CN112625467A - 一种自脱模型模具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自脱模型模具，包括模具基材，所述模具基材使用面涂覆有自脱模层，所述自脱模层为无机涂层；其中，所述无机涂层包括以下质量份数的组分：纳米二氧化硅溶胶25‑45份、有机硅烷25‑45份、功能性填料5‑10份、水5‑15份、无机颜料10‑20份、功能性助剂2‑5份、增稠剂0.1‑2份。本发明中的模具具有自脱模性、高环保、减少生产流程、节约生产时间和生产成本的特点。

Description

一种自脱模型模具及其制备方法

技术领域

本发明涉及表面工程技术领域，具体涉及一种自脱模型模具及其制备方法。

背景技术

家庭、建筑、工业用途中会使用到玻璃钢制品、乳胶制品、聚氨酯制品、橡胶制品、树脂制品等产品，上述产品在制造过程中，需要根据设计的模具进行生产，这些模具大多采用金属基材或玻璃钢基材。

现有技术中，采用玻璃钢模具或金属模具在制造产品过程中，需要预先在玻璃钢模具或金属模具上喷涂脱模剂，然后再喷涂胶衣，向模具内加入相应的原材料后制备成半成品，最后对半成品打磨去除脱模剂、修补孔隙、再经过打磨、喷涂漆面后制成成品。上述制备过程中打磨产生的粉尘污染和脱模剂的使用对环境的污染最为严重。

因此，为了减少脱模剂的使用，减少生产流程，降低使用模具制造产品过程中存在的环境污染问题，迫切需要研发出一种高品质和优异性能的自脱模型模具。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自脱模型模具，在使用该模具生产玻璃钢产品、橡胶产品、乳胶产品、聚氨酯产品、树脂产品等过程中，不需要喷涂脱模剂，成型的产品即可从该模具上剥离，其具有自脱模性、高环保性、减少生产流程、节约生产时间和生产成本的优点。此外，本发明还提供一种自脱模型模具的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种自脱模型模具，包括模具基材，所述模具基材使用面涂覆有自脱模层，所述自脱模层为无机涂层；其中，所述无机涂层包括以下质量份数的组分：纳米二氧化硅溶胶25-45份、有机硅烷25-45份、功能性填料5-10份、水5-15份、无机颜料10-20份、功能性助剂2-5份、增稠剂0.1-2份。

优选地，使用有机硅烷来增强形成涂膜时与基材的粘合强度，所述有机硅烷为N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷、含有丙烯酰基或含有甲基丙烯酰基的有机硅烷中的一种或多种混合。优选地，所述增稠剂为粒径小于1μm的气相二氧化硅。

优选地，所述模具基材为金属基材或玻璃钢复合材料。金属基材为碳钢、不锈钢或锌铝合金。

所述模具基材为玻璃钢复合材料时，所述模具基材使用面与所述自脱模层之间还设有界面层，所述界面层为水性聚氨酯材料或环氧树脂材料。由于玻璃钢复合材料与自脱模层之间的作用力较弱，通过在两者之间设置界面层，保证了层间的粘合强度。

其中，功能性填料为钛酸钾晶须、二氧化硅粉体、云母粉、氧化铝中的一种或多种混合，加入功能性填料可以防止涂膜破裂并控制涂料的粘度。无机颜料为钴蓝、锰紫、二氧化钛、钛铬棕、镉黄、镉红、氧化铁红、氧化铁黄、铜铬黑中的一种或多种混合。

功能性助剂包括流平剂，消泡剂和聚硅氧烷，以提高涂料的性能。其中聚硅氧烷选用聚二甲基硅氧烷、环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚硅氧烷共聚物、环聚二甲基硅氧烷中的一种或多种的组合；其中，流平剂可用来改善膜表面的流平性，可选用聚醚改性的二甲基聚硅氧烷共聚物、聚酯改性的二甲基聚硅氧烷共聚物或聚醚改性的甲基烷基聚硅氧烷共聚物；消泡剂采用市售产品即可。

优选地，所述界面层的厚度为20-30μm，所述自脱模层的厚度为25-45μm。

本发明的第二方面，提供一种上述自脱模型模具的制备方法，包括以下步骤：

S1、模具基材的表面处理；

S2、自脱模层喷涂：

使用滚涂法、空气喷涂法或静电喷涂法将无机涂料喷涂在模具基材使用面上，干膜厚度为25-45μm，在10-45度的流平间内静置进行固化；

其中，喷涂前，使用300-600目的筛网对无机涂料进行过滤；在喷涂过程中，需要对无机涂料进行不断搅拌。

优选地，所述模具基材为金属基材时，所述步骤S1中模具基材的表面处理过程如下：将金属基材表面进行去氧化皮清理，基材表面呈金属本色，表面粗糙度为Ry12.5-125，然后用乙醇或异丙醇溶剂清洗，再用空气喷枪除尘后待用。

优选地，所述模具基材为玻璃钢复合材料时，所述步骤S1中模具基材的表面处理过程如下：清洗去除模具基材使用面上的灰尘、异物、油和其他成分，再用原子灰修补细小的孔隙，干燥2-3小时后，用400-800目的砂纸打磨平整，再用空气喷枪除尘后待用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过在模具基材使用面涂覆有机涂层，由于有机涂层完全干燥后不含有有机成分，且具有较高的静态接触角，常规玻璃钢制品、聚氨酯制品、乳胶制品和橡胶制品不易附着，可以轻易的从模具上剥离；剥离后的产品只需局部简单修补、并对修补处进行打磨后即可喷涂面漆、制成成品；且由于该无机涂层不含有机成分及有害物质，为客户提供安全健康的产品和生产环境。与传统工艺相比，本发明中的自脱模型模具既减少了工序，又降低了成本和对环境的污染。

具体实施方式

实施例1

一种自脱模型模具，包括模具基材，模具基材使用面涂覆有自脱模层，模具基材为碳钢材料，自脱模层为无机涂层，自脱模层的厚度为32μm；其中，无机涂层包括以下组分：纳米二氧化硅溶胶36份、有机硅烷32份、功能性填料5份、水7份、无机颜料20份、功能性助剂3份、增稠剂0.1份。

其中，有机硅烷为甲基三甲氧基硅烷。增稠剂为粒径小于1μm的气相二氧化硅。功能性填料为钛酸钾晶须和氧化铝混合物。无机颜料为二氧化钛。功能性助剂包括流平剂(选用聚醚改性的二甲基聚硅氧烷共聚物)、消泡剂和聚硅氧烷，其中，消泡剂采用市售产品即可。

无机涂料的制备方法如下：

S1、将按照相应的配比称取纳米二氧化硅溶胶、蒸馏水加入至密闭的反应容器中以150-300rpm的速度分散10分钟，液面温度控制在15-45℃；

S2、向密闭反应容器中加入功能性填料、无机颜料，以5000-7000rpm的速度高速分散40-50分钟，液面温度控制在15-45℃，形成均匀分散的混合溶液；

S3、向步骤S2中得到的混合溶液中加入功能性助剂和有机硅烷，密闭反应容器，液面温度控制在20-50℃，以5000-7000rpm的速度高速分散与均质4-5小时，当混合物的粘度达到12-16秒(福特杯检测)时，反应完成，冷却后再经300-900目钢丝网过滤，得到无机涂料。

上述自脱模型模具的制备方法如下：

S1、模具基材的处理：

将模具基材使用面进行去氧化皮清理，模具基材使用面呈金属本色，达到GB8923规定的清洁度Sa2.5级，表面粗糙度达到Ry12.5-125，然后用乙醇或异丙醇清洗去除模具基材使用面上的灰尘、异物、油和其他成分，再用空气喷枪除尘后待用；

S2、自脱模层喷涂：

喷涂前，使用300-600目的筛网对无机涂料进行过滤，然后采用静电喷涂法将无机涂料喷涂在模具基材使用面上，在喷涂过程中，需要对无机涂料进行不断搅拌，干膜厚度为32μm，在10-45度的流平间内静置2小时，然后放入鼓风式恒温干燥箱，先用50度干燥20分钟，再逐渐升温到120度干燥20分钟，最后逐渐升温到180度干燥30分钟。

实施例2

一种自脱模型模具，包括模具基材，模具基材使用面涂覆有自脱模层，模具基材为玻璃钢复合材料，模具基材使用面与自脱模层之间还设有界面层，界面层为水性聚氨酯材料，自脱模层为无机涂层，界面层的厚度为20μm，自脱模层的厚度为25μm。其中，无机涂层包括以下组分：纳米二氧化硅溶胶45份、有机硅烷25份、功能性填料10份、水15份、无机颜料10份、功能性助剂2份、增稠剂2份。

其中，有机硅烷为四乙氧基硅烷，其余组分与实施例1中均相同。

无机涂料的制备方法与实施例1相同。

上述自脱模型模具的制备方法如下：

S1、模具基材的处理：

将模具基材使用面清洗去除模具基材使用面上的灰尘、异物、油和其他成分，再用原子灰修补细小的孔隙，干燥2-3小时后，用400-800目的砂纸打磨平整，再用空气喷枪除尘后待用。

S2、界面层喷涂：

采用空气喷涂法在基材表面喷涂水性聚氨酯材料，干膜厚度为20μm，在10-45度的流平间静置24小时进行固化；产品表干后用400-800目的砂纸打磨平整，并用空气喷枪除尘。

S3、自脱模层喷涂：

喷涂前，使用300-600目的筛网对无机涂料进行过滤，然后采用静电喷涂法将无机涂料喷涂在模具基材使用面上，在喷涂过程中，需要对无机涂料进行不断搅拌，干膜厚度为25μm，在10-45度的流平间内静置2小时，然后放入鼓风式恒温干燥箱，先用50度干燥20分钟，再逐渐升温到80度干燥5小时。

实施例3

一种自脱模型模具，包括模具基材，模具基材使用面涂覆有自脱模层，模具基材为玻璃钢复合材料，模具基材使用面与自脱模层之间还设有界面层，界面层为环氧树脂材料，自脱模层为无机涂层，界面层的厚度为30μm，自脱模层的厚度为45μm。其中，无机涂层包括以下组分：纳米二氧化硅溶胶25份、有机硅烷45份、功能性填料8份、水5份、无机颜料16份、功能性助剂5份、增稠剂0.8份。

其中，有机硅烷为甲基三甲氧基硅烷。其余组分与实施例1中均相同。

无机涂料的制备方法与实施例1相同。

上述自脱模型模具的制备方法如下：

S1、模具基材的处理：

将模具基材使用面清洗去除模具基材使用面上的灰尘、异物、油和其他成分，再用原子灰修补细小的孔隙，干燥2-3小时后，用400-800目的砂纸打磨平整，再用空气喷枪除尘后待用。

S2、界面层喷涂：

采用空气喷涂法在基材表面喷涂环氧树脂材料，干膜厚度为30μm，在10-45度的流平间静置24小时进行固化；产品表干后用400-800目的砂纸打磨平整，并用空气喷枪除尘。

S3、自脱模层喷涂：

喷涂前，使用300-600目的筛网对无机涂料进行过滤，然后采用静电喷涂法将无机涂料喷涂在模具基材使用面上，在喷涂过程中，需要对无机涂料进行不断搅拌，干膜厚度为45μm，放置在30-45度10-45度的防潮、防雨、无粉尘车间常温固化，干燥7天后使用。

对实施例1至3得到复合涂层进行性能测试，具体测试方法如下：

(1)涂层厚度测试按GB/T4957的规定执行，每根型材的测量处数不少于10处，测量时的具体规定参考GB/T8014；

(2)涂膜干附着性按GB/T9286中的规定测定，划格间距1mm；

(3)自脱模次数测量，按照正常工艺生产，不使用脱模剂的情况下，计算成型产品从模具中剥离而不损坏的次数。

(4)涂膜硬度按GB/T6739中的B法规定测定，试验结果按GB/T6739中的4.4.6进行评定；

(5)涂层的耐盐酸性、耐硝酸性、耐溶剂性、耐碱性试验按GB5237.5中的有关规定执行；

具体测试结果如表1所示。

表1

由表1中测试结果可知，本发明通过在模具基材上喷涂无机涂层，由于该无机涂层完全干燥后不含有有机成分，且具有较高的静态接触角，常规制品不易附着，可以轻易的从模具上剥离；剥离后的产品只需局部简单修补、并对修补处进行打磨后即可喷涂面漆、制成成品；且由于该无机涂层不含有机成分及有害物质，为客户提供安全健康的产品和生产环境，且无机涂层具有耐溶剂、耐酸、耐碱、抗老化等优点，使得本发明中的自脱模型模具的适用范围更广。与传统工艺相比，本发明中的自脱模型模具既减少了工序，又降低了成本和对环境的污染。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种自脱模型模具，其特征在于，包括模具基材，所述模具基材使用面涂覆有自脱模层，所述自脱模层为无机涂层；其中，所述无机涂层包括以下质量份数的组分：纳米二氧化硅溶胶25-45份、有机硅烷25-45份、功能性填料5-10份、水5-15份、无机颜料10-20份、功能性助剂2-5份、增稠剂0.1-2份。

2.根据权利要求1所述的自脱模型模具，其特征在于，所述有机硅烷为N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷、含有丙烯酰基或含有甲基丙烯酰基的有机硅烷中的一种或多种混合。

3.根据权利要求2所述的自脱模型模具，其特征在于，所述增稠剂为粒径小于1μm的气相二氧化硅。

4.根据权利要求1至3任一项所述的自脱模型模具，其特征在于，所述模具基材为金属基材或玻璃钢复合材料。

5.根据权利要求4所述的自脱模型模具，其特征在于，所述模具基材为玻璃钢复合材料时，所述模具基材使用面与所述自脱模层之间设有界面层，所述界面层为水性聚氨酯材料或环氧树脂材料。

6.根据权利要求5所述的自脱模型模具，其特征在于，所述界面层的厚度为20-30μm，所述自脱模层的厚度为25-45μm。

7.根据权利要求4所述的自脱模型模具，其特征在于，所述金属基材为碳钢、不锈钢或锌铝合金。

8.一种如权利要求4所述的自脱模型模具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、模具基材的表面处理；

S2、自脱模层喷涂：

使用滚涂法、空气喷涂法或静电喷涂法将无机涂料喷涂在模具基材使用面上，干膜厚度为25-45μm，在10-45度的流平间内静置进行固化；

其中，喷涂前，使用300-600目的筛网对无机涂料进行过滤；在喷涂过程中，需要对无机涂料进行不断搅拌。

9.根据权利要求8所述的自脱模型模具的制备方法，其特征在于，所述模具基材为金属基材时，所述步骤S1中模具基材的表面处理过程如下：将金属基材表面进行去氧化皮清理，基材表面呈金属本色，表面粗糙度为Ry12.5-125，然后用乙醇或异丙醇溶剂清洗，再用空气喷枪除尘后待用。

10.根据权利要求8所述的自脱模型模具的制备方法，其特征在于，所述模具基材为玻璃钢复合材料时，所述步骤S1中模具基材的表面处理过程如下：清洗去除模具基材使用面上的灰尘、异物、油和其他成分，再用原子灰修补细小的孔隙，干燥2-3小时后，用400-800目的砂纸打磨平整，再用空气喷枪除尘后待用。