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盡顯優勢本色:氮化硼作為脫模劑的應用

2021-12-28 11:25:03

由于注塑、擠出、壓延、模壓、層壓等工藝的迅速發展,相關行業對脫模劑長期都有很大的需求量。脫模劑其實是一種介于模具和成品之間的功能性物質,它能將固化成型的制品順利地從模具上分離開來,從而得到光滑平整的制品,并保證模具多次使用。

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由于脫模劑會影響脫模零部件的表面特性,如光澤度、紋理復制、模具成型后加工(如模制件的粘接與噴涂)等,因此材質的選擇也是有講究——如具有耐化學性,在與不同樹脂的化學成份接觸時不被溶解;以及要具有耐熱及應力性能,不易分解或磨損。

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脫模劑可分為有機脫模劑和無機脫模劑,其中氮化硼BN就屬于無機脫模劑中的佼佼者。以玻璃模具為例,其應用較多的工藝潤滑材料傳統上會以石墨為基本材料,但目前氮化硼已經成為了比它更好的潤滑材料選擇,在玻璃加工及制造非鐵金屬中常能見到。

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玻璃模具潤滑脫模劑使用石墨的主要問題是,在454℃以上的高溫條件下,石墨可發生氧化反應,生成二氧化碳而被消耗,而玻璃模具的工作溫度常常達到600~900℃,所以石墨脫模劑普遍存在消耗量大、潤滑膜易損的問題。


而氮化硼是一種精細陶瓷材料,具有與石墨類似的六方晶系層狀結構,各層之間沒有b-n鍵合,因此平面在彼此之間滑動,從而得到柔軟和潤滑的效果,有著“白石墨”之稱。而且它不僅脫模特性良好,同時兼具高溫穩定性(在氧化氣氛下使用溫度為900℃)、化學穩定性(不會對鋁、鐵、玻璃等起反應)、電氣絕緣性,所以以氮化硼替代石墨為主要潤滑材料就能完美解決上述問題。

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氮化硼的脫模機制,主要是在模具與制品之間形成一層隔離膜,避免模具與制品的黏合,這樣一方面可以保護模具,并同時保護制品。目前常使用的方式是將氮化硼制成漿料(又稱氮化硼噴劑),用噴涂方式噴在模具上形成隔離膜。

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目前,應用較多的氮化硼脫模劑主要分為以下三大類:

①一類是以水為介質,加入高溫粘合劑等助劑,制成水性潤滑劑,一次性涂刷在模具表面,烘干成膜后使用;
②另一類是以油為介質,加入助劑,制成油性潤滑劑,在行列式制瓶機運行中不斷涂刷或噴涂。
③還有一種氮化硼脫模劑是用氮化硼包覆高粘度礦物油,在乳化劑作用下摻水制成乳化油型玻璃模具潤滑脫模劑,比例一般為氮化硼:油脂:水=1:4:10,乳化劑用量為7wt%,制得的乳化油脫模劑穩定性好,脫模性能好,并具有油膜薄、分布均勻的特點。
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目前氮化硼在行列式制瓶機(玻璃瓶生產的主流機型)已得到廣泛應用,使用氮化硼潤滑脫模劑不僅可以提高制瓶的成品率,還能減少潤滑脫模劑的消耗,凈化生產環境。氮化硼脫模劑還可應用于平板玻璃加工,能大幅改善作業環境和提高產品效率。特別用于彎曲玻璃加工上效果更為顯著。
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此外,由于氮化硼可以抵御核反應堆的中子輻射,在惰性氣氛中分解溫度高達2500℃,在極端條件下表現出的優異的化學穩定性,因此氮化硼脫模劑在金屬鑄造熔煉焊接中也多有應用,具體如下:

①氮化硼可以制成氮化硼分離環用于鋼鐵的水平連鑄。六方氮化硼在1800℃對碳和一氧化碳是非常穩定的,也不受鋼鐵中溶融的玻璃、硅、硼、非氧化物爐渣、熔鹽(硼砂、冰晶石)的腐蝕。

②氮化硼可以制成復合殼層用于鈦金屬的鑄造。鈦金屬的化學穩定性差,在鍛造的高溫劇烈變形時,金屬流動產生新鮮表面極容易發生粘模,造成鍛件和模具同時報廢。氮化硼脫模劑復合殼層涂覆于模具表面可避免鈦金屬與模具之間直接接觸。

③氮化硼還可用于焊接和爐內釬焊工藝,能保護工件表面避免因焊渣的飛濺遭受破壞,在金屬焊接過程中也可以起到保護作用。

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