TPE成型易产生流痕的原因是什么？

在热塑性弹性体TPE的注塑与挤出成型过程中，流痕是一种极为常见且影响产品外观质量的主要缺陷。笔者在超过十五年的高分子材料加工与改性生涯中，见证了无数因流痕问题导致的客户投诉与成本损失。流痕，通常表现为以浇口或特定点为中心呈现出的波浪状、云雾状或螺旋状的色泽不均与纹理差异，它并非材料的本体颜色，而是熔体在流动过程中因冷却、剪切、取向等复杂因素造成的视觉瑕疵。这一问题在浅色制品、高光表面要求的产品上尤为突出。流痕的本质是熔体流动前沿的温差、速差以及由此引发的固化速率差异在制品表面的凝固投影。本文将深入剖析TPE成型中流痕产生的物理化学根源，从材料流变学、工艺动力学、模具热力学等多维度展开，并结合实际案例，提供一套从系统性诊断到根本性解决的实践方案。

流痕的微观形态与分类：精准识别是诊断的第一步

并非所有流痕都源于同一机理。根据其形态、位置和成因，可将其分为以下几类，精准识别是有效解决问题的前提。

喷射流痕： 这是最为剧烈的一种流痕。当熔体通过狭小的浇口时，若注射速度过快，熔体会像子弹一样高速喷射进入型腔，而非平稳地铺展前进。这股先射出的熔体与冰冷的模壁接触后迅速冷却固化，随后而来的熔体推动这已固化的冷料向前移动，在制品表面形成蛇形或蚯蚓状的弯曲褶皱痕迹。喷射流痕通常从浇口处开始，痕迹明显且伴有力学性能的弱化。

波流痕： 表现为以浇口为中心呈放射状的波浪形纹路。其成因是熔体在流动过程中，前沿部分与模壁接触冷却，粘度升高，流动阻力增大。后续熔体需要推动这层高粘度的前锋，导致流动不稳定，形成滞流与奔流交替的波动现象，固化后即呈现波浪状痕迹。这种流痕在壁厚突变或流道经过镶件时更容易出现。

晕影流痕： 通常围绕在浇口周围，形成一圈颜色与主体不同的晕影或光晕。这主要是由于浇口附近剪切生热剧烈，与周围区域形成较大温差，导致局部材料结晶度、分子取向或添加剂分布出现差异，从而引起光反射特性不同。在高光表面制品上，这种流痕尤为明显。

滞留流痕： 由于模具设计或工艺参数不当，熔体在流道或型腔的某些角落滞留时间过长，发生轻微降解或热历史差异，当这部分熔体最终被推入型腔时，其流动行为与本体熔体不同，形成局部的色差或纹路。

材料因素：流痕产生的内在禀赋

TPE材料本身的特性是流痕形成的物质基础。其配方组成直接决定了熔体的流变行为，从而深刻影响填充过程的稳定性。

熔体流动速率与流变特性

TPE的熔体流动速率是其流动性的量化指标。MFR过高，熔体粘度太低，虽然流动性好，但如同过稀的液体，易发生喷射，难以控制平稳的流动前沿，形成喷射流痕和波流痕的风险增加。MFR过低，熔体粘度高，流动阻力大，需要更高的注射压力，熔体前锋容易冷却，形成滞流，同样会引发流痕。TPE作为一种粘弹性材料，其粘度对剪切速率和温度非常敏感（即非牛顿流体）。在高速剪切下（如通过浇口时），粘度会急剧下降，此特性若未在工艺中予以考虑和控制，极易导致流动失稳。

配方中的添加剂与着色剂

TPE配方中富含增塑油、填料、稳定剂和色粉等。这些组分的分散均匀性、与基体的相容性以及它们在流动过程中的迁移行为，对流痕有直接影响。

分散不均： 色母粒或添加剂如果在TPE基体中分散不良，在熔体流动时，这些团聚的颗粒会随着流线分布，形成可见的流线状痕迹。

相容性差： 某些润滑剂（如硅酮类）或低分子量组分，如果与TPE基体相容性不佳，在熔体流动的剪切和温度场中会发生迁移，在流动前沿富集，改变局部表面的光泽和颜色，形成晕影或流痕。

热稳定性不足： 热稳定性较差的颜料或助剂，在料筒或浇口附近因受热历史较长而发生轻微降解或颜色变化，当这部分材料进入型腔后，会形成颜色差异性的流痕。

TPE材料特性与流痕倾向关联表

材料特性	对流痕形成的影响机制	易引发的流痕类型	选材与配方优化方向
高MFR（低粘度）	易发生喷射，流动前沿不稳定	喷射流痕，波流痕	选择MFR适中或含有流变调节剂的牌号
低MFR（高粘度）	流动阻力大，前锋易冷却滞流	波流痕，缺料	适当提高加工温度，优化模具流道
添加剂分散/相容性差	流动过程中发生迁移或显露	晕影流痕，色差流痕	改善分散工艺，选用相容性好的助剂
冷却速率过快	前锋与后续熔体温差大，固化不同步	波流痕，冷料痕	选用结晶速率较慢或改性牌号

TPE的冷却结晶行为

部分TPE（如某些TPU）具有结晶特性。熔体注入模腔后，冷却速率的不同会导致结晶度的差异。流动前沿冷却快，可能结晶度低；而后续熔体在保压作用下冷却较慢，结晶度可能更高。结晶度的差异会导致对光线的反射和散射不同，从而形成可见的流痕。非结晶性TPE虽无此问题，但过快的冷却仍会因分子链冻结取向不同而产生光泽差异。

成型工艺参数：流动过程的直接控制器

工艺参数是驾驭材料行为的缰绳。不当的参数设置是引发流痕最直接、最常见的操作层面原因。

注射速度与多级注射控制

注射速度过快： 这是导致喷射流痕的首要原因。高速射出的熔体具有巨大的动能，直接喷射到型腔远端，与模壁碰撞折叠，形成蛇形纹。同时，高速流动也易产生湍流，破坏平稳的层流前沿。

注射速度过慢： 速度过慢，熔体前锋在充模过程中持续冷却，粘度不断升高，流动越发困难，需要更高的压力来推动，这会导致明显的波流痕，甚至充模不足。

解决方案：采用多级注射速度控制。 这是解决流痕问题的核心工艺手段。设定一个慢速通过浇口，使熔体以铺展的方式进入型腔，避免喷射；一旦熔体平稳地越过浇口区域，立即转换为中高速充满型腔的大部分，以防止冷料形成；在充模结束前，再切换为低速，以利于排气和减少保压冲击。这种“慢-快-慢”的注射模式是消除流痕的经典策略。

温度体系的精准控制

熔体温度过低： 熔体塑化不良，粘度高，流动性差，不仅加剧波流痕，本身也容易形成因塑化不均导致的料花痕。温度过低还使熔体前锋更易冷却。

熔体温度过高： 可能导致部分添加剂或基体降解，降解物在流动中形成流痕。过高的温度也使粘度太低，增加了控制流动前沿稳定性的难度。

模具温度过低： 这是产生流痕的一个关键因素。冷的模具会使熔体前锋迅速降温固化，与后续热熔体形成巨大温差和粘度差，流动前沿的波动被“冻结”下来，形成清晰的波流痕。适当提高模温，可以减小熔体前锋与后续熔体的温差，使流动更平稳，固化更同步，是消除波流痕最有效的方法之一。

关键工艺参数对流痕的影响及优化策略

工艺参数	设置不当的后果	导致的流痕类型	优化原则与方向
注射速度	过快：喷射；过慢：滞流	喷射流痕，波流痕	采用多级注射，浇口处慢速
熔体温度	过低：粘度高，冷却快；过高：降解	波流痕，降解流痕	在推荐范围内适中偏高，保证塑化
模具温度	过低：前锋冷却过快，温差大	波流痕，冷料痕	适当提高模温，减小温差
保压压力/切换	保压不足或切换过早：补缩不够	收缩凹陷，间接影响流痕	保证足够保压，切换点精准

保压压力与V/P切换点

虽然保压主要影响收缩和缩孔，但其切换点的设定影响型腔末端的填充状态。V/P（体积到压力）切换过早，型腔未充满就进入保压，会加剧流动紊乱；切换过晚，则可能产生过填充和飞边。一个精准的V/P切换点（如按充填体积的95%-98%切换），有助于形成平稳的保压过渡，间接改善整体外观。

模具设计与浇注系统：流痕的先天决定因素

模具是熔体流动的舞台，其设计合理性从根本上决定了流动的形态。许多流痕问题，其根源在于模具设计的固有缺陷。

浇口设计与位置

浇口尺寸过小： 过小的浇口会产生极高的剪切速率，一方面使熔体温度急剧升高（剪切生热），另一方面极易引发喷射现象。对于TPE这类材料，应尽量避免使用针点式浇口，而采用扇形浇口、薄膜式浇口或尺寸稍大的潜伏式浇口，以引导熔体以铺展的方式进入型腔。

浇口位置不当： 浇口正对着型腔壁或核心销，熔体冲出后直接撞击障碍物，产生湍流和折叠，形成流痕。理想的浇口位置应使熔体能够平稳地朝向开放区域流动。

流道系统与冷料井

流道尺寸过小，压力损失大，熔体温升严重；流道尺寸过大，则冷却时间长，周期延长。主流道末端的冷料井设计至关重要，它用于容纳喷嘴前端温度已降低的冷料，防止其进入型腔。如果冷料井容量不足或设计不合理，冷料进入型腔便会形成明显的冷料痕。

冷却系统设计

模具冷却水路的布局直接影响模温的均匀性。如果模具不同区域温差过大，会导致熔体在各部位流动和冷却速度不一致，这种差异会在制品表面形成可见的流动痕迹或光晕。确保模温均匀，是获得一致外观的基础。

排气系统

模具排气不畅，困住的空气会被压缩并迅速升温，可能烧焦局部物料，形成流痕。同时，气阻会阻碍熔体平稳填充，导致流动前沿犹豫不前，形成流痕。在熔体最后填充的区域和熔接线位置开设深度适当的排气槽（对于TPE，通常0.01-0.03mm），是必要的措施。

系统性解决方案与现场调试步骤

面对流痕问题，应遵循一套系统化的诊断与解决流程，避免盲目试错。

第一步：观察与诊断。 仔细观察流痕的形态、起始位置和分布规律，对照前述分类，初步判断是喷射流痕、波流痕还是其他类型。这是制定解决方案的基础。

第二步：工艺参数优化（成本最低的调整）。

1. 提高模具温度： 这是消除波流痕的首选且最有效的措施。可逐步提高模温10-20°C，观察效果。

2. 调整多级注射速度： 设定慢速通过浇口区域，然后提高速度快速充满型腔主体。

3. 优化温度设置： 确保熔体温度在材料推荐范围的中间偏上值，保证塑化良好且不降解。

4. 调整V/P切换点： 确保在型腔即将充满（约95%-98%）时进行切换。

第三步：检查模具状态（如需修改模具，成本较高）。

1. 检查浇口： 如可能，考虑扩大浇口尺寸或修改为扇形浇口。

2. 检查排气： 确保排气槽通畅且位置、深度合适。

3. 检查冷却水路： 确保模具各区域温度均匀。

第四步：评估材料因素（最终手段）。

1. 更换牌号： 如果以上措施均效果不佳，考虑更换为MFR更适中、加工窗口更宽或专门用于外观件的TPE牌号。

2. 改善预处理： 确保材料充分干燥，避免水分汽化引起表面缺陷干扰判断。

常见问题

问：如何快速判断流痕是工艺原因还是模具原因？

答：一个实用的快速判断方法是进行短射实验。将注射量设置为充满型腔的10%，30%，50%，70%，90%……并进行注射，观察熔体前锋的形态。如果即使在很短的射胶量下，流痕的形态（如蛇形）就已经出现，这强烈指向浇口设计不合理导致的喷射（模具原因）。如果流痕是在充填到一定比例后才逐渐出现并加剧，尤其是呈波浪状，则更可能是指向模具温度过低或注射速度不匹配等工艺原因。

问：提高模具温度后流痕消失了，但产品变形量增加了，如何取舍？

答：这是一个典型的矛盾。提高模温改善了外观（减少流痕、降低内应力），但会延长冷却时间，并可能因顶出时产品较软而增加变形风险。解决方案不是二选一，而是寻找平衡点。可以尝试：1) 找到能基本消除流痕的最低有效模温，而非一味提高。2) 优化冷却水路设计，提高冷却效率，在保证模温均匀的同时缩短周期。3) 优化保压曲线和冷却时间，并在顶出后使用定型夹具来控制变形。有时，结合调整注射速度，可以在稍低的模温下也能控制流痕。

问：对于一模多腔的模具，为什么只有特定几个腔有流痕，其他腔是好的？

答：这强烈指向流道不平衡或冷却不均。在多腔模中，虽然流道设计上追求平衡，但实际加工中可能存在细微差异，导致到达各型腔的熔体压力、温度和速度有差别。同时，模具各腔的冷却效果也可能不同。对于有流痕的型腔，其对应的流道可能偏小（阻力大），或冷却效果更好（模温更低）。解决此问题需要从模具入手，检查并修正流道的平衡性，并确保各腔冷却均匀。

问：使用高光泽的TPE材料时，对流痕特别敏感，有什么特别要注意的？

答：高光泽表面对任何流动瑕疵都放大效应。除上述通用措施外，需特别注意：1) 极高的模具表面光洁度（通常需要镜面抛光），任何模具表面的划痕都会复制到产品上。2) 更严格、更均匀的模温控制，建议使用模温机，将模温设置在材料推荐范围的上限附近。3) 极慢的初始注射速度，确保熔体以层流方式平稳接触模壁。4) 考虑使用热流道系统，能更好地控制熔体温度和流动状态，显著改善外观。

TPE成型中的流痕问题，是材料特性、工艺参数、模具设计三者相互作用的结果。解决之道在于深入理解其产生机理，并采用系统化的思路，从最简单的工艺参数调整入手，逐步深入到模具和材料的优化。培养通过流痕形态快速判断根源的能力，是每一位成型工程师宝贵的实践经验。