模具清除积垢,无论用何种方法,都需要生产商付出高昂的停工费用,那么我们先来了解何为积垢,就是由于塑料添加剂的析出而在或者压辊等表面上形成的沉积物。这通常给挤压加工工艺带来很大的困扰,它会造成形形色色的问题,包括在押出或射出成型加工时,造成接触机械表面颜色附着,甚至加工的彻底失败。如果他们尚未掌握更有效的清除方式,加工商通常不得不花费大量时间和人力,清除这些污垢。
模具形状的简单设计有助于一边运转生产线一边清除模具的积垢。可以通过改变挤出型材脱离模具的角度来改变积垢在模具上的分布,有助于模具的清洁。模具积垢也可能是操作人员有意留在产品上,到生产线下游时再进行进一步的清除工作。如板材生产过程中,机械配备有自动刮削器,可有效清除这些积垢。
在模具出口位置采用脱模剂或硅胶可有效降低积垢产生的频率,延长机器需要清洁的周期。减速运转机器也可以降低积垢率,但这会影响机器的输出产量。所有这些方法都治标不治本。
模具积垢的原因与模具出口的应力有关。树脂流沿着模具内表面缓慢流动,但在流出模具时会突然的加速流动。这种突然的加速在熔体内产生强大的应力。出于这一应力,低分子量聚合物组分与熔体其他组分分离,并堆积在模具出口处。因此,解决方案包括减少模具出口处的应力或减少熔体内聚合物组分分子量的差距。这些涉及到对加工工艺,材料或模具的设计改进。
改善加工工艺
提高模具和熔体的温度是减少模具出口处应力的一种方式,但会产生其它的问题,如材料的降解,导致熔体内低分子量组分的剧增。因此,熔体和模具温度的变化应分开进行考量。还有一种可能是,模具温度的降低可能会使模具内表面产生一个冷树脂层,它向模具出口处流动的速度极慢,由于流速的差异,冷树脂层与主体热树脂流分离,从而形成积垢。
首先,确定熔体温度,然后依据熔体温度来设计模具的形状。在这里,标准熔体热电偶往往不够精确,所以需采用手动检查熔融温度的方式。这虽然有些困难,但为了消除模具积垢现象,它值得一试。此外,模具出口的表面温度要比模具本身的温度低,需要采用表面热电偶来检查模具出口处的温度。
在模具出口处采用鼓风机,可有效帮助减少和控制积垢的产生。鼓风口应该是棒型,并与挤压剖面外形一致,采用钻孔吹出压缩空气。鼓风机可以将任何烟雾状物和可压缩的物体带离模具,这种方法的另一个好处是鼓风的同时,可以冷却模具积垢,使其不易被氧化而变暗。氮也可以用于防止氧化,但要小心控制吹的力度或不能过度冷却模具,因为这可能影响压出的型材的质量。
改善材料不同的材料可产生不同类型的模具积垢,从薄的易流动的到厚的松软的。薄的易流动的积垢可能由低分子聚合物组分造成,它们在模具出口处挥发并沉积于模具表面。厚的松软的积垢则往往是由熔体内部局部的泡沫造成,如材料之间的兼容问题,或模具内的应力过高。在这里,需要留意树脂内是否有过多的水分和树脂是否降解退化,以及熔体的断裂,或通风不够充分。
一些供应商提供的树脂比其它的更容易发生积垢问题,到目前为止,市场上的树脂还没有完全统一的规格。如果发生模具积垢的现象,可以尝试采用另一家同级供应商的材料。如果发现积垢现象在采用新材料后得到改善,可将信息通报原来的树脂供应商,相信他们会很有兴趣地听取和分析材料可能存在的性能问题,并着力解决。
不同供应商提供的树脂的低切粘度可能较为接近,但拉伸粘度却很不同。如果没有其他的性能差异,试图测试拉伸粘度。具有较高拉伸粘度的树脂在加工时产生积垢问题的可能性较大,这源于它在模具出口处的应力更高的缘故。
离模膨胀率高的树脂有时积垢率也会较高。窄分子量分布的树脂具有较低的离模膨胀率,但是这并不意味着积垢的可能性较低。因为,窄分子量分布的树脂往往不易于加工,因为它容易生成大量的低分子量分子组分,而这反过来又可能会加剧模具的积垢现象。
加工商正努力尝试采用一些化学方法测试模具的积垢程度。再生废料在之前的处理过程中因热降解,往往产生了大量的低分子量组分。添加一些能减少降解的添加剂或能够聚合降解分子的扩链剂可能会对改善积垢有所帮助。如果这些方法都行不通,那只能将材料再转售给别人了。
有时,用一些润滑油可有助降低积垢。但用太多,又可能会增加积垢率。不同组成部分之间的化学相容性在这里也起到了重要作用。例如,极不相容的聚合物熔体一起混合,往往产生极严重的模具积垢现象。在这种情况下,利用增容剂可以得到一定的缓解。也可加入少量含氟聚合物加工助剂,以减少模具出口的应力。
某些类型的模具积垢会迅速氧化,变成棕色或黑色。添加一些抗氧化剂可以解决这一问题。虽然不能解决模具积垢的问题,但它可以使积垢在挤压型材或成型产品上不那么明显,从而减少积垢对成品质量的影响。
改善模具
在模具表面涂覆含氟聚合物防止模具积垢,如聚四氟乙烯,现已取得一定的成功。更为有效的方法是金属涂层,结合模具内部涂覆的含氟聚合物,可减少模具出口处的应力。
一些加工商和树脂生产商的口模流道设计已获得了专利。通过修改模具出口来改善积垢现象的可能形状包括,方形,锥形出口,半圆形,向外敞开的梯口,向内的梯口,向外展开的裙状出口。
增大模具的刃口斜度也可有效减少膨胀。或者,大模腔的模具可减少模具出口处的应力,然后再将挤压型材切割成理想的尺寸。
