如何防止模头粘胶数控刀片

如何防止模头粘胶

如何防止模头粘胶 2011： 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，然后再彻底清除。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清除模头粘胶。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（图片来自 Extrusion Technical Services公司 ）

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，并最终导致粘胶的生成。

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，这种应力会最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，那么最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，而最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（有些已申请专利保护）可减少模头粘胶的生成（图片来自Extrusion Technical Services公司）

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专利保护。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。 关于作者Thomas Cunningham，美国宾夕法尼亚州Extrusion Technical Services公司的负责人，从事配混、单/双螺杆设计以及挤出故障排除方面的工作已有30余年。John Perdikoulias，加拿大安大略省Compuplast International公司（开发仿真软件）副总裁，之前为吹塑薄膜设备制造商，从事过螺杆和模头设计。

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