曹偉

摘要：為有效防止汽車(chē)座椅發(fā)泡模具與聚氨酯泡沫中的異氰酸酯形成鍵合作用，造成模具與聚氨酯泡沫之間粘結(jié)，采用自制配方涂料形成脫模劑，通過(guò)該脫模劑可以將模具的損害降至最小;從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本以及環(huán)保節(jié)能的目的，為汽車(chē)座椅營(yíng)造了良好的制作環(huán)境。

關(guān)鍵詞：聚氨酯發(fā)泡模具;脫模劑;防粘涂料;低溫固化

中圖分類號(hào)：TQ630.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2022）07-0045-04

Performance analysis of anti-sticking coating for

polyurethane car seat foaming mold

CAO Wei

（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Yantai Automobile

Engineering Professional College， Yantai 265500， Shandong China）

Abstract：In order to effectively prevent the formation of a bond between the car seat foaming mold and the isocyanate in the polyurethane foamcaus the adhesion between the mold and the polyurethane foam， a self-made formulation coating is used to form a mold release agent. The mold release agent can be used to form a release agent. The damage of the car seat is minimized， so as to realize the purpose of cost saving and environmental protection and energy savingand create a good manufacturing environment for the car seat.

Key words：polyurethane foam mold; release agent; anti-stick coating; low temperature curing

脫模劑的使用可以有效防止聚氨酯泡沫與模具表面形成粘結(jié)狀態(tài)。聚氨酯泡沫模具在成型加工過(guò)程中的主要原材料為鋁合金，此類高導(dǎo)熱材料與聚氨酯泡沫中的異氰酸酯接觸時(shí)將會(huì)產(chǎn)生一定的鍵合作用，此時(shí)將脫模劑加入其中可以有效避免聚氨酯泡沫與模具進(jìn)行粘結(jié)，有利于模具順利脫模;但脫模劑揮發(fā)至空氣中將會(huì)對(duì)人體造成一定的損害，因此防粘涂料的開(kāi)發(fā)利用具有重要意義，其可以有效預(yù)防人體因空氣污染而造成的健康問(wèn)題。

1聚氨酯汽車(chē)座椅發(fā)泡成型實(shí)驗(yàn)

1.1汽車(chē)座椅發(fā)泡成型實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

在實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)針對(duì)實(shí)驗(yàn)材料以及試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行選擇。為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，將采用自制的方式對(duì)材料進(jìn)行配置，本次試驗(yàn)主要包含4種配方涂料，分別是氟碳涂料（FEVE）基防粘涂料、含氟丙烯酸樹(shù)脂基防粘涂料、聚四氟乙烯 （PTEF）基防粘涂料以及氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）基防粘涂料，其配方序號(hào)按順序依次為1、2、3、4。其中，F(xiàn)EVE基防粘涂料包含的主要成分為三氟氯乙烯和羥烷基乙烯基醚，通過(guò)二者形成的聚合物，將其作為配方1的主要成分;而PTFE基防粘涂料的主要成分包括聚四氟乙烯;FEP基防粘涂料的主要成分為四氟乙烯和六氟丙烯的聚合物，其設(shè)備可以選擇36工位生產(chǎn)線以及高壓澆注機(jī)，將4種配方材料通過(guò)噴槍的高壓作用，在距離物件表面35 cm處進(jìn)行噴涂，可采取連續(xù)多次的方式進(jìn)行噴涂，該方法可將厚度進(jìn)行控制，使其保持在一定范圍內(nèi)。為保證涂料可以充分附著于物件表面，將針對(duì)被噴涂物件表面進(jìn)行噴砂處理，并采用無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，清洗完畢后將物件進(jìn)行烘干。除此之外，本次實(shí)驗(yàn)的配方涂料對(duì)于固化溫度的掌控十分嚴(yán)格，其中配方1以及配方2應(yīng)將溫度控制在90 ℃以內(nèi);配方3應(yīng)將溫度控制在380 ℃;配方4應(yīng)將溫度控制在260 ℃，溫度高于該范圍將會(huì)造成涂料性質(zhì)發(fā)生改變，使配方涂料的粘性下降，從而造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差[1]。

1.2性能測(cè)試

為保證該涂層的性能，將針對(duì)涂層的微觀結(jié)構(gòu)、三維表面形貌、接觸角、摩擦性能以及脫模力進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。其中，微觀結(jié)構(gòu)測(cè)試主要采用電子顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行觀察，測(cè)試之前將在樣品表面通過(guò)噴槍進(jìn)行噴金處理;為保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，將電子顯微鏡的倍數(shù)調(diào)節(jié)至高倍狀態(tài)。三維表面形貌測(cè)試將采用激光的方式，通過(guò)共聚焦顯微鏡針對(duì)樣品表面涂層進(jìn)行全方位的掃描，形成三維形貌掃描。接觸角測(cè)試將通過(guò)宏觀角度對(duì)涂層進(jìn)行分析以及測(cè)量。摩擦性能測(cè)試過(guò)程中主要應(yīng)用的儀器為萬(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)儀。脫模力測(cè)試主要針對(duì)聚氨酯泡沫進(jìn)行分析，測(cè)試模具的脫模能力，聚氨酯泡沫脫模力測(cè)試裝置示意圖如圖1所示[2]。

2聚氨酯汽車(chē)座椅發(fā)泡模具防粘涂料性能測(cè)試

2.1微觀形貌分析

通過(guò)電子顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行全方位觀察，并且通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，使用配方1的樣品涂層表面存在島狀結(jié)構(gòu);而使用配方2的樣品涂層以半球狀形式突出，該現(xiàn)象造成涂層表面的接觸角增大，對(duì)涂料的性能造成一定的影響;配方4相對(duì)于配方3而言表面更加平整，該現(xiàn)象說(shuō)明，在不同溫度的作用下，涂層表面的性能將會(huì)隨之改變。若想實(shí)現(xiàn)涂層起伏度最低化發(fā)展，應(yīng)嚴(yán)格控制固化溫度，使涂料的組成成分處于凹、凸均勻狀態(tài)，良好的凹、凸結(jié)構(gòu)有利于起伏度的良性變化[3]。

2.2涂層表面的3D形貌分析

通過(guò)3D掃描可以看出配方2和配方4比配方1和配方3的分布能力強(qiáng)，其原因可能是配方1黏度較小，流動(dòng)性好，其根本原因是配方1的涂層表面結(jié)構(gòu)分散性較差;而配方3在持續(xù)的高溫烘烤下造成涂料表面光滑，流動(dòng)性好。

2.3接觸角測(cè)試

涂層的接觸角趨勢(shì)如圖2所示。從圖2中可以看到，配方2的接觸角在眾多配方中最大，其原因是凹、凸有致的起伏程度在氟硅烷的作用下，使其具有一定的疏水能力所致;而配方4的接觸角在4個(gè)配方中處于最小狀態(tài)，其原因是配方4內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布較差所致。除此之外，配方4中氟含量相對(duì)較小，種種原因造成接觸角較小，該現(xiàn)象說(shuō)明接觸角的大小由微觀以及宏觀角度共同決定。

2.4涂層摩擦性能測(cè)試

本文將對(duì)涂層的摩擦性能進(jìn)行測(cè)試，該過(guò)程將選用萬(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)條件將測(cè)量過(guò)程中的壓力設(shè)置為100 N，測(cè)試時(shí)間規(guī)定為20 min，轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速定義為30 r/min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，配方1的初始摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)較為良好，隨著時(shí)間的推移，摩擦系數(shù)逐漸增大，在600 s后摩擦系數(shù)轉(zhuǎn)為平穩(wěn)狀態(tài)，該現(xiàn)象表明配方1具有較好的耐磨性，并且具有一定的潤(rùn)滑作用。配方2的摩擦系數(shù)由于涂層表面的結(jié)構(gòu)變化較大，造成配方2的粗糙程度增加，促使配方2的摩擦系數(shù)呈先增大后減小的趨勢(shì)變化，該現(xiàn)象表明配方2的耐磨性能較差。而配方3在400 s之前處于平穩(wěn)狀態(tài)發(fā)展，表明配方3在初始狀態(tài)具有較好的潤(rùn)滑效果，但是耐磨性較差;除此之外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，配方3具有較強(qiáng)的自潤(rùn)滑能力;而配方4初期摩擦系數(shù)與時(shí)間成正比關(guān)系，后期基本處于平穩(wěn)狀態(tài)。

2.5聚氨酯泡沫脫模力測(cè)試

本文的脫模力測(cè)試將發(fā)泡方式定義為自由發(fā)泡，該方式具有較自由的發(fā)揮空間，涂層脫模力測(cè)試如圖3所示。從圖3中可以觀察到，配方3涂層的脫模力最小，其原因是配方3具有較強(qiáng)的自潤(rùn)滑能力，通過(guò)配方3制作的涂層表面光滑，脫模效果較好。在聚氨酯泡沫脫模力測(cè)試中脫模力最大的是由配方2噴涂形成的涂層，其原因是配方2中具有納-微米分級(jí)結(jié)構(gòu)，通過(guò)該結(jié)構(gòu)可增加物件表面的粗糙程度。通過(guò)測(cè)試可知影響脫模力的因素分為兩種：一種是物體表面能的高低;二是接觸面的粗糙程度，滿足上述兩個(gè)條件，脫模力將越小。

3聚氨酯汽車(chē)座椅發(fā)泡模具清模方式

本文將針對(duì)聚氨酯汽車(chē)座椅發(fā)泡模具進(jìn)行分析，使用聚氨酯制作的汽車(chē)發(fā)泡模具材質(zhì)主要由鋁合金制作，并且每個(gè)模具都具有固定的模腔，通過(guò)該模具即可生產(chǎn)該類型的泡沫。因此，這類模具有固定的模腔，即固定化的模具對(duì)生產(chǎn)有一定影響，倘若該類型的汽車(chē)得不到良好的銷(xiāo)售，將會(huì)造成模具被淘汰的局面，大量模具被淘汰將造成利益的損失。此外，模具清潔不到位將影響模具的使用年限，為保證模具使用年限，將針對(duì)不同類型模具進(jìn)行清洗。

3.1手工清模法

利用手工的方法對(duì)模具進(jìn)行清洗屬于目前最簡(jiǎn)單，也是最粗暴的方法，通過(guò)該方法可以實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)營(yíng)的同時(shí)將清洗工具重復(fù)利用。但是利用該方法對(duì)模具進(jìn)行清洗時(shí)，通常采用鋼絲球或者鏟刀等工具，高級(jí)別者將利用高壓氣體將其吹出;該方法將造成模具的損壞，且傷害將不可逆。

3.2化學(xué)清模法

化學(xué)清模法主要通過(guò)化學(xué)清洗劑對(duì)蠟垢進(jìn)行溶解，該方法可以對(duì)有機(jī)殘留物進(jìn)行充分溶解，將化學(xué)溶劑加溫至60 ℃，可發(fā)揮該溶劑的最大效果;該方法具有一定的優(yōu)勢(shì)，即將其通過(guò)噴槍噴灑至模具表面，可融化并使其脫離于模具表面。但是該方法具有一定的缺點(diǎn)，比如成本方面具有一定的劣勢(shì)，如通過(guò)化學(xué)溶劑的方法對(duì)模具進(jìn)行清洗時(shí)，需要將大量的化學(xué)溶劑放置于模具內(nèi)進(jìn)行浸泡，對(duì)于較厚的蠟垢將需要更大劑量的溶劑，計(jì)量無(wú)法預(yù)估;該方法效果較差且廢料無(wú)法直接處理，造成二次污染。除此之外，化學(xué)溶劑味道較重，長(zhǎng)期使用將造成健康損害以及模具的腐蝕，若清洗完畢后，未對(duì)其進(jìn)行清水沖洗，制造的汽車(chē)座椅對(duì)人體的危害較大[4]。

3.3熱清模法

[JP3]普通脫模劑的蠟垢熔點(diǎn)在60 ℃左右，該狀態(tài)下的蠟垢較容易被處理。但是，蠟垢中混入聚氨酯后使其熔點(diǎn)上升至110～120 ℃，且加熱狀態(tài)應(yīng)持續(xù)至40 min，此時(shí)的蠟垢被充分溶解，使用工具進(jìn)行擦拭即可;該方法可以保證模具不被損害，對(duì)于生產(chǎn)制品沒(méi)有損害。其缺點(diǎn)為在一定程度上會(huì)造成生產(chǎn)效率的降低。

3.4干冰清模法

干冰清模法主要通過(guò)干冰清洗機(jī)將處于-78.5 ℃的干冰以顆粒的形式噴涂于模具的蠟垢表面，該過(guò)程對(duì)于速度的要求極高，甚至需要高于聲速進(jìn)行噴涂，模具表面的蠟垢遇冷后將會(huì)形成龜裂，此時(shí)的干冰將進(jìn)入縫隙迅速氣化，使模具表面蠟垢的體積瞬間膨脹至600～800倍，從而達(dá)到使蠟垢脫離于模具表面的目的;該方法可以使模具不受到損害且沒(méi)有二次污染，缺點(diǎn)為成本較高。

通過(guò)上文闡述的4種清理模具表面蠟垢的方法，將其特點(diǎn)匯總?cè)绫?所示。

從表1中可以看出，熱清模法為當(dāng)前最有效的方法，可以將其應(yīng)用于汽車(chē)座椅發(fā)泡廠家[5]。

4結(jié)語(yǔ)

聚氨酯泡沫的不斷發(fā)展將彌補(bǔ)汽車(chē)座椅在發(fā)泡過(guò)程中成型的缺陷問(wèn)題，通過(guò)聚氨酯泡沫的廣泛使用，將在一定程度上提升汽車(chē)座椅的安全性能，并達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。但是通過(guò)微觀形勢(shì)觀察配方的防粘性能時(shí)發(fā)現(xiàn)配方1具有良好的分散程度，可以使其與基底界面形成良好的結(jié)合;而配方2、3、4與基體界限相對(duì)來(lái)說(shuō)無(wú)明顯缺陷，可以保持良好的結(jié)合能力。從接觸角方面觀察配方4具有較小的接觸角，配方2較大?？傊?，配方1將成為聚氨酯泡沫的替代涂料，可在一定程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

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