塑胶模具中脱模剂的工作原理

发布时间：2017-10-27

在橡胶、塑料制造工业中，成型制造塑胶产品时，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。

脱模剂分为外涂型和内加型2大类：
（1）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；
（2）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。

一.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。

1.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面剥离脱模。由凝聚层引起的脱模，其脱模效果最好。

2.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。

二.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1800）；
（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300-1000cp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#或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。

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1500-2500）。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200-1500），直接用于橡胶制品的脱模。

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。

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）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。

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。

三.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。