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如何防止注塑机模头粘胶



如何防止注塑机模头粘胶模头粘胶的问题与模头出口处的应力有关。只有通过改变加工工艺、改变原料来源或配方以及改进模头的几何形状,才能从根本上解决模头粘胶的问题。

模头粘胶,又被形象地称为“模头流口水”或模头渗漏,这种现象足以影响任何挤出过程,并导致一系列问题——轻则引发挤出型材出现可见的表面缺陷,重可导致生产中断和产品直接报废。为此,操作人员总是花费时间和力气来清理粘胶的模头,但却不知道通过怎样的方式来杜绝它的产生。

一般,如果模头外形简单,可以允许在装置运行时对其进行清理。而改变挤出型材从模头中拉出的角度,则可以改变模头上产生粘胶的位置,从而使其更容易被清理。另外,模头粘胶还可通过人为方法将其转移到产品上,然后再彻底**。而对于薄的板材,则可采用自动的机械刮刀刮除粘胶。

但是,操作人员往往需要付出停车这样昂贵的代价来**模头粘胶。清理完成后,在模头出口区域涂抹脱模剂或硅树脂,可以降低粘胶的生成速度,延长两次清理的间隔时间。此外,降低装置的运行速度也可以减少模头粘胶,但这会影响产量。

上述所有这些方法都治标不治本,而更好地解决方法是找到导致粘胶形成的原因。

模头粘胶与模头出口处的应力有关。在模头的内表面,熔融树脂流速相对较慢,然后,在模头出口处突然加速。这一加速使熔体内部产生应力,在应力作用下,低分子量的聚合物组分与熔体内的其他组分发生分离,并在模头出口处沉积下来,而形成粘胶。因此,解决问题的方法是降低模头的出口应力,或降低熔体组分相互分离的倾向。这可能涉及到对工艺、原料或模头的改变图1 厚而松软的模头粘胶的生成原因可能是熔体的部分发泡、树脂的相容性问题或是过高的模头应力
改变工艺

提高模头和熔体的温度,这是降低模头出口压力的方法之一,但却可能引发额外的降解,而导致低分子量组分的增多。因此,对熔体和模头温度的调整需要分别进行。但需要注意的是,有时,模头温度过低,可能在模头内表面形成一个流速较慢的树脂冷流层,该冷流层与树脂的主流相互分离,并*终导致粘胶的生成。

 
图2 可以通过对模头流动的模拟来研究树脂在模头出口处的应力变化,这种应力会*终导致模头粘胶的生成(图片来自Compuplast公司)

设定模头温度,首先要确定真实的熔体温度。由于标准的熔体热电偶常会产生错误,所以需要对熔体温度进行手工测量。尽管这种做法的难度较大,但在查找故障原因时非常必要。另外,由于模头出口处的表面温度要比模头自身的温度低得多,所以检查模头出口温度时应尽量采用表面热电偶。

对模头出口鼓风可减少和控制粘胶的生成,同时还能将各种烟气和可冷凝气带离模头。此外,鼓风还有助于冷却模头粘胶,使其不易氧化变黑。N2也可被用于防止氧化。但需要注意的是,不要吹得太猛或使模头温度降得太低,以至于使挤出型材变形。

改变原料

不同的原料会产生不同形态的模头粘胶,有的又稀又粘,有的又厚又松。稀而粘的粘胶是在模头出口处气化并在模头表面冷凝形成的,通常由原料中的低分子量组分生成。厚而松的粘胶通常是由于熔体内部的部分发泡、相容性问题或模头内部压力过高所引发生成的。所以,在挤出时,应避免树脂湿度过大或发生降解,以及可能出现的熔体破裂或不恰当排气。

有一些供应商的树脂会比其他来源的树脂产生更多的粘胶,即使这些树脂具有完全相同的技术说明。当出现模头粘胶时,尝试使用其他供应商类似等级的树脂,如果粘胶问题有所改善,那么*初的树脂可能是在性能上存在问题。

不同供应商的树脂可能具有相似的剪切粘度,但有着非常不同的伸长粘度。如果没有发现其他性能上的不同,可尝试检测其伸长粘度。伸长粘度更高的树脂可能会因模头出口压力变大而生成更多的粘胶。

有时,模口膨胀变化较大的树脂会有更高的模头粘胶生成率。当树脂具有较窄的分子量分布时,其模口膨胀可能更低,但这并不一定意味着生成的粘胶更少。通常,分子量分布窄的树脂难以被加工,并可能生成低分子量组分,而*终导致模头粘胶的产生。

对于再生树脂,通常含有前次加工中因热降解而产生的低分子量组分。对此,可添加抑制降解的助剂,或使用可使降解组分再次聚合的扩链剂。如果这些都不起作用,这些再生料将不适合使用。

有时,添加润滑剂有助于减少粘胶,但润滑剂过多也可能增加模头粘胶的生成。配方中不同组分的化学相容性也是影响粘胶问题的重要因素之一。例如,当高度不相容的聚合物熔融混合在一起时,就经常出现极端情况的模头粘胶。在这种情况下,使用增容剂将有助于缓解粘胶的生成。此外,在其中添加少量的含氟聚合物加工助剂,也能减少模头出口应力图3 改进后的模头出口几何形状(有些已申请砖利保护)可减少模头粘胶的生成
对于会快速氧化、变黄或变黑的模头粘胶类型,可在配方中添加抗氧剂。尽管这不会解决模头粘胶问题,但可使粘附在产品上的粘胶变得不可见。

改变模头

在模头表面涂抹含氟聚合物,如PTFE,可在一定程度上防止粘胶的生成。而更有效的方法是采用金属涂层,使含氟聚合物渗入模头内部,来减少模头出口的应力。

另一方面,模头流动模拟已被成功应用于解决模头粘胶的问题。通过模拟树脂在模头处的流动状态,可以研究模头出口应力的形成原因,还可评估改变模头出口的几何形状对粘胶的影响。

改进模头出口的几何形状,以减小应力,这是目前一种广泛使用的方法。一些模头的出口形状已经被加工商和树脂生产商申请了砖利保护。据称,可减少模头粘胶生成的改进型模头出口包括:锐利的方形出口、尖锐的尖嘴出口、圆角形出口、向外的阶梯形出口、向内的阶梯形出口以及向外的漏斗形出口。

另外,通过增加模头成型段长度,从而减小树脂在模头出口处的变化幅度,也有助于减小模头出口应力。
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