TPE收缩凹陷是怎么回事？

在塑料制品的生产(chǎn)领域，TPE(热塑性弹性體(tǐ))因其兼具(jù)橡胶的柔软弹性与塑料的加工(gōng)成型特性，被广泛应用(yòng)于玩具(jù)、日用(yòng)品、體(tǐ)育用(yòng)品、医(yī)疗器械、汽車(chē)配件、線(xiàn)缆外皮等众多(duō)行业。在TPE制品的生产(chǎn)过程中(zhōng)，收缩凹陷问题常常困扰着生产(chǎn)厂家。制品出现收缩凹陷不仅影响外观质(zhì)量，导致产(chǎn)品表面不平整、有(yǒu)坑洼，降低产(chǎn)品的美观度和市场竞争力;还可(kě)能(néng)对制品的尺寸精(jīng)度、物(wù)理(lǐ)性能(néng)等造成不良影响，如使产(chǎn)品尺寸不符合设计要求，降低产(chǎn)品的强度、密封性等关键性能(néng)，严重时甚至会导致产(chǎn)品报废，增加生产(chǎn)成本，降低生产(chǎn)效率。深入探究TPE收缩凹陷的原因，并采取有(yǒu)效的解决措施，对于提高TPE制品的质(zhì)量和生产(chǎn)效益至关重要。

一、TPE收缩凹陷的直观表现与危害

（一）直观表现

TPE制品收缩凹陷通常表现為(wèi)制品表面局部區(qū)域出现向内凹陷的现象，形状可(kě)能(néng)不规则，大小(xiǎo)和深度也不尽相同。在薄壁區(qū)域，收缩凹陷可(kě)能(néng)呈现為(wèi)细小(xiǎo)的凹坑，而在厚壁區(qū)域或加强筋、凸台等结构处，凹陷可(kě)能(néng)更為(wèi)明显，甚至形成较大的坑洼。这些收缩凹陷在制品的不同部位出现的频率和程度也有(yǒu)所差异，例如在遠(yuǎn)离浇口的位置，由于熔體(tǐ)流动过程中(zhōng)冷却速度不一致，更容易出现收缩凹陷；在壁厚变化较大的部位，如制品的边缘、转角处，也常常是收缩凹陷的高发區(qū)域。

（二）危害分(fēn)析

外观缺陷：收缩凹陷破坏了制品表面的平整度和光滑度，使产(chǎn)品看起来粗糙、不美观，严重影响产(chǎn)品的外观质(zhì)量。对于一些对外观要求较高的产(chǎn)品，如高档玩具(jù)、精(jīng)美日用(yòng)品等，收缩凹陷可(kě)能(néng)导致产(chǎn)品无法达到客户的质(zhì)量标准，无法进入市场销售，给企业带来经济损失。

尺寸偏差：收缩凹陷会引起制品尺寸的改变，使制品的实际尺寸与设计尺寸不符。在需要精(jīng)确配合的部件中(zhōng)，如汽車(chē)配件中(zhōng)的密封件、医(yī)疗器械中(zhōng)的精(jīng)密零件等，尺寸偏差可(kě)能(néng)导致部件无法正常安(ān)装(zhuāng)或使用(yòng)，影响整个产(chǎn)品的性能(néng)和可(kě)靠性。

性能(néng)下降：收缩凹陷会使制品内部产(chǎn)生应力集中(zhōng)，降低制品的强度、韧性和抗疲劳性能(néng)。在使用(yòng)过程中(zhōng)，这些应力集中(zhōng)部位容易成為(wèi)裂纹的起源点，导致制品过早损坏，缩短产(chǎn)品的使用(yòng)寿命。收缩凹陷还可(kě)能(néng)影响制品的密封性，使其在需要密封的场合无法有(yǒu)效阻止气體(tǐ)或液體(tǐ)的泄漏。

二、TPE收缩凹陷的成因剖析

（一）材料特性因素

收缩率差异：不同类型和牌号的TPE材料具(jù)有(yǒu)不同的收缩率。收缩率是指TPE材料在成型过程中(zhōng)，从熔融状态冷却到室温时體(tǐ)积收缩的比例。如果选用(yòng)的TPE材料收缩率较大，在成型过程中(zhōng)就更容易出现收缩凹陷现象。一些高硬度的TPE材料，由于其分(fēn)子链排列较為(wèi)紧密，在冷却过程中(zhōng)分(fēn)子链重新(xīn)排列和收缩的幅度较大，收缩率相对较高，制品出现收缩凹陷的风险也相应增加。

添加剂影响：TPE材料中(zhōng)通常会添加各种添加剂，如增塑剂、填充剂、阻燃剂等，以改善材料的性能(néng)或满足特定的使用(yòng)要求。这些添加剂的种类和含量可(kě)能(néng)会对TPE的收缩行為(wèi)产(chǎn)生影响。增塑剂的加入可(kě)以降低TPE的玻璃化转变温度，使材料在较低温度下就能(néng)发生流动，但同时也可(kě)能(néng)增加材料的收缩率。如果增塑剂的添加量不当，或者添加剂与TPE基體(tǐ)之间的相容性不好，就容易导致制品出现收缩凹陷。

材料结晶性：部分(fēn)TPE材料具(jù)有(yǒu)一定的结晶性，在冷却过程中(zhōng)会发生结晶现象。结晶过程中(zhōng)，分(fēn)子链从无序状态转变為(wèi)有(yǒu)序排列，会导致材料體(tǐ)积收缩。结晶速度和结晶度的不同，会对制品的收缩凹陷产(chǎn)生显著影响。如果结晶速度过快，材料内部会产(chǎn)生较大的内应力，容易导致收缩凹陷；而结晶度过高，也会使材料的收缩率增大，增加收缩凹陷出现的概率。

（二）模具(jù)设计因素

浇口设计：浇口是TPE熔體(tǐ)进入模具(jù)型腔的通道，其设计合理(lǐ)与否对制品的收缩凹陷有(yǒu)重要影响。如果浇口尺寸过小(xiǎo)，熔體(tǐ)在通过浇口时会受到较大的阻力，导致充模困难，容易出现填充不足的情况，进而在制品表面形成收缩凹陷。浇口位置的选择也很(hěn)关键。如果浇口位置不当，如遠(yuǎn)离制品的厚壁區(qū)域或需要重点填充的部位，熔體(tǐ)在流动过程中(zhōng)会先填充薄壁區(qū)域，而厚壁區(qū)域由于冷却速度相对较慢，在后续冷却过程中(zhōng)会出现较大的收缩，导致收缩凹陷。

冷却系统：模具(jù)的冷却系统对于控制TPE制品的冷却速度和温度分(fēn)布至关重要。如果冷却水道设计不合理(lǐ)，如冷却水道分(fēn)布不均匀、冷却水流量不足或水温控制不当等，会导致制品不同部位的冷却速度不一致。在冷却速度较慢的部位，TPE熔體(tǐ)有(yǒu)更充分(fēn)的时间进行收缩，从而容易出现收缩凹陷。在制品的厚壁區(qū)域，如果冷却效果不佳，该區(qū)域的收缩量会比薄壁區(qū)域大，进而在制品表面形成明显的凹陷。

壁厚设计：制品的壁厚设计不合理(lǐ)是导致收缩凹陷的常见原因之一。如果制品壁厚不均匀，在冷却过程中(zhōng)，厚壁部分(fēn)的冷却速度明显慢于薄壁部分(fēn)。厚壁部分(fēn)由于收缩时间長(cháng)、收缩量大，会对相邻的薄壁部分(fēn)产(chǎn)生拉应力，导致薄壁部分(fēn)向内凹陷，形成收缩凹陷。过厚的壁厚还会增加制品的收缩率，使收缩凹陷问题更加严重。

（三）成型工(gōng)艺因素

注射压力与速度：注射压力和速度是影响TPE熔體(tǐ)充模和成型质(zhì)量的重要工(gōng)艺参数。如果注射压力过低，熔體(tǐ)无法充分(fēn)填充模具(jù)型腔，特别是在制品的厚壁區(qū)域或复杂结构部位，容易出现填充不足，进而导致收缩凹陷。而注射速度过慢，熔體(tǐ)在流动过程中(zhōng)冷却时间过長(cháng)，流动性降低，同样会影响充模效果，增加收缩凹陷的风险。相反，如果注射压力过高或注射速度过快，虽然可(kě)以使熔體(tǐ)快速充满型腔，但可(kě)能(néng)会导致熔體(tǐ)内部产(chǎn)生过高的剪切应力，使分(fēn)子链取向加剧，在冷却过程中(zhōng)取向的分(fēn)子链会恢复无序状态，引起较大的收缩，也可(kě)能(néng)导致收缩凹陷。

保压压力与时间：保压阶段是在熔體(tǐ)充满模具(jù)型腔后，继续对熔體(tǐ)施加一定压力，以补偿熔體(tǐ)在冷却过程中(zhōng)的收缩。如果保压压力不足，无法有(yǒu)效抵抗熔體(tǐ)的收缩，制品就会出现收缩凹陷。保压时间过短，熔體(tǐ)在尚未完全冷却固化时就停止保压，同样会导致收缩凹陷。而保压压力过高或保压时间过長(cháng)，虽然可(kě)以减少收缩凹陷，但可(kě)能(néng)会引起制品内应力过大，导致制品变形或开裂等问题。

模具(jù)温度：模具(jù)温度对TPE制品的收缩凹陷有(yǒu)显著影响。模具(jù)温度过高，TPE熔體(tǐ)在模具(jù)型腔内的冷却速度减慢，冷却时间延長(cháng)，制品的收缩率会增大，从而增加收缩凹陷的可(kě)能(néng)性。高温还会使TPE材料的结晶速度加快，结晶度提高，进一步加剧收缩。相反，模具(jù)温度过低，熔體(tǐ)在充模过程中(zhōng)会迅速冷却，可(kě)能(néng)导致熔體(tǐ)流动性变差，充模不完整，在制品表面形成收缩凹陷，同时也会使制品内部产(chǎn)生较大的内应力。

熔體(tǐ)温度：熔體(tǐ)温度过高，TPE材料的流动性增强，但同时也会使材料的收缩率增大。在冷却过程中(zhōng)，高温熔體(tǐ)冷却收缩的幅度更大，容易出现收缩凹陷。而且，过高的熔體(tǐ)温度还可(kě)能(néng)导致材料发生热降解，影响制品的性能(néng)。如果熔體(tǐ)温度过低，材料的流动性变差，充模困难，同样会在制品表面留下收缩凹陷等缺陷。

（四）后处理(lǐ)与环境因素

脱模方式：不合理(lǐ)的脱模方式可(kě)能(néng)导致TPE制品在脱模过程中(zhōng)受到外力作(zuò)用(yòng)，从而产(chǎn)生收缩凹陷。如果脱模力过大或脱模速度过快，制品可(kě)能(néng)会被强行拉出模具(jù)，导致制品表面或内部结构受损，出现收缩凹陷。脱模斜度设计不当，也会使制品在脱模时受到较大的阻力，增加收缩凹陷的风险。

环境温度与湿度：制品在成型后的冷却和存放过程中(zhōng)，环境温度和湿度也会对其收缩产(chǎn)生影响。如果环境温度波动较大，制品会随着温度的变化而发生热胀冷缩，导致尺寸不稳定，可(kě)能(néng)出现收缩凹陷。特别是在高温环境下，制品的收缩率会进一步增大。湿度方面，虽然TPE材料本身吸湿性相对较低，但如果环境湿度过高，制品在存放过程中(zhōng)可(kě)能(néng)会吸收少量水分(fēn)，在后续使用(yòng)或加工(gōng)过程中(zhōng)，水分(fēn)蒸发会导致制品體(tǐ)积收缩，也可(kě)能(néng)引发收缩凹陷问题。

三、TPE收缩凹陷的解决策略

（一）材料选择与优化

合理(lǐ)选材：根据制品的使用(yòng)要求、结构特点和收缩凹陷控制目标，选择收缩率合适的TPE材料。在选择材料时，可(kě)以参考材料供应商(shāng)提供的技(jì )术资料，了解不同牌号TPE材料的收缩率范围，并结合实际生产(chǎn)经验进行选择。对于对尺寸精(jīng)度和外观质(zhì)量要求较高的制品，应优先选择收缩率较低的TPE材料。

调整添加剂：如果添加剂对TPE的收缩行為(wèi)产(chǎn)生不利影响，可(kě)以考虑调整添加剂的种类和含量。对于因增塑剂添加不当导致收缩凹陷的情况，可(kě)以适当减少增塑剂的用(yòng)量，或选择与TPE基體(tǐ)相容性更好的增塑剂。可(kě)以尝试添加一些能(néng)够降低收缩率的添加剂，如玻璃纤维、碳酸钙等填充剂，这些填充剂可(kě)以在TPE材料中(zhōng)起到骨架作(zuò)用(yòng)，限制分(fēn)子链的运动，从而减小(xiǎo)收缩率。

改善结晶性：对于具(jù)有(yǒu)结晶性的TPE材料，可(kě)以通过添加成核剂等方法来改善其结晶性能(néng)。成核剂可(kě)以促进TPE材料的结晶，使结晶更加均匀、细小(xiǎo)，从而减小(xiǎo)结晶引起的體(tǐ)积收缩。合理(lǐ)控制成型工(gōng)艺参数，如冷却速度等，也可(kě)以对材料的结晶过程进行调控，降低收缩凹陷的发生概率。

（二）模具(jù)设计改进

优化浇口设计：根据制品的形状、尺寸和结构特点，合理(lǐ)设计浇口的尺寸和位置。对于厚壁制品或结构复杂的制品，可(kě)以采用(yòng)较大的浇口尺寸，以减少熔體(tǐ)流动阻力，确保熔體(tǐ)能(néng)够充分(fēn)填充模具(jù)型腔。浇口位置应尽量设置在制品的厚壁區(qū)域或需要重点填充的部位，使熔體(tǐ)能(néng)够均匀地填充整个型腔，减少因填充不均导致的收缩凹陷。还可(kě)以考虑采用(yòng)多(duō)点进胶的方式，进一步提高充模效果。

完善冷却系统：设计合理(lǐ)的冷却水道布局，确保模具(jù)各部位能(néng)够得到均匀、有(yǒu)效的冷却。冷却水道应尽量靠近制品的型腔表面，以加快冷却速度。要根据制品的形状和壁厚，调整冷却水道的间距和直径，使冷却效果更加均匀。合理(lǐ)控制冷却水的流量和水温也很(hěn)重要。冷却水流量应足够大，以保证能(néng)够及时带走模具(jù)的热量；水温应根据TPE材料的特性和制品的要求进行合理(lǐ)设置，一般控制在20 – 30℃之间。

优化壁厚设计：在制品设计阶段，应尽量使制品的壁厚均匀。如果制品结构需要存在壁厚差异，应采用(yòng)渐变的方式过渡，避免壁厚突然变化。对于厚壁區(qū)域，可(kě)以通过增加加强筋、设置空心结构等方式来减小(xiǎo)壁厚，同时保证制品的强度和刚性。在设计制品时，还应考虑模具(jù)制造的可(kě)行性，避免因壁厚设计不合理(lǐ)而增加模具(jù)制造难度和成本。

（三）成型工(gōng)艺调整

精(jīng)确控制注射参数：通过实验和经验积累，找到适合特定TPE材料和制品的注射压力和速度。在保证熔體(tǐ)能(néng)够充分(fēn)填充模具(jù)型腔的前提下，应尽量采用(yòng)较低的注射压力和速度，以减少熔體(tǐ)内部的剪切应力和分(fēn)子链取向。可(kě)以通过逐步调整注射压力和速度，观察制品的成型质(zhì)量，确定最佳的参数组合。

合理(lǐ)设置保压参数：保压压力和时间是控制制品收缩凹陷的关键参数。保压压力应根据制品的尺寸、壁厚和TPE材料的收缩率等因素进行合理(lǐ)设置，一般保压压力為(wèi)注射压力的70% – 90%。保压时间应根据制品的冷却时间和收缩情况进行确定，通常可(kě)以通过观察制品在保压过程中(zhōng)的體(tǐ)积变化或测量制品的尺寸来确定合适的保压时间。在保证制品不出现收缩凹陷的前提下，应尽量缩短保压时间，以提高生产(chǎn)效率。

优化模具(jù)温度：根据TPE材料的特性和制品的要求，合理(lǐ)设置模具(jù)温度。对于收缩率较大的TPE材料，可(kě)以适当降低模具(jù)温度，以加快冷却速度，减小(xiǎo)收缩率。但模具(jù)温度不能(néng)过低，以免影响熔體(tǐ)的流动性和充模效果。模具(jù)温度应控制在TPE材料玻璃化转变温度以上10 – 20℃左右。可(kě)以通过在模具(jù)上安(ān)装(zhuāng)温度传感器，实时监测模具(jù)温度，并根据需要进行调整。

调控熔體(tǐ)温度：熔體(tǐ)温度应根据TPE材料的熔融指数和成型工(gōng)艺要求进行合理(lǐ)控制。在保证材料具(jù)有(yǒu)良好的流动性的前提下，应尽量降低熔體(tǐ)温度，以减小(xiǎo)材料的收缩率。可(kě)以通过调节挤出机或注塑机的加热温度来控制熔體(tǐ)温度，同时要确保温度均匀稳定，避免出现局部过热或过冷的情况。

（四）后处理(lǐ)与环境控制

规范脱模操作(zuò)：制定合理(lǐ)的脱模工(gōng)艺，确保制品在脱模过程中(zhōng)不受损伤。脱模力应适中(zhōng)，避免过大或过小(xiǎo)。可(kě)以采用(yòng)顶出机构均匀顶出的方式，使制品平稳脱模。要合理(lǐ)设计脱模斜度，一般脱模斜度应根据制品的尺寸、形状和TPE材料的收缩率等因素确定，通常在0.5° – 3°之间。在脱模前，可(kě)以先对模具(jù)进行适当的冷却，使制品具(jù)有(yǒu)一定的强度，然后再进行脱模操作(zuò)。

控制环境条件：在制品的冷却和存放过程中(zhōng)，应尽量保持环境温度和湿度的稳定。可(kě)以将制品存放在温度和湿度相对恒定的环境中(zhōng)，如恒温恒湿仓库。对于对环境条件要求较高的制品，还可(kě)以采取一些防护措施，如在制品表面涂覆保护层，防止其吸收水分(fēn)或受到温度变化的影响。

四、案例分(fēn)析与经验总结

（一）案例一：某玩具(jù)厂TPE玩具(jù)手柄收缩凹陷问题解决

某玩具(jù)厂在生产(chǎn)一款TPE材质(zhì)的儿童玩具(jù)手柄时，发现手柄表面出现了明显的收缩凹陷，导致产(chǎn)品外观不合格，无法正常销售。经过对生产(chǎn)过程的详细排查和分(fēn)析，发现主要原因是模具(jù)浇口设计不合理(lǐ)，浇口尺寸过小(xiǎo)且位置不当，导致熔體(tǐ)在填充过程中(zhōng)流动不畅，手柄厚壁區(qū)域填充不足，从而出现收缩凹陷。

针对这一问题，玩具(jù)厂采取了以下解决措施：重新(xīn)设计了模具(jù)浇口，将浇口尺寸适当增大，并将浇口位置调整到手柄的厚壁區(qū)域。对成型工(gōng)艺参数进行了优化，适当提高了注射压力和保压压力，延長(cháng)了保压时间。经过改进后，再次进行试生产(chǎn)，发现手柄表面的收缩凹陷问题得到了明显改善，产(chǎn)品外观质(zhì)量符合要求，生产(chǎn)效率也得到了提高。

（二）案例二：某汽車(chē)配件厂TPE密封件收缩凹陷问题解决

某汽車(chē)配件厂生产(chǎn)的TPE材质(zhì)汽車(chē)密封件，在成型后出现了局部收缩凹陷，影响了密封件的密封性能(néng)。通过分(fēn)析发现，问题主要出在模具(jù)冷却系统上，冷却水道分(fēn)布不均匀，导致密封件不同部位冷却速度不一致，厚壁部分(fēn)收缩过大。

该厂对模具(jù)冷却系统进行了改进，重新(xīn)设计了冷却水道布局，增加了冷却水道的数量和密度，使冷却水能(néng)够更均匀地流经模具(jù)型腔表面。对成型工(gōng)艺中(zhōng)的模具(jù)温度进行了调整，降低了模具(jù)温度，加快了冷却速度。经过这些改进措施的实施，密封件的收缩凹陷问题得到了有(yǒu)效解决，密封性能(néng)达到了设计要求，产(chǎn)品质(zhì)量得到了显著提升。

（三）经验总结

从以上两个案例可(kě)以看出，解决TPE收缩凹陷问题需要综合考虑材料、模具(jù)、成型工(gōng)艺和后处理(lǐ)等多(duō)个方面的因素。在生产(chǎn)过程中(zhōng)，应加强对各环节的质(zhì)量控制，及时发现并解决问题。要注重积累生产(chǎn)经验，不断优化生产(chǎn)工(gōng)艺和模具(jù)设计，以提高TPE制品的质(zhì)量和生产(chǎn)效率。与材料供应商(shāng)和模具(jù)制造商(shāng)保持密切的沟通与合作(zuò)也非常重要，他(tā)们可(kě)以提供专业的技(jì )术支持和建议，帮助企业更好地解决TPE收缩凹陷等生产(chǎn)难题。

五、结论

TPE收缩凹陷是TPE制品生产(chǎn)中(zhōng)常见且具(jù)有(yǒu)一定挑战性的问题，其成因涉及材料特性、模具(jù)设计、成型工(gōng)艺和后处理(lǐ)等多(duō)个方面。要有(yǒu)效解决这一问题，需要生产(chǎn)厂家从材料选择、模具(jù)设计优化、成型工(gōng)艺调整以及后处理(lǐ)和环境控制等多(duō)个环节入手，进行全面、系统的分(fēn)析和改进。通过深入了解TPE收缩凹陷的成因，并采取针对性的解决措施，可(kě)以提高TPE制品的质(zhì)量，减少废品率，降低生产(chǎn)成本，提高企业的市场竞争力。随着TPE材料技(jì )术的不断发展和成型工(gōng)艺的持续创新(xīn)，相信未来在解决TPE收缩凹陷问题上会有(yǒu)更多(duō)的方法和手段出现，推动TPE制品生产(chǎn)行业向更高质(zhì)量、更高效益的方向发展。