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tpe弹性体表面颜色不一致怎么调?

时间:2025-11-11 11:17:08来源:立恩实业作者:TPE

热塑性弹性体(TPE)以其优异的柔软触感、耐候性和可调物性,在众多领域得到广泛应用。然而,在生产过程中,表面颜色不一致——即色差、色纹、色泽不均等问题,长期困扰着从业者。颜色是产品最直观的品质指标,哪怕微小的差异都可能导致整批产品报废,造成直接经济损失和品牌形象受损。本文将系统性地分析TPE弹性体表面颜色不一致的根本原因,并从材料、工艺、模具及生产管理等多个维度,深入阐述一套行之有效的调整方法与预防策略。

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TPE着色基础与颜色不一致的典型表现

要解决颜色不一致问题,首先需理解TPE的着色机理。TPE的着色主要通过添加色粉、色母或液体色浆实现。颜色的呈现不仅取决于着色剂本身,更与TPE基材(如SEBS、SBS等)、填充油、填料以及加工工艺密切相关。不同于硬质塑料,TPE的软质特性使其在加工中更易发生剪切生热和流动取向,这些因素都会直接影响颜色的最终表现。

颜色不一致在视觉上主要表现为几种形式。其一是批次间色差,即不同生产批次的产品存在肉眼可辨的颜色差异。其二是同一产品上出现流纹、色斑或云状条纹,颜色分布不均。其三是产品表面光泽度不一致,某些区域发亮,某些区域发暗,尽管颜色本身可能相近,但整体观感差异显著。这些现象的背后,往往是多种因素交织作用的结果。

准确识别问题的具体表现是解决问题的第一步。例如,流纹通常与熔体流动前沿的冷却或降解有关;而批次间色差则更多指向原材料稳定性或混料工艺的波动。

颜色不一致的根源性因素分析

导致TPE表面颜色不一致的原因错综复杂,可主要归结为以下四大类别。

材料因素

材料是颜色的载体,其稳定性是颜色一致性的基石。

着色剂品质与分散性: 着色剂(色粉、色母)的颜料含量、粒径分布、耐热性及分散性是核心。劣质着色剂或相容性差的着色剂在TPE基体中无法均匀分布,容易聚集形成色点或导致颜色强度波动。色母的载体树脂若与TPE基材不相容,会加剧分散困难。

TPE基础料波动: 不同批次的基础TPE树脂,其本身的白度、透明度或微黄指数可能存在细微差异。这种本底颜色的波动会直接影响着色后的最终颜色,尤其是在生产浅色或高透明制品时尤为明显。填充油的种类和添加量同样会影响基材的颜色底色。

添加剂影响: 某些功能性添加剂,如抗氧剂、紫外线吸收剂等,在高温下可能自身发生颜色变化,或与着色剂发生化学反应,导致色变。

以下表格总结了材料相关的主要问题点:

材料类别 具体问题 对颜色的影响
着色剂 粒径不均,耐热差 色点,色差,颜色发暗
TPE基础料 批次间底色差异 整体色相偏移
添加剂 与颜料反应 不可控的色变

加工工艺因素

注塑或挤出的工艺参数对颜色有直接且显著的影响。

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温度控制: 加工温度是首要关键。温度过低,熔体塑化不良,着色剂分散不均;温度过高,或物料在料筒内停留时间过长,会导致部分热稳定性差的着色剂(尤其是有机颜料)降解分解,引起颜色变暗或完全改变。螺杆各加热区的温度设定梯度不合理,也会导致局部过热。

剪切作用: 螺杆转速、背压等参数决定了剪切强度。过高的剪切会产生大量摩擦热,引起局部温升,造成热机械降解,不仅影响TPE基体,也会破坏着色剂,产生色纹或颜色发黄。

混料与计量: 如果采用直接添加色粉的方式,混料的均匀性至关重要。混合时间不足或设备不佳会导致色粉分布不均。对于色母,下料口是否畅通、注塑机计量环节是否准确,都直接影响颜色配比的稳定性。

模具温度与冷却: 模温不均会导致产品不同部位冷却速率不同,从而引起表面结晶度或光泽度差异,在视觉上表现为颜色或明暗不一。

工艺参数 不当设定 导致的颜色问题
加工温度 过高或过低 降解色变或分散不均
螺杆转速/背压 过高 剪切过热,色泽发黄
模具温度 不均或过低 光泽不均,视觉色差

设备与模具因素

生产设备的状态和模具设计是保证稳定生产的硬件基础。

注塑机状态: 使用磨损严重的螺杆和料筒,会导致混炼和塑化效果变差,物料停留时间不一,颜色稳定性难以保证。射嘴或流道系统存在死角,易残留旧料,在后续生产中形成污染,造成色差。

模具设计与表面状态: 模具的流道、浇口设计不合理,会导致熔体填充过程中产生过度的剪切或滞流,影响颜色均匀性。模具排气不畅,困集的空气会灼伤物料,形成焦烧色斑。不同的模具表面处理(如抛光、蚀纹)会对光线反射产生影响,即使是同一批料,在不同纹路的模具中也可能呈现视觉色差。

环境与管理因素

环境清洁度: 生产车间清洁管理不到位,灰尘、油污或其他颜色的料屑混入,会造成直接的污染性色差。

标准化操作: 缺乏标准的换料、清机程序,是导致颜色污染最常见的原因之一。尤其是由深色料切换至浅色料时,若清洗不彻底,后果严重。

系统性调整策略与实操步骤

解决TPE颜色不一致问题,必须采取系统性的方法,遵循从材料到工艺,从设备到管理的排查与调整顺序。

第一步:建立颜色评价标准与前期准备

在开始调整前,必须量化问题。依靠人眼目视评估受光线、疲劳度影响大,主观性强。应使用便携式色差计,量化颜色的Lab*值和色差ΔE。建立标准色板,并设定可接受的ΔE容差范围(如ΔE<1.0)。

彻底清洁设备: 这是换色或解决色差问题的首要步骤。必须使用有效的清洗料,按照从低温到高温的顺序,彻底清理料筒、螺杆、射嘴等部件,直至排出的物料纯净无污染。对于由黑转白等极端情况,可能需要拆卸螺杆进行人工清洗。

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第二步:材料端的控制与优化

固定原料来源与批次管理: 尽可能固定TPE基础料和着色剂的供应商及牌号。对不同批次的原料进行来料检验,包括基础料的白度测试。实行先进先出的库存管理,避免原料因存放过久而性能变化。

提升混合均匀度: 若使用色粉,强烈建议采用高混机进行预混合作业,确保色粉与TPE粒料均匀混合。混合时间、转速需通过验证确定。对于颜色要求极高的产品,推荐使用高浓度、高分散性的专用色母,其颜色稳定性通常优于直接添加色粉。

材料预干燥: 虽然TPE吸湿性一般不似尼龙等材料强,但某些牌号或存放环境潮湿时,微量水分在高温下汽化可能影响表面质量,间接影响光泽和颜色。建议根据材料说明进行适量干燥。

第三步:加工工艺参数的精细优化

这是调整的核心环节,需耐心进行参数调试。

温度设定: 在保证材料充分塑化的前提下,采用尽可能低的加工温度。从材料供应商推荐的温度范围中下限开始尝试。确保各加热区温度稳定,波动控制在±3°C以内。使用测温仪定期校验实际温度与表显温度的一致性。

剪切与压力控制: 适当降低螺杆转速和背压,以减少剪切热。采用多段注射速度控制,使熔体通过浇口时平稳充模,避免喷射流造成的折痕和色纹。保压压力和时间需设定得当,过高的保压可能增加内应力,影响色泽。

模具温度控制: 使用模温机精确控制模具温度,并确保动模、定模以及模具各区域的温度均匀。适当提高模温通常有助于改善熔体流动性和表面光泽度的一致性,减少流纹。

优化方向 具体措施 预期效果
温度控制 降低加工温度,减少停留时间 防止着色剂热降解
剪切控制 降低螺杆转速与背压 减少机械降解和发黄
注射曲线 采用慢-快-慢多段注射 改善流动,消除流纹

第四步:设备与模具的维护与改良

设备维护: 定期检查螺杆和料筒的磨损情况。对于老旧设备,考虑修复或更换。确保热电偶、温控器等元件工作正常。

模具维护与修改: 保证模具排气系统畅通无阻,必要时可增加或扩大排气槽。对于因模具设计导致的流动问题,如有可能,应与模具制造商协商,对浇口尺寸、位置或流道布局进行优化,以促进熔体平稳填充。

颜色质量控制体系的建立

解决单次问题固然重要,但建立长效的预防机制更为关键。

标准化操作程序: 制定并严格执行从领料、混料、上料、开机、停机到清机的全套标准作业指导书。特别是换色程序,必须清晰明确清洗步骤和验收标准。

首件检验与巡检制度: 每班开机或更换模具、材料后,必须制作首件产品,使用色差计测量并与标准板对比,合格后方可批量生产。生产过程中,定时抽取产品进行颜色巡检,及时发现漂移趋势。

数据记录与分析: 详细记录每一生产批次使用的材料批号、工艺参数、环境条件以及颜色测量数据。当出现问题时,这些数据是进行追溯和分析的根本依据。利用统计过程控制方法监控颜色的稳定性。

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典型案例分析

案例一:浅灰色TPE密封条色差

问题描述:生产浅灰色TPE密封条,批次间颜色不稳定,时偏黄时偏蓝。

分析与解决:经排查,主要原因为基础TPE树脂批次间底色有微小波动,对浅色系产品影响显著。其次,色母供应商为降低成本,使用了不同来源的钛白粉和灰色颜料。解决方案是固定基础料和色母供应商,并签订更严格的质量协议。在生产工艺上,严格规定了混料时间和注射温度范围,并将模温提升至45°C以稳定表面光泽。此后色差ΔE稳定控制在0.8以内。

案例二:黑色TPE手柄表面出现银色亮纹

问题描述:黑色TPE包胶手柄表面沿流动方向出现随机分布的银色亮纹。

分析与解决:此问题并非颜色本身问题,而是表面缺陷。原因是模具排气严重不畅,困集的空气在高压下瞬间压缩产生高温,灼烧了TPE表面,形成一层极薄的降解层,对光线产生镜面反射。通过对模具增加排气槽和采用多级注射(在流动前沿降速以利排气),该问题得到彻底解决。

结论

调整TPE弹性体表面颜色不一致是一项需要综合治理的课题。它要求从业者不仅要对材料特性有深刻理解,还需精通加工工艺,并具备严谨的生产管理思维。成功的颜色控制始于稳定合格的原材料,成于优化稳定的工艺参数,固于规范严格的现场管理。通过系统性地应用上述分析与调整策略,可以有效解决绝大多数颜色不一致问题,并建立起稳定可靠的颜色质量控制体系,最终实现产品外观品质的持续提升。

常见问答

问:使用色粉和色母,哪种颜色稳定性更好?

答:对于大多数情况,高品质的色母通常能提供更好的颜色稳定性。因为色母在制造过程中已经完成了颜料的高度浓缩和预分散,与TPE基材的相容性更优,能有效减少因分散不均导致的色差。而直接使用色粉对混料设备和操作工艺的要求极高,不易控制。

问:如何选择一款耐高温的着色剂?

答:选择着色剂时,必须关注其热稳定性等级。通常无机颜料(如氧化铁系、钛白粉)的耐热性优于有机颜料。咨询着色剂供应商,提供其产品在TPE加工温度下的热失重数据和耐温评级。对于需要高温加工的材料,可优先考虑镉系替代品或高性能有机颜料。

问:清机换色时,总感觉清洗不彻底,有什么好办法?

答:建议采用分级清洗法。首先使用粘度较低、清洗能力强的通用清洗料(或专用螺杆清洗料)进行主体清理。然后,投入少量本次要生产的浅色TPE新料(可加入少量白油或增塑剂作为润滑),进行过渡清洗,直至排出的料头纯净为止。对于极端情况,可考虑拆机人工清洗。

问:同一套模具生产的产品,为什么光泽度总有差异?

答:光泽度差异主要源于模具表面温度的不一致保压压力。模温越高,冷却越慢,产品表面复制模具表面光洁度的效果越好,光泽度越高。确保模温稳定均匀。此外,保压压力不足会导致表面收缩,形成消光效果。需优化保压曲线,确保充分补缩。

问:有没有快速判断颜色问题根源的简易方法?

答:有一个简单的观察法:将出现色差的产品掰断,观察断面的颜色。如果断面内外颜色均匀,则问题很可能出在模具或冷却阶段(如光泽度问题)。如果断面内部也存在颜色不均或色点,那么问题根源极大可能在于材料分散性或加工温度/剪切(材料降解)。

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