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tpr大底粘沿条不牢是什么原因?

时间:2025-11-20 11:14:06来源:立恩实业作者:TPE

在制鞋行业,TPR大底与沿条的粘接质量直接关系到鞋类的耐用性、安全性和整体品质。粘接不牢是一个常见的生产工艺难题,其背后涉及材料科学、成型工艺、模具技术乃至生产环境管理等多个复杂环节的交叉影响。本文将系统性地剖析导致TPR大底粘沿条不牢的根本原因,并提供一套从根源到解决方案的完整实践指南。

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TPR大底与沿条粘接的机理与重要性

热塑性橡胶大底与沿条的粘接,本质上是一个界面工程问题。理想的粘接需要形成牢固的机械互锁和可能的分子间作用力。TPR材料本身表面能较低,且其微观结构中的软硬段分布会影响界面润湿性。沿条材料则可能为真皮、PVC、PU或其它合成材料,其表面孔隙率、极性和化学性质千差万别。若两者相容性差,粘合剂无法同时与双方形成有效结合,就会导致界面失效。

粘接不牢不仅表现为开胶漏水等外观问题,更会破坏鞋子的整体结构完整性,影响穿着安全。因此,理解粘接机理是解决问题的第一步。

影响粘接强度的核心要素

要素 TPR大底侧 沿条侧 相互作用
表面能 较低,约30-34 mN/m 变化大,皮革约40-45 差值过大则润湿困难
极性 通常为非极性或弱极性 极性各异(皮革为极性) 极性不匹配降低化学键合
表面粗糙度 由模具表面光洁度决定 由材料本身质地决定 适中的粗糙度增加锚定效应
热膨胀系数 较高 较低(如皮革) 差异导致温度变化时产生内应力

材料因素导致的粘接不牢

材料是决定粘接效果的基石。TPR大底粘沿条不牢,很大一部分原因可追溯至材料本身的选择、配比及处理。

TPR配方与质量波动

TPR配方中橡胶油含量过高是常见隐患。为降低成本或调整硬度,过量添加的操作油会在加工和使用过程中逐渐迁移至表面,形成弱界面层,严重阻碍粘合。不同批次的基础聚合物如SBS或SEBS的分子量分布差异,也会导致最终TPR材料的表面特性不稳定。

TPR材料储存不当引发老化。TPR对紫外线和臭氧敏感,若长期暴露在不当环境中,分子链会发生断链或交联,表面官能团改变,粘接活性下降。此外,材料受潮后水分会影响后续处理剂和胶水的化学反应。

沿条材料的不匹配与污染

沿条材料表面污染问题尤为突出。真皮沿条在鞣制和后处理过程中可能残留油脂、蜡或脱模剂;PVC/PU沿条则可能含有迁移出的增塑剂。这些低表面能物质会像一层隔离膜,阻止胶水有效渗透。

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材料极性严重不匹配时,通用型胶粘剂难以奏效。例如,非极性的TPR大底与强极性的真皮沿条结合,若不通过适当的处理剂进行桥接,粘接强度必然不足。

胶粘剂与处理剂选型错误

胶粘剂选择未能针对材料组合是典型错误。不同胶粘剂体系如聚氨酯、氯丁胶、接枝胶等,其适用材质和固化条件各不相同。选型错误直接导致粘接失效。

处理剂(底涂)应用不当或失效。处理剂的核心作用是改变材料表面能或引入反应性基团。若处理剂与TPR或沿条的配伍性不佳,或已超过保质期导致有效成分降解,则其桥接功能丧失。以下表格对比了常见处理剂类型:

处理剂类型 主要作用对象 作用机理 注意事项
卤化处理剂 非极性材料(如TPR) 引入极性基团,提升表面能 腐蚀性强,需控制晾置时间
底涂型处理剂 多孔材料(如皮革) 渗透锚固,形成过渡层 涂布需均匀,避免过厚
双组份处理剂 难粘材料 化学改性界面 配比需精确,混合后尽快使用

成型工艺与参数设置不当

即便材料选择正确,不当的成型工艺也会彻底破坏粘接条件。TPR大底的注射成型过程对最终粘接强度有决定性影响。

注射成型参数偏差

熔体温度与模具温度控制不佳。TPR熔体温度过低,会导致熔体粘度高,流动性差,无法充分填充模具型腔并与沿条形成紧密贴合。模具温度过低,则TPR熔体接触模具后过快冷却结晶,分子链段未来得及扩散至沿条表面微孔中即已固化,粘接强度低。反之,温度过高可能导致TPR分解或沿条受热损伤。

注射压力与保压压力不足。足够的注射压力是保证TPR熔体克服流动阻力,完全包裹并压紧沿条的前提。保压压力和时间不足,则TPR冷却收缩时会产生缩孔和内应力,削弱界面结合。保压切换点设置过早或过晚,都会影响效果。

工艺流程中的关键控制点

沿条的预置与定位精度差。在模具中放置沿条时,若存在位置偏差、翘曲或未完全贴紧模壁,TPR注入后会在沿条与模具之间形成流动,导致局部包覆不全、压力传递失效,进而产生虚粘或缺胶。

胶粘剂的涂布与活化工艺失控。在二次注塑包胶前,若采用预处理(如预涂胶水),则胶水的涂布厚度、均匀度、晾置时间(让溶剂挥发)和活化温度(若需要)必须严格控制。涂布过厚易产生胶层内聚破坏,晾置时间不足则残留溶剂会气化形成气泡。

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模具设计与设备状态的影响

工欲善其事,必先利其器。模具与设备的状态是保证工艺稳定性的硬件基础。

模具设计缺陷

浇注系统设计不合理。浇口的位置、类型和尺寸直接影响TPR熔体充填时的流动前沿形态和方向。若浇口正对沿条边缘薄弱处,高速熔体可能冲刷沿条,导致其移位或损伤。冷流道系统设计不当易产生冷料,被熔体裹挟至界面,形成隔离物。

排气系统不畅。模具型腔内,特别是沿条与模壁贴合处,若空气无法顺利排出,会被压缩并升温,可能烧焦沿条表面或TPR,同时形成高压气阻,阻止TPR完全填充,导致粘接界面处缺料。

冷却系统不均。冷却水道布局不合理会导致模具温度不均,TPR各部分冷却速率差异大,收缩不一致,产生内应力。此内应力在粘接界面处尤为集中,长期作用下会导致粘接失效。

设备性能衰减

注塑机塑化元件磨损。螺杆和料筒的磨损会导致塑化不均、计量不准,熔体实际温度与设定值偏差大。注射压力因液压系统内泄而无法稳定建立,保压压力衰减快。

温控系统精度下降。加热圈、热电偶老化,模具各区域温度控制不精确,直接影响生产工艺的重现性。

环境与生产管理因素

看似微小的环境和管理细节,往往是质量问题的放大器。

生产环境控制

车间温湿度波动大。尤其在高湿度环境下,TPR料粒、沿条容易吸湿,胶粘剂中的溶剂挥发速率改变,水分还可能参与副反应,影响固化。环境温度过低会加速TPR熔体冷却,带来与模温过低类似的问题。

清洁管理不到位。模具型腔、沿条存放区、操作台面的灰尘、油污等污染物,极易在操作过程中转移至粘接界面,造成污染。

质量管理体系漏洞

缺乏标准作业程序。从沿条处理、胶水配制涂刷、大底注塑到卸模冷却,若无详细、统一的操作规范,不同操作员或不同班次的生产结果差异巨大。

来料检验与过程监控缺失。未对每批TPR、沿条、胶水进行关键性能(如表面能、粘度、剥离强度初试)检测,无法提前发现批次差异。生产过程中缺乏对工艺参数的连续监控和记录,出现问题时无从追溯。

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系统性解决方案与预防措施

解决TPR大底粘沿条不牢的问题,必须采取系统性的方法,从设计源头到生产终端进行全面管控。

材料层面的优化与控制

严格筛选与评估材料。与供应商建立技术标准协议,明确TPR的关键参数(如油含量、熔指、表面张力)和沿条的清洁度、极性要求。建立合格供应商名录,定期复核。

科学选型胶粘剂与处理剂。通过搭接剪切试验、剥离试验等,为特定的TPR/沿条组合筛选最优的胶粘剂和处理剂体系。建立材料组合数据库。

改善材料储存条件。TPR原料和沿条应存放于阴凉、干燥、避光的环境中,严格执行先进先出原则。开封后的胶水和处理剂需密封保存,注意保质期。

工艺参数的精细化与标准化

基于DOE优化工艺窗口。采用实验设计方法,系统研究熔温、模温、注射速度、压力等参数对粘接强度的主效应和交互作用,找到稳健的工艺窗口,而非单一参数值。

建立并固化标准工艺规程。将优化的参数和操作步骤(如涂胶手法、晾置时间)写入作业指导书,对员工进行充分培训,确保执行一致性。

引入在线监测与反馈控制。使用模内压力传感器、红外测温仪等设备,实时监控生产过程的稳定性,对异常波动进行预警和自动补偿。

模具与设备的维护升级

定期检修与保养。制定模具和设备的预防性维护计划,包括定期清理排气槽、检查磨损件、校准温控系统等。

优化模具设计。对于新模具,充分进行模流分析,优化浇口和冷却系统设计。对于现有模具,可考虑增加辅助排气镶件或改进冷却水道。

构建全面的质量管理体系

强化质量检验节点。设立来料检验、首件检验、巡检、末件检验等节点,制定明确的检验标准和抽样计划。粘接强度测试应作为关键检验项目。

推行根本原因分析与持续改进。一旦出现粘接不良,运用鱼骨图、5Why等工具进行根本原因分析,制定纠正和预防措施,并跟踪验证效果,形成闭环管理。

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未来趋势与创新粘接技术

行业发展趋势指向更环保、更高效、更可靠的粘接解决方案。水性胶粘剂和无溶剂 PUR(湿气反应型聚氨酯)热熔胶的应用正在增长,它们能减少VOC排放,并提供优异的粘接性能。等离子体表面处理、激光蚀刻等物理改性技术为处理难粘材料提供了新途径,这些技术能高效、均匀地提升材料表面活性,且更环保。此外,自粘接型TPR材料的开发,通过在分子链中引入极性基团,有望简化甚至省去涂胶工序,是未来的重要研究方向。

常见问题

问:生产线上如何快速初步判断粘接是否良好?

答:可在卸模后立即进行简单的破坏性测试。用手或工具尝试从边缘剥离沿条。合格的粘接应表现为材料内聚破坏,即TPR或沿条本体被撕裂,而非界面分离。若为界面整齐脱开,则粘接不良。此法仅作快速参考,最终需以实验室标准测试为准。

问:同一批产品,为何部分粘接好,部分差?

答:这通常指向过程波动性问题。重点排查:1. 操作一致性:不同操作员或班次的操作是否有差异?2. 设备稳定性:注塑机参数是否存在漂移?液压油温是否稳定?3. 环境波动:昼夜温湿度变化是否巨大?4. 模具排气:是否特定型腔问题更严重,提示排气不均?

问:针对真皮沿条,有哪些特别需要注意的点?

答:真皮具有天然异性、多孔、含油脂的特点。需注意:1. 批次差异:不同产地、批次的皮革表面油脂和密度不同,需调整处理剂。2. 打磨处理:适度打磨可去除表面膜、增加粗糙度,但过度打磨会破坏皮革纤维强度。3. 涂胶控制:皮革吸液,需确保胶水涂布量充足且均匀,防止缺胶。

问:胶粘剂涂刷后,晾置时间多久合适?

答:晾置时间取决于胶水类型、涂布厚度、环境温湿度。原则是让大部分溶剂充分挥发(触指不粘手),但又不能过度晾置导致表面失活(超过胶水的开放时间)。需通过实验确定最佳时间范围,并随环境变化微调。可用指触法结合小样测试来确定。

问:如何评估一种新处理剂或新胶水的效果?

答:建议采用阶梯式评估法:1. 实验室测试:先进行标准的剥离强度测试,与现有方案对比。2. 小批试产:在正常生产线上进行小批量试产,评估工艺适用性。3. 老化测试:对试产样品进行耐热、耐寒、耐水解、曲折等老化测试,模拟长期使用效果。合格后方可大批量应用。

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