脱模剂

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Lusin® – 热塑性塑料加工用专业产品

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常见问题
脱膜剂会给模塑成型后处理造成麻烦吗?

一般而言,如果脱膜剂与模塑制件的表面后处理不相容,或在已脱膜制品表面过量残留时,会对表面后处理产生不利影响。为确保模塑成型后加工得以顺利进行,尽量减少污染成品,必须选择能与脱膜后续加工化学相容的脱膜剂,同时调节模具上的涂敷层,并选择具有低转移特性的脱膜剂(如半永久性产品)。

特定应用(聚合物、塑料、橡胶等)对推荐的脱膜剂类型会产生哪些影响?

一般而言,脱膜剂与模塑材料应该是互不相容的化学物质:脱模剂可形成一层有效的化学和物理屏障,防止成型聚合物与模具(基质)发生化学反应。根据“相似相溶原理”,如果脱膜剂与模塑材料可相容,模塑材料就可穿透脱膜剂薄膜粘附到模具表面。模塑材料的化学组成以及硬度与磨损(通常受填料与增强剂的影响)等物理特性会影响脱膜剂的选用。不同的金属合金、热固性材料、热塑性塑料以及弹性材料都要求采用不同的模塑工艺和条件,因此对脱膜剂的要求也不同,影响脱膜剂的选用。

工业领域脱膜剂应用风潮何时会从溶剂型产品转向水性产品?

这种转变在很大程度上取决于工业领域与工艺的要求。考虑到健康、安全及环保因素或其他法律法规,有些产业已逐渐放弃使用溶剂型脱膜剂。压铸、轮胎制造及一般橡胶成型等应用领域目前主要选用水性脱膜剂。聚氨酯应用领域则同时使用水性与溶剂型脱膜剂。复合材料与热塑性塑料应用目前仍以溶剂型脱膜剂为主。

与溶剂型产品相比,水性脱膜剂对涂敷操作更为敏感(故而成膜难度更高),且蒸发率更低(会受涂敷方法、加工条件及环境湿度的影响)。选用水性脱膜剂容易在模塑工艺中造成模具表面残留水分与模塑材料之间发生化学反应(如聚氨酯成型工艺会产生副产品尿素)。为能确保乳状液的稳定性及抗生物活性,此类脱膜剂对相关技术要求同样很高。只有解决了上述难题,水性脱膜剂的应用才能扩展到更加广泛的工业领域。

脱膜剂应该如何涂敷?

脱膜剂涂敷方法取决于载体材料、脱膜剂特性、工艺特性及工艺环境。脱膜剂涂敷是模塑工艺中需特别关注的重要因素,会对脱膜剂性能产生重大影响。多数情况下使用喷枪对脱膜剂进行喷涂(手动或机器人自动喷枪)。在某些应用中使用带多个喷嘴的可编程喷涂系统喷涂一种或多种脱膜剂。可调节喷嘴实现所需的雾化效果(受预期吞吐量及脱膜剂粘性影响),并达到合格的成模质量。脱膜剂喷涂可采用空气辅助式喷涂(使用空气作进一步剪切与雾化液滴)与无气式喷涂(喷嘴在高压作用下剪切脱膜剂流以获预期雾化效果)。静电喷枪也可用于固体及液体脱膜剂的喷涂作业。某些应用中脱膜剂也可采用喷雾器实施喷涂作业,或采用手动或自动擦拭方法施涂。

每一类脱模剂分别有哪些优缺点?

每一类脱模剂都有其独特的优点(优)与缺点(缺)。以下逐一进行简要分析:

  • 溶剂型脱模剂:
    • 优:易于涂敷。溶剂载体还有助于胎面成膜。可通过混合溶剂调整蒸发率。溶剂的选择还有利于脱模剂活性成分的溶解/分散。
    • 缺:不甚环保。与非溶剂型脱膜剂相比,对人体健康(挥发性有机化合物)和安全(火灾隐患)影响较大。
  • 水性脱模剂:
    • 优:环保,不会造成火灾隐患。有些水性脱膜剂可稀释(可制成浓缩液便于运输)。需要时可用于冷却模具。可通过技术开发确保其与溶剂型脱膜剂具有同等性能。
    • 缺:制造工艺技术更为复杂。实现良好的胎面成膜难度更高。此类脱膜剂更易出现稳定性问题,也易受生物侵害。与溶剂型脱膜剂比,水性脱膜剂蒸发量较低,不适合室温下的脱膜操作或周期时间较短的操作。模具上残留的水份可能会影响脱膜性能(滞留空气)或与模塑材料发生化学反应。而后者在模塑聚氨酯制品时尤其构成问题。
  • 无溶剂型脱模剂:
    • 优:由于无载体,故可按现状涂敷。 无蒸汽释放,噪音较小。无需稀释或罐装储存。不会产生废液流。
    • 缺:如涂敷不当可导致粉尘危害。需使用特殊涂敷设备(通常采用静电喷枪),故喷涂成本较高。采用无溶剂型脱膜剂时可能还需对模塑设备进行改动,确保模具能够达到热平衡。这些因素往往限制了无溶剂型脱膜剂的应用。
  • 牺牲型脱模剂:
    • 优:易于涂敷。无需太多操作技巧,对工人技术要求不高(较不依赖训练有素的技术工人)。
    • 缺:涂敷过量易在模具壁面上形成结垢。如过量涂敷或脱膜剂的化学性能与模塑成型后加工工艺(喷涂、粘接等)不匹配时,脱膜涂层通常会部分转移到成型部件上,给后加工工艺造成不利影响。如采用水性产品则易使模具冷却,带走系统的热量与能量(除非工艺专门针对此类情形设计,否则此性能会造成操作不便)。
  • 半永久型脱模剂:
    • 优:由于半永久性脱膜剂可在多个脱膜周期重复使用(涂敷频率取决于加工条件),因此与牺牲型脱膜剂相比,可大大降低重新涂敷的频率,减少中断生产次数,生产过程的持续性与稳定性均更为优异。半永久性脱膜剂极少会转移到成型部件上,有利于模塑成型后的加工工艺(喷涂、粘接)。此类脱膜剂可施涂在已被包覆的模具表面,形成一层新的脱膜剂膜结构。同时其会形成一层有效化学与物理屏障,防止产生结垢,达到预期脱膜效果。
    • 缺:需对操作工人进行更多培训,确保正确的补涂频率。为使首次涂敷的半永久性脱膜剂能充分作用在模具表面,必须确保模具清洁干净。
  • 内脱模剂:
    • 优:减少了外脱膜剂的使用。
    • 缺:随着时间推移会不断转移到表面,影响模塑成型后加工工艺(粘接与喷涂)或成品表面美观。由于内脱膜剂有时不能转移到模具界面上或无法确保100%的脱膜效率,因此一般还需要外脱膜剂予以辅助。内脱膜剂实现高性能脱膜效果的能力有限,如影响成品表面性能。
脱模剂有哪些主要功能?

脱模剂不仅可形成一层有效物理和/或化学屏障,是分隔模塑材料与模具表面的一种手段,同时会影响模塑材料在模腔内的流动速率、成型周期时间以及脱模便捷性等工艺特性。脱模剂的选择也会影响脱模零部件的表面特性,如光泽度、精确的纹理复制、模具成型后加工(如模制件的粘接与喷涂)。此外,两次维修保养周期之间模具的使用期限以及整体生产效率也与脱模剂的选择密切相关。

选择脱膜剂时应该考虑哪些因素?

选择脱膜剂时需考虑的因素包括:

  • 模具材料/基质
  • 模塑材料
  • 加工条件:
    • 温度
    • 线速度 / 周期时间
    • 压力
    • 特种模塑工艺,如注射成型、高压、重力罐装、压缩等
    • 加工变量波动
  • 模具的几何形状
  • 模具成型后加工工艺(粘接、喷涂)
  • 预期性能水平与生产率(合格脱膜次数或一段时间内合格脱膜件数量)
  • 目前存在的工艺问题(模腔充料难题、焊接、与脱膜相关的废品率、加工条件波动等)
  • 模具维护预期(模具清洁频率)
  • 成品表面要求(光泽度、耐划伤性等)
  • 涂敷方法
  • 健康、安全及环境(HSE)要求
脱膜剂在表面结垢后会产生哪些影响?

脱膜剂、模塑材料、副产物及模腔内化学反应造成的物质残留(多发生在模塑加工中聚合物化学性质改变时)会对如传热性能、成品几何特性、外观及加工效率等模塑性能产生不利影响。需定期对模腔结垢进行机械或化学清理,以确保成品质量。每次需要对模具进行现场清洁或维护时都会造成生产损失。

产生结垢问题的主要原因有以下两种:

  • 模具表面脱膜剂使用过量。造成这种现象的原因可能是没有根据特定应用选择恰当的脱膜剂(如脱膜剂与加工温度不匹配)或者模具表面脱膜剂涂敷过量。
  • 缺乏脱膜屏障导致模塑材料或副产品及模塑加工中产生的残留集结在模具上。这种情况下,脱膜剂的选择可能与加工条件不匹配(加工温度不适宜、胎面成模质量差等)。其他可能性因素还包括脱膜剂用量不足(未能在模具表面形成足够的膜结构),或脱膜剂对模塑材料的物理和/或化学抗性不足,造成模塑材料穿透脱膜剂形成的膜结构并物理或化学粘结到模具表面。
有哪些技术风潮正影响各种终端应用中选用的脱膜剂类型?

工业领域不断选用特殊材料模塑出性能更为优异的制件,以确保制成品能满足日益严苛的操作条件。但有些特殊材料难以模塑加工,汽车领域的模塑件便是一个绝佳例证。为了适应更为严苛的操作条件,汽车发动机零部件(模塑件)必须解决诸多物理化学难题。因此需采用性能更优越的新型模塑材料(譬如以含氟共聚物为基础的聚合物),并确保高生产率和低废品率(这些产品的单位制作成本较高)。但由于这些模塑件的物理化学特性使得模塑和脱膜加工非常困难,因此对脱膜剂产业构成挑战。

此外,对成品外观的要求也日渐严苛。很多情况要求制件模塑成型后尽可能减少后续精加工过程。汽车行业要求如方向盘、汽车仪表板等外观显眼的零部件在完成脱膜后即具有预期的装饰特性(如纹理、光泽、耐划伤性能)。

近年来,高压铝压铸件越来越广泛地用于复杂模具的生产。高完整性(半固态与挤压)铸造应用更加普遍,周期时间更少,压铸温度更高。这就要求脱膜剂抗粘模性能更高,脱膜与润滑性能更佳,以求在更为严苛的铸造条件下生产出合格制品。但上述条件的实现不得牺牲脱膜剂其他性能。

其他工业领域也创造出更复杂精巧的模具设计,如轮胎制造商生产的低扁平比轮胎。这些模具设计对脱膜剂的易脱膜性及胶料流动性提出了更高要求。此外,轮胎的另一关键考量,即轮胎模塑后的外观也为轮胎生产提出重大挑战,要求脱膜剂在确保易脱膜性能的同时,还能让轮胎外观达到优异标准。

健康、安全与环保条例颁布后,低挥发性有机化合物(VOC)产品的应用得到进一步拓展。低VOC产品对于操作工人须直接接触原料的工艺(如复合材料领域)显得尤为重要。开发安全性更强更环保的产品将成为各领域不断追求的目标。这就促进了新型脱膜剂产品的开发,以求在满足上述要求的同时实现与当前产品相等或更优的性能水平。

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