TPE彈性體原料在擠出、注塑或其他熱加工過程中出現(xiàn)非預(yù)期的發(fā)泡現(xiàn)象，是許多工程師和技術(shù)人員面臨的棘手挑戰(zhàn)。這些不請(qǐng)自來的氣泡，輕則造成產(chǎn)品表面光澤不均、出現(xiàn)銀紋或麻點(diǎn)，影響外觀；重則導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松、力學(xué)性能嚴(yán)重下降，使產(chǎn)品直接報(bào)廢。與人為控制的發(fā)泡工藝不同，這種加工中的異常發(fā)泡是一個(gè)系統(tǒng)性故障的集中體現(xiàn)。本文將深入探討其成因，并提供從診斷到根治的完整思路。

一、 問題表象與實(shí)質(zhì)：非預(yù)期發(fā)泡的多樣性

在深入機(jī)理之前，我們首先要識(shí)別問題。加工中的發(fā)泡并非單一模樣，其形態(tài)往往暗示了根源。

表面氣泡：制品表皮下方密集的細(xì)小氣泡，破裂后形成針孔或銀色條紋（銀紋）。

內(nèi)部氣泡：剖面可見制品芯部存在大小不一的空洞，嚴(yán)重時(shí)呈蜂窩狀。

爆發(fā)性發(fā)泡：開?；螂x開口模瞬間，物料體積急劇膨脹，結(jié)構(gòu)完全破壞。

局部氣泡：僅在流紋末端、壁厚過厚或結(jié)構(gòu)復(fù)雜處出現(xiàn)氣泡。

所有這些現(xiàn)象的物理本質(zhì)，是熔融的TPE物料中包裹了氣體，在冷卻定型前未能有效排出，最終被凍結(jié)在制品內(nèi)部。我們的任務(wù)，就是追溯這些氣體的來源，并切斷其產(chǎn)生或滯留的路徑。

二、 核心根源剖析：氣體從何而來？

TPE加工中產(chǎn)生氣體的途徑多元，主要可歸納為以下幾類，它們可能單獨(dú)作用，更常協(xié)同作祟。

1. 材料自身因素：氣體的“內(nèi)應(yīng)”

原料是問題的起點(diǎn)，其物理和化學(xué)特性是決定發(fā)泡傾向的內(nèi)在基礎(chǔ)。

水分與低揮發(fā)分：這是導(dǎo)致發(fā)泡最常見、最首要的原因。TPE，尤其是以SEBS、SBS為基體的種類，其分子結(jié)構(gòu)中的橡膠相具有一定的極性和吸濕性。此外，加工中加入的操作油、某些助劑也可能含有微量水分或易揮發(fā)物質(zhì)。

水分來源	特點(diǎn)	導(dǎo)致的氣泡特征
原料吸濕	SEBS/SBS基料、某些填料（如滑石粉）易從空氣中吸水。	細(xì)小、均勻、密集的表面或近表面氣泡，常伴銀紋。
油品或助劑	低沸點(diǎn)溶劑、未經(jīng)干燥的添加劑。	氣泡大小不一，可能與特定添加劑批次相關(guān)。
回收料	破碎、清洗過程帶入水分，或已降解產(chǎn)生低分子物。	氣泡不規(guī)則，物料可能顏色發(fā)黃，伴有異味。

當(dāng)這些含有水分的物料進(jìn)入高溫機(jī)筒，水分迅速汽化成為水蒸氣。在螺桿的剪切和壓實(shí)下，如果水蒸氣無法從料斗或排氣口反向逸出，就會(huì)被強(qiáng)行卷入熔體，形成高壓氣泡。在熔體承受壓力時(shí)（如在機(jī)筒內(nèi)、模具內(nèi)），這些氣泡體積被壓縮；一旦熔體壓力驟降（如離開?？?、模具打開），氣泡便會(huì)迅速膨脹，形成發(fā)泡。

材料的熱分解與降解：TPE在過高的加工溫度或過長的受熱時(shí)間內(nèi)，其聚合物鏈或添加劑會(huì)發(fā)生熱降解，產(chǎn)生小分子氣體。常見的氣體產(chǎn)物包括二氧化碳、一氧化碳、烴類等。

過熱降解：加熱溫區(qū)設(shè)定錯(cuò)誤，局部溫度遠(yuǎn)超材料耐受極限。

剪切過熱：螺桿轉(zhuǎn)速過快，背壓過高，產(chǎn)生過量的剪切熱，使實(shí)際熔溫遠(yuǎn)高于設(shè)定溫度。

滯留降解：機(jī)器死角（如螺棱磨損處、舊式魚雷頭）積料，長期受熱分解。

降解產(chǎn)生的氣泡通常伴隨著材料顏色變深（黃變、褐變）、有刺激性氣味、力學(xué)性能嚴(yán)重劣化。這與單純水分氣泡有明顯區(qū)別。

配方組分間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)氣：較少見但更復(fù)雜。例如，某些堿性填料與酸性穩(wěn)定劑或潤滑劑在高溫下可能發(fā)生中和反應(yīng)，釋放氣體。某些功能助劑分解溫度過低，與加工溫度窗口不匹配。

2. 加工工藝因素：過程的“失控”

不當(dāng)?shù)墓に噮?shù)是誘發(fā)材料問題顯性化的關(guān)鍵外因。

工藝環(huán)節(jié)	不當(dāng)操作	導(dǎo)致發(fā)泡的機(jī)理
溫度設(shè)置	過低或過高	溫度過低，熔體粘度高，包裹的氣體難以排出；溫度過高，引發(fā)物料降解產(chǎn)氣。
螺桿與背壓	轉(zhuǎn)速過快，背壓過低	高轉(zhuǎn)速導(dǎo)致剪切熱過大，引起熱降解；背壓不足，對(duì)熔體的壓實(shí)作用弱，無法將氣體從熔體中擠出并從排氣口排出。
注射/擠出速度	過快	高速將大量空氣卷入熔體前端；對(duì)于擠出，真空定型的真空度不足或密封不嚴(yán)，無法抽走型坯內(nèi)的空氣。
材料預(yù)處理	未干燥或干燥不充分	這是水分問題的直接工藝原因。干燥溫度不夠、時(shí)間不足、干燥風(fēng)露點(diǎn)過高，都導(dǎo)致水分殘留。

一個(gè)常見的誤區(qū)是，一看到氣泡就盲目升高溫度，試圖讓氣體更容易“跑出來”。殊不知，如果氣泡源于水分，升溫可能加劇水汽化；如果源于降解，升溫更是雪上加霜。正確的第一步永遠(yuǎn)是診斷氣體來源。

3. 設(shè)備與模具因素：硬件“缺陷”

硬件狀態(tài)決定了工藝執(zhí)行的邊界和效果。

塑化系統(tǒng)問題：

螺桿磨損：螺桿與機(jī)筒間隙過大，導(dǎo)致物料輸送和塑化效率下降，回流增加，剪切不均，容易積料降解，同時(shí)壓縮段排氣能力變差。

機(jī)筒或螺桿磨損形成死角：舊料長期滯留分解，污染新料，間歇性產(chǎn)生氣泡。

排氣系統(tǒng)失效：對(duì)于排氣式擠出機(jī)或注塑機(jī)，排氣口堵塞、真空泵故障，無法有效排出熔體中的氣體和水汽。

模具與定型系統(tǒng)問題：

模具排氣不良：這是注塑和模壓發(fā)泡的常見原因。模具型腔復(fù)雜，氣體在熔體填充時(shí)無法通過排氣槽或頂針間隙排出，被壓縮在熔體末端或表面，形成燒傷或氣泡。

流道設(shè)計(jì)不當(dāng)：流道截面過小或過長，熔體流動(dòng)阻力大，壓力損失快，前端熔體壓力不足，氣體無法被有效壓縮溶解。

真空定型問題（擠出）：真空箱密封不嚴(yán)、真空度不足、冷卻水滲入，導(dǎo)致型坯內(nèi)的空氣和揮發(fā)分無法被抽走。

4. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與環(huán)境因素：被忽視的“外因”

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：壁厚嚴(yán)重不均，薄壁處已冷卻固化，厚壁處中心冷卻緩慢，其收縮會(huì)拉扯表面形成真空泡（這不是產(chǎn)氣，但外觀類似發(fā)泡）。結(jié)構(gòu)上的死角導(dǎo)致熔體填充困難，包裹氣體。

環(huán)境濕度：在潮濕季節(jié)，特別是南方梅雨季，空氣濕度極高，即使物料經(jīng)過干燥，在短暫的輸送、上料過程中也可能再次吸濕。打開的料袋、潮濕的車間環(huán)境都是隱患。

5. 特殊發(fā)泡體系：意外引入的“發(fā)泡劑”

這是一種相對(duì)隱蔽但令人印象深刻的情況：不同牌號(hào)或類型的物料意外交叉污染。例如，將含有化學(xué)發(fā)泡劑（如AC發(fā)泡劑）的PVC或EVA發(fā)泡料殘料，混入TPE新料中。這些發(fā)泡劑在TPE的加工溫度下被激活，產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致爆發(fā)性發(fā)泡。這種污染可能來源于共線生產(chǎn)的設(shè)備清理不徹底，或原料倉庫管理混亂。

三、 系統(tǒng)化診斷與解決路徑

面對(duì)發(fā)泡問題，必須遵循科學(xué)的排查邏輯，避免盲目試錯(cuò)。以下是一個(gè)實(shí)戰(zhàn)導(dǎo)向的故障排除流程。

第一步：觀察與記錄現(xiàn)象
詳細(xì)記錄氣泡的形態(tài)、位置、分布規(guī)律，以及生產(chǎn)條件。是表面銀紋還是內(nèi)部大泡？是否固定出現(xiàn)在特定位置（如澆口對(duì)面、壁厚處）？是否伴隨顏色、氣味變化？更換原料批次后是否出現(xiàn)？這些信息是診斷的第一手資料。

第二步：鎖定氣體類型（水分 vs. 降解 vs. 空氣）的簡(jiǎn)易判斷
這是最關(guān)鍵的一步。可進(jìn)行以下快速測(cè)試：

干燥試驗(yàn)：取一批可疑原料，在標(biāo)準(zhǔn)干燥條件下（如SEBS基TPE，80-90°C，2-4小時(shí)）充分干燥后立即使用。若氣泡消失或大幅減少，則可確定為水分問題。

對(duì)比試驗(yàn)：用已知性能良好的歷史批次原料，在相同設(shè)備和工藝下生產(chǎn)。如果問題消失，則問題指向當(dāng)前原料批次；如果問題依舊，則重點(diǎn)排查工藝與設(shè)備。

溫度敏感性測(cè)試：在確保原料干燥的前提下，逐步降低各段溫度（特別是噴嘴、機(jī)頭溫度）5-10°C進(jìn)行測(cè)試。如果降溫后氣泡減少，則可能與局部過熱降解有關(guān)。如果降溫后氣泡反而增多，則可能是熔體粘度增高、氣體難以排出。

背壓與速度測(cè)試：適當(dāng)提高背壓、降低螺桿轉(zhuǎn)速。如果改善，說明原工藝對(duì)熔體壓實(shí)和排氣不足。

第三步：針對(duì)性排查與解決措施
基于以上判斷，進(jìn)入具體環(huán)節(jié)的深入排查。

懷疑方向	具體排查點(diǎn)	解決方案
材料與干燥	原料包裝是否破損？?jī)?chǔ)存環(huán)境濕度？	改善倉庫條件，防潮儲(chǔ)存，遵循先進(jìn)先出原則。
	干燥器參數(shù)設(shè)置是否正確？干燥風(fēng)露點(diǎn)是否達(dá)標(biāo)？	檢查并校準(zhǔn)干燥器，確保干燥溫度和時(shí)間足夠。推薦使用露點(diǎn)低于-30°C的除濕干燥機(jī)。
	回收料比例、清潔度、干燥情況？	嚴(yán)格控制回收料比例（建議低于30%），并確?；厥樟辖?jīng)過清潔和充分干燥。
工藝參數(shù)	溫度設(shè)定是否在材料推薦范圍內(nèi)？有無局部過熱？	使用測(cè)溫計(jì)校驗(yàn)各段實(shí)際溫度。采用從進(jìn)料到機(jī)頭逐步上升的合理溫度曲線。
	背壓是否過低？螺桿轉(zhuǎn)速是否過快？	適當(dāng)提高背壓（以不產(chǎn)生過度剪切熱為限），降低螺桿轉(zhuǎn)速。
	注射/擠出速度是否過快？	適當(dāng)降低速度，特別是第一段速度，使模具型腔或定型模內(nèi)空氣有足夠時(shí)間排出。
設(shè)備與模具	排氣式設(shè)備排氣口是否通暢？真空泵是否工作？	清理排氣口，檢查真空管路及泵的工作狀態(tài)。
	模具排氣槽是否堵塞？是否足夠？真空定型密封與真空度？	清理模具排氣槽，必要時(shí)在氣體聚集處增設(shè)或加深排氣槽。檢查并修復(fù)真空定型系統(tǒng)泄漏點(diǎn)。
污染	是否混入其他塑料？設(shè)備清理是否徹底？	徹底清洗機(jī)筒、螺桿、料斗。對(duì)于交叉污染風(fēng)險(xiǎn)高的生產(chǎn)線，考慮使用清洗料。

水分問題的深度處理

若確定是水分問題，干燥是關(guān)鍵。但干燥不僅是“加熱”那么簡(jiǎn)單。對(duì)于TPE，特別是高硬度、高填充的牌號(hào)，熔體粘度大，水分更難逸出。建議：

采用除濕干燥機(jī)，而非普通熱風(fēng)干燥機(jī)。

干燥溫度需根據(jù)基料類型調(diào)整：SEBS/SBS基料建議80-90°C，TPO/TPV可略高，但需避免溫度過高導(dǎo)致結(jié)塊。

干燥時(shí)間不少于3-4小時(shí)，且料斗需持續(xù)保溫（如60-70°C），防止干燥后的料子在料斗中再次冷卻吸濕。

對(duì)于嚴(yán)重吸濕的批次，可考慮延長干燥時(shí)間或在生產(chǎn)前對(duì)原料進(jìn)行預(yù)干燥。

降解問題的處理

若判斷為降解，需排查熱源和剪切源：

檢查加熱圈是否損壞，導(dǎo)致局部溫度失控。

檢查熱電偶是否接觸不良，顯示溫度低于實(shí)際溫度。

優(yōu)化螺桿組合，避免使用過高的轉(zhuǎn)速和過小的計(jì)量段，以降低剪切生熱。

檢查設(shè)備是否有死角，如陳舊的不流線化螺桿頭、止逆閥，必要時(shí)進(jìn)行更換或清洗。

四、 預(yù)防性管理：構(gòu)建不發(fā)生發(fā)泡的生產(chǎn)體系

解決已發(fā)生的問題很重要，但建立預(yù)防體系更能從根本上減少損失。

原料與倉儲(chǔ)管理：建立嚴(yán)格的原料檢驗(yàn)與儲(chǔ)存規(guī)范。新原料入庫和上線前進(jìn)行小批量試機(jī)驗(yàn)證。倉庫保持干燥通風(fēng)，相對(duì)濕度控制在50%以下。開封的原料袋必須及時(shí)密封。制定回收料的管理標(biāo)準(zhǔn)，包括分類、清潔、干燥和添加比例上限。

工藝標(biāo)準(zhǔn)化與監(jiān)控：為每種產(chǎn)品、每種材料建立經(jīng)過驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)工藝參數(shù)卡。操作人員需嚴(yán)格按此執(zhí)行。定期校驗(yàn)設(shè)備的溫控系統(tǒng)、壓力傳感器和真空表，確保其準(zhǔn)確性。對(duì)關(guān)鍵工藝參數(shù)（如熔體溫度、背壓）進(jìn)行記錄和趨勢(shì)監(jiān)控。

設(shè)備預(yù)防性維護(hù)：制定并執(zhí)行定期的設(shè)備保養(yǎng)計(jì)劃。包括但不限于：定期檢查螺桿和機(jī)筒的磨損情況；清理加熱圈和熱電偶接觸點(diǎn)；清洗或更換過濾網(wǎng)；清理模具排氣槽和冷卻水道；檢查真空系統(tǒng)和水路密封。

人員培訓(xùn)：讓操作人員和工藝人員理解TPE材料特性，特別是其吸濕性和熱敏感性。培訓(xùn)他們識(shí)別早期發(fā)泡跡象，并掌握標(biāo)準(zhǔn)的問題初步判斷和上報(bào)流程，避免隨意調(diào)整參數(shù)使問題復(fù)雜化。

五、 結(jié)論

TPE加工中的發(fā)泡問題，表象單一，但根源錯(cuò)綜復(fù)雜。它很少由單一因素導(dǎo)致，更多是材料特性、工藝窗口、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境條件和管理細(xì)節(jié)共同作用的結(jié)果。高效解決問題的鑰匙在于系統(tǒng)化的診斷思維：從觀察現(xiàn)象入手，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)比試驗(yàn)快速區(qū)分水分、降解、空氣等主要?dú)怏w來源，然后針對(duì)性地深入排查相關(guān)環(huán)節(jié)。

我們必須認(rèn)識(shí)到，干燥是預(yù)防TPE發(fā)泡的第一道，也是最重要的一道防線，但絕非全部。一個(gè)穩(wěn)定的生產(chǎn)過程，依賴于對(duì)材料科學(xué)的理解、對(duì)工藝邊界的把控、對(duì)設(shè)備狀態(tài)的掌控，以及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的生產(chǎn)管理習(xí)慣。從“救火”式的故障處理，轉(zhuǎn)向“防火”式的預(yù)防性管理，是提升TPE加工質(zhì)量與效率，降低綜合成本的必由之路。

相關(guān)問答

問：我們用的TPE原料已經(jīng)按供應(yīng)商建議的溫度干燥了，為什么還是會(huì)有氣泡？

答：這可能涉及幾個(gè)方面。首先，確認(rèn)干燥設(shè)備的實(shí)際溫度與設(shè)定值是否一致，干燥風(fēng)是否有效循環(huán)，物料在干燥料斗中是否有“短路”現(xiàn)象（即部分物料未充分接觸干燥熱風(fēng)）。其次，干燥時(shí)間可能不足，特別是對(duì)于大容量料斗或高濕度環(huán)境，需要延長干燥時(shí)間。再者，干燥后的物料在輸送、上料、料斗儲(chǔ)存過程中可能再次吸濕，尤其是停機(jī)再開機(jī)時(shí)，暴露在空氣中的料斗上層物料。最后，氣泡也可能并非源于水分，需排查工藝溫度是否過高導(dǎo)致降解，或模具排氣、螺桿背壓等問題。

問：如何通過觀察氣泡形態(tài)初步判斷原因？

答：這是一個(gè)有用的經(jīng)驗(yàn)。小而密集、位于表皮下或表面的氣泡/銀紋，多與水分或低揮發(fā)分相關(guān)。較大、不規(guī)則、位于流道末端或壁厚處的氣泡，多與模具排氣不良或熔體前沿包裹空氣有關(guān)。制品內(nèi)部整體性的蜂窩狀大氣泡，或伴隨燒焦痕跡、顏色變深、有異味，高度指向材料熱降解。而如果是突然出現(xiàn)的、劇烈的、全批次發(fā)泡，則要懷疑異物污染，如混入其他化學(xué)發(fā)泡劑。

問：提高背壓能解決所有氣泡問題嗎？應(yīng)該在什么范圍內(nèi)調(diào)整？

答：不能。提高背壓主要作用是增強(qiáng)熔體壓實(shí)，促進(jìn)熔體中的氣體（特別是物理卷入的空氣和部分揮發(fā)分）從料斗側(cè)的排氣口或螺桿間隙排出，對(duì)改善因排氣不良和熔體不密實(shí)導(dǎo)致的氣泡有效。但對(duì)于已汽化的水分，如果其分壓很高，單靠背壓難以完全溶解；對(duì)于熱降解產(chǎn)生的化學(xué)氣體，提高背壓反而可能因增加剪切熱而加劇降解。背壓的調(diào)整范圍需謹(jǐn)慎，一般從較低值（如3-5 bar）開始逐步增加，觀察效果，通常不建議超過最高注射壓力的20%，且以不引起螺桿噴料、不過度升高熔體溫度為限。

問：使用高比例的回收料時(shí)，如何最大限度地避免發(fā)泡？

答：使用高比例回收料風(fēng)險(xiǎn)較高。必須采取以下強(qiáng)化措施：1. 加強(qiáng)前處理：回收料必須經(jīng)過嚴(yán)格清洗（去除油污、標(biāo)簽等）和破碎，確保潔凈度。2. 強(qiáng)化干燥：回收料的干燥條件應(yīng)比新料更嚴(yán)格，建議延長干燥時(shí)間，因?yàn)槠扑楹蟊砻娣e增大，更易吸濕且可能殘留水分。3. 降級(jí)使用與比例控制：回收料性能必然下降，應(yīng)降級(jí)用于要求較低的產(chǎn)品。比例需嚴(yán)格控制，并做穩(wěn)定性測(cè)試。4. 調(diào)整工藝：使用高比例回收料時(shí)，可適當(dāng)降低加工溫度，因?yàn)榛厥樟戏肿恿靠赡芤呀档汀Ｍ瑫r(shí)確保良好的排氣。5. 考慮添加功能母粒：可咨詢供應(yīng)商，添加適量的除濕、相容或穩(wěn)定化助劑母粒，以改善熔體質(zhì)量和穩(wěn)定性。

問：對(duì)于需要真空定型的TPE擠出型材，除了檢查真空度，還有哪些細(xì)節(jié)要注意？

答：真空定型是擠出中防止發(fā)泡和確保尺寸的關(guān)鍵。除了真空表示值，需注意：1. 密封性：檢查定型模與模具間的密封塊、定型模自身分型面、真空槽口是否被料渣堵塞，確保密封良好。2. 冷卻與真空的平衡：冷卻過快會(huì)使型材表面過早硬化，內(nèi)部氣體無法被真空抽出；冷卻過慢則型材易被吸塌。需調(diào)整第一段冷卻水量和溫度。3. 型坯與定型模的匹配：型坯（離開口模的半熔融體）尺寸與第一段定型模入口的匹配度很重要，過大或過小都會(huì)影響真空吸附效果和排氣。4. 水質(zhì)：冷卻水雜質(zhì)過多可能堵塞真空孔或冷卻水道，需定期清理水循環(huán)系統(tǒng)。