在熱塑性彈性體制品的生產(chǎn)過程中，收縮凹陷是一個常見且棘手的外觀缺陷。它表現(xiàn)為制品表面局部出現(xiàn)的塌坑或凹痕，多出現(xiàn)在筋位、柱位等背面或壁厚較大區(qū)域。這種缺陷不僅影響產(chǎn)品美觀，更可能預(yù)示著內(nèi)部存在縮孔，從而削弱結(jié)構(gòu)強度。理解并解決TPE的收縮凹陷問題，是確保產(chǎn)品質(zhì)量、控制生產(chǎn)成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文將系統(tǒng)解析其成因，從材料本質(zhì)到工藝細(xì)節(jié)，提供全面的分析與解決方案。

一、 收縮凹陷的本質(zhì)：物料與熱量的失衡

收縮凹陷并非TPE獨有的問題，但其在TPE，特別是軟質(zhì)、高填充的TPE中表現(xiàn)得尤為突出。要理解其成因，必須從現(xiàn)象深入到物理本質(zhì)。

簡單來說，收縮凹陷是由于制品在冷卻固化階段，內(nèi)部物料因相變和冷卻產(chǎn)生的體積收縮得不到有效補充所致。當(dāng)熔融的TPE注入模具型腔后，與低溫的模壁接觸的表層會迅速冷卻，形成一層凝固的外殼。而內(nèi)部芯部物料仍處于熔融或半熔融狀態(tài)，并持續(xù)向外界散熱冷卻。在冷卻過程中，物料從熔融態(tài)的高比容向固態(tài)的低比容轉(zhuǎn)變，必然發(fā)生體積收縮。如果此時澆口已經(jīng)凝固封閉，或者補縮通道不暢，芯部物料收縮便會拉動尚未完全固化的內(nèi)表層物料向內(nèi)塌陷，從而在制品表面形成凹陷。若表層已完全固化且強度足夠，內(nèi)部則可能直接形成真空孔洞。

TPE材料獨特的微觀結(jié)構(gòu)，如其多相體系（橡膠相與塑料相）、高彈性回復(fù)以及配方中常含有大量填充油，使其收縮行為比普通硬質(zhì)塑料更為復(fù)雜。其收縮率通常更高，且后收縮現(xiàn)象更明顯，這使得對凹陷的控制需要更精細(xì)的考量。

關(guān)鍵物理過程	對收縮凹陷的影響	與TPE特性的關(guān)聯(lián)
熔體冷卻與相變	體積收縮的根本驅(qū)動力	TPE中橡膠相與結(jié)晶性塑料相（如PP）的收縮率不同，加劇不均勻收縮
外部補料（保壓）	補償體積收縮的唯一途徑	TPE熔體彈性大，保壓壓力傳遞效率需特別設(shè)計
表層固化速度	決定外殼能否抵抗內(nèi)部拉力	軟質(zhì)TPE模量低，固化后表層強度也較低，更易被拉陷
內(nèi)部芯部冷卻	產(chǎn)生收縮的主要區(qū)域	厚壁區(qū)域芯部冷卻慢，收縮量大，是凹陷高發(fā)區(qū)

二、 材料因素：收縮的固有屬性

TPE原材料本身的配方和性質(zhì)，是決定其收縮傾向的基礎(chǔ)。不同種類和配方的TPE，其收縮凹陷的風(fēng)險差異顯著。

材料收縮率是核心參數(shù)。 一般而言，硬度越低的TPE，通常含有更高比例的橡膠相和填充油，其收縮率往往越大，發(fā)生收縮凹陷的風(fēng)險也越高。例如，邵氏A硬度30以下的SEBS基TPE，收縮率可能高達(dá)3%甚至更高；而硬度在邵氏A 90以上的材料，收縮率可能接近1.5%。這是因為填充油和橡膠相在冷卻時體積變化更為顯著。不同基材的TPE收縮率也不同，TPV由于其動態(tài)硫化交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，尺寸穩(wěn)定性通常優(yōu)于SEBS基TPE。

結(jié)晶行為的影響至關(guān)重要。 如果TPE配方中含有聚丙烯等結(jié)晶性塑料組分，其在冷卻過程中的結(jié)晶會伴隨明顯的體積收縮（結(jié)晶收縮）。結(jié)晶度越高，這部分收縮越大。結(jié)晶過程對冷卻速度敏感，快速冷卻可能導(dǎo)致結(jié)晶不完善，從而在后期使用中因后結(jié)晶而發(fā)生額外的尺寸變化。因此，含有PP的TPE材料，其模具溫度和冷卻時間的控制對防止凹陷尤為重要。

熔體強度與補縮能力直接相關(guān)。 熔體強度高的材料，在保壓階段能夠更好地將壓力傳遞至型腔遠(yuǎn)端，并對抗芯部收縮產(chǎn)生的向內(nèi)拉力。某些低硬度或高充油的TPE，熔體強度可能不足，在補縮時容易發(fā)生“倒流”或無法有效撐住已形成的型腔，從而更易凹陷。

材料批次穩(wěn)定性是生產(chǎn)中的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。 即使是同一牌號，不同批次的TPE在含油量、混合均勻度、分子量分布上的微小波動，都可能導(dǎo)致收縮率的變化，進(jìn)而使得之前穩(wěn)定的工藝生產(chǎn)出凹陷的產(chǎn)品。因此，嚴(yán)格的來料檢驗和生產(chǎn)前的試料至關(guān)重要。

三、 注塑工藝：過程控制的決定性作用

不當(dāng)?shù)淖⑺芄に噮?shù)是引發(fā)收縮凹陷最直接、最常見的原因。工藝調(diào)整是解決凹陷問題的首要和主要手段。

保壓壓力與保壓時間是控制收縮凹陷的命門。 保壓階段是向型腔內(nèi)補充物料以抵消冷卻收縮的唯一機會。保壓壓力不足或保壓時間過短，是導(dǎo)致收縮凹陷的首要工藝原因。 壓力不足，則沒有足夠的“力”將熔體壓入型腔進(jìn)行補縮；時間過短，可能在澆口凝固前就停止了補料動作，或者內(nèi)部厚壁區(qū)域尚未完全凝固就結(jié)束了補縮。一個有效的調(diào)試方法是“稱重法”：逐步延長保壓時間，直到制品重量不再增加，此時即為理論上的最小充足保壓時間，實際生產(chǎn)時應(yīng)在此基礎(chǔ)上適當(dāng)延長。

熔體溫度與模具溫度的平衡藝術(shù)。 熔體溫度影響材料的流動性和冷卻速度。溫度過低，熔體粘度高，流動困難，在到達(dá)筋、柱等部位時前鋒料溫已過低，難以進(jìn)行壓實，易形成凹陷。溫度過高，雖然流動性好，但需要帶走的熱量更多，總的收縮量可能更大，冷卻時間也需延長。模具溫度對凹陷的影響更為關(guān)鍵。模具溫度過低，會使制品表層過快冷凝形成厚殼，同時澆口也迅速封凍，徹底切斷補縮通道。 適當(dāng)提高模具溫度，可以使冷卻更為均勻，延緩澆口凝固，為保壓壓力的有效傳遞贏得時間，是解決厚壁制品凹陷的常用有效方法。

注射速度與冷卻時間的影響。 注射速度不宜過慢。過慢的注射會導(dǎo)致熔體前鋒溫度下降過多，在充滿型腔前流動性已變差，后續(xù)保壓難以對其補縮。冷卻時間必須充分。若制品內(nèi)部未充分固化就頂出，其內(nèi)部余熱會導(dǎo)致模外收縮，也可能形成凹陷或變形。對于容易凹陷的厚壁制品，需要確保核心部位已基本固化。

工藝參數(shù)	設(shè)置不當(dāng)?shù)谋憩F(xiàn)	導(dǎo)致凹陷的機理	優(yōu)化原則
保壓壓力過低	補縮力不足	無法克服熔體冷卻收縮產(chǎn)生的體積虧空	在無飛邊前提下，階梯式提升至凹陷消失
保壓時間過短	補縮動作過早結(jié)束	澆口凝固前停止補料，或厚壁區(qū)未凝即停	使用稱重法確定最小時間，并適當(dāng)延長
模具溫度過低	澆口過早凍結(jié)	補縮通道被提前切斷，壓力無法傳入	適當(dāng)提高，確保澆口晚于厚壁區(qū)凝固
熔體溫度過低	流動性、補縮性差	熔體過早凝固，無法進(jìn)行有效壓實	升至材料推薦范圍中上限，改善流動
注射速度過慢	熔體前鋒溫度低	型腔末端或厚壁處熔體已冷，難以壓實	在避免噴射痕前提下，適當(dāng)加快
冷卻時間不足	頂出后變形或內(nèi)凹	內(nèi)部未固化完全，在模外冷卻收縮	延長冷卻，確保制品充分定型

四、 模具設(shè)計：先天條件的約束

模具是成型之母。模具設(shè)計上存在的缺陷，往往使工藝調(diào)整事倍功半，甚至無法根本解決凹陷問題。

澆注系統(tǒng)設(shè)計是重中之重。 澆口的位置、類型和尺寸直接決定了保壓壓力的傳遞效率。澆口應(yīng)開設(shè)在制品的厚壁區(qū)域或靠近厚壁區(qū)域，使壓力能以最短路徑到達(dá)最需要補縮的地方。如果澆口設(shè)在薄壁處，壓力在流向厚壁區(qū)的路徑上會嚴(yán)重衰減，補縮效果大打折扣。澆口尺寸同樣關(guān)鍵。澆口尺寸過小，是模具設(shè)計導(dǎo)致凹陷的最常見原因。 過小的澆口會過早冷凝封死，即使工藝上設(shè)置了足夠的保壓壓力和時間，壓力也無法傳遞到型腔內(nèi)。對于TPE材料，由于其冷卻相對較快且需要充分補縮，澆口尺寸（特別是深度）通常需要比成型硬質(zhì)塑料時設(shè)計得更大一些。

冷卻系統(tǒng)設(shè)計的均勻性決定收縮的均勻性。 冷卻水路布置不均，會導(dǎo)致模具各部位溫度差異大。厚壁區(qū)域?qū)?yīng)的模芯如果冷卻不足，該處制品就會冷卻緩慢，當(dāng)周圍區(qū)域已固化收縮時，該處仍處于熱態(tài)，最終在整體收縮作用下被拉陷，或自身收縮時得不到周邊物料的支撐而形成凹陷。因此，必須確保冷卻水路的排布與制品形狀匹配，尤其在厚壁區(qū)域背后要有充分的冷卻。

排氣與脫模斜度的影響。 排氣不良會導(dǎo)致型腔末端困氣，形成高壓氣穴，阻礙熔體完全充填和壓實該區(qū)域，在表面形成類似收縮凹陷的缺陷。足夠的脫模斜度能確保制品順利脫模，避免因脫模吸真空或剮蹭導(dǎo)致的局部變形，這種變形有時也會被誤判為收縮凹陷。

五、 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：設(shè)計帶來的原罪

不合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是收縮凹陷的先天性誘因，很多問題在圖紙設(shè)計階段就已注定。

壁厚不均與局部過厚是導(dǎo)致收縮凹陷最主要的結(jié)構(gòu)原因。 塑料制品設(shè)計的首要原則是壁厚均勻。當(dāng)制品存在顯著的厚度差異時，厚壁處冷卻緩慢，收縮量大；薄壁處冷卻快，收縮量小。這種收縮量的差異不僅會在厚壁處產(chǎn)生凹陷，還會在厚薄交接處產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。加強筋、螺栓柱、凸臺等結(jié)構(gòu)，其根部往往是厚壁區(qū)，極易產(chǎn)生凹陷。設(shè)計上，筋的厚度原則上不應(yīng)超過其附著壁厚的50%-60%。 如果可能，采用“狗骨”形設(shè)計（中間稍?。┗?qū)嵭闹臑榭招木W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能有效減少材料堆積。

大型平面的處理。 大面積平面區(qū)域也容易因收縮不均而出現(xiàn)輕微凹陷或波浪形變形。這是因為平面區(qū)域缺乏支撐，在內(nèi)部收縮應(yīng)力作用下容易發(fā)生塌陷。在背面合理布置加強肋，不僅能增加剛性，還能將大平面分割成多個小區(qū)域，引導(dǎo)熔體流動和收縮方向，改善外觀。

圓角與漸變過渡。 避免壁厚的突然變化，采用圓弧過渡，可以使物料流動更平順，應(yīng)力分布更均勻，冷卻速率差異減小，從而有助于減少因應(yīng)力集中導(dǎo)致的變形和凹陷。

六、 系統(tǒng)性解決方案與現(xiàn)場調(diào)試路徑

面對一個具體的收縮凹陷問題，應(yīng)遵循由易到難、由工藝到模具再到設(shè)計的系統(tǒng)化診斷與解決路徑。

第一步：觀察與診斷。 精確記錄凹陷發(fā)生的位置、大小和形態(tài)。是在所有筋位背面，還是僅在遠(yuǎn)離澆口的區(qū)域？測量實際壁厚。評估材料批次是否更換。這些信息是判斷問題根源的第一手資料。

第二步：工藝參數(shù)的系統(tǒng)性優(yōu)化。 這是最直接的調(diào)整手段。遵循科學(xué)的調(diào)機順序：1. 確保熔體溫度和模具溫度在材料推薦范圍的中上限，以優(yōu)化流動性和延緩澆口凝固。2. 優(yōu)化注射速度，確保平穩(wěn)充填。3. 集中精力優(yōu)化保壓。采用多級保壓，第一段采用較高壓力和時間進(jìn)行主要補縮，后續(xù)段逐步降低壓力以維持并防止過保壓。務(wù)必使用“稱重法”確定最小充足保壓時間。4. 保證充分的冷卻時間。

第三步：模具與產(chǎn)品的適應(yīng)性修改。 當(dāng)工藝調(diào)整已至極限仍無法解決時，需考慮修改方案。對于模具，可優(yōu)先考慮擴大澆口尺寸（特別是厚度），這是改善補縮最有效的模具修改手段。檢查并優(yōu)化冷卻水路，確保厚壁區(qū)域冷卻充分。對于產(chǎn)品設(shè)計，在允許范圍內(nèi)減少過厚部位的厚度，或在凹陷區(qū)域背面設(shè)計裝飾性紋理（如皮紋、咬花）以掩蓋視覺凹陷。在極端情況下，可與模具設(shè)計部門商討，對預(yù)計凹陷區(qū)域采用“反變形”設(shè)計，預(yù)先在模具上做出突起以補償收縮下陷。

建立工藝知識庫與標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。 將成功解決凹陷問題的工藝參數(shù)記錄在案，形成該產(chǎn)品-模具-材料組合的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書。對操作員進(jìn)行培訓(xùn)，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和可重復(fù)性，這是防止問題復(fù)發(fā)的根本。

結(jié)論

TPE彈性體的收縮凹陷，是材料收縮特性、工藝控制、模具設(shè)計和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)四大因素交織作用的結(jié)果。其本質(zhì)是冷卻過程中物料體積收縮與外部補料之間失衡的直觀體現(xiàn)。解決這一問題，需要一種系統(tǒng)性的思維：首先，在材料選擇時即對其收縮特性有充分認(rèn)知；其次，在產(chǎn)品設(shè)計階段嚴(yán)格遵循壁厚均勻等基本原則，避免先天缺陷；再次，在模具設(shè)計時，以確保壓力有效傳遞和冷卻均勻為核心，特別是澆注系統(tǒng)的合理規(guī)劃；最后，在注塑成型時，通過精準(zhǔn)控制溫度、壓力、時間三要素，特別是保壓階段的精細(xì)化設(shè)置，實現(xiàn)對收縮過程的主動補償。唯有貫通從材料到成品的完整鏈條，才能從根本上馴服TPE的收縮，生產(chǎn)出外觀完美、尺寸穩(wěn)定、性能可靠的制品。

常見問題

問：如何快速判斷收縮凹陷主要是材料問題還是工藝/模具問題？

答：可以進(jìn)行一個快速的工藝極限測試。在設(shè)備與材料允許的范圍內(nèi)，大幅提高模具溫度（如提高15-20°C），同時顯著延長保壓時間與保壓壓力。如果凹陷得到顯著改善甚至消失，則問題極有可能源于工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，特別是保壓不足或澆口過早凍結(jié)。如果凹陷幾乎沒有變化，則強烈指向模具設(shè)計缺陷（如澆口尺寸過小或位置不當(dāng)）或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理（如局部壁厚過厚）。更換一個已知收縮率較低、性能穩(wěn)定的材料批次進(jìn)行對比測試，也能幫助判斷是否為材料批次異常。

問：在無法立即修改模具和生產(chǎn)工藝的情況下，現(xiàn)場有哪些應(yīng)急措施可以減輕凹陷？

答：可以嘗試以下步驟進(jìn)行臨時性改善：1. 優(yōu)先逐步提高保壓壓力，并同步延長保壓時間，這是最直接的補縮手段。2. 適當(dāng)提高模具溫度，特別是靠近凹陷區(qū)域的模溫，延緩該處冷卻和澆口封閉。3. 在允許范圍內(nèi)提高熔體溫度，改善熔體流動性以便于補縮。4. 檢查并延長冷卻時間，確保制品充分固化后再頂出。這些措施是權(quán)宜之計，根本解決仍需從模具和設(shè)計入手。

問：收縮凹陷和缺膠（短射）看起來有何區(qū)別？

答：兩者有時容易混淆，但成因不同。缺膠是由于熔體未完全充滿型腔所致，凹陷處的邊緣是圓滑過渡的，且通常伴有整體尺寸不足或輪廓不完整。收縮凹陷是型腔已完全充滿，但在冷卻過程中因補縮不足導(dǎo)致表面下陷，凹陷區(qū)域邊緣輪廓清晰，且制品整體尺寸基本符合要求。簡單來說，缺膠是“沒吃到”，凹陷是“沒吃飽”。

問：對于透明或淺色高光表面的TPE制品，凹陷會特別明顯。除了解決凹陷本身，還有哪些后期處理或設(shè)計技巧？

答：對于外觀要求極高的制品，可以考慮：1. 紋理掩蓋：在模具相應(yīng)區(qū)域制作細(xì)密的亞光皮紋或咬花紋，利用光線散射有效隱藏輕微凹陷，這是最經(jīng)濟常用的方法。2. 色彩與光澤調(diào)整：采用亞光色或深色，避免使用高光澤的白色或淺色。3. 結(jié)構(gòu)修飾：在可能產(chǎn)生凹陷的區(qū)域（如筋位背面），設(shè)計成裝飾性的條紋、Logo或圖案起伏，將功能性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為美學(xué)設(shè)計，主動打破平面。4. 裝配掩蓋：通過設(shè)計，使易凹陷的部位在最終產(chǎn)品上被其他部件遮擋。

問：材料供應(yīng)商聲稱其TPE收縮率很低，但生產(chǎn)時依然出現(xiàn)凹陷，可能是什么原因？

答：材料數(shù)據(jù)表提供的收縮率通常是一個范圍值，是在標(biāo)準(zhǔn)測試樣條和理想工藝條件下得出的。實際生產(chǎn)中出現(xiàn)凹陷，可能源于：1. 工藝條件不匹配：即使材料本身收縮率低，如果保壓嚴(yán)重不足或模具冷卻極不均勻，依然會導(dǎo)致局部收縮過大而凹陷。2. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)極端：如果存在遠(yuǎn)超出常規(guī)的厚壁或厚薄懸殊設(shè)計，超過了材料可補償?shù)姆秶?. 批次差異：供應(yīng)商提供的是典型值，具體批次的收縮率可能處于該范圍的上限。4. 測試方法與實際差異：標(biāo)準(zhǔn)測試樣條是簡單形狀，而實際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動和冷卻狀態(tài)不同，收縮行為也不同。因此，需結(jié)合具體產(chǎn)品進(jìn)行工藝優(yōu)化。