在橡胶、塑料制造工业中,制造模型产品时,为便于脱模、提高效率、延长模具寿命,同时为使产品表面光滑、尺寸合格、减少废品,需要使用脱模剂。脱模剂分外涂和内加型2 大类。外涂型脱模剂是喷涂在模具表面,用来防止产品与模具的粘接,内加型脱模剂是配入成型物料中的一类物质,在硫化成型过程中,它迁移到产品表面,从而起到了与模具隔离的作用。
脱模历程
在模具表面喷涂脱模剂之后,硫化成型时的实际界面如图1。在图1 中,胶料与脱模剂的接触面为A 面,脱模剂面为B 面,脱模剂与模具的接触面为C 面;脱模剂层为凝聚层。脱模时,当在A 面和C 面剥离时称为界面剥离,而在B 面剥离时叫做凝聚层破坏。
脱模剂的转移率
脱模剂的转移率,是指脱模剂在脱模过程中转移到成型产品上的百分率。由图2 看出:
(1) 由A 面剥离脱模,脱模剂不转移;
(2) 由A 面剥离及B 面凝聚层破坏脱模,脱模剂发生少量转移(约22 %) ;
(3) 只因凝聚层的破坏而脱模,脱模剂转移较多(约44 %～70 %) ;
(4) 由B , C 面剥离及凝聚层的破坏而脱模,引起大量脱模剂转移(约93 %) ;
(5) 成型物与脱模剂接触,发生混和、粘接,当勉强脱模时,就会使部分成型物(产品) 的表面、界面破坏而脱模。通常使用的脱模剂,要求在B 面或A , B 2 面剥离脱模。由凝聚层引起的脱模,其脱模效果最好。
脱模剂的表面张力
脱模剂的隔离性取决于其表面性质,而表面不湿润性物质的物性值是根据其临界表面张力( rc) 的概念得出的。rc 的测定方法是在被测物质的表面上滴上表面张力不同的几种物质的液滴,测出它们的接触角θ(如图3) 。用被测物质的表面张力与其接触角θ的余弦值cosθ作图得一直线(如图4) ,延长这条直线和纵坐标相交,其交点对应的横坐标值就是被测物质的表面张力值,也叫该物质的临界表面张力rc 。这个值有表示:当物质表面上液体表面张力rL 大于物质的临界表面张力rc 时,液体不湿润物质的表面;当rL < rc时,液体就会湿润物质的表面。因此,临界表面张力小的物质作脱模剂,是隔离性最好的脱模剂。
表1 中是一些物质的临界表面张力,这些数据也证明氟化物是隔离性最好的脱模剂。
国内常用脱模剂
1、氟系脱模剂
有机氟化物是最佳的脱模剂,隔离性能好,对模具污染小,但价格较高。品种主要有:
(1) 聚四氟乙烯(相对分子质量1 800) ;
(2) 氟树脂粉末(低分子PTFE) ;
(3) 氟树脂涂料(PTFE ,FEP ,PFA) 。
2、硅系脱模剂
硅氧烷化合物、硅油、硅树脂,是一种隔离性较好的脱模剂,对模具污染小,主要用于天然橡胶、塑料和丁基橡胶的模型制品。只要涂1 次,可进行5～10 次脱模。主要品种有:
(1) 甲基支链硅油(128 号硅油) ,直接用于脱模。
(2) 甲基硅油:将粘度300～1 000cp 的甲基硅油溶于汽油(或甲苯、二甲苯、二氯乙烷) 中,配成0、5 %～2 %硅油溶液。适用于橡胶、塑料模型制品脱模。
(3) 乳化甲基硅油。配成含硅油35 %～40 %的水乳液(需加乳化剂如吐温20、平平加或聚乙烯醇,用量约为含硅油量的2 %) 。然后加水稀释到含硅油0、1 %～5 % ,喷涂到模具上,经加热除去水分,使硅油沉附于模腔表面上。适用于各种橡胶和塑料制品。
(4) 含氢甲基硅油。选用粘度5 ～ 50cp 的202 # ,821 # 硅油30 份、酞酸正丁酯4 份、溶剂汽油300 份配成溶液,喷到150 ℃热模具腔内。宜作内胎脱模剂。
(5) 295 # 硅脂,用甲苯或松香水等溶剂稀释调匀后,喷涂于模具腔内。适用于橡胶、塑料层压板等制品。
(6) 有机硅树脂:将1 # 或2 # 硅树脂溶于甲苯中,配成3 %～9 %溶液,适用于橡胶制品。
(7) 硅橡胶:将甲基(或甲基乙烯基) 硅橡胶配成10 %汽油溶液存放,使用时再以1∶28 的比例用汽油稀释、混匀。适用于运输带制品的脱模。
(8) 硅橡胶甲苯溶液。将硅橡胶溶于甲苯中配成1 %～2 %溶液。适用于橡胶、聚乙烯、聚苯乙烯制品的脱模 。
2、3 蜡(油) 系脱模剂
蜡油系列脱模剂特点是价格低廉,粘敷性能好,缺点是污染模具。其主要品种有:
(1) 工业用凡士林,直接用作脱模剂。
(2) 石蜡,直接用作脱模剂。
(3) 磺化植物油,直接用作脱模剂。
(4) 印染油(土耳其红油、太古油) ,在100 份沸水中加0、9～2 份印染油制成的乳液,比肥皂水脱模效果好。
(5) 聚乙烯蜡(相对分子质量1 500～2 500) 。将聚乙烯与一定比例的乳化剂混匀,宜作橡胶制品的脱模剂。
(6) 聚乙二醇(相对分子质量200～1 500) ,直接用于橡胶制品的脱模。
2、4 界面活性剂系脱模剂
界面活性剂脱模剂特点是隔离性能好,但对模具有污染。主要有以下几类:
(1) 肥皂水。用肥皂配成一定量浓度的水溶液,可作模具的润滑剂,也可作为胶管的脱芯剂。
(2) 油酸钠。将22 份油酸与100 份水混合,加热至近沸,再把3 份苛性钠慢慢加入,并搅拌至皂化,控制pH 值为7～9。使用时按1∶1 的水稀释。用作外胎硫化脱模时,需在200 份上述溶液中加入2 份甘油。
(3) 甘油。可直接用作脱模剂或水胎润滑剂。
(4) 脂肪酸铝溶液。将脂肪铝溶于二氯乙烷中配成1 %溶液。适用于聚氨酯制品,涂1 次,可重复用多次,脱模效果好。
(5) 硬脂酸锌是透明塑料制品的脱模剂。
2、5 其它
(1) 聚乙烯醇。配方为聚乙烯醇5 份,酒精35份,洗衣粉1 份;配制工艺为用部分水将聚乙烯醇溶解(加热60 ℃～70 ℃) ,然后加足水,充分搅拌,再加入酒精及溶解好的洗衣粉,混合至白色析出物溶完即可。适用于不饱和聚酯与环氧树脂成型品的脱模。
(2) 聚丙烯酰胺: 配方、配制工艺和应用同(1) 。
(3) 醋酸纤维素、聚苯乙烯的有机溶剂溶液也可用脱模剂 。
(4) 含掩蔽剂的水性脱模剂。配方: 微晶蜡2、7 份,聚硅氧烷2、0 份,稠矿脂7、88 份,杀菌剂0、1 份,脂肪醇加成物1、5 份,壬基酚EO加成物0、4 份,脂肪醇与聚乙二醇醚混合物0、32 份,水84、73 份。先将二分之一的水加热至95 ℃,在搅拌下陆续加入上述各组分,并加入相应的乳化剂。宜作聚氨酯制品的脱模剂 。
(5) 耐久性脱模剂。在200ml 混合溶剂(二甲苯∶乙苯∶乙烷∶甲苯= 82∶16∶5∶1) 中,加入Me3SiCl1、6 ,Si (OEt ) 4 1、0 ,水19、2mol ,在25 ℃～40 ℃搅拌1h ,得到硅氧烷树脂溶液。再将此溶液15 ,二甲基硅氧烷(粘度200Pa·s) 66 ,混合溶剂19 混合。以二氯甲烷配成4 %～10 %溶液。宜作聚氨酯泡沫制品的脱模,1 次涂膜可重复使用数百次。
(6) 多层复合型脱模剂。底层为短链四氟乙烯调聚物;第2 层为聚乙烯;第3 层为聚乙烯醇。长期使用底层有损坏应及时更新;第2 ,3 层需经常更新。适宜于聚氨酯超微孔制品的脱模 。
2、6 内加型脱模剂
(1) 硬脂酸锌、硬脂酸铵、石蜡等宜作内加型脱模剂。
(2) 模得丽935P 脱模剂,直接加入胶料中使用。
国外常用脱模剂
脱模剂使用方法及注意事项
(1) 在喷涂脱模剂之前,应将模具清洗净,不得有铁锈、油污、炭粒和有机物等杂质存在,否则会降低脱模效果。
(2) 配制脱模剂用水应是纯水(离子交换水或蒸馏水) ,不得用自来水。
(3) 脱模剂量浓度不能太高,涂层不要太厚。
(4) 根据成型聚合物的种类,选用适宜的脱模剂,效果更好。
(5) 使用时要分清外涂型、内加型,一次性、多次性及半永久性的脱模剂,应采用不同的应用工艺。
