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口模积料的原因

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发表于 8 小时前 | 显示全部楼层 |阅读模式
http://cmiw.cn/thread-1093236-1-1.html

50挤出机加工的3D打印耗材一般包括ABS、PLA、PVA、HIPS、PC、PETG、木塑、TPU、TPE、PCL(低温材料)等塑料胶条原料。
楼主根本没说清楚出加工的是什么材料,PLA 是最典型的,一方面极易吸湿水解,另一方面聚合残留的丙交酯单体本身就容易在模口析出,这是 PLA 口模积料的行业通病,不一定是客户后加的添加剂。
PETG 吸湿严重,水解后分子量掉得快,析出物偏黏稠。PVA 对水分最敏感,干燥不到位根本没法正常挤。
TPU 和 TPE 重点查增塑剂和软段热降解,析出物油状居多。
ABS 查残留苯乙烯、丙烯腈单体和丁二烯相的热氧老化。
PCL 熔点低、齐聚物多,低温料也要防局部过热。
木塑复合料水分和木粉热解是大头,木粉里的挥发分比树脂还难管。
PC 本身加工温度高,微量水分就会水解,银丝和析出经常一起来。

口模积料在塑料加工里叫 die drool 或 die buildup,本身有两类来源,机理不一样。
第一类是低分子物和挥发分主动迁移析出,熔体在机筒里是高压,出模口瞬间压力跌到大气压,加上离模膨胀,分子量小、缠结不足的组分,比如残留单体、齐聚物、润滑剂、增塑剂、水解产物,会在熔体和金属壁的界面处富集,慢慢渗出来堆在模唇。这是真正的 "析出"。
第二类是降解物和熔体粘附挂壁,局部过热碳化的焦粒、流动性差的冷料、模口死角里滞留的老料,粘在金属上越积越厚,还会被新料反复拖带。
这一类严格说叫积料或挂壁,不是添加剂析出。两者处理办法完全不同,第一类要查配方和干燥,第二类要查温度、模口和流道。

改性料里常用的小料,按析出风险排个序。
首先外润滑剂嫌疑最大,硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、EBS(乙撑双硬脂酰胺)、PE 蜡、石蜡,这些东西本来就是靠往界面跑才能起润滑作用,加过量或者和基体相容性差,模口析出白色蜡状或粉状物,十有八九是它。
其次是小分子抗氧剂,比如 BHT、1076,以及部分磷系抗氧剂 168,高温长时间停留会迁移到表面。
再次是增塑剂和软化剂,主要在 TPU、TPE、PCL 这类软料里,析出物往往是透明或半透明的油状黏稠物。
当然色母和分散剂。色母载体熔点低、蜡含量高,或者换色后没清干净,也会在模口堆积。
无机填料细粉,滑石粉、碳酸钙、钛白粉,加上木塑里的木粉,本身不熔,靠低分子物裹挟着挂在模唇,灼烧后留灰分。
阻燃剂,含卤或磷系的小分子阻燃剂也有迁移性。

析出物到底是什么,靠外观和简单试验先判一轮
白色或淡黄色蜡状、粉状物,手指能捻碎、有滑腻感,基本是润滑剂或低分子蜡。
透明黏稠油状,能拉丝,多见于增塑剂、齐聚物,TPU 和 TPE 上常见。黄褐色到黑色硬颗粒,有焦糊味,这是热降解或碳化料,不是添加剂。
泡沫状、多孔、伴随丝条起泡、表面发毛,同时出现的,指向水分水解和挥发分。
木塑料里出现棕褐色渣,要考虑木粉含水和木质素热解。
两个土办法很管用,一个是拿打火机或马弗炉烧,烧完剩下白灰就是无机填料或金属皂,全烧光且有蜡滴的是有机物,冒黑烟结焦的是降解树脂。
另一个是取一点放在载玻片上加热看熔点,蜡类熔点低、熔化清亮,齐聚物和增塑剂温度区间各不相同,和原料颗粒一起对比着看。

要出正式结论,仪器手段按成本从低到高是 FTIR 红外光谱,拿析出物和原料、可疑添加剂直接比对谱图,这是最常用也最能说明问题的一招;TGA 热重看失重台阶和灰分;GC-MS 测残留单体和挥发分,PLA 的残留丙交酯、ABS 的苯乙烯单体都能定量;GPC 测原料和挤出后分子量,分子量明显掉了就坐实水解或热降解;SEM 加 EDS 看无机元素。
在没有拿到析出物做 FTIR 或至少做外观和灼烧判断之前,不能直接下结论说是添加剂的问题。
1. 核对温度,各区温度对照料厂推荐值,别只看仪表设定,要实测模头实际温度,热电偶偏差十几度很常见。PLA 模头长期超过 200 摄氏度就要警惕热降解。
2. 查螺杆转速和牵引匹配,看线径波动记录、熔体压力曲线有没有周期性脉动,滤网压差大不大,压差高了就换网。
3. 最后查模口本身。模唇有没有划伤、镀铬层脱落、流道有没有死角,停机拆模看内壁有没有滞留碳化层,模口表面粗糙度差或有磕碰,低分子物就容易挂住。模口可以拆下来用铜片配合专用清洗剂清理,别用钢件刮,越刮越糙越挂料。
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