粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶模具设计技术领域，具体涉及一种粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的制备方法。
背景技术
伴随着工业的快速发展，橡塑模具成为工业生产中不可或缺的重要工艺装备 。一直以来，在橡塑模具使用性上人们更多的情况下考虑的是耐磨与耐腐蚀等性能，对于模具型腔的抗粘附性研究非常有限，如何降低粘附力成为橡塑行业发展的重点和主要任务之一。
当橡胶模具表面存在粘附污染物造成脱模困难和质量严重下降时，橡胶模具使用厂家通常会使用物理或化学方法对其进行表面洗涤，比如干冰清洗、机械清洗、超声清洗、化学清洗以及激光清洗等，但是模具的频繁清洗需要耗费大量时间，造成生产效率的降低，同时清洗也会使成本增加，并且清洗会对橡胶模具造成了极大且难以修复的损伤与磨损，同时还不可避免的对环境造成污染。随着橡胶模具清洗次数的增加，会造成模具尺寸精度的下降，降低产品合格率，甚至造成模具的报废，从而带来巨大的经济损失。为解决橡胶模具对制品粘附的问题，目前多数的橡胶制品生产企业通常会使用脱模剂或对橡胶模具表面进行处理这两种方式来解决橡胶模具粘模的问题。
脱模剂主要作用在橡胶模具与制品之间，用来降低模具表面与制品之间的粘附力，使制品脱模时容易脱出，从而防止制品表面因粘附力而造成缺陷，有效提高制品质量。虽然采用喷涂脱模剂的方法很大程度上降低了制品脱模难度，保证了制品的质量，但会对制品和环境造成污染。常用的模具表面处理方法包括镀膜、喷涂、气相沉积、等离子加工等，这些方法绝大多数是对整个表面进行处理，改变模具表面的粗糙度、硬度以及耐用性等，但对模具表面粘附性能的改善并不大，反而有可能造成接触界面粘附状态的进一步恶化。还有一些涂层针对某种橡胶的脱模性较好，而对于其他种类的橡胶只能起到减轻作用，并不能真正解决橡胶粘模的问题。并且在使用过程中出现易脱落、耐磨性差以及寿命短的问题。因此对橡胶模具表面防粘涂层制备工艺及应用的进一步研究是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的制备方法，可解决现有技术中对橡胶模具表面制备防粘涂层时存在的成本高、防粘涂层粘附力低、污染环境、使用过程中易脱模、耐磨性差以及寿命短等问题，尤其是脱模性和防粘性差的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的制备方法，其包括以下步骤：
S1、橡胶模具基体表面预处理步骤，对一橡胶模具的基体表面进行机械打磨除去表面氧化层并获得一粗糙表面，再进行乙醇超声清洗去除表面油污，最后对所述橡胶模具的基体表面进行喷砂处理；
S2、喷涂前处理步骤，在喷涂防粘涂层前除去所述橡胶模具的基体表面上的灰尘及水分；
S3、喷涂底漆步骤，在所述橡胶模具的基体表面喷涂底漆并烘干；以及
S4、喷涂粉末面漆步骤，在所述底漆上喷涂粉末氟树脂面漆并烧结固化形成面漆，重复制作面漆1-10层完成粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具。
进一步地，所述橡胶模具基体表面预处理步骤S1具体包括步骤：
S11、机械打磨步骤，使用30-50#砂纸打磨所述橡胶模具的基体表面，除去表面氧化层，使所述橡胶模具的基体获得一定粗糙结构；
S12、乙醇超声清洗步骤，对所述橡胶模具的基体进行乙醇超声清洗5-20 min，以去除表面油污；以及
S13、喷砂处理步骤，选用50-70目砂粒对所述橡胶模具的基体表面进行喷砂处理，使所述橡胶模具的基体表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度。
进一步地，所述喷砂处理步骤S13中进行喷砂处理过程中喷砂机压缩空气压力设置为0.4-0.5MPa，喷枪与所述橡胶模具的基体表面距离为300-350mm，喷砂方向与所述橡胶模具的基体成60°-90°，喷砂时间为3-5s。
进一步地，所述喷涂前处理步骤S2具体包括步骤：
S21、表面清洁步骤，使用空气枪吹净所述橡胶模具的基体表面的灰尘；以及
S22、素材预热步骤，将所述橡胶模具的基体放入烤炉中加热，减小基体的内应力，干燥基体表面，去除基体表面残留水分。
进一步地，所述喷涂底漆步骤S3具体包括步骤：
S31、底漆喷涂步骤，使用静电粉末喷枪对所述橡胶模具的基体表面喷涂底漆，底漆漆膜厚度为0.12-0.18mm；
S32、底漆干燥步骤，把所述橡胶模具的基体放入烘烤箱中进行液体底漆的干燥固化。
进一步地，所述底漆干燥步骤S32中烘烤箱的烘烤温度为270-300℃，烘烤时间为20-30min。
进一步地，所述喷涂粉末面漆步骤S4具体包括步骤：
S41、粉末面漆喷涂步骤，使用静电粉末喷枪对所述橡胶模具的基体表面喷涂面漆，面漆漆膜厚度为0.20-0.25mm；
S42、粉末面漆烧结步骤，把所述橡胶模具的基体放入烧结炉中，把粉末状的面漆进行烧结固化；以及
S43、粉末面漆重复喷涂步骤，重复粉末面漆喷涂步骤和粉末面漆烧结步骤直至面漆层数到达1-10层。
进一步地，所述粉末面漆喷涂步骤S41的喷涂距离为100-150mm，供气气压为0.5-0.6MPa，静电电压为80-90Kv；所述粉末面漆烧结步骤S42的烧结温度为380-390℃，烧结时间为30-35min，冷却方式为随炉冷却。
进一步地，在所述喷涂粉末面漆步骤S4之后还包括：
S5、质量检测步骤，对所述粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的质量进行检测，检测的内容包括但不限于外观检测、漆膜厚度均匀性检测、光泽度检测、附着强度检测以及接触角检测中的至少一种。
进一步地，所述质量检测步骤S5具体包括步骤：
S51、外观检测步骤，待所述橡胶模具的基体冷却至室温后，目测漆膜表面，检查是否存在针孔、缩孔、橘纹和火山坑等表观缺陷；
S52、漆膜厚度均匀性检测步骤，检测合格后的所述橡胶模具的基体表面，采用涂层测厚仪测量涂层的厚度；
S53、光泽度检测步骤，检测合格后的所述橡胶模具的基体表面，采用光泽度测试仪测试表面光泽度；
S54、附着强度检测步骤，检测合格后的所述橡胶模具的基体表面，根据GB/T 5210-2006《色漆和清漆 拉开法附着力试验》进行附着强度测试；以及
S55、接触角检测步骤，检测合格后的所述橡胶模具的基体表面，采用德国LAUDA公司的OSA100型接触角测量仪测量去离子水在涂层表面的静态接触角。
本发明的有益效果在于，提供一种粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的制备方法，使制备所得防粘涂层具有较好的脱模性和防粘性，能有效的防止模具粘模现象的发生，提高了制品表面质量，提升生产效率。
更具体地，本发明采用 L16(45)的正交试验设计方案，配合极差分析考察了喷涂距离、供气气压、静电电压、烧结温度、烧结时间等工艺参数对粉末氟树脂涂层性能的影响规律，制备的防粘涂层具有较好的脱模性和防粘性，能有效的防止模具粘模现象的发生，提高了制品表面质量，且使用寿命能达到500模以上，并且使生产效率提高了5%-10%。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例提供的粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的制备方法的流程图。
图2为本申请实施例提供的所述橡胶模具基体表面预处理步骤的流程图。
图3为本申请实施例提供的所述喷涂前处理步骤的流程图。
图4为本申请实施例提供的所述喷涂底漆步骤的流程图。
图5为本申请实施例提供的所述喷涂粉末面漆步骤的流程图。
图6为本申请实施例提供的所述质量检测步骤的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。
此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
具体的，请参阅图1所示，本申请实施例提供一种粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的制备方法，其包括以下步骤S1-S5。
S1、橡胶模具基体表面预处理步骤，对一橡胶模具的基体表面进行机械打磨除去表面氧化层并获得一粗糙表面，再进行乙醇超声清洗去除表面油污，最后对所述橡胶模具的基体表面进行喷砂处理。
S2、喷涂前处理步骤，在喷涂防粘涂层前除去所述橡胶模具的基体表面上的灰尘及水分。
S3、喷涂底漆步骤，在所述橡胶模具的基体表面喷涂底漆并烘干。
S4、喷涂粉末面漆步骤，在所述底漆上喷涂粉末氟树脂面漆并烧结固化形成面漆，重复制作面漆1-10层完成粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具，优选面漆的层数为6层。
S5、质量检测步骤，对所述粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的质量进行检测，检测的内容包括但不限于外观检测、漆膜厚度均匀性检测、光泽度检测、附着强度检测以及接触角检测中的至少一种。
本实施例还通过研究发现：（1）喷涂距离和供气气压分别对一次上粉率及厚度均匀性影响最大，烧结温度与烧结时间对涂层光泽度、疏水性、附着强度及使用寿命影响较大；最后采用综合平衡法确定出最佳制备工艺参数为：喷涂距离150mm，供气气压0.5MPa，静电电压80kV，烧结温度380℃，烧结时间30min。（2）采用最佳工艺参数制备出的橡胶模具防粘涂层，光泽度接近40Gs，附着强度可达22MPa，接触角在106.5°以上，使用寿命超过500模。能有效的解决模具粘模现象的发生，保证产品质量，未使用涂层模具由于脱模难度较大，脱模过程需要耗费大量时间，与使用涂层模具相比，在生产效率上使用涂层使生产效率提高了5%-10%。
请参阅图2所示，本实施例中，所述橡胶模具基体表面预处理步骤S1具体包括步骤：
S11、机械打磨步骤，使用30-50#砂纸，优选40#砂纸，打磨所述橡胶模具的基体表面，除去表面氧化层，使所述橡胶模具的基体获得一定粗糙结构；
S12、乙醇超声清洗步骤，对所述橡胶模具的基体进行乙醇超声清洗5-20 min，优选10min，以去除表面油污；以及
S13、喷砂处理步骤，选用50-70目砂粒，优选60目砂粒，对所述橡胶模具的基体表面进行喷砂处理，使所述橡胶模具的基体表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，改善基体表面的机械性能，增加基体和涂层之间的附着力。
本实施例中，所述喷砂处理步骤S13中进行喷砂处理过程中喷砂机压缩空气压力设置为0.4-0.5MPa，喷枪与所述橡胶模具的基体表面距离为300-350mm，喷砂方向与所述橡胶模具的基体成60°-90°，喷砂时间为3-5s。
请参阅图3所示，本实施例中，所述喷涂前处理步骤S2具体包括步骤：
S21、表面清洁步骤，使用空气枪吹净所述橡胶模具的基体表面的灰尘；以及
S22、素材预热步骤，将所述橡胶模具的基体放入烤炉中加热，减小基体的内应力，干燥基体表面，去除基体表面残留水分。
请参阅图4所示，本实施例中，所述喷涂底漆步骤S3具体包括步骤：
S31、底漆喷涂步骤，使用静电粉末喷枪对所述橡胶模具的基体表面喷涂底漆，底漆漆膜厚度为0.12-0.18mm；以及
S32、底漆干燥步骤，把所述橡胶模具的基体放入烘烤箱中进行液体底漆的干燥固化。
本实施例中，所述底漆干燥步骤S32中烘烤箱的烘烤温度为270-300℃，烘烤时间为20-30min。
请参阅图5所示，本实施例中，所述喷涂粉末面漆步骤S4具体包括步骤：
S41、粉末面漆喷涂步骤，使用静电粉末喷枪对所述橡胶模具的基体表面喷涂面漆，面漆漆膜厚度为0.20-0.25mm；
S42、粉末面漆烧结步骤，把所述橡胶模具的基体放入烧结炉中，把粉末状的面漆进行烧结固化；以及
S43、粉末面漆重复喷涂步骤，重复粉末面漆喷涂步骤和粉末面漆烧结步骤直至面漆层数到达1-10层，优选为6层。
本实施例中，所述粉末面漆喷涂步骤S41的喷涂距离为100-150mm，供气气压为0.5-0.6MPa，静电电压为80-90Kv；所述粉末面漆烧结步骤S42的烧结温度为380-390℃，烧结时间为30-35min，冷却方式为随炉冷却。
请参阅图6所示，本实施例中，所述质量检测步骤S5具体包括步骤：
S51、外观检测步骤，待所述橡胶模具的基体冷却至室温后，目测漆膜表面，检查是否存在针孔、缩孔、橘纹和火山坑等表观缺陷；
S52、漆膜厚度均匀性检测步骤，步骤S51检测合格后的所述橡胶模具的基体表面，采用涂层测厚仪测量涂层的厚度；
S53、光泽度检测步骤，步骤S52检测合格后的所述橡胶模具的基体表面，采用光泽度测试仪测试表面光泽度；
S54、附着强度检测步骤，步骤S53检测合格后的所述橡胶模具的基体表面，根据GB/T5210-2006《色漆和清漆 拉开法附着力试验》进行附着强度测试；以及
S55、接触角检测步骤，步骤S54检测合格后的所述橡胶模具的基体表面，采用德国LAUDA公司的OSA100型接触角测量仪测量去离子水在涂层表面的静态接触角。
可理解的是，上述步骤S51-S55可根据实际情况进行删除步骤或者调整步骤的顺序。
本发明的有益效果在于，提供一种粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的制备方法，使制备所得防粘涂层具有较好的脱模性和防粘性，能有效的防止模具粘模现象的发生，提高了制品表面质量，提升生产效率。
更具体地，本发明采用 L16(45)的正交试验设计方案，配合极差分析考察了喷涂距离、供气气压、静电电压、烧结温度、烧结时间等工艺参数对粉末氟树脂涂层性能的影响规律，制备的防粘涂层具有较好的脱模性和防粘性，能有效的防止模具粘模现象的发生，提高了制品表面质量，且使用寿命能达到500模以上，并且使生产效率提高了5%-10%。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种粉末氟树脂防粘涂层橡胶模具的制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
