TPE注塑成型的工艺是怎么样的？

将热塑性弹性体原料转变为精密、一致、功能完善的最终制品，注塑成型无疑是其中最关键、最广泛应用的核心工艺。这个过程，远非将颗粒熔化再注入模具那么简单。它是一系列物理与化学变化的精密舞蹈，是温度、压力、时间与流动之间精妙平衡的艺术。对于兼具塑料可塑性与橡胶弹性的TPE而言，其注塑工艺既有通用塑料成型的共性，又存在因其独特黏弹性、柔软性和收缩行为而带来的特殊挑战。掌握这门工艺，意味着能够稳定、高效地生产出从柔软的牙刷握把、密封严密的汽车部件到精密医疗器械等无数产品。本文将深入剖析TPE注塑成型的完整流程，从材料准备到成品脱模，揭示每一个参数背后的原理及其对最终品质的决定性影响。

认知起点：TPE在注塑中的独特行为

在深入工艺细节之前，理解TPE在受热与受压下的行为特质是至关重要的基础。与刚性塑料不同，TPE的熔体通常表现出更高的黏弹性。这意味着它在流动时具有显著的弹性记忆，对剪切速率和温度更为敏感。其熔体强度通常低于如PP、ABS等通用塑料，这在充填和保压阶段需要特别注意。TPE从熔融态冷却固化时，其收缩行为也更为复杂，不仅包括热塑性塑料共有的热胀冷缩，其橡胶相的网络回弹也会贡献一部分尺寸变化，导致收缩率通常比同硬度的塑料更大，且各向异性更明显。这些根本特性，是设定一切工艺参数的底层逻辑。

第一阶段：成型前的精密准备

成功的注塑始于成型之前的充分准备。这个阶段决定了物料进入注塑机时的初始状态，是后续一切稳定性的基石。

物料的预处理

绝大多数TPE材料，特别是基于SEBS、SBS、TPV等体系的品种，在储存和运输过程中会从环境中吸收微量水分。尽管其吸湿性远不如尼龙或PET那样强，但这些水分在注塑机筒的高温下会迅速汽化，导致制品内部产生气泡、银纹，表面出现水花状的斑痕，严重时(对于某些酯类TPU尤其关键)会引起高分子链的水解降解，导致力学性能的永久性下降。因此，对TPE材料进行充分的干燥是必要的前置工序。通常建议采用除湿干燥机，在70至90摄氏度的温度下干燥2至4小时，使物料含水率降至0.1%以下。干燥后的物料应尽快使用，或暂存于保温料斗中，防止二次吸湿。

注塑机的选型与准备

选择合适的注塑机是工艺成功的硬件保障。由于TPE熔体黏度对剪切敏感，通常推荐使用螺杆式注塑机。螺杆的长径比建议在18:1到24:1之间，压缩比在2.5:1到3.0:1为宜，这样的设计能提供良好的塑化、混合与温和的剪切生热。螺杆头应使用止逆环，以防止注射时熔体倒流。射胶量应控制在机器额定容量的30%至80%之间，过低则物料在料筒内停留时间过长易降解，过高则塑化不均。模具方面，鉴于TPE制品通常较为柔软，顶出系统需要更精密的设计，如增加顶针数量、使用大面积推板或气辅顶出，避免顶穿或变形。流道与浇口尺寸应比加工硬质塑料时增大15%至30%，以降低流动阻力，减少剪切生热。

TPE注塑机选型关键参数建议

参数项	建议范围	原因说明
螺杆长径比 (L/D)	18:1 ~ 24:1	确保充分塑化与均化，避免过热
螺杆压缩比	2.5:1 ~ 3.0:1	适应TPE颗粒的压实与熔融
射胶量占用率	30% ~ 80%	平衡塑化质量与热稳定性
料筒温度设置	渐进式升高	后段至前段逐步升温，防止过热分解

第二阶段：核心工艺参数的精雕细琢

当物料与设备准备就绪，工艺参数的设定便是赋予制品灵魂的关键。这是一套相互关联、彼此制衡的系统工程。

温度控制：塑化与流动的基础

温度是TPE注塑中最基础也最敏感的参数之一。它贯穿于料筒、喷嘴、模具乃至整个生产环境。

料筒温度需要分区精准控制。从后端的加料区到前端的计量区，温度应呈平缓上升的阶梯分布。加料区温度不宜过高，以防止物料过早熔融粘结，堵塞下料口。压缩区和计量区温度逐步提升，使物料逐步熔融、均化。总体加工温度范围因TPE种类而异，例如SEBS基TPE通常在160至220摄氏度之间，而TPU则可能在180至230摄氏度。温度过低会导致塑化不良，熔体不均，制品强度差；温度过高则会引起增塑剂挥发、材料热氧化降解，导致制品发黄、产生气泡、物理性能劣化。

喷嘴温度通常设定为接近或略低于前段料筒温度，需独立精确控制，以防止流涎。对于热流道系统，流道板的温度控制要求更高，需确保各点温度均匀，防止局部过热或冷料。

模具温度对TPE制品的外观、尺寸、收缩率和脱模性有决定性影响。模温过低，熔体前端冷却过快，可能导致充填不足、熔接痕明显、表面光泽差甚至出现流纹。模温过高，则冷却周期延长，易产生缩痕，且制品脱模时易变形。通常，TPE的模温控制在30至60摄氏度是比较常见的范围，对于高透明或高光泽要求的制品，可适当提高模温以改善表面质量。

不同硬度TPE典型工艺温度参考范围

TPE类型（以邵氏A硬度为例）	料筒温度范围 (°C)	模具温度范围 (°C)	核心考量
超软 (Shore A 10-30)	150 – 190	20 – 40	防止过热降解，控制粘模
中软 (Shore A 40-70)	160 – 210	30 – 50	平衡流动性与热稳定性
高硬/高填充 (Shore A 80+)	180 – 230	40 – 60	确保充分塑化，改善表面
TPU材料	180 – 230	20 – 50	严格控制干燥与温度，防水解与降解

压力与速度：塑造形体与密度的力量

注射压力是推动熔体克服流道阻力，充满型腔的直接动力。对于TPE，由于熔体黏度通常较高，需要足够的注射压力。但过高的压力会导致分子链过度取向，产生较大的内应力，制品脱模后易发生翘曲或收缩不均，也易产生飞边。压力设置需与注射速度配合。注射速度对制品外观影响显著。较快的注射速度有利于形成光滑的表面，减少流痕，并使熔接痕强度更高。但速度过快会导致强烈的剪切生热，可能引起局部过热降解，也易卷入空气，形成气泡或困气。对于薄壁或复杂结构制品，通常需要高速注射；对于厚壁件，可采用中低速配合，以利于排气。

保压压力与时间是决定制品尺寸稳定性和内部密实度的关键。在型腔充满后，熔体开始冷却收缩，此时需要保压压力将额外的熔体持续补入型腔，以补偿收缩。保压压力通常为注射压力的50%至80%。保压时间不足，制品会因补缩不够而产生缩痕、空洞；保压时间过长，则增加内应力，延长周期，并可能造成过度充填。合理的保压切换点（通常由位置或压力触发）和保压曲线设置，是获得尺寸稳定、外观平整制品的技术核心。

背压是指在螺杆旋转塑化、后退储料时，需要克服的来自螺杆前端的阻力。适当的背压有助于压实和均化熔体，排出熔体中的气体，使塑化更均匀，颜色分散更好。对于TPE，背压设置通常较低，一般在0.5至2.0 MPa之间。过高的背压会产生过多的剪切热，导致物料过热，同时降低塑化效率。

时间与周期：效率与质量的平衡

注塑周期由注射时间、保压时间、冷却时间和开合模时间组成。冷却时间通常占据整个周期的一半以上，它由制品最厚处的冷却效率决定。冷却不足，制品脱模时易变形，顶出困难；冷却过长，则降低生产效率。TPE的冷却收缩率较高，需确保制品在顶出前已充分冷却定型。螺杆延迟时间（熔胶后到下一次注射前的停留时间）需尽可能缩短，特别是对于热稳定性一般的TPE，防止物料在料筒内长时间停滞受热分解。

第三阶段：模具与流道系统的专门考量

模具是TPE熔体的最终塑造者，其设计必须充分考虑TPE的特性。

流道与浇口设计

由于TPE熔体黏度较高，主流道、分流道和浇口的尺寸都应比加工硬质塑料时更大，以减少压力损失和剪切热。冷流道建议采用全圆形或梯形流道。浇口形式上，扇形浇口和薄膜浇口能提供宽阔的进胶截面，降低剪切，改善流动前沿，特别适合大面积的薄壁制品。点浇口虽然易于切除，但可能因剪切过高导致TPE降解或外观不良。浇口位置应设置在制品肉厚处，并考虑熔接痕的位置，尽量将其引导至非外观面或受力较小区域。

排气系统

TPE在充填时，型腔内的空气必须能顺利排出，否则会导致困气、烧焦、充填不足或表面流纹。排气槽一般开设在模具分型面、镶块配合处及流道末端。深度需严格控制，通常为0.01至0.03毫米，既要保证气体能顺利逸出，又要防止TPE熔体溢入形成飞边。对于深筋或难以排气的部位，可考虑使用烧结金属排气塞。

冷却与顶出

均匀有效的冷却对于控制TPE制品收缩、减少变形至关重要。冷却水路应尽可能贴近型腔表面，并确保流量均匀。鉴于TPE制品的柔软性与高弹性，顶出系统需要特别设计。应增加顶针数量，扩大顶针直径，或优先采用推板顶出、气动顶出等大面积、平缓的顶出方式，以提供均匀的顶出力，避免制品顶白、穿孔或永久变形。

TPE注塑常见缺陷、原因与对策速查

缺陷现象	可能主要原因	调整方向与对策
制品表面发粘、脱模困难	料温或模温过高；冷却时间不足；脱模斜度不够；模具表面抛光不佳	降低料筒后段及喷嘴温度；降低模温，延长冷却时间；检查并修正模具抛光和脱模斜度；可尝试在模具上使用脱模剂（谨慎）
表面流纹、雾斑	物料干燥不充分；料温过低或螺杆转速过快导致塑化不均；模温过低	彻底干燥物料；适当提高料温，降低螺杆转速；提高模具温度
缩水、凹痕	保压压力或时间不足；注射速度过快；浇口尺寸或位置不当；冷却不均或不足	增加保压压力与时间；降低注射速度，使压实更充分；检查并优化浇口设计；改善冷却水路布局
飞边、毛刺	注射压力或保压压力过高；锁模力不足；模具磨损或配合间隙过大；料温过高	降低注射及保压压力；检查锁模力是否足够；检修模具分型面、镶块；适当降低料温
熔接痕明显、强度低	料温或模温过低；注射速度过慢；困气；浇口位置或数量不合理	提高料温和模温；提高注射速度；改善排气；优化浇口设计，改变熔接痕位置
气泡、真空泡	物料含湿量高；保压不足；注射速度过快卷入空气	彻底干燥物料；增加保压压力与时间；降低注射速度，或在高速转低速位置设置排气行程
制品脆裂、强度差	料温过高导致降解；物料在料筒内停留时间过长；模具温度过低	降低料筒温度，尤其是喷嘴温度；缩短成型周期，减少空循环；适当提高模温

第四阶段：成型后的处理与品质控制

制品顶出后，工艺并未完全结束。TPE制品，特别是软质和高弹性的制品，其尺寸和性能在脱模后一段时间内仍会变化。通常，TPE制品需要一段稳定期，可能是几小时到几天，其尺寸和硬度才会完全稳定。这是因为内应力的释放和橡胶相网络结构的缓慢松弛。对于尺寸精度要求极高的制品，需在稳定后再进行测量和装配。

常见的后处理包括去除水口和毛边。TPE的水口较柔软，可用锋利的刀片或剪刀修剪，自动化生产中常用冷冻修边或机械冲切。毛边可用类似方法处理。对于特殊要求的制品，可能还需进行表面处理（如印刷、喷涂、等离子处理以增强粘接性）或灭菌处理。

严谨的品质控制贯穿始终。除了常规的尺寸、重量、外观（缺料、飞边、缩痕、气泡、色差）检查外，对TPE制品还需关注其力学性能的稳定性，如硬度、拉伸强度、回弹性等，这些可通过首件检验和定期抽检来监控。对于有特殊功能要求的，如密封件的压缩永久变形、多次插拔的耐久性等，需进行相应的功能性测试。

特殊TPE材料的注塑要点

不同基材的TPE有其特别的工艺关注点。例如，TPU对水分极其敏感，干燥要求更为严格，且熔体黏度对温度极为敏感，料温和模温的微小波动都可能导致流动性的显著变化。TPV具有更高的熔体强度和更低的收缩率，其加工温度范围较宽，但需要更高的注射压力和保压压力以获得致密制品。高透明TPE对温度均匀性、模具表面光洁度和冷却均匀性要求近乎苛刻，任何微小的瑕疵都会在透明件上暴露无遗。阻燃TPE则需注意加工温度上限，防止阻燃剂分解，并注意模具的防腐蚀保养。

系统性思维驾驭TPE注塑

TPE材料的注塑成型，是一个融合了材料科学、流体力学、热力学与精密制造的复杂过程。没有哪个参数可以孤立地优化，温度、压力、速度、时间彼此交织，相互影响。成功的TPE注塑工艺，建立在对其材料特性的深刻理解之上，通过系统性的模具设计，辅以精细、稳定且可重复的工艺参数控制，并在整个过程中实施严谨的品质管理。它要求工程师不仅懂得如何调整机器上的按钮，更要理解每一次调整背后材料所发生的微观变化。从一颗干燥的颗粒，到一件性能卓越、外观完美的弹性体制品，这段旅程的每一个环节都充满了技术的挑战与细节的魅力。掌握这门平衡的艺术，是稳定生产高品质TPE制品的不二法门。

常见问题

问：加工透明TPE制品时，如何最大限度地减少或消除制品内部的雾状或白浊现象？
答：透明TPE的浑浊通常与微小的不相容物、未完全熔融的树脂、水分或内部应力有关。确保物料充分干燥且洁净是第一步。重点在于精确控制塑化过程：使用中低背压和适当的螺杆转速，确保熔体均匀塑化而不过度剪切生热。模具温度应适当提高（如50-70°C），并确保均匀，以促进分子链有序松弛，减少内应力。注射速度宜采用中高速，避免流动前沿滞流。流道和浇口应足够宽阔，抛光至镜面。

问：生产超软TPE制品时，粘模问题非常严重，除了使用脱模剂，还有哪些根本的解决思路？

答： 依赖脱模剂是治标不治本，且可能污染产品和模具。根本解决需系统分析：首先检查并优化模具，确保足够的脱模斜度，型腔表面进行高光抛光或特氟龙涂层处理。工艺上，降低料筒后段和喷嘴温度是关键，因为过热的熔体更容易粘模。适当降低模具温度，并确保足够的冷却时间，让制品充分固化定型。优化保压，避免过度保压导致制品抱紧型芯。在配方允许范围内，可与材料供应商探讨添加少量内润滑剂的可能性。

问：对于多腔模具，如何平衡各型腔TPE制品的重量和尺寸一致性？

答： 多腔平衡是精密注塑的挑战。首先从模具设计上，应采用平衡式流道布局，确保各流道长度、截面尺寸完全一致。采用热流道系统能极大改善平衡性。工艺上，在确保充填充分的前提下，适当提高熔体温度和模具温度，有助于降低熔体黏度对微小流动阻力的敏感性。采用较高的注射速度有时也能改善平衡。如果仍存在差异，可尝试对充填较快的型腔对应的浇口进行微调（如略微缩小），但这需要极高的技巧。最根本的还是从模具的加工精度上保证一致性。

问：TPE制品，特别是包胶类制品，放置一段时间后出现开裂或喷霜是什么原因？

答： 放置后开裂通常是内应力释放所致。可能是注塑过程中剪切应力过大（如过高的注射速度、过小的浇口），或冷却不均匀导致的内应力在长期存放后集中释放。需优化工艺，采用较高的模温和较慢的保压速度以降低应力。喷霜（表面析出油状或粉状物）主要是配方中小分子添加剂（如油、润滑剂、助剂）与基体相容性不佳，或加工温度过低导致其分散不均，长期存放后迁移至表面。需与材料供应商协同，优化配方相容性，并确保加工温度在推荐范围内，使物料充分塑化、均化。

问：在切换生产不同颜色或牌号的TPE时，清洁料筒的最佳实践是什么？

答： 对于颜色切换，特别是从深色换浅色，推荐使用专业的螺杆清洗料。若无，可用后续生产的本色或浅色TPE原料进行冲洗，直至排出的料条无色差。对于从高熔点材料切换为TPE，或不同体系TPE（如从TPU换SEBS基）间的切换，必须更仔细。应先降低料温至目标TPE的下限，用PP或HDPE等中性通用塑料作为过渡料清洗，最后再用目标TPE彻底清洗。在清洗过程中，密切注意熔体状态，防止交叉污染或降解物残留。必要时需拆卸螺杆进行物理清洁。

问：如何通过调整工艺来改善TPE制品的表面光泽度？

答：表面光泽度主要由熔体复制模具表面的能力决定。提高模具温度是最有效的方法之一，高温使熔体前端冷却变慢，有更长时间贴合模具。适当提高熔体温度也能降低黏度，改善复制性。采用较高的注射速度，使熔体快速充满型腔，减少前锋料冷却形成的流痕。保证足够的保压压力和时间，使制品表面紧贴模壁。当然，所有这些的前提是模具型腔本身具有极高的表面光洁度。