脫模劑的研究及應(yīng)用

陸艷紅 陳 哲

[摘要］利用模具進(jìn)行材料成型的一個(gè)主要問題是制品脫模時(shí)通常會(huì)粘住模具。由此帶來的問題是在成型過程中，制品粘住模具表面后，形成模具“結(jié)垢”并破壞模具，制品本身的質(zhì)量也受到重大影響，因此對(duì)脫模劑的研究顯得尤為重要。分析脫模劑的成分及其使用，具體闡述壓鑄用水性脫模劑的性能要求及對(duì)壓鑄件成型質(zhì)量的影響。

[關(guān)鍵詞]脫模劑性能壓鑄金屬成型

中圖分類號(hào)：TG7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—7597(2009)1020148－02

一、脫模劑的作用

在設(shè)計(jì)和制造任何預(yù)成型部件，如金屬、橡膠、塑料或復(fù)合材料，模具脫模劑都是必不可少的。脫模劑作為一種涂料使基體表面具有非常低的表面能。當(dāng)應(yīng)用于制造特殊部件模具的基體材料上時(shí)。這些脫模劑形成微米級(jí)厚度、熱穩(wěn)定的膜層，它和模具表面形成化學(xué)連接，可以讓成型部件快速輕易脫落。好的脫模劑能產(chǎn)生復(fù)合、無垢的脫模效果，因而降低生產(chǎn)成本，減少因清理模具和修補(bǔ)表面缺陷所耗費(fèi)的時(shí)間。

當(dāng)采用新的模具材料和樹脂系統(tǒng)組合開發(fā)零部件時(shí)，選擇正確的脫模劑是其重要的環(huán)節(jié)。選擇正確的脫模劑將減少制造周期，保證成型部件表面質(zhì)量的一致性，可最大限度地避免在上漆或粘接之前所需的后處理工藝(拋光)。脫模劑不能含有任何影響最后產(chǎn)品品質(zhì)或者成型后處理效果的成分。成型部件必須能順利干凈的脫模，固化前則不會(huì)脫模。脫模產(chǎn)品針對(duì)所采用的生產(chǎn)工藝還必須具備成本效益。

脫模劑令人滿意的特性包括以下幾點(diǎn)：

(1)簡(jiǎn)單的應(yīng)用步驟；(2)短暫的干燥時(shí)間：(3)模具上無殘留；(4)不轉(zhuǎn)移到成型部件；(5)耐高溫；(6)多種脫模性；(7)極少量氣味；(8)環(huán)保、健康和安全標(biāo)準(zhǔn)正越來越支持在生產(chǎn)過程中使用無溶劑(水基)脫模技術(shù)。

二、脫模劑的分類

傳統(tǒng)的脫模劑一般為外用型，即涂敷在模腔表面，習(xí)慣上也有稱作隔離劑的。脫模劑涂在型腔表面，目的是方便脫模，外用脫模劑可以分為無機(jī)、有機(jī)及聚合物三類。常用的無機(jī)脫模荊有滑石粉、云母粉、硫代硫酸鈉等，它們的缺點(diǎn)是易留下模垢和痕跡。有機(jī)脫模劑包括糖類、皂類、甘油、石蠟等，缺點(diǎn)也是模垢多，有的對(duì)模具還有腐蝕作用(如皂類)。聚合物類有聚四氟乙烯及硅油，它們的脫模效果最好，可以重復(fù)使用數(shù)十次，但價(jià)格較昂貴。

內(nèi)脫模劑的用法不同于外用脫模劑，一般都以助劑形式于煉膠時(shí)加入，使用十分方便，無模垢，不必經(jīng)常清洗模具，對(duì)模具的長(zhǎng)期保養(yǎng)有利。另外內(nèi)脫模劑還有助于膠料的流動(dòng)性，減少由分子內(nèi)摩擦引起的生熱，是名副其實(shí)的多功能助劑，因此在國(guó)外也被賦予更為確切的名稱——內(nèi)潤(rùn)滑劑(internal lukicant)。

三、脫模劑的使用

(一)外部脫模劑的使用

外部脫模劑應(yīng)用于模具表面，正確用法對(duì)實(shí)現(xiàn)其最大作用至關(guān)重要。可采用手刷(一些公司提供已經(jīng)浸透脫模劑的刷子，使得人工操作變得更容易)，也可以使用噴涂設(shè)備，這是一種更快捷的方法。兩種技術(shù)都需要一個(gè)熟練的操作者。

模具在使用脫模劑之前必須徹底清潔。必須遵循制造商對(duì)除去模具上的脫模劑或涂層的說明。通常推薦用水和溶劑來清理模具，以此來確保能夠清除單獨(dú)使用溶劑不能清除的水溶性污垢。模具清潔后，使用大量的模具封閉涂層和調(diào)節(jié)劑密封模具表面的大量微孔，這樣修補(bǔ)后模具表面恢復(fù)均一，并且增加脫模劑脫模次數(shù)。

(二)內(nèi)部脫模劑的使用

使用內(nèi)部脫模劑需要謹(jǐn)慎開始。每次脫模劑的使用都不是獨(dú)立的，而是長(zhǎng)期使用過程的一部分，每次成型不僅依賴于本次使用的脫模劑，同時(shí)還和以前的成型相關(guān)(在拉擠成型工藝中是一個(gè)連續(xù)的過程)。

內(nèi)部脫模劑通常與機(jī)械化工藝相聯(lián)系，但它們也有助于較難且復(fù)雜的手糊成型。使用這種脫模荊的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)就是一致性和高產(chǎn)量，而外部脫模劑只能通過操作者的技能才能做到。

四、金屬壓鑄用脫模劑

(一)壓鑄用脫模劑

在壓鑄過程中，模具不斷地被高溫液態(tài)金屬加熱，其溫度不斷上升[4]。過高的模具溫度，將使壓鑄件產(chǎn)生一些缺陷，如粘模、鼓泡、崩裂、熱裂等，同時(shí)模具長(zhǎng)時(shí)間地工作在高溫環(huán)境中，模具材料強(qiáng)度下降，造成模具表面裂紋，致使模具壽命下降。為緩解和解決以上問題，在壓鑄生產(chǎn)中，往往采用噴涂或涂敷脫模劑的措施。

鋁合金壓鑄用脫模劑在模具表面形成一層保護(hù)膜，降低鋁合金液對(duì)模具材料的熱和機(jī)械沖擊作用，降低鑄件對(duì)模具表面摩擦磨損，減緩鋁合金液對(duì)模具材料的物理和化學(xué)作用[5]。該膜性能的好壞，對(duì)于模具壽命具有極為重要的影響。在壓鑄實(shí)踐中，脫模劑絕大部分為水基的。必須兌水使用，而且大多數(shù)脫模劑的推薦稀釋比例都50～100。

脫模劑是為特殊模塑成形加工而設(shè)計(jì)的，它是生產(chǎn)金屬壓鑄產(chǎn)品用的輔助用劑。它的主要作用是幫助金屬壓鑄產(chǎn)品能夠從模具中取出，并且使產(chǎn)品保持完整性和后加工性[6]。

脫模劑所要實(shí)現(xiàn)的主要功用，是在模具表面形成均勻的離型膜，使得模塑成形物能夠離型。第二個(gè)功用是要考慮到模塑成形物表面的品質(zhì)及樣式、模具上的積垢及清洗可行性及涂裝可行性。其他要考慮的因素包括：產(chǎn)品的儲(chǔ)存壽命、產(chǎn)品的穩(wěn)定性、使用者(及制造者)健康或安全的顧慮，及腐蝕問題。脫模劑的基本成分包括：不同類型的蠟、樹脂、油品、硅油。金屬壓鑄產(chǎn)品用脫模劑主要為外用脫模劑。

(二)壓鑄用水性脫模劑

壓鑄水性脫模劑系列的產(chǎn)品要求具有高度穩(wěn)定性和非常好的脫模性能(即使是在困難的條件下和大面積脫模)。其用量少，可稀釋至低濃度進(jìn)行脫模。使用時(shí)，進(jìn)行噴射，可完整脫模，且脫模后模具清潔，無殘余。產(chǎn)品的穩(wěn)定性能好(即使是在稀釋后的情況下)，該產(chǎn)品無毒無害。

一般情況下，用戶對(duì)水基壓鑄脫模劑的要求包括：1、好的脫模性能；2、保證壓鑄件外觀質(zhì)量；3、好的性價(jià)比，價(jià)格便宜：4、使用時(shí)，沒有難聞的氣味；5、脫模荊兌用后，表面無漂浮的油層。

采用精制油和多種添加劑經(jīng)乳化制成的水基脫模劑的主要成分為：礦物油、動(dòng)植物油、合成油脂、天然石蠟、合成石蠟、硅油、固體(潤(rùn)滑油)、乳化劑、添加劑、防腐荊、防銹劑。優(yōu)質(zhì)脫模劑大多由15～25種原料配制而成，其中關(guān)鍵的成分或添加劑若改變1％，其脫模特性就可能有很大的差別，對(duì)成本及價(jià)格也會(huì)帶來較大的變動(dòng)。每一種型號(hào)的脫模劑都有其最佳適用范圍和對(duì)象，如果用錯(cuò)了對(duì)象，再優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品也無法發(fā)揮其效能[7]。

優(yōu)質(zhì)的脫模劑不僅可以在高溫下起到潤(rùn)滑作用，同時(shí)可避免金屬液對(duì)型腔表面的沖刷作用，改善模具的工作條件，可防止粘模，降低模具的導(dǎo)熱率和模溫，調(diào)節(jié)模具各部分的溫度達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，從而改善成型性，所形成的薄膜可以減少鑄件與模具型腔特別是型芯之間的摩擦與磨損，延長(zhǎng)模具的壽命。

(三)鋁合金熱擠壓用水基脫模劑