不同TPE配方抵抗焊斑的能力不同。流动性差(高粘度)的材料,熔体前沿更容易冷却,融合更困难。材料中添加的大量填料(如碳酸钙)或某些助剂,也可能迁移到汇合界面,阻碍分子链的结合。

​2. 工艺参数失配​

​注射速度过慢:​​ 慢速填充意味着熔体前沿有更多时间冷却,等到汇合时已是“强弩之末”。提高射速,让熔体在还保持高温和高活力时就完成汇合,是改善焊斑的强力手段。

​保压压力不足:​​ 保压不仅是为了补缩,其压力也能传递到汇合处,挤压界面,促进分子链的相互渗透。保压不足,融合动力自然不够。

​螺杆转速与背压:​​ 过高的背压和螺杆转速会产生过量的剪切热,可能导致熔体温度不均,部分材料过热降解,反而影响汇合处的质量。

为了更系统地诊断问题,我梳理了主要成因及对策方向:

焊斑成因类别 核心机制剖析 主要解决方向与思路
​熔体温度不足​ 分子链缺乏活动能量,无法跨越界面扩散缠绕 ​适度提升料筒温度​​;​​检查热电偶是否准确​
​模具温度过低​ 熔体前沿过早冷却形成高粘度冻结层,阻碍融合 ​显著提升模具温度​​;​​考虑模温机​
​注射速度过慢​ 熔体前沿推进缓慢,热量散失过多 ​提高注射速度​​;​​采用变速填充​
​排气不良​ 汇合点困气,形成灼烧和阻隔 ​在汇合点增设/加深排气槽​​;​​优化排气系统​
​浇口位置/数量不当​ 导致流程过长或汇合角不佳,先天不足 ​修改模具浇口​​(成本高);​​优化工艺弥补​
​材料流动性差​ 熔体粘度高,流动阻力大,前沿易冷却 ​换用低粘度牌号​​;​​调整配方提高流动性​

五、系统性对策:让焊斑“隐身”甚至“消失”

解决焊斑,需要从模具、材料、工艺三个维度系统性地思考,往往需要组合出拳。

​1. 模具的优化(治本之策)​
如果可能,这是最彻底的方法。

​变更浇口设计:​​ 与模具设计工程师沟通,通过模流分析软件预测焊线位置,优化浇口位置和类型(如采用扇形浇口以平缓引导料流),从源头上改变熔体汇合的条件和位置。

​强化排气:​​ 在预测的熔接痕位置,务必开设足够深度和宽度的排气槽。对于深腔或复杂结构,考虑采用排气钢镶件或真空排气技术。

​调整局部模温:​​ 在汇合点附近的模具内部设计独立的冷却/加热回路,实现局部精确温控,确保该区域处于最佳融合温度。

​2. 工艺参数的精细调校(最常用手段)​
这是现场工程师最频繁使用的手段。

​温度提升:​​ 在材料不降解的前提下,适当提高料筒温度和模具温度。这是提供“融合动力”最直接的方法。

​高速注射:​​ 采用较高的注射速度,让熔体“趁热打铁”,在热量散失前完成汇合。对于复杂件,采用多级注射,在流经浇口后快速提升至高速,在汇合前再适当减速以利排气。

​保证保压:​​ 设置足够且长的保压压力,将压力有效传递至汇合界面,促进分子链的相互渗透。

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​3. 材料的选择与准备​

​选用低粘度牌号:​​ 流动性更好的材料能有效改善融合。

​确保充分干燥:​​ 材料中的水分在汇合处汽化,会加剧焊斑缺陷。必须保证物料经过充分烘干。

与焊斑的斗争,是一场对工程师经验和技术洞察力的考验。每一次成功的改善,都建立在对材料、机器、模具三者关系的深刻理解之上。

常见问题

​问:是否所有的焊线都能完全消除?​

答:很遗憾,并非如此。对于结构复杂或多浇口的制品,熔接痕的形成是物理必然。我们的目标不是让它完全消失,而是通过综合手段​​弱化其可见度​​(如变得更细、颜色与本体一致)、​​改变其位置​​(将其移动到隐蔽或不重要的区域)以及​​强化其强度​​(确保融合良好,满足使用要求)。

​问:如何快速判断焊斑是因温度低还是排气不良引起的?​

答:一个实用的方法是做​​对比试验​​。首先尝试大幅提高模温和料温,如果焊斑明显减轻或消失,则是温度问题。如果效果不明显,且焊斑伴有发白、烧黄迹象,则极有可能是排气不良。可以尝试在怀疑排气不畅的部位,涂抹少量脱模剂(此法仅用于临时验证,会污染模具),利用其蒸汽辅助排气,如果此时焊斑短暂消失,即可确诊。

​问:修改模具成本太高,有没有不修模的补救办法?​

答:工艺调整是首选。集中精力优化温度、速度和压力参数组合。如果仍不理想,可以考虑在材料中添加少量的​​熔体流动促进剂​​或选择更低粘度的材料牌号。在极端情况下,甚至可以考虑对模具上焊斑对应的部位进行​​局部升温​​(如用热风枪或点加热设备在外部短暂加热),但此法效率低且难以控制,仅作临时应急之用。

​问:为什么有时提高注射速度后,焊斑反而更严重了?​

答:这是因为提高速度后,裹入的空气量增加,而排气系统无法及时将这些空气排出。被压缩的空气在汇合点形成绝热层,阻碍熔体融合并可能灼伤材料。此时,​​提升速度必须与改善排气同步进行​​,否则就会适得其反。

​问:透明TPE制品上的焊斑是否更难处理?​

答:是的。因为透明材料对界面的光线折射和散射效应极其敏感,任何微弱的融合不良都会在视觉上被放大。处理透明TPE的焊斑,对模具排气、工艺温度(要求更高更精确)和材料纯净度的要求都近乎苛刻。

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