欢迎访问广东立恩实业有限公司网站
20多年专注TPE/TPR材料研发与生产 热塑性弹性体行业先驱
全国咨询热线:0769-81162270
当前位置:首页 >> 新闻中心 >>

TPE弹性体材料胶口脱皮的原因是什么?

时间:2025-12-09 10:52:14来源:立恩实业作者:TPE

在TPE注塑成型过程中,胶口脱皮是一种比常见的流痕、缩水更为棘手的表观与结构双重缺陷。当操作人员从模具中取出制品,发现浇口断裂处或周边区域,材料的表皮呈片状、层状剥离开裂,暴露出下方不同质地或颜色的内部结构时,生产的警报便已拉响。这种现象不仅宣告了产品外观的彻底失败,更暗示着制品内部可能存在结合力薄弱、结构分层等隐患,其力学性能与耐久性将大打折扣。在我处理过的诸多现场案例中,胶口脱皮往往不是孤立的偶然事件,而是材料、工艺、模具乃至环境等因素相互交织、共同作用的最终体现。解决这一问题,需要我们将视线穿透那一层剥落的表皮,深入到熔体流动、冷却固化以及分子结合的微观世界中去探寻根源。本文将系统地揭示TPE胶口脱皮背后的多重诱因,并提供一套从快速诊断到根本治理的完整行动方案。

tpe

胶口脱皮现象的实质与危害

在切入具体原因之前,我们首先需要对脱皮现象本身有一个清晰的界定。胶口脱皮,也称为分层或银纹断裂,通常表现为在浇口切割点、流道与制品结合处,材料表面出现局部的、薄片状的剥离。这种剥离可能发生在脱模瞬间,也可能在后续处理或轻微受力后显现。它与单纯的表面划伤或顶出发白不同,其特征是存在清晰的、与制品表面平行的分离界面。

从物理本质上讲,脱皮意味着在制品截面方向上出现了强度的薄弱层,各层之间的粘结力远低于材料本身的强度。这通常是由于熔体在充填过程中,不同部分(前锋与后续熔体、不同温度或剪切历史的熔体)未能很好地熔合为一个均质的整体,或是材料内部存在异物、不相容组分,在界面处形成了分离。胶口区域之所以成为此类问题的重灾区,是因为这里是熔体经历最剧烈变化的区域:温度、压力、剪切速率在此处达到峰值,随后又急速变化。任何导致熔体“历史”差异过大的因素,都可能在胶口这个“记录点”引爆问题。

其危害是显而易见的。首先,它直接破坏了产品外观的完整性,是不可接受的表观缺陷。其次,它表明制品内部存在结构性弱点,其抗冲击性、抗撕裂性以及长期使用的可靠性将严重受损。对于需要承受反复受力或密封要求的部件,这种分层可能是致命缺陷。更为棘手的是,轻微的、肉眼难以察觉的微分层可能逃过检验,却在客户端使用过程中引发早期失效,带来更大的信誉与经济损失。因此,理解并根治胶口脱皮,是保障TPE制品品质与可靠性的关键一环。

材料体系的根源性剖析

材料是成型的基础,许多脱皮问题的种子在配方设计和原料阶段就已悄然埋下。TPE的多组分特性,使其对各组分的相容性与加工稳定性提出了苛刻要求。

不同批次或来源材料的无规混合,是导致分层的经典原因。 TPE的生产,即使是同一牌号,不同生产批次间在熔指、油含量、分子量分布上也可能存在细微的工艺波动。如果在注塑生产中,将物理性能存在差异的不同批次材料,甚至不同品牌的类似材料简单混合使用,它们在熔融状态下的流变性、收缩率以及相容性就可能不完全匹配。当这些略有差异的熔体流经胶口时,容易形成流动前沿的差异,并在结合面上产生微弱的分离趋势,冷却后即表现为分层。这种情况在车间为清空料桶而混合少量尾料时时常发生。

材料自身的热稳定性不足或存在降解。 TPE物料在料筒中停留时间过长,或因局部过热发生热氧降解。降解会导致分子链断裂,产生低分子物质,并可能伴随着交联。这些降解产物与正常熔体的相容性变差,就像油和水一样难以均匀混合。当这部分部分降解的熔体与新鲜熔体一同通过胶口进入型腔时,它们之间无法实现分子的充分缠结与扩散,形成脆弱界面。此外,材料中如果混入了其他不相容的塑料杂质,例如极少量的PP、PS碎屑,也会成为导致分层的异质核心。

配方中各组分的分散与相容性是根本。 TPE是SEBS/SBS、操作油、填料、助剂等的共混物。如果混炼工序不到位,油没有完全被聚合物吸收,或填料产生团聚,就会在体系中形成微观上的不均匀区域。在后续注塑的高剪切作用下,这些不均匀性可能被放大,在流动剪切方向上形成肉眼可见的纹路或分层。某些功能性添加剂,如阻燃剂、抗静电剂,如果与TPE基体相容性不佳,也倾向于在界面处聚集,削弱层间结合力。

材料干燥不彻底的隐性影响。 虽然TPE不像尼龙那样极易吸湿,但某些牌号仍会吸附少量水分。未充分干燥的材料,所含水分在料筒中变成高压水蒸气。这些蒸汽泡若未能排尽,会被熔体裹挟前进。在胶口这样的狭窄区域,气泡被强力拉伸、压扁,可能在熔体中形成极薄的扁平气隙层,冷却后就成为分层或银色条纹的起源。

材料因素导致的胶口脱皮分析
材料相关因素 具体问题表现 引发脱皮的内在机制 预防与解决方向
物料混杂 混合不同批次、牌号或新旧料比例不当 熔体流变性差异导致流动前沿融合不良,形成弱界面 严格管控物料,避免无规混合;规范回料使用比例与混合工艺
热降解 料筒温度过高或停留时间过长,熔体有焦味或变色 降解产物与正常熔体相容性差,形成化学性分层 优化加工温度与周期;清理料筒死角;选用热稳定更优的牌号
分散不均 填料或色母团聚,物料塑化不均匀 微观不均一性在剪切下发展为宏观分层 确保原料混炼充分;选用分散性好的母粒;优化螺杆塑化参数
干燥不足 制品内部有银纹或气泡,尤其在胶口附近 水蒸气形成扁平气隙,成为物理分层起点 对易吸湿牌号执行严格的干燥程序,并监控干燥效果

成型工艺参数的催化作用

工艺参数是驾驭材料的缰绳。不当的工艺设置,会急剧放大材料本身潜在的缺陷,甚至在没有明显材料问题时,直接诱发脱皮。

熔体温度的控制是重中之重。 温度过低是导致分层的首要工艺原因。 当熔体温度设置不足时,物料塑化不良,粘度居高不下。这使得熔体在通过胶口时,需要极高的剪切力才能前进。这种高剪切会造成熔体破裂,即熔体表面发生撕裂般的破坏。更重要的是,低温导致熔体流动性差,先后进入型腔的熔体前沿温度可能已经降低到无法与后续热熔体完全熔合的程度。先进入的部分迅速冷却形成一层“冷皮”,当后续熔体覆盖上来时,两层之间无法实现分子链的充分扩散与缠结,仅是机械式的堆叠,结合力极其微弱,极易在胶口这个流速和方向剧变的区域发生剥离。反之,温度过高引起的降解同样会导致分层,如前所述。

tpr材料

注射速度与压力的设置尤为关键。 过快的注射速度,配合狭窄的胶口,会产生极高的剪切速率。这对于TPE这类黏弹性材料而言,极易超出其临界剪切速率,引发熔体破裂。熔体破裂的直接表现就是表面出现鲨鱼皮状、竹节状的不规则纹路,严重时即为表层剥离。同时,高速注射使得熔体前锋以“喷射”而非“铺展”的方式进入型腔,射流冷料折叠堆积,形成明显的分层界面。注射压力不足,则无法将熔体压实,也难以驱动不同温度和粘度的熔体充分融合。

背压与螺杆转速影响塑化均匀性。 背压过低,螺杆回退时容易卷入空气,导致熔体中含有微小气泡,成为分层的潜在起点。同时,塑化不密实,物料受热不均。螺杆转速过快,会产生过多的摩擦热,可能导致局部过热降解,破坏熔体均一性。

模具温度的影响不容小觑。 过低的模温会使熔体接触到型腔壁时瞬间冷却,形成一层凝固壳。这层壳会阻碍后续熔体的热量传递,并与其产生明显的温度阶梯。如果模温设置不均匀,例如动定模温差过大,制品两侧冷却收缩不一致,会在内部产生巨大的内应力,这股应力在寻找释放点时,可能优先从胶口等结合薄弱处引发分层开裂。

关键工艺参数设置不当与脱皮关联
工艺参数 不当设定方向 如何导致胶口脱皮 工艺优化调整建议
熔体温度 温度设置过低 塑化不良,熔合性差;产生冷料前锋形成分层界面 逐步提高温度至材料推荐范围上限附近,确保塑化均匀
注射速度 速度过快,尤其通过胶口时 超过熔体临界剪切速率,引发熔体破裂;导致喷射形成折叠层 采用多级注射,显著降低通过胶口时的速度
模具温度 模温过低或动定模温差大 熔体表面急速冻结,与内部熔合不良;不均匀收缩产生剥离应力 适当提高模温,减少温差;使用模温机确保稳定均匀
保压压力 压力不足或切换过早 无法压实熔体消除内部空隙;对融合界面的巩固作用不足 适当增加保压压力,并确保保压有效作用于胶口区域

模具设计与浇注系统的决定性影响

模具是熔体流动的最终通道,其设计,特别是浇注系统的设计,从根本上决定了熔体在胶口处所经历的物理环境。糟糕的设计会制造出不可避免的分层条件。

浇口尺寸过小是所有模具相关问题中最突出的一个。 为了便于后续去除浇口或出于外观考虑,设计者有时会将点浇口或潜伏式浇口做得非常细小。这迫使熔体以极高的线速度挤过这一狭缝。极高的剪切速率直接引发熔体破裂,同时伴随剧烈的剪切生热。这种热与力的极端组合,很容易破坏熔体的连续性与均质性,从浇口开始就在制品内部埋下了分层的隐患。浇口部位的摩擦热积聚,还可能造成材料局部灼伤分解,进一步恶化分层。

浇口形式与位置设计不当。 潜伏式浇口由于其倾斜角度和较长的摩擦行程,本身就容易产生高剪切和较多的冷料。如果其锥度、抛光不佳,问题会更严重。浇口位置若正对型芯或薄壁,导致熔体直接冲击并反弹,会形成熔体折叠。浇口数量不足,导致流程过长,熔体前锋温度下降过多,与后续熔体温度差过大,难以熔合。

流道系统设计不合理。 冷流道过长过细,或者转折过多,会增加压力损失和熔体温降,产生冷料。这些冷料如果进入型腔,就成为分层的核心。主流道、分流道与浇口之间的尺寸比例失调,也会导致流动不稳定和熔体经历不必要的剪切历史差异。

模具排气不良的间接作用。 胶口附近若排气不畅,被压缩的高温气体可能渗入熔体前沿,形成极薄的氣膜,阻碍熔体与模壁的贴合以及前后熔体的熔合。同时,困气导致的高温可能使材料局部烧焦,焦化物成为分层的起始点。

模具表面状态与磨损。 胶口内部通道如果抛光不好,存在微观的裂纹、划痕或锈蚀,熔体流经时会受到额外的阻力与摩擦,可能导致流动失稳和材料挂住、拉伤,形成结构缺陷。

模具设计缺陷与胶口脱皮对应关系
模具设计要素 存在的缺陷 引发脱皮的机理 模具修改与优化方案
浇口尺寸 截面积过小,长径比过大 产生极限剪切,导致熔体破裂;摩擦热积聚引起分解 酌情增大浇口直径或厚度,特别是对于高粘度材料
浇口形式与位置 潜伏式浇口设计不良;位置导致熔体喷射或冲击 高剪切路径长;熔体折叠产生分层界面 优化浇口锥度与抛光;更改浇口位置或改用扇形浇口
流道系统 冷流道过长,转折多,尺寸匹配不当 产生过多冷料,熔体温度与剪切历史差异大 缩短冷流道,优化尺寸比例,减少弯折
排气系统 胶口附近排气不畅 困气形成氣膜阻隔熔合;气体高温导致材料烧焦 在胶口末端或预计困气处加开、疏通排气槽

设备状态与生产环境的潜在因素

除了材料、工艺和模具这三驾马车,注塑设备本身的健康状况以及生产车间的环境,也在幕后发挥着不容忽视的影响力。

注塑机塑化系统的问题。 螺杆或料筒磨损是老旧机器的常见病。磨损会导致塑化能力下降,熔体塑化不均,且可能产生漏流,使新旧熔体混合,增加了熔体经历不同热历史的复杂度。止逆环失效会导致注射时熔体回流,压力传递不稳定,并使部分熔体在料筒前端反复受剪切,增加降解风险。加热圈老化或热电偶失灵,会导致料筒实际温度与设定值严重不符,出现局部低温或高温区,直接引发低温分层或高温降解。

tpe

锁模系统的影响。 锁模力不足或不均衡,在注射高压下可能发生微小的涨模。这种微小的、动态的型腔尺寸变化,会干扰熔体的稳定填充,可能在流动前沿引起扰动,不利于熔体的平稳融合。

周边辅助设备的可靠性。 干燥机效率低下,导致材料干燥不彻底。模温机控温不准或流量不足,使得模具温度波动大或达不到设定值。这些都会使工艺条件偏离预设的稳定窗口。

环境因素的影响。 车间温度波动大,会影响机器液压油的粘度、冷却水的效率,间接导致工艺参数漂移。高湿度环境可能加剧某些TPE材料的吸湿倾向。这些都是可能导致生产状态不稳定,进而偶尔诱发脱皮的隐性因素。

系统性解决策略与现场排查指南

面对胶口脱皮问题,慌乱地逐个尝试调整参数是低效的。必须遵循一套科学、系统的排查与解决流程。

第一步:现象精确诊断与记录。详细观察脱皮的位置、形态和规律。是发生在浇口正中心,还是环绕浇口一圈?脱皮的层面是薄如蝉翼,还是较厚?脱皮处材料颜色、质地有无变化?是否伴随有烧焦、气纹或冷料斑?拍摄高清照片,并标记位置。这是后续所有分析的基础。

第二步:快速工艺筛查与调整。优先从最可能且最容易调整的工艺参数入手。首先,检查并适当提高熔体温度,这是解决因温度低导致熔合不良的首选动作。其次,果断降低注射速度,特别是第一段通过浇口的速度,可以降至原来的一半甚至更低进行测试,观察脱皮是否改善。这能有效判断是否是剪切破裂主导。然后,检查并确保背压设置在合理范围,以保证塑化均匀。同时,确认模具温度是否达标且均匀。

第三步:模具与浇口检查。如果工艺调整效果有限,重点转向模具。测量实际浇口的尺寸,与设计图对比,看是否因制造误差或磨损而过小。检查浇口内部及流道的抛光质量,有无毛刺、划痕。检查胶口附近排气是否通畅。尝试对浇口进行手工抛光,扩大一点点入口R角,有时能产生意想不到的效果。

第四步:材料与设备复查。确认所用材料批次是否单一、纯净。排查料筒和螺杆是否有磨损或局部过热现象。对材料进行充分干燥处理,即使认为该材料不吸湿。如果条件允许,换用另一台状态良好的注塑机或另一批次已知性能稳定的材料进行对比测试,这对隔离问题源非常有效。

第五步:根本性优化与标准化。对于确因模具浇口过小导致的问题,需立项修改模具。对于材料敏感性问题,考虑与供应商合作开发或更换更适宜高速剪切、熔合性更好的牌号。将解决后的优化工艺参数标准化,并对操作人员进行培训。建立预防性维护计划,定期检查螺杆、温控和模具状态。

在整个排查过程中,保持单一变量原则至关重要,即一次只改变一个条件,观察效果,这样才能清晰地建立因果关系。

TPE胶口脱皮问题系统性排查行动表
排查阶段 核心关注点 具体行动与实验方法 目标与成功标志
第一阶段:工艺初调 温度与速度 提升熔体温度5-10°C;大幅降低注射速度;检查背压与模温 观察脱皮面积或程度是否显著减轻
第二阶段:模具审视 浇口尺寸与状态 测量浇口实际尺寸;抛光浇口内壁与入口;检查排气 确认或排除模具的物理限制因素
第三阶段:物料与设备 材料一致性,设备状态 更换全新批次材料;彻底干燥物料;检查螺杆磨损与温控精度 隔离材料退化或设备故障的影响
第四阶段:根治与固化 设计方案,工艺窗口 评估修改模具必要性;优化材料选型;建立标准化工艺卡片 彻底消除问题,并形成稳定可控的生产条件

总结

TPE胶口脱皮问题,是材料在多相多组分状态下,经受极端加工条件后所表现出的“不适症”。其本质是熔体连续性遭到破坏,不同部分之间未能形成有效的分子间结合。这种结合的失败,可能源于配方上的先天不相容,可能源于工艺施加的过度剪切与不足的温度,也可能源于模具设计制造的物理性障碍。

解决这一问题的核心思路在于追求“均质”与“温和”。追求熔体温度的均匀与充足,以确保良好的流动性与熔合性;追求流动过程的平稳与温和,以避免超过材料承受极限的剪切;追求模具流道设计的合理与流畅,为熔体创造一个友好的过渡环境;追求物料管理的纯粹与稳定,从源头杜绝不确定性。

每一次成功地解决胶口脱皮问题,都是对注塑成型这门涉及流体力学、热力学和高分子物理的复杂工艺的一次深刻理解。它不仅需要工程师具备扎实的理论知识,更需要丰富的实践经验与敏锐的系统排查能力。将本文所述的框架化为己用,在面对下一个类似问题时,你便能拨开迷雾,直击要害,高效地恢复生产,保障产品品质的坚实与可靠。

3e3849915d4f4d2b948ab606bb258f7c_th.jpg

相关问答

问:胶口脱皮和胶口发亮有关系吗?是不是同一种问题的不同表现?

答:胶口脱皮与胶口发亮有一定关联,但并非同一问题的不同表现,它们的侧重点和根本原因有所区别。发亮主要关注表面光泽度的异常变化,核心诱因是高剪切导致表面分子高度取向或润滑剂富集,形成一个光滑层。而脱皮聚焦于材料的层状分离,是结构结合力的失效。在某些情况下,高剪切既是发亮的原因,也可能剧烈到引发熔体破裂,进而导致脱皮。也就是说,一个严重的剪切问题可能同时导致发亮和脱皮。但脱皮更主要的原因往往是低温熔合不良、材料混杂或污染等。可以粗略理解为,发亮更多是“表面皮肤”的光泽问题,而脱皮是“皮肤与肌肉”之间的粘连出了问题。

问:生产过程中,脱皮现象时有时无,间隔性出现,应该如何着手排查?

答:间歇性出现的问题往往更棘手,通常指向生产系统中的不稳定因素。排查应从以下几个方面入手:第一,检查材料供给系统,是否因自动上料机混合了不同批次的料袋,或回料添加比例不稳定。第二,核查注塑机的温度控制系统,使用测温仪测量料筒各段实际温度是否在设定值附近稳定波动,排查加热圈或热电偶是否存在间歇性失灵。第三,检查液压系统,注射压力和速度是否因油温波动或阀门泄漏而存在周期性波动。第四,观察模具冷却水路是否通畅,有时水路内壁结垢会导致冷却效率周期性变化,影响模温。第五,检查环境温湿度是否有较大昼夜变化。建议在出现脱皮和未出现脱皮时,分别记录下完整的工艺参数曲线和设备状态,进行细致对比。

问:对于已经脱模的、存在胶口脱皮的产品,能否通过返工(如热熔修补)的方式进行挽救?

答:对于已成型的存在胶口脱皮的产品,返工挽救的可能性很低,且经济性通常较差。因为脱皮是结构性的分层缺陷,不是表面划痕。热熔修补(如使用热风枪或烙铁)只能将表层的材料熔化,但难以深入并修复内部已经存在的脆弱界面,修补处的强度极不可靠,外观也会留下明显痕迹。对于价值极高的单个制品,或许可以尝试将脱皮区域完全切除,再用同种材料通过专业焊接设备进行补料,但这需要高超的技术和专用设备,且修复后性能无法与原品一致。对于大批量生产的产品,最现实的做法是将其列为不合格品,进行粉碎回收利用。重点必须放在预防和生产过程的纠正上。

问:在使用TPE包覆成型其他硬塑基材时,胶口处出现脱皮,可能有什么特殊原因?

答:在TPE包胶成型中,胶口处脱皮有其特殊性。首要怀疑的原因是TPE熔体温度过低。包胶成型要求TPE有足够的温度以与硬塑基材表面发生轻微的熔融互渗,形成牢固的结合。如果TPE温度不足,不仅与基材结合力差,其自身的流动熔合性也差,容易在胶口这种高剪切区自身先发生分层。其次,检查胶口位置是否开设在TPE与硬塑的结合界面附近。如果胶口直接冲击或过于靠近界面,高剪切和不稳定的流动可能破坏已经形成的初步结合层。再者,硬塑基材的表面清洁度、温度(模温)也会影响TPE的润湿与结合,间接导致TPE层自身内聚力不足而先从内部脱开。解决方案是提高TPE加工温度和模具温度,优化浇口位置避免直冲结合线,并确保硬塑基材表面洁净且预热充分。

问:如何通过简单的现场试验,快速判断脱皮主要是熔体温度低还是注射速度过快引起的?

答:可以进行一个对比鲜明的两步实验。第一步,进行“低速低温”测试:在当前设置基础上,首先将注射速度降到极低水平,熔体温度和模具温度保持原状,射出一模。第二步,进行“高速高温”测试:将熔体温度和模具温度适当提高,同时使用较高的注射速度,再射出一模。观察对比两模产品的脱皮情况。如果第一步(低速低温)脱皮依旧严重,而第二步(高速高温)脱皮显著减轻或消失,那么原工艺中温度不足是主要矛盾。如果第一步脱皮减轻,第二步脱皮依然严重甚至更糟,则原工艺中速度过快导致的剪切破裂是主因。如果两步都无法消除脱皮,则需要综合考虑材料或模具问题。这个实验能快速给出一个清晰的指向。

在线客服
联系方式

热线电话

13688903802

上班时间

周一到周六

公司电话

0769-81162270

二维码
线