如何防止注塑機模頭粘膠

如何防止注塑機模頭粘膠模頭粘膠的問題與模頭出口處的應(yīng)力有關(guān)。只有通過改變加工工藝、改變原料來源或配方以及改進模頭的幾何形狀，才能從根本上解決模頭粘膠的問題。

模頭粘膠，又被形象地稱為“模頭流口水”或模頭滲漏，這種現(xiàn)象足以影響任何擠出過程，并導(dǎo)致一系列問題——輕則引發(fā)擠出型材出現(xiàn)可見的表面缺陷，重可導(dǎo)致生產(chǎn)中斷和產(chǎn)品直接報廢。為此，操作人員總是花費時間和力氣來清理粘膠的模頭，但卻不知道通過怎樣的方式來杜絕它的產(chǎn)生。

一般，如果模頭外形簡單，可以允許在裝置運行時對其進行清理。而改變擠出型材從模頭中拉出的角度，則可以改變模頭上產(chǎn)生粘膠的位置，從而使其更容易被清理。另外，模頭粘膠還可通過人為方法將其轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品上，然后再徹底**。而對于薄的板材，則可采用自動的機械刮刀刮除粘膠。

但是，操作人員往往需要付出停車這樣昂貴的代價來**模頭粘膠。清理完成后，在模頭出口區(qū)域涂抹脫模劑或硅樹脂，可以降低粘膠的生成速度，延長兩次清理的間隔時間。此外，降低裝置的運行速度也可以減少模頭粘膠，但這會影響產(chǎn)量。

上述所有這些方法都治標(biāo)不治本，而更好地解決方法是找到導(dǎo)致粘膠形成的原因。

模頭粘膠與模頭出口處的應(yīng)力有關(guān)。在模頭的內(nèi)表面，熔融樹脂流速相對較慢，然后，在模頭出口處突然加速。這一加速使熔體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，在應(yīng)力作用下，低分子量的聚合物組分與熔體內(nèi)的其他組分發(fā)生分離，并在模頭出口處沉積下來，而形成粘膠。因此，解決問題的方法是降低模頭的出口應(yīng)力，或降低熔體組分相互分離的傾向。這可能涉及到對工藝、原料或模頭的改變圖1 厚而松軟的模頭粘膠的生成原因可能是熔體的部分發(fā)泡、樹脂的相容性問題或是過高的模頭應(yīng)力改變工藝

提高模頭和熔體的溫度，這是降低模頭出口壓力的方法之一，但卻可能引發(fā)額外的降解，而導(dǎo)致低分子量組分的增多。因此，對熔體和模頭溫度的調(diào)整需要分別進行。但需要注意的是，有時，模頭溫度過低，可能在模頭內(nèi)表面形成一個流速較慢的樹脂冷流層，該冷流層與樹脂的主流相互分離，并*終導(dǎo)致粘膠的生成。

 
圖2 可以通過對模頭流動的模擬來研究樹脂在模頭出口處的應(yīng)力變化，這種應(yīng)力會*終導(dǎo)致模頭粘膠的生成（圖片來自Compuplast公司）

設(shè)定模頭溫度，首先要確定真實的熔體溫度。由于標(biāo)準(zhǔn)的熔體熱電偶常會產(chǎn)生錯誤，所以需要對熔體溫度進行手工測量。盡管這種做法的難度較大，但在查找故障原因時非常必要。另外，由于模頭出口處的表面溫度要比模頭自身的溫度低得多，所以檢查模頭出口溫度時應(yīng)盡量采用表面熱電偶。

對模頭出口鼓風(fēng)可減少和控制粘膠的生成，同時還能將各種煙氣和可冷凝氣帶離模頭。此外，鼓風(fēng)還有助于冷卻模頭粘膠，使其不易氧化變黑。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頭溫度降得太低，以至于使擠出型材變形。

改變原料

不同的原料會產(chǎn)生不同形態(tài)的模頭粘膠，有的又稀又粘，有的又厚又松。稀而粘的粘膠是在模頭出口處氣化并在模頭表面冷凝形成的，通常由原料中的低分子量組分生成。厚而松的粘膠通常是由于熔體內(nèi)部的部分發(fā)泡、相容性問題或模頭內(nèi)部壓力過高所引發(fā)生成的。所以，在擠出時，應(yīng)避免樹脂濕度過大或發(fā)生降解，以及可能出現(xiàn)的熔體破裂或不恰當(dāng)排氣。

有一些供應(yīng)商的樹脂會比其他來源的樹脂產(chǎn)生更多的粘膠，即使這些樹脂具有完全相同的技術(shù)說明。當(dāng)出現(xiàn)模頭粘膠時，嘗試使用其他供應(yīng)商類似等級的樹脂，如果粘膠問題有所改善，那么*初的樹脂可能是在性能上存在問題。

不同供應(yīng)商的樹脂可能具有相似的剪切粘度，但有著非常不同的伸長粘度。如果沒有發(fā)現(xiàn)其他性能上的不同，可嘗試檢測其伸長粘度。伸長粘度更高的樹脂可能會因模頭出口壓力變大而生成更多的粘膠。

有時，?？谂蛎涀兓^大的樹脂會有更高的模頭粘膠生成率。當(dāng)樹脂具有較窄的分子量分布時，其模口膨脹可能更低，但這并不一定意味著生成的粘膠更少。通常，分子量分布窄的樹脂難以被加工，并可能生成低分子量組分，而*終導(dǎo)致模頭粘膠的產(chǎn)生。

對于再生樹脂，通常含有前次加工中因熱降解而產(chǎn)生的低分子量組分。對此，可添加抑制降解的助劑，或使用可使降解組分再次聚合的擴鏈劑。如果這些都不起作用，這些再生料將不適合使用。

有時，添加潤滑劑有助于減少粘膠，但潤滑劑過多也可能增加模頭粘膠的生成。配方中不同組分的化學(xué)相容性也是影響粘膠問題的重要因素之一。例如，當(dāng)高度不相容的聚合物熔融混合在一起時，就經(jīng)常出現(xiàn)極端情況的模頭粘膠。在這種情況下，使用增容劑將有助于緩解粘膠的生成。此外，在其中添加少量的含氟聚合物加工助劑，也能減少模頭出口應(yīng)力圖3 改進后的模頭出口幾何形狀（有些已申請**保護）可減少模頭粘膠的生成
對于會快速氧化、變黃或變黑的模頭粘膠類型，可在配方中添加抗氧劑。盡管這不會解決模頭粘膠問題，但可使粘附在產(chǎn)品上的粘膠變得不可見。

改變模頭

在模頭表面涂抹含氟聚合物，如PTFE，可在一定程度上防止粘膠的生成。而更有效的方法是采用金屬涂層，使含氟聚合物滲入模頭內(nèi)部，來減少模頭出口的應(yīng)力。

另一方面，模頭流動模擬已被成功應(yīng)用于解決模頭粘膠的問題。通過模擬樹脂在模頭處的流動狀態(tài)，可以研究模頭出口應(yīng)力的形成原因，還可評估改變模頭出口的幾何形狀對粘膠的影響。

改進模頭出口的幾何形狀，以減小應(yīng)力，這是目前一種廣泛使用的方法。一些模頭的出口形狀已經(jīng)被加工商和樹脂生產(chǎn)商申請了**保護。據(jù)稱，可減少模頭粘膠生成的改進型模頭出口包括：銳利的方形出口、尖銳的尖嘴出口、圓角形出口、向外的階梯形出口、向內(nèi)的階梯形出口以及向外的漏斗形出口。

另外，通過增加模頭成型段長度，從而減小樹脂在模頭出口處的變化幅度，也有助于減小模頭出口應(yīng)力。