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TPE软胶注塑产品怎么样开进胶口?

时间:2025-12-11 12:38:46来源:立恩实业作者:TPE

在TPE软胶注塑的世界里,浇口虽小,却是决定成败的关键隘口。它是熔融材料进入型腔的咽喉要道,其设计直接影响着产品的外观、性能、生产效率乃至最终成本。不同于硬质塑料,TPE软胶独特的黏弹性、柔软性和较高的收缩率,使得浇口设计绝非简单地照搬公式或沿用旧例。一个设计得当的浇口,能让生产过程顺畅无阻,产品品质稳定如一;而一个设计不当的浇口,则会引发诸如粘模、缩水、流痕、内应力集中等一系列棘手问题。本文将从材料特性出发,系统阐述适用于TPE软胶的各类浇口设计原则、形式选择、计算要点及常见问题的解决方案,为注塑工艺与模具设计提供一份详实的实践指南。

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浇口设计的根本出发点:理解TPE软胶的流动特性

在设计浇口之前,必须深刻理解即将通过的“旅客”——TPE软胶熔体的脾性。TPE熔体通常表现出较高的表观黏度,且对剪切速率极为敏感。这意味着,通过狭窄的浇口时产生的高剪切,虽然会暂时降低其黏度利于充填,但也伴随着显著的剪切生热。若控制不当,这部分过热可能导致材料局部降解,影响产品性能与外观。同时,TPE熔体弹性记忆效应较强,若浇口处剪切过于剧烈,分子链高度取向,在浇口附近容易产生较大的残余应力,影响产品尺寸稳定性,甚至导致应用中的早期开裂。

此外,TPE软胶制品往往对外观有较高要求,浇口痕迹必须最小化或易于处理。其柔软的特性也带来了脱模的挑战,浇口设计需避免在顶出时造成产品撕裂或变形。因此,TPE软胶浇口设计的核心思想可以归结为:在保证充填效率的前提下,尽可能降低剪切,均匀平稳地引导熔体进入型腔,并便于后续加工与脱模

浇口设计的核心原则

基于上述材料特性,TPE软胶浇口设计需遵循以下几项核心原则,这些原则是评估任何浇口设计方案优劣的标尺。

第一,低剪切与平稳充填原则。浇口截面积不宜过小,流速不宜过快,以避免过度的剪切生热和分子链取向。理想状态是熔体以相对平稳的速度通过浇口,温和地涌入型腔。

第二,利于排气原则。浇口位置应有利于型腔内气体的顺利排出,通常应设置在型腔最深处或最后充填的区域,避免形成困气,导致烧焦、缺料等问题。

第三,控制熔接痕位置与质量原则。对于多浇口或复杂结构制品,熔接痕不可避免。浇口的位置和数量应能引导熔接痕出现在非外观面、非受力关键区域,并通过调整充填模式尽量提高熔接痕强度。

第四,便于加工与后处理原则。浇口形式应考虑后续的去水口作业是否方便、经济,留下的痕迹是否可接受。对于软胶,手工修剪是常见方式,浇口应易于切断且不留毛边。

第五,适应产品结构与功能原则。浇口设计必须服从于产品的整体设计。例如,对于密封件,浇口不应设在密封唇口上;对于受力件,浇口应避开高应力区域。

TPE软胶浇口设计核心原则与考量
设计原则 具体目标 违反原则可能导致的缺陷
低剪切平稳充填 避免材料降解,减少内应力,保证物理性能 表面料花(银丝)、浇口附近脆化、产品翘曲
利于排气 确保型腔充满,避免局部烧焦 充填不足、表面气泡、碳化黑点
控制熔接痕 将熔接痕置于次要位置,并尽量强化 外观缺陷、结构薄弱点、易开裂
便于后处理 降低去水口成本,改善产品外观 去水口困难、留下明显凸起或凹坑、效率低下
适配产品功能 不影响产品的最终使用性能和可靠性 密封失效、应力集中开裂、装配干涉

主流浇口类型在TPE软胶上的应用详解

浇口形式多样,各有其适用的场景。对于TPE软胶,以下几种浇口最为常见和实用。

侧浇口(边缘浇口)

这是最简单、最传统的浇口形式之一,开设在分型面上,从制品侧面进胶。

优点:结构简单,加工方便,模具成本低;浇口截面通常较大(相对于点浇口),剪切较低,适合TPE材料;修改浇口尺寸便捷。

缺点:会在制品侧面留下明显的痕迹,需要后续修剪;对于某些外观要求高的侧面,可能不适用;自动断浇口较困难。

TPE设计要点:浇口宽度可取产品宽度的1/3到全长,厚度约为产品壁厚的50%-80%。为防止应力集中和便于修剪,浇口与产品连接处应有平缓过渡。非常适合矩形、框形等规则形状的软胶制品,如垫片、密封条、手柄护套等。

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潜伏式浇口(隧道浇口)

这是一种自动断浇口的出色设计,浇口潜入分型面下的顶针或型腔内,开模时利用顶出动作或产品本身的弹性将浇口拉断。

优点:可实现自动化生产,无需后续修剪工序;浇口痕迹较小,通常位于产品内表面或隐蔽处。

缺点:对模具加工精度要求高;浇口通道存在磨损问题;对于很软(如邵氏A 30度以下)或韧性极强的TPE,可能拉不断或拉丝严重。

TPE设计要点:这是TPE软胶制品非常推荐的一种浇口,尤其适用于产量大的消费电子产品部件。设计关键在于浇口锥角、隧道倾角和顶出销的配合。对于软胶,浇口直径可适当加大,隧道角度取35-45度,以利于顺畅拉断而不损伤产品。必须仔细验算脱模时产品的变形程度,确保能产生足够的断裂力。

点浇口

针点状进胶,常用于三板模或热流道系统。

优点:浇口痕迹小,位置选择灵活;易于实现自动断浇口;适合多腔模具的平衡布置。

缺点:浇口区域剪切应力高,对TPE可能不友好;压力损失大,需要较高的注射压力;可能产生喷射纹(蛇形流)。

TPE设计要点:传统小点浇口并非TPE软胶的首选。若必须使用,应进行改良:采用护耳式浇口或凸台点浇口。即在产品上设计一个局部的凸起(护耳),点浇口开在凸台上。这样能有效缓冲高速射流,防止喷射纹,并让熔体经过转向后平稳进入主型腔。护耳在后序中可以切除。点浇口直径应比加工硬塑料时加大,通常不小于0.8mm,具体取决于胶料流动性和产品大小。

扇形浇口

浇口宽度很大,沿产品边缘呈扇形展开,厚度从连接流道处向产品方向逐渐减薄。

优点:进胶宽度大,极大地降低了剪切速率;熔体以宽阔的 fronts平稳推进,能有效减少取向和内应力;非常适合获得优良的表面质量,避免流痕。

缺点:浇口痕迹宽,修剪工作量大且困难;浪费材料较多。

TPE设计要点:这是高质量、大面积薄壁TPE软胶制品的理想选择,例如高档餐具握把、电子产品软胶面壳。设计时,浇口宽度可达产品边长度的75%以上,末端厚度可薄至0.2-0.4mm。其核心作用是提供一个低剪切的、均匀的充填起始条件。虽然修剪麻烦,但对于外观和性能要求极高的产品,其利大于弊。

搭接浇口

可以看作是侧浇口的一种变异,浇口不是从产品端面进入,而是搭接在产品侧壁表面。

优点:避免了侧浇口在与端面连接处可能出现的缩痕;修剪相对容易;对熔体有较好的导向作用。

缺点:会在产品外侧留下一个需要处理的搭接台。

TPE设计要点:适用于不允许在端面设浇口,又希望获得较低剪切的情况。搭接部分的厚度和长度需精心设计,以确保能顺利充填且易于切除。

香蕉形浇口(牛角浇口)

一种特殊的潜伏式浇口,其流道呈弧形绕过型芯,从产品内侧不可见位置进胶。

优点:浇口完全隐藏在产品背面或内部,外观完美;自动断浇口。

缺点:模具结构复杂,加工困难,成本高昂;流道长,压力损失大;容易困气。

TPE设计要点:主要用于对外观有极致要求、且愿意承担更高模具成本的TPE软胶件,如高端手持设备上的软胶按键、装饰件。设计时必须保证弧形流道极其光滑,无任何滞流点,且排气要充分。因为TPE熔体黏度高,需核算充填压力是否足够。

TPE软胶常用浇口类型对比与应用建议
浇口类型 主要优点 主要缺点 最适合的TPE软胶产品类型
侧浇口 简单可靠,剪切低,易修改 痕迹明显,需手动修剪 对侧面外观要求不高的密封件、垫片、工业部件
潜伏式浇口 自动断浇口,痕迹较小且隐蔽 对模具精度要求高,软胶可能拉不断 大批量生产的电子消费品外壳、按钮、工具手柄
(改良)点浇口 痕迹小,位置灵活,易于自动化 易产生高剪切和喷射纹,需加护耳 小型、多腔制品,配合护耳使用
扇形浇口 剪切极低,充填平稳,表面质量优 修剪困难,材料浪费多 大面积薄壁外观件,如高级握把、面板
香蕉形浇口 浇口完全隐藏,外观完美 模具极复杂,成本高,充填阻力大 高端消费电子品的外观软胶件

关键设计计算与细节要点

浇口尺寸的确定

浇口尺寸(主要指截面厚度与宽度)是设计的量化核心。没有放之四海而皆准的公式,但有以下经验法则:

浇口厚度(h):通常取产品平均壁厚(t)的50%到80%。对于流动性较差的TPE或要求低剪切的情况,可取上限甚至等于壁厚。过薄会导致剪切过高和过早冻结,影响保压传递;过厚则冷却时间长,易产生缩孔且难于封冻。

浇口宽度(W):对于侧浇口、扇形浇口,宽度可根据产品尺寸和需要决定。一般侧浇口宽度可取产品边宽的1/3以上。点浇口直径d可估算为 d = k * √A ,其中A为产品表面积(平方厘米),k为材料系数,对于TPE软胶,k值可取0.06~0.08(数值大于硬塑料)。

浇口长度(L):又称浇口 land,应尽可能短,以减少压力损失和热量散失,通常取0.5~1.5mm。对于TPE,短浇口 land 有利于保压补缩。

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浇口位置的选择策略

位置选择是一门艺术,需综合权衡。

1. 充填平衡优先:确保熔体从浇口到达型腔各末端的流程最短、最平衡,避免过度迂回填充。这有利于降低注射压力,统一收缩率,减少翘曲。

2. 考虑熔接痕:预判熔体前沿汇合的位置,通过调整浇口位置或数量,将熔接痕“驱赶”到非外观、非受力的安全区域。有时增加一个浇口反而能改变熔接痕位置,使其更合理。

3. 利用产品几何特征:优先选择在肉厚处进胶,这样有助于保压补缩,减少缩痕。避免在薄壁区域直接开设小浇口。可以将浇口设在加强筋、立柱等结构的根部,利用其作为流动通道。

4. 兼顾顶出与排气:浇口位置不宜干扰顶针的布置。同时,应使熔体从型腔深处向分型面等排气良好的方向流动,即遵循“充填末端应是排气槽”的原则。

浇口区的脱模与顶出考虑

TPE软胶易变形,浇口区域的脱模设计需格外细心。浇口周边应有足够的脱模斜度,至少3度以上。顶出系统必须确保顶出力均匀作用于产品主体,而非仅仅作用于浇口连接处,防止拉伤或撕裂。对于潜伏式浇口,其顶针或脱料板的动作时序和力度必须精准,确保顺利拉断又不损伤模具。

特殊应用:包胶成型中的浇口设计

TPE软胶常应用于包胶注塑,即包裹在硬质塑料(如PP、ABS、PC)基材上。此情形下的浇口设计更为苛刻。

首要原则是绝对不能将浇口正对或过于靠近硬胶与软胶的结合界面。高速高温的熔体会冲刷、熔化甚至击穿硬胶表面,导致粘结失败、溢胶或外观缺陷。浇口应设置在纯TPE区域,让熔体经过一段距离的缓冲和降温后再到达结合线。

其次,浇口设计应促进TPE熔体能均匀、全面地覆盖并压合在硬胶基材上。通常采用多点进胶或扇形浇口,以确保结合压力均匀,避免局部包覆不牢。浇口位置还需考虑硬胶骨架在模具中的定位和支撑,避免因TPE注射压力导致其移位。

包胶模具的排气至关重要,需在结合线周边精心设置排气槽,排出夹带的空气,否则极易导致困气、烧焦和包覆不全。

常见浇口相关缺陷分析与对策

TPE软胶注塑常见浇口相关缺陷与对策
缺陷现象 与浇口相关的可能原因 解决对策(从浇口设计角度)
浇口粘模,拉断困难 浇口尺寸过小,冷却过快;浇口锥度不足或表面粗糙;脱模机构动作不协调。 加大浇口直径或厚度;增加浇口锥度,抛光流道;检查并优化顶出时序与力度。
浇口附近缩水或凹痕 浇口尺寸太小或过早冻结,保压补缩无法进行;浇口位置不在肉厚处。 增加浇口厚度,缩短浇口land长度;将浇口移至产品更厚实的区域。
浇口处料花(银丝) 浇口截面过小,剪切生热导致材料分解;或浇口附近排气不良。 增大浇口尺寸,尤其是厚度;改善浇口附近的排气。
喷射纹(蛇形流) 浇口直对空旷型腔,熔体未接触模壁即喷射前进,多见于点浇口。 改用护耳式浇口;调整浇口方向,使其对准型芯或模壁;降低注射速度。
熔接痕明显且强度差 浇口位置或数量导致熔接痕处于不利位置;熔体前沿温度过低。 变更浇口位置,以改变熔体汇合点;增加浇口数量,缩短流程;适当加大浇口,提高料温模温。
去浇口后残留凸起或毛边 浇口与产品连接处设计不当,修剪基线不清晰;浇口部分过厚。 设计清晰的修剪台阶或凹槽;减小浇口连接处的厚度,形成自然断裂点。

先进技术与未来趋势

随着模具技术的发展,一些先进的浇口方案也为TPE软胶注塑提供了更多选择。热流道系统在TPE上的应用日益增多,它能消除冷流道废料,实现更灵活的浇口布置和更精准的温度控制。针对TPE热稳定性,需选用特殊设计的低剪切热嘴和温控系统。顺序阀式热流道能通过控制多个浇口的开启时序,主动引导熔接痕走向,对于大型复杂软胶件尤为有利。此外,模内感应加热技术可以在注射前瞬间加热浇口区域,使TPE熔体以更低粘度通过,随后快速冷却,兼得了低剪切和快速成型的优点。

结语

TPE软胶注塑产品的浇口设计,是一个融合了材料学、流体力学、模具技术和实践经验的综合性课题。它没有唯一的正确答案,但存在清晰的优劣判断标准和系统的设计逻辑。成功的关键在于深刻理解“柔软”背后独特的流动与固化行为,并以此为指导,在众多浇口形式中做出明智选择,对尺寸、位置、细节进行精细打磨。一个优秀的浇口,是模具设计师与材料、产品、工艺达成和谐共识的成果。它静静地隐藏在模具之中,却在每一次注塑循环中,决定着熔体如何开始它的旅程,最终深刻地影响着产品的品质与命运。掌握这门细微处的学问,是通向高质量、高效率TPE软胶注塑生产的必经之路。

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常见问题

问:对于邵氏A硬度低于20度的超软TPE,最适合用什么类型的浇口?

答:超软TPE流动好但极易变形,拉断力弱。首选扇形浇口或宽阔的侧浇口,以极低的剪切进胶,保护材料结构。潜伏式浇口需非常谨慎,必须加大浇口直径、优化隧道角度并进行严格测试,否则拉不断或拉伤产品的风险很高。点浇口基本不适用。同时,无论用哪种浇口,脱模斜度都要尽可能加大。

问:一模多腔的TPE软胶件,如何保证各腔产品重量一致?浇口设计上有什么讲究?

答:多腔平衡的关键在于流道系统的对称性和浇口的一致性。必须采用平衡式流道布局,确保从主流通到各型腔的流动路径长度、弯折完全相等。每个型腔的浇口形状、尺寸必须加工得绝对一致。对于TPE软胶,由于其黏度对剪切敏感,轻微的流道尺寸差异就可能被放大。建议适当提高熔体温度和模具温度,这有助于降低黏度,使系统对微小流动阻力差异不那么敏感。采用热流道系统是实现多腔平衡最有效的手段。

问:TPE软胶产品浇口处总有一些隐约的流纹或色差,如何从浇口设计上改善?

答:这种流纹或色差通常与浇口处熔体经历了不同的剪切或冷却历史有关。改善措施包括:第一,增大浇口厚度和宽度,这是最直接的降低剪切、均化流动的方法。第二,对浇口内壁及附近模腔进行高光抛光,减少流动阻力差异。第三,更改浇口形式,例如从点浇口改为扇形浇口,使熔体以更平稳的front进入。第四,优化注射速度曲线,采用慢-快-慢的多段注射,让熔体平稳通过浇口后再加速充填。

问:在设计潜伏式浇口时,如何计算和确保TPE软胶能被顺利拉断,而不损伤产品?

答:这需要进行力学估算和依靠经验。拉力主要来源于顶出时产品的弹性变形。计算时需评估浇口颈部的截面积(决定拉断力)和产品在顶出时的变形刚度。对于TPE软胶,应适当加大浇口直径(如取1.2-1.5mm)并采用更大的隧道脱模角(如45度),这使得拉断更像“剪断”而非“撕裂”,更干脆。在产品结构上,浇口应设在产品刚性相对较好的区域,以便传递足够的顶出力。最重要的还是通过模具试模,实地调整浇口尺寸和顶出速度。

问:透明TPE软胶的浇口设计有什么特殊禁忌?

答:透明TPE对任何流动不均、剪切痕和内应力都极其敏感,会直接表现为雾状、光晕或彩虹纹。浇口设计的禁忌包括:绝对避免使用可能产生高剪切和喷射纹的小点浇口;慎用潜伏式浇口,因为拉断过程可能产生应力发白。最推荐的是宽阔的扇形浇口或扁平的侧浇口,以确保最低限度的剪切和平稳的层流推进。浇口周边区域必须有极佳的抛光甚至镜面处理,冷却必须非常均匀,以防因温差导致折射率差异而影响透明度。

问:当产品修改需要移动浇口位置时,旧模具上有什么可行的补救方法?

答:在旧模上改动浇口位置是项高风险工作。若原浇口是侧浇口或简单的直接浇口,可以尝试将原浇口堵死(采用镶嵌件焊接或植入销钉),然后在新的预定位置重新加工一个浇口。这要求新位置有足够的空间和模具强度。若涉及流道更改则更复杂。对于点浇口或潜伏式浇口,改动难度极大,几乎相当于重做部分模板。更务实的做法是,若生产批量允许,可以考虑制作一个新模仁或采用激光熔覆等技术局部修补后再重新加工,但这需要专业的模具维修厂商来完成。任何改动都必须经过审慎的模流分析和评估。

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