TPU 材料兼具橡膠彈性與塑膠加工特性，軟硬膠雙色包膠、二次包膠注塑是行業(yè)常用成型工藝，包膠成型容易出現(xiàn)包膠缺料、分層脫膠、包膠溢邊、軟膠收縮凹陷、包膠位置偏移等缺陷，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計需要結(jié)合硬膠基材材質(zhì)特性、TPU 熔融流動性、粘合機(jī)理進(jìn)行針對性布局，從分型布局、定位結(jié)構(gòu)、進(jìn)膠系統(tǒng)、排氣、冷卻、防縮水結(jié)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)七大維度把控設(shè)計要點。

一、包膠分型結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

包膠模具分為雙色一體模與二次埋射模兩種主流結(jié)構(gòu)，雙色模依靠注塑機(jī)兩套料筒先后注塑硬膠與 TPU，動模跟隨旋轉(zhuǎn)工位完成包膠成型，分型面必須沿著硬膠產(chǎn)品包膠邊界做完整封膠線，封膠位做 0.015 至 0.02mm 精密配合間隙，避免 TPU 熔融料竄料溢邊包裹硬膠非包覆區(qū)域。二次埋射模具需要單獨設(shè)計硬膠放置型腔，型腔內(nèi)壁預(yù)留限位臺階，臺階高度等于硬膠壁厚，防止放置硬膠半成品時發(fā)生偏移、翹曲變形。所有包膠分型面避開產(chǎn)品外觀面，TPU 軟膠本身易出現(xiàn)分型線痕跡，封膠鑲件選用熱處理至 HRC52 至 55 的 S136 鋼材，兼顧防銹與封膠耐磨性能，長期量產(chǎn)不易出現(xiàn)跑披鋒問題。針對大面積全包膠產(chǎn)品，采用分段式分型鑲拼結(jié)構(gòu)，方便后期修模處理溢膠位置，無需拆解整套型腔。

二、硬膠定位防偏結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

硬膠基材放置錯位是包膠厚薄不均、局部脫膠的主要誘因，埋射式包膠模必須設(shè)置多重定位結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品中心設(shè)計圓形定位柱，外圍布置 3 處以上止位鑲塊，止位鑲塊與硬膠預(yù)留 0.008mm 間隙實現(xiàn)精準(zhǔn)限位，同時在硬膠非外觀區(qū)域增加倒扣定位筋、圓孔定位柱，利用硬膠原有孔洞與造型完成雙向固定。雙色旋轉(zhuǎn)包膠模具依靠模具本身定位銷完成動模精準(zhǔn)對位，旋轉(zhuǎn)后定位銷配合公差控制在 0.01mm 以內(nèi)。若硬膠為 ABS、PC 等光滑材質(zhì)，可在包膠區(qū)域設(shè)計細(xì)密滾花紋理、點狀凹坑、微型凹槽結(jié)構(gòu)，模具型腔對應(yīng)位置加工凸點紋路，成型后 TPU 嵌入紋路內(nèi)部形成機(jī)械咬合結(jié)構(gòu)，大幅提升軟硬膠結(jié)合強(qiáng)度，避免后期拉扯脫層，紋路深度控制在 0.1 至 0.2mm，紋路過深會造成 TPU 填充困氣發(fā)白。

三、進(jìn)膠系統(tǒng)布局設(shè)計要點

TPU 熔融狀態(tài)流動性中等、冷卻固化速度快，包膠膠位大多為薄壁結(jié)構(gòu)，澆口優(yōu)先選用扇形澆口、薄片式側(cè)澆口，扇形澆口寬度匹配包膠區(qū)域長度，厚度 0.3 至 0.5mm，讓 TPU 平緩鋪滿包膠型腔，減少熔接痕。細(xì)長條狀包膠結(jié)構(gòu)采用多點潛水澆口排布，澆口設(shè)置在軟膠非外觀側(cè)壁位置，杜絕澆口痕跡外露；禁止使用細(xì)小針點澆口單點進(jìn)料，極易產(chǎn)生包膠缺料、熔接不良。流道做半圓形拋光流道，表面粗糙度控制在 Ra0.8 以內(nèi)，減少 TPU 在流道內(nèi)滯留冷卻結(jié)塊。針對高硬度 95A 以上 TPU，料流阻力偏大，流道截面積適當(dāng)加大百分之二十，同時在流道末端增設(shè)冷料井，收納冷膠防止冷料進(jìn)入包膠區(qū)域形成粘合斷層。雙色包膠模具兩套獨立流道系統(tǒng)相互隔絕，硬膠流道與 TPU 流道分開排布，杜絕兩種材料相互混料污染。

四、排氣系統(tǒng)專項設(shè)計要點

TPU 注塑成型時受熱析出微量小分子氣體，包膠封閉型腔內(nèi)部極易困氣，進(jìn)而造成 TPU 燒焦、粘接強(qiáng)度下降、包膠缺料，排氣設(shè)計密度遠(yuǎn)高于普通塑膠模具。包膠封膠邊界每間隔 12 至 15mm 開設(shè)一條排氣槽，排氣槽前段深 0.01 至 0.015mm，后段擴(kuò)深至 0.08mm，槽寬 6 至 8mm，產(chǎn)品熔接位置、最后填充區(qū)域額外增設(shè)排氣鑲件。埋射模具放置硬膠的型腔側(cè)壁預(yù)留排氣間隙，硬膠與模具貼合位置預(yù)留細(xì)微排氣通道，排出基材與型腔之間滯留的空氣。大面積平面包膠區(qū)域采用排氣鋼鑲塊嵌入型腔，依靠排氣鋼細(xì)密氣孔整體排氣，徹底解決大面積困氣發(fā)白問題，排氣鋼鑲嵌位置避開產(chǎn)品受力粘合區(qū)域，防止 TPU 滲入排氣鋼孔隙形成毛刺。

五、冷卻水路結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

TPU 軟膠冷卻快慢直接決定包膠內(nèi)應(yīng)力大小與粘合效果，模具水路區(qū)分硬膠型腔水路與 TPU 包膠鑲件獨立水路，兩套水路互不干涉，可分別控溫。TPU 成型適宜模溫 40 至 65℃，包膠鑲件水路距離型腔表面距離控制在 8 至 12mm，采用隨形水路布局，緊貼包膠輪廓排布，保證軟膠均勻冷卻，冷卻速度過快會導(dǎo)致 TPU 表層提前固化，內(nèi)部填充不實出現(xiàn)分層；冷卻速度過慢容易發(fā)生軟膠收縮凹陷、粘模。針對厚壁 TPU 包膠位，在鑲件內(nèi)部增加直通水路與隔水片結(jié)構(gòu)提升換熱效率，外觀面模具鑲件選用拋光不銹鋼材質(zhì)，水路做防銹處理，避免長期模溫循環(huán)產(chǎn)生銹斑轉(zhuǎn)移至產(chǎn)品表面。

六、防縮水與粘合強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

TPU 冷卻收縮率約百分之 0.8 至 1.4，厚膠位極易出現(xiàn)凹陷縮水，包膠厚度統(tǒng)一設(shè)計為 1.0 至 2.5mm，同一產(chǎn)品各處包膠厚度保持一致，厚度差值不超過 0.3mm，厚薄交替位置做 R0.5 圓角過渡，防止收縮不均產(chǎn)生翹曲脫膠。厚膠區(qū)域在模具背面增設(shè)凹陷式保壓結(jié)構(gòu)，注塑階段借助保壓壓力補(bǔ)償收縮量。除了機(jī)械咬花紋理，模具可在軟硬膠結(jié)合邊緣設(shè)計 0.2mm 薄膠封邊結(jié)構(gòu)，成型后薄膠包覆硬膠側(cè)邊，阻擋水汽、油污滲入粘合界面。若產(chǎn)品需要承受反復(fù)彎折，在包膠拐角位置設(shè)計 TPU 緩沖圓角，模具對應(yīng)位置做完整圓角鑲件，避免彎折應(yīng)力集中造成脫膠開裂。硬膠成型階段提前做活化處理對應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)預(yù)留，若生產(chǎn)時采用底涂粘合劑工藝，模具預(yù)留涂膠避讓槽，不會蹭掉硬膠表面膠水。

七、脫模與頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計要點

TPU 質(zhì)地柔軟拉伸性強(qiáng)，頂出受力不均容易拉長發(fā)白、拉斷，包膠模具頂出采用頂針 + 頂板復(fù)合頂出結(jié)構(gòu)，頂針排布盡量靠近 TPU 軟膠區(qū)域，軟膠受力位置增加扁頂均勻受力，頂針直徑不小于 2mm，避免細(xì)小頂針刺破軟膠。大面積包膠產(chǎn)品配置頂出平衡塊，保證頂出過程產(chǎn)品同步脫離型腔，單側(cè)受力拉扯會直接造成軟硬膠分離。雙色旋轉(zhuǎn)模具動模頂出設(shè)置延遲頂出結(jié)構(gòu)，等待模具完全開模、旋轉(zhuǎn)到位后再執(zhí)行頂出動作，防止旋轉(zhuǎn)過程產(chǎn)品掉落移位。模具型腔表面做啞光拋光處理，粗糙度 Ra1.6 即可，高光拋光容易出現(xiàn) TPU 真空粘模無法脫模；粘模高發(fā)位置增加微型頂針、司筒輔助頂出。軟膠倒扣結(jié)構(gòu)不設(shè)計強(qiáng)脫結(jié)構(gòu)，全部采用行位、鏟雞滑塊抽芯脫模，強(qiáng)脫會拉扯 TPU 出現(xiàn)撕裂、脫膠不良。

總結(jié)

TPU 包膠模具設(shè)計的核心邏輯圍繞粘合牢靠、成型無缺陷兩大目標(biāo)展開，分型定位杜絕基材偏移，紋路限位結(jié)構(gòu)提升軟硬膠結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)膠與排氣布局解決缺料、困氣分層問題，獨立溫控水路平衡 TPU 冷卻收縮速率，柔和均勻的頂出結(jié)構(gòu)防止脫模拉扯脫膠。雙色包膠側(cè)重兩套型腔的對位精度與流道隔離設(shè)計，二次埋射包膠重點做好硬膠限位定位與排氣布局。結(jié)合 TPU 硬度調(diào)整模溫、包膠厚度以及排氣密度，90A 以上高硬度 TPU 適當(dāng)加寬澆口提升流動性，60A 以下軟質(zhì) TPU 加密頂針防止脫模變形，按照這套結(jié)構(gòu)思路設(shè)計模具，能夠有效降低包膠脫膠、溢邊、縮水、發(fā)白等不良率，適配大批量穩(wěn)定包膠生產(chǎn)。