彈性體型模表面防垢處理

彈性體混合型模的常見問題是型模污垢。型模污垢是混合物在處理過程中粘附於模子表面的固有傾向。型模產生污垢的程度會成為混合的沉澱留在型模表面的一層薄黏膜。型模污垢不僅會導致降低生產效率，還會增加廢品率。生產受到影響，因為零件需要更加仔細挪動，型模要分階段清洗，導致生產時間流失。廢品增加是由型模中零件破裂及型模處置所帶來的模內缺陷而造成的。

　　防污垢處理方法

很多不同的方法被用來改良彈性體橡膠合成中的型模污垢。這些技術包括內部釋放脱模劑、外部脱模劑噴霧、型模表面處理和適當的程序參數。比較有效的方法就是將這些方法綜合運用。

重要的是，在模式中所有的彈性體混合物都要有至少一種內部釋放脱模助劑。這些內部釋放助劑通常是在型模過程中移動到表面的、在型模表面形成保護膜的蠟、油脂酸、磷酸或其它低分子重量化合物。雖然有效，但是加入太多的內部釋放助劑會導致助劑堆積在型模表面形成污垢。

外部脱模劑噴霧與內部助劑的作用相似，但它在部件型模之前直接噴在型模表面。它們也可能因為噴的過多而導致型模產生污垢的不良後果。外部脱模劑噴霧可以半固定，減少噴霧的頻率和潛在的過多堆積。今天，大多數是含水的試劑,主要成分為硅基或氟基。

型模表面處理方法幫助處理材料加工過程中免受磨損，通過各種化學試劑以及在處理過程中的副產品提供防腐蝕功能，防止化學試劑的侵蝕，為部件提供表面光滑無孔的質量，減少型模污垢。鉻鎳鍍金已被廣泛使用。特氟綸、硅碳化物以及工業階層鍍鎳金剛石可較大地延長使用壽命。

AEM的固有習性就是很容易黏附在金屬上。然而這又有利於使AEM與金屬部分連接，這樣也導致了更頻繁的產生型模污垢。最重要的是，所有的Vamac混合物有一個可取的內部釋放助劑包，內含有Armeen18D，硬脂酸輔助和Vanfre VAM。大多數生產AEM部件的機器和鍍鉻或注鎳特氟綸型模也使用外部脱模劑噴霧。然而儘管這種化合產生了令人滿意的產品性能，客户仍然表現出對型模污垢性能改良了的AEM混合物的渴望。

瑞士的Vickers SA，發明了一項叫做Vickersil的表面處理程序，尤其適用於金屬表面與熔鑄塑料或彈性體橡膠接觸。Vickersil為現有的彈性橡膠體型模處理方式提供了很大的優勢。這種新的處理方式展示了改進的`防磨損性能，並以在生產過程中顯示出來的成功減少了型模的污垢。結果具有代表性，展示了機器處理Vickersil的各種過程中改良的性能。型模粘性測試用於顯示Vickersil改良後的釋放性能，該性能與非處理的模表面在標準Vamac合成物下對照。

　　實驗

用於研究的AEM混合物是標準的帶有標準脱模劑的Vamac G模式。混合物在9.2升的內置攪拌機裏混合，然後噴射進入直徑大約為3.2mm的管道進行實驗。

O形環粘性測試法首先為杜邦高性能彈性體有限公司開發，全部測試採用ASTM所適用的認證程序進行。

　　結果與討論

　　◆ 處理結構

Vickersil是一個金屬(鐵、銅、黃銅、青銅;但不包括鋁和鎢)表面很薄的電氣化學敷層，厚度為8-15微米。敷層的形態就像被壓實的面片，當與金屬板對立放置時就像普通的鉻板。壓實的面片狀有利於防腐蝕性能的增強。敷層的硬度為1800Hv(圖1)。這個硬度比普通的鉻板和鎳板的兩倍值還要大，相當於鑽石硬度的一半。與堅硬的鉻和鎳相的蒸汽發散相比，Vickersil是一個鈍態的敷層，避免了塑料與彈性體模具鋼的粘附。鈍態性與硬度的增加促進了Vickersil的增強。

圖1：模表面經Vickersil 塗敷的顯微圖

　　◆ 性能改進

處理的耐磨性能在澆鑄型模過程在爆破筒上使用佔杯子容積35%的聚酰胺就可顯示出來。圖2顯示了15000個週期以後，在未經處理過的標準硬度的鋼爆破筒上已出現了大量的磨損，相比之下，經過Vickersil處理之後的標準硬度的鋼爆破筒經過600000週期後仍然完好無損。

圖2：澆注型模抗磨損性能

通過表面顯微照相圖象觀察，經過處理後的型模澆鑄部分和未經過處理的型模相比表面更光滑，且沒有表面的缺損。

　　◆ 模粘連評估

壓縮的型模由60個相同的O形孔穴並行排列組成，其中一個O形孔穴經過了Vickersil處理，其它的都是標準的硬化工具鋼。在實驗中要準備並使用標準的Vamac化合物。實驗開始用一個乾淨的工具，然後不斷用AEM化合物澆鑄型模。實驗過程中不對型模進行清理，也不用外部脱模劑噴霧進行處理。每個週期之後用一股經過控制的氣流吹動O形環。記下氣流之後剩下的O形環數量，作為型模污垢程度的指徵。實驗結果用被吸附的O形環數量與週期數進行對比繪製成圖。

繪圖結果如圖3所示。沒有經過處理的孔穴立即顯示了高程度的粘附(大約為50%)沒有顯示粘附程度隨時間而變化的大致趨勢。經過處理的孔穴開始時吸附程度很低，最後在11-12週期之後出現增長趨勢，但仍然比沒有經過處理的O形環吸附程度高。在實驗中還要記下經過處理的一邊比沒有經過處理的一邊更容易被移動的瞬間。這些結果顯示了(型模)在需要外部脱模劑噴霧或進行清理之前堅持更長週期的能力。

圖3：O形環測試結果

　　◆ 生產力提高

生產力長遠的提高通過處理過的型模與標準硬度鋼模超過一年期限的比較顯現出來。由硅粉製成的產品可用於這種比較，由於生產出94500個Vickersil 處理型模的額外零件，或等同於31天的生產，體現出了這種提高的生產力。Vickersil 處理通過一種化合物可得到，這種化合物型模清理耗時較少，可降低廢品率，且便於部件拆卸，加快運轉週期。

　　◆ 處理侷限性

目前對能處理的部件有一些侷限性，主要是設備方面的侷限。除了鋁和鎢碳化物，大部分的金屬都能進行加工。可以加工的螺絲(噴出或澆鑄)的最大直徑是5mm，L/D比例為25。型模大小不能超過600mm×600mm,重量在70kg以內。模具鋼的最小內徑為4mm。

結論：這種已經開發的新型金屬表面處理工藝有助於改進耐磨、零件表面質量及型模防垢。所有這些改進與傳統金屬處理相比都能促進彈性體部件加工的生產效率。