在透明TPR制品注塑成型過程中，凹陷是一種常見且嚴重影響產(chǎn)品外觀與尺寸精度的缺陷。尤其對于透明料，任何微小的表面凹陷都會在光線折射下被放大，導致產(chǎn)品顯得廉價且不合格。凹陷本質(zhì)上是材料收縮不均的外在表現(xiàn)，其成因復雜，涉及材料特性、模具設計、工藝參數(shù)及設備狀態(tài)等多個維度的交互影響。本文將系統(tǒng)性地剖析透明TPR注塑產(chǎn)生嚴重凹陷的根本原因，并提供一套從理論到實踐的綜合性解決方案。

透明TPR材料特性與收縮行為分析

透明TPR因其特殊的分子結(jié)構(gòu)與非結(jié)晶性，在冷卻過程中的收縮行為與普通塑料或橡膠存在顯著差異。透明TPR通常以SEBS為基礎，通過氫化工藝實現(xiàn)光學透明性，其分子鏈在熔融狀態(tài)下呈無規(guī)卷曲狀態(tài)，冷卻固化時，分子鏈段逐漸失去運動能力，但不會形成規(guī)整的晶體結(jié)構(gòu)。這一特性決定了其體積收縮主要來源于熱脹冷縮的物理效應，而非結(jié)晶化導致的密度變化。

然而，正是這種非結(jié)晶性使得透明TPR的收縮行為對工藝條件極為敏感。在注塑過程中，如果型腔內(nèi)部不同位置的冷卻速率不一致，或補縮階段熔體供應不足，表層材料率先冷卻固化，內(nèi)部熔體在后續(xù)冷卻收縮時便會因外部約束而產(chǎn)生向內(nèi)拉的力，當表層強度不足以抵抗此拉力時，表面即被拉陷，形成凹陷。透明材料使得這一內(nèi)部缺陷在視覺上無處遁形。

影響透明TPR收縮的關(guān)鍵因素

因素類別	對收縮率的影響	對凹陷的貢獻	透明TPR的特性
熱物理性質(zhì)	熱膨脹系數(shù)高，收縮大	收縮大則凹陷傾向大	非晶態(tài)，收縮各向異性不明顯
流變性能	粘度高，補縮困難	直接導致熔體補充不足	熔體強度通常較低
冷卻速率	冷卻快，表層固化快	阻礙內(nèi)部收縮補償	對冷卻速度非常敏感

材料因素導致的凹陷分析

材料是成型的基礎，其本身的特性是決定收縮行為和凹陷傾向的首要因素。

TPR原料的收縮率與配方設計

基礎聚合物分子量及分布的影響顯著。分子量高的SEBS，分子鏈纏結(jié)點多，熔體強度相對較高，在冷卻時抵抗收縮的能力稍強，收縮率相對較低。而分子量分布過寬，低分子量部分充當內(nèi)潤滑，可能導致收縮不均。某些為了追求高透明度而設計的配方，可能犧牲了尺寸穩(wěn)定性。

充油類型與比例是關(guān)鍵。環(huán)烷油與石蠟油對SEBS的相容性和制品收縮率影響不同。充油比例越高，通常硬度越低，但收縮率往往增加。油品在高溫下的揮發(fā)性也可能在厚壁區(qū)域內(nèi)部形成微孔，加劇凹陷感。

添加劑的影響。透明TPR中為保證透明度，添加劑使用受限，但必要的潤滑劑、穩(wěn)定劑若選擇不當或分散不均，會形成局部弱區(qū)，影響收縮一致性。

材料預處理與狀態(tài)

物料干燥不足。雖然TPR吸濕性不如某些工程塑料，但若環(huán)境濕度過大或干燥不充分，微量水分在注塑時汽化，可能在制品內(nèi)部形成極其微小的氣泡群，這些氣泡在冷卻收縮過程中會成為應力釋放點，加劇局部塌陷，在透明制品中尤其明顯。

材料熱歷史?；亓系氖褂帽壤痛螖?shù)需嚴格控制。多次加工后，TPR會發(fā)生一定程度的降解，分子鏈斷裂，導致熔體強度下降，收縮率增加，抗凹陷能力變差。

模具設計缺陷與凹陷的因果關(guān)系

模具是熔體的最終定型場所，其設計合理性直接決定了壓力傳遞效率和冷卻均勻性。

澆注系統(tǒng)設計不當

澆口位置與尺寸不合理。澆口是壓力傳遞的源頭。若澆口尺寸過小，會增大流動阻力，導致壓力在充模過程中損耗過大，型腔末端壓力不足，無法進行有效補縮。澆口位置應設置在肉厚區(qū)域，便于保壓壓力作用于最需要補縮的部位。對于透明件，澆口位置不當還會導致流痕、氣紋等缺陷與凹陷并發(fā)。

流道系統(tǒng)設計不佳。流道尺寸需與產(chǎn)品體積匹配，過小的流道會過早冷卻封堵，切斷補縮通道。冷流道系統(tǒng)設計應保證主流道、分流道至澆口的壓力降最小。

冷卻系統(tǒng)設計缺陷

冷卻水道布局不均是導致凹陷的主要原因之一。模具不同區(qū)域冷卻效率差異大會導致收縮不均?？拷赖膮^(qū)域冷卻快，遠離水道的區(qū)域冷卻慢，慢冷區(qū)收縮更大，且受快冷區(qū)制約，從而向慢冷區(qū)一側(cè)拉伸形成凹陷。對于肉厚變化大的產(chǎn)品，冷卻系統(tǒng)更需精心設計，確保冷卻速率同步。

冷卻水道與型腔距離不當。距離過遠，冷卻效率低；距離過近，則可能導致型腔表面溫度過低，熔體接觸后過快形成硬皮，阻礙補縮。水道直徑、流量、水溫控制都需精確計算。

排氣系統(tǒng)與型腔表面處理

排氣不良。型腔內(nèi)困氣會形成高壓區(qū)，阻礙熔體充滿，并在局部形成燒焦或縮痕。排氣槽的深度、位置、數(shù)量需合理設計。對于透明TPR，排氣不良還會引起局部高溫降解，產(chǎn)生氣泡或黃點。

模具表面光潔度。過高或過低的表面光潔度都可能影響熔體流動和脫模。適當?shù)谋砻婕y理有助于掩蓋微小的收縮痕跡，但對于高透明制品，通常要求鏡面拋光，任何凹陷都會暴露無遺。

注塑工藝參數(shù)設置不當?shù)纳疃冉馕?/span>

工藝參數(shù)是控制成型過程的核心，其設置是否合理直接決定了熔體在型腔內(nèi)的行為。

溫度控制相關(guān)參數(shù)

料筒溫度設置不合理。熔體溫度過高，雖然流動性好，但冷卻收縮量增大，且易分解產(chǎn)生氣體；熔體溫度過低，則粘度高，流動阻力大，需要更高的注射壓力，且熔體難以填充微細結(jié)構(gòu)，補縮困難。對于透明TPR，熔溫控制要求尤為嚴格，通常建議使用中高范圍的推薦溫度，并確保塑化均勻。

模具溫度設置不當。模溫對凹陷的影響最為直接。模溫過低，熔體表層迅速冷卻固化，保壓壓力無法有效傳遞至內(nèi)部，內(nèi)部收縮無法得到補充，凹陷嚴重。模溫過高，則冷卻周期延長，表層強度建立慢，在保壓結(jié)束后仍可能被內(nèi)部收縮拉陷，且易出現(xiàn)粘模。對于透明TPR，適當提高模溫（如50-70°C）有助于減少內(nèi)應力，改善透明度，但需與保壓配合好。

壓力與速度相關(guān)參數(shù)

注射速度與保壓切換點。注射速度過快，可能產(chǎn)生剪切過熱或困氣；過慢則熔體前沿冷卻，填充困難。保壓切換點（V/P切換點）的設定至關(guān)重要。切換過早，型腔未充滿，產(chǎn)品缺料；切換過晚，則過充，飛邊、內(nèi)應力大。最佳切換點通常是在型腔充填至95%-98%時，由注射模式平穩(wěn)過渡至保壓模式。

保壓壓力與保壓時間是克服收縮、防止凹陷最關(guān)鍵的參數(shù)。保壓壓力不足，無法抵消熔體冷卻收縮產(chǎn)生的體積減少；保壓時間不足，則在澆口凍結(jié)前保壓結(jié)束，后續(xù)收縮無熔體補充。保壓壓力通常設定為注射壓力的50%-80%，并采用多級保壓，前期壓力稍高補償收縮，后期壓力降低減少內(nèi)應力。保壓時間需長于澆口封凍時間。

工藝參數(shù)	設置不當?shù)谋憩F(xiàn)	對凹陷的影響機制	優(yōu)化方向
熔體溫度	過高或過低	過高則收縮大，過低則補縮難	設在材料推薦范圍中上限，保證塑化均勻
模具溫度	過低	表層快速凍結(jié)，保壓無效	適當提高模溫，保證均勻冷卻
保壓壓力	不足	無法抵消冷卻收縮	采用多級保壓，首級壓力足夠高
保壓時間	過短（早于澆口凍結(jié)）	補縮通道提前關(guān)閉	延長保壓時間至澆口封凍后
冷卻時間	不足	頂出時內(nèi)部仍收縮	確保核心部分充分固化再頂出

其他工藝參數(shù)

射膠量（計量行程）。射膠量不足，則無足夠熔體進行保壓補縮。計量行程的設定應保證在注射完成后，料筒前段仍留有適當厚度的緩沖墊（約5-10mm），為保壓提供動力。

背壓。適當?shù)谋硥河兄谂懦鋈垠w中的氣體，使塑化更均勻密實。但背壓過高會增加剪切熱，可能導致材料降解。

產(chǎn)品設計結(jié)構(gòu)與設備狀態(tài)的影響

產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)設計及注塑機的狀態(tài)也是不可忽視的因素。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計問題

肉厚不均勻是導致凹陷的經(jīng)典原因。厚壁部位冷卻慢，收縮大，且受薄壁部位制約，必然向厚壁中心收縮形成凹陷。在設計階段應遵循均勻壁厚原則，對于必須存在的厚壁區(qū)域，應考慮采用掏膠（如設計成波浪形或肋骨支撐）來減少集中收縮。

加強筋、螺絲柱等結(jié)構(gòu)設計不當。這些特征的根部容易因冷卻收縮產(chǎn)生縮痕。一般建議筋的厚度不超過主體壁厚的50%，并設置足夠的脫模斜度。

注塑機性能與狀態(tài)

注塑機塑化能力或注射量不匹配。用大噸位機器生產(chǎn)小制品，或機器注射容量遠大于制品重量，可能導致塑化不均或溫度波動大。一般建議注射量在機器理論注射量的20%-80%之間。

機器性能衰減。如螺桿/料筒磨損導致塑化效果差、回流增大；油壓系統(tǒng)內(nèi)泄導致保壓壓力無法保持；止逆環(huán)磨損導致保壓時熔體回流。這些設備問題會直接導致工藝不穩(wěn)定，加劇凹陷。

系統(tǒng)性解決方案與優(yōu)化策略

解決透明TPR的嚴重凹陷問題，需采取系統(tǒng)性的方法，從設計到生產(chǎn)進行全流程管控。

材料選擇與預處理

選擇低收縮率、高熔體強度的透明TPR牌號。與材料供應商充分溝通，了解其收縮率數(shù)據(jù)和推薦的加工窗口。嚴格進行物料干燥，建議在70-80°C下干燥2-4小時?？刂苹亓系氖褂帽壤?，一般不超過20%，并確?；亓锨鍧?、無降解。

模具優(yōu)化與改進

優(yōu)化冷卻系統(tǒng)設計，確保冷卻均勻，特別是肉厚區(qū)域要加強冷卻。對于無法避免的厚壁部位，可以考慮在對應模具位置設置局部冷卻點或加熱點，以平衡冷卻速率。優(yōu)化澆口設計和位置，確保壓力有效傳遞。對于大型平面件，可采用扇形澆口或多點澆口。拋光流道和澆口，減少壓力損失。

工藝參數(shù)的精細化調(diào)試

采用科學的工藝調(diào)試方法，如模流分析軟件進行初步模擬，或采用田口方法等實驗設計進行參數(shù)優(yōu)化。重點優(yōu)化保壓曲線，采用多級保壓，第一段保壓壓力要高、時間要足，以補償大部分體積收縮，后續(xù)保壓壓力逐步降低，以減輕內(nèi)應力。確保模溫均勻且設定在合理偏高范圍（如55-65°C），促進分子鏈松弛，減少內(nèi)應力導致的變形和凹陷跡象。在保證充填的前提下，盡量使用較低的注射速度，減少剪切熱和取向應力。

構(gòu)建完善的生產(chǎn)監(jiān)控體系

建立標準作業(yè)程序，固化優(yōu)化后的工藝參數(shù)。對每批原料進行關(guān)鍵性能（如熔指、水分）檢測。生產(chǎn)過程中，定期檢查模具溫度、液壓壓力等參數(shù)是否穩(wěn)定。對首件、巡檢件進行嚴格的外觀和尺寸檢驗，及時發(fā)現(xiàn)異常。

未來趨勢與創(chuàng)新技術(shù)展望

隨著材料技術(shù)和智能制造的進步，解決透明TPR凹陷問題將更加精準高效。新材料方面，開發(fā)超低收縮、高流動、高熔體強度的透明TPR牌號是方向。在工藝控制方面，基于型腔壓力傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控熔體在型腔內(nèi)的壓力變化，并自動調(diào)整保壓曲線，確保每個循環(huán)的補縮效果一致，這將極大提升質(zhì)量穩(wěn)定性。模內(nèi)感應技術(shù)可以實時監(jiān)測制品內(nèi)部的冷卻狀態(tài)，為優(yōu)化冷卻系統(tǒng)提供直接數(shù)據(jù)支持。此外，基于人工智能的工藝參數(shù)自動優(yōu)化系統(tǒng)也展現(xiàn)出巨大潛力，能夠通過學習歷史數(shù)據(jù)，快速給出新產(chǎn)品的推薦工藝窗口。

常見問題

問：調(diào)試時，應該按什么順序調(diào)整工藝參數(shù)來改善凹陷？

答：推薦采用以下系統(tǒng)化的調(diào)試順序：1. 基礎設置：確保熔溫、模溫設定在材料推薦范圍，注射量充足。2. 填充階段：優(yōu)化注射速度與V/P切換點，確保平穩(wěn)充模，無短射或飛邊。3. 保壓階段（核心）：優(yōu)先優(yōu)化保壓壓力（從低到高逐步增加，直至凹陷改善或出現(xiàn)飛邊，然后略微回調(diào)）。接著優(yōu)化保壓時間（從短到長，觀察凹陷變化，找到臨界點）。最后考慮采用多級保壓曲線。4. 冷卻時間：在保壓優(yōu)化后，調(diào)整冷卻時間，確保制品充分冷卻。切忌同時調(diào)整多個參數(shù)。

問：對于已經(jīng)完成設計且無法修改模具的產(chǎn)品，如何通過工藝改善凹陷？

答：在這種情況下，工藝調(diào)整是主要手段。1. 嘗試適當提高模具溫度，延緩澆口凍結(jié)，為保壓補縮爭取更長時間。2. 顯著提高保壓壓力并延長保壓時間，這是最直接有效的方法，但需密切關(guān)注飛邊和內(nèi)應力。3. 優(yōu)化V/P切換點，確保在型腔即將充滿但未產(chǎn)生過高阻力時切換。4. 若凹陷集中在局部，可嘗試在注射末期采用極慢的射速填充該區(qū)域，以減少分子取向和剪切應力。

問：提高保壓壓力后，凹陷改善了，但產(chǎn)品內(nèi)應力增大導致變形，如何權(quán)衡？

答：這是一個典型的矛盾點。解決方案在于從“高壓力、短時間”的粗暴保壓模式轉(zhuǎn)向“合適的壓力、合理的曲線、足夠的時間”的精細模式。1. 采用多級保壓：第一段用較高壓力快速補償大部分收縮，第二段迅速降壓至一個較低的維持壓力，此壓力只需能推動熔體即可，并保持較長時間，直至澆口凍結(jié)。這樣既補償了收縮，又避免了持續(xù)高壓導致的高內(nèi)應力。2. 適當提高模溫：有助于分子鏈松弛，降低凍結(jié)取向應力。3. 延長冷卻時間：讓制品在模內(nèi)充分松弛和定型。

問：透明TPR的凹陷與真空氣泡如何區(qū)分？成因有何不同？

答：凹陷表面是光滑向內(nèi)凹的，因其是實體材料的收縮所致。真空氣泡通常出現(xiàn)在制品內(nèi)部（尤其是厚壁區(qū)），剖開可見空洞，其成因是外部表面已冷卻固化，內(nèi)部熔體冷卻收縮時外部無法跟進，從而產(chǎn)生真空空穴。成因上，凹陷主要與保壓壓力和補縮有關(guān)；而真空氣泡更側(cè)重于冷卻速率是否均衡。解決凹陷需加強保壓；解決真空氣泡則需優(yōu)化冷卻（如降低外部冷卻速度、對厚壁區(qū)加強冷卻）或提高保壓壓力以抵消收縮。

問：使用模溫機后，為何凹陷問題反而更嚴重了？

答：這可能是因為模溫設置過高或模溫不均。1. 模溫過高：雖然有利于熔體流動和減少取向應力，但會使整體冷卻時間大幅延長，表層強度建立慢，在漫長的冷卻過程中，內(nèi)部收縮有足夠的時間將柔軟的表層拉陷。2. 模溫不均：如果模具動定模或不同區(qū)域溫差過大，會導致不同步收縮，在冷卻慢的區(qū)域產(chǎn)生拉伸，形成凹陷。應檢查模溫機回路設計，確保模具各區(qū)域溫度均勻，并將模溫設置在一個合理的范圍內(nèi)（通常透明TPR在50-70°C），而非一味求高。