常见的玻璃钢模具制作问题及解决方法

常见的玻璃钢模具制作问题及解决方法

问：玻璃钢模具出现气泡怎么办？在实际生产中，玻璃钢模具表面存在着或多或少的针孔。这些针孔是导致玻璃钢模具表面质量下降的主要原因，从而影响产品的表面质量，甚至导致产品脱模困难。

答：是因为在使用过程中，由于大量针孔的存在，容易使树脂固化过程中形成的低分子量的苯乙烯或受热气化的脱模蜡等被吸附，沉积在该处，产生明显的积垢，影响产品的表面质量和脱模，从而在生产中造成了困难，影响生产效率。笔者认为产生针孔的原因是多方面的，解决表面针孔的方法主要从模具胶衣、固化体系和胶衣施工的操作方法来寻求解决。

  首先选择优质的模具胶衣。

模具胶衣作为模具的表层，要求固化后的表面致密，一定的强度和硬度。但由于胶衣的树脂基体、添加的辅料、质量控制等方面的影响，胶衣的流平性、消泡性、粘度、触变性等最终产品质量指标有着很大的区别，也会在胶衣层产生不同的缺陷。这样的胶衣在施工时又对操作人员的技能要求更高，体现在施工时现场人员必须会根据实际情况进行相应的调整。优质的模具胶衣应该是喷涂型胶衣，具有低粘度、高触变性、良好的小消泡性和流平性，固化特性稳定。

为了达到以上的目的，胶衣中除使用优异的基体树脂，同时需要添加流平和消泡类物质，以提高胶衣的流平性和消泡性，但注意这类物质为小分子类物质不参与反应，同时因为其有溶剂存在，可能导致针孔的出现，从而必须选择高效率的流平和消泡助剂，避免使用较多的添加量而引入过量的小分子物质。因此应该选择优质的模具胶衣，采用喷涂方式，这样可以有效地降低模具胶衣层中的针孔。

    其次，胶衣的固化体系也是容易产生针孔的因素之一。

    不成比例的促进剂和引发剂会在胶衣固化后，多余的部分残留在胶衣重，出现在胶衣表面脱模后则形成针孔。过量的固化体系或过高的气温容易导致胶衣凝胶时间收缩短过多，使胶衣在应用过程中带入的空气无法及时逸出，导致胶衣中有大量微型气泡存在，在胶衣表面时就形成针孔。

在胶衣量少的时候，容易因计量的误差导致加入量的不成比例或过多，因此建议使用预促型胶衣，促进剂的加入比例比较精确，凝胶时间比较稳定，减少了搅拌促进剂时引入气泡次数。也可以容易的做到凝胶时间的控制。一次喷涂过厚的胶衣，在高触变性的胶衣中操作过程中带入的气泡不会很方便的逸出，往往形成胶衣厚度可以有效的降低针孔。引发剂的质量也会影响胶衣的质量。优质的引发剂含有的过氧化氢少，在引发树脂聚合反应时分解产生的水分子少，从而提高了胶衣的固化程度，降低了针孔等缺陷出现的几率。

玻璃钢模具胶衣的检验，在工厂内进行模具材料的质检是非常重要的，往往生产者都把这一重要步骤忽略了。玻璃钢模具胶衣的贮存期是要求非常严格的指标，玻璃钢模具胶衣的检验，依照胶衣供应商的建议是十分重要的，大多数情况下，生产者能够保证胶衣从包装到一特定时间的使用质量。因此，生产者与检查者应经常检验每桶胶衣的生产日期或日期编号，以便确认胶衣是否在有效的使用期内。

    ⑴ 玻璃钢模具胶衣混合

    在使用前用一气动搅拌器彻底搅拌每一桶模具胶衣，并确保桶里所有的材料都得到完全的混合，然后，允许胶衣停留几分钟以恢复到它自身的黏度，再进行使用。

    ⑵ 玻璃钢模具胶衣温度

    核实胶衣的温度在21~28℃范围内，该温度是制模工艺要求的适宜温度。

    ⑶ 玻璃钢模具胶衣凝胶时间

    每桶模具胶衣的凝胶时间、供应商都有明确规定。模具胶衣进厂后，质检部门必须核实凝胶时间，即

    A、样品应达到标准的测试温度25℃；

    B、加入指定数量的固化剂并混和均匀；

    C、记录下从固化到加入到凝胶的时间。

    ⑷ 玻璃钢模具胶衣粘度

    需要用BROOKFIELD粘度计测试胶衣粘度。胶衣样品的温度为25℃。

    a、选择合适的转子置于样品中；

    b、粘度计以低速和高速旋转；

    c、记录读数并转化为粘度指标。

    玻璃钢模具胶衣的检验，正确的胶衣喷涂方法如下：

    ⑴ 喷第一遍厚度为0.15 mm~0.17 mm的模具胶衣。

    ⑵ 与第一遍成垂直方向喷第二遍胶衣，厚度为0.15 mm~0.17 mm。

    ⑶ 再按第一遍的方向喷最后一遍胶衣，这样第一层的胶衣厚度就是0.5 mm。

    ⑷为避免龟裂或起皱，应在第一层胶衣固化后，才能喷另一层胶衣。在正常温度下，固化时间为90分钟。

如何防止玻璃钢模具表面的气泡？

　　在实际生产中，玻璃钢模具表面存在着或多或少的气泡。这些气泡是导致玻璃钢模具表面质量下降的主要原因，从而影响产品的表面质量，甚至导致产品脱模困难。这是因为在使用过程中，由于大量气泡的存在，容易使树脂固化过程中形成的低分子量的苯乙烯或受热气化的脱模蜡等被吸附，沉积在该处，产生明显的积垢，影响产品的表面质量和脱模，从而在生产中造成了困难，影响生产效率。笔者认为产生气泡的原因是多方面的，解决表面气泡的方法主要从模具胶衣、固化体系和胶衣施工的操作方法来寻求解决。
 
　　首先选择优质的模具胶衣。模具胶衣作为模具的表层，要求固化后的表面致密，一定的强度和硬度。但由于胶衣的树脂基体、添加的辅料、质量控制等方面的影响，胶衣的流平性、消泡性、粘度、触变性等最终产品质量指标有着很大的区别，也会在胶衣层产生不同的缺陷。这样的胶衣在施工时又对操作人员的技能要求更高，体现在施工时现场人员必须会根据实际情况进行相应的调整。优质的模具胶衣应该是喷涂型胶衣，具有低粘度、高触变性、良好的消泡性和流平性，固化特性稳定。为了达到以上的目的，胶衣中除使用优异的基体树脂，同时需要添加流平和消泡类物质，以提高胶衣的流平性和消泡性，但注意这类物质为小分子类物质不参与反应，同时因为其有溶剂存在，可能导致气泡的出现，从而必须选择高效的流平和消泡助剂，避免使用较多的添加量而引入过量的小分子物质。因此应该选择优质的模具胶衣，采用喷涂方式，这样可以有效的降低模具胶衣层中的气泡。

　　其次，胶衣的固化体系也是容易产生气泡的因素之一。不成比例的促进剂和引发剂会在胶衣固化后，多余的部分残留在胶衣中，出现在胶衣表面脱模后则形成气泡。过量的固化体系或过高的气温容易导致胶衣的凝胶时间缩短过多，使胶衣在应用过程中带入的空气无法及时逸出，导致胶衣中有大量微型气泡存在，在胶衣表面时就形成气泡。在胶衣量少的时候，容易因计量的误差导致加入量的不成比例或过多，因此建议使用预促型胶衣，促进剂的加入比例比较精确，凝胶时间比较稳定，减少了搅拌促进剂时引入气泡次数。也可以容易的做到凝胶时间的控制。一次喷涂过厚的胶衣，在高触变性的胶衣中操作过程中带入的气泡不会很方便的逸出，往往形成胶衣中的气泡。适量的引发剂和促进剂、合理的凝胶时间、均匀的胶衣厚度可以有效的降低气泡。引发剂的质量也会影响胶衣的质量。优质的引发剂含有的过氧化氢少，在引发树脂聚合反应时分解产生的水分子少，从而提高了胶衣的固化程度，降低了气泡等缺陷出现的几率。从而有效的提高表面硬度和表面致密程度等表面质量。

　　在胶衣的施工，模型表面、操作环境、操作方法等也会不同程度的导致气泡的出现。首先作为模具的模具——产品模型，表面质量将直接影响模具的表面质量。疏松、粗糙的表面是不利形成良好的胶衣表面的，由于疏松、粗糙的表面表面积较大会不利于胶衣施工过程中微小气泡的排出。对于疏松的、粗糙的表面必须采用表面处理，提高表面的致密程度和硬度，以便于提高表面的光洁度。其次在模型投入使用时，环境的空气清洁程度也将会造成不利影响，如空气中粉尘落在模型表面或在胶衣喷涂过程中一起落在模具表面，就会产生质量隐患，再之喷涂用的压缩空气清洁程度是产生气泡缺陷的原因之一，必须使用干净清洁的空气，避免水汽油滴等污染造成气泡的产生。

　　胶衣的施工方法不当也会造成气泡的产生，喷涂胶衣比手刷胶衣产生气泡的几率小，主要喷涂胶衣粘度低，喷涂施工厚度均匀，容易控制，比较有利于气泡的排出。在喷涂时应该在模型表面脱模处理完成后及时进行，避免脱模层的污染，喷涂时应该在首遍的首层薄喷，每层之间间隔1～2分钟，这样以利于胶衣中的气泡排出。减少气泡产生。选择触变性好，粘度低的胶衣是气泡少必要条件，好的胶衣具有优秀的消泡性和流平性，对模具胶衣粘度过大时，最好不要使用溶剂（苯乙烯、丙酮等）来稀释。由于溶剂的小分子会挥发形成气泡，增加胶衣中产生气泡的可能性，最佳的方法是提高环境温度和胶衣温度来降低胶衣的粘度。气温和环境条件 18℃～30℃温度，35％～65％的相对湿度是胶衣喷涂的最佳条件，温度过低胶衣的粘度过大不利于胶衣中气泡的排出，温度过高胶衣的胶凝时间过短，在胶衣中气泡没有排出就已经胶凝。这些均可以导致气泡的产生。

　　综上所述，制作无气泡模具应从模型的表面、模具胶衣材料及引发固化体系、操作环境、施工的方法等多方面来整体解决。不能完全依靠某个方面的改善，而期望得到一个理想的没有气泡的模具表面。作为玻璃钢生产重要的工装设备之一的模具，其表面质量的好坏直接影响产品的质量和生产效率，良好的模具表面可以减少大量的产品后处理人力和物力，缩短了工作流程，节约了操作场地，提高了生产效率，改善了工作环境，降低了劳动强度。

一、FRP模具的制作 1、主模制作：制作主模的材料有很多，一般要求作主模的材料易成形，易休整，且有稳定性好等特点。如木材，石膏，蜡等。我们通常用的都是木材。根据产品图纸或模具图纸，由木工做出木制主模。

 2、主模修整：主模必须经过修理后方能进行生产模的翻制。修整包括打腻子，整形，尺寸的较正，加固。这一过程主要是对木模表面及整体做基本的处理，以保证木模在尺寸及形式上与图纸相吻合。

 3、主模表面处理：这一工序中有喷胶衣，胶衣固化，打磨，抛光，打脱模蜡等。在前面工序中处理好的主模上喷上胶衣，然后等胶衣固化，胶衣固化后就用砂纸打磨胶衣面。一般从几十号的粗砂纸一直打到一千号左右的细砂纸。打完砂纸后，开始抛光模具，最后打上脱模产品。直到此时，主模生产就结束了。接下就可以用主模来制作生产模。 这一过程中要用到许多材料及工器具。木材及相应的木工器具是必须的。此外还有：腻子（也称原子灰），砂纸，从几十号的粗砂纸到一千多号的细砂纸，胶衣（一般使用产品胶衣就可以），模具清洁剂，封孔剂，抛光膏，脱模蜡等。 此外还要用到一些小的工器具，如打磨器，抛光轮，胶衣喷枪，气泵（或别的气源）。

 4、生产模的翻制：主模打好脱模蜡后，就可以翻制生产模了，生产模翻制工序如下： ⑴喷模具胶衣：由于开始制作生产模，所以必须使用性能较好的模具胶衣，以保证模具的最终效果。并要求喷射达到一定的厚度。 ⑵模具铺层：模具胶衣初步凝固后，就可以开始铺层了。铺层工序不能过快，一般一天铺2-3层玻纤布或玻纤毡。铺层要用一定量的模具树脂。这种树脂的性能要优于普通树脂。铺层过程中工人要配胶，即树脂中要加个促进剂与固化剂，然后用涂胶工具涂胶，铺一层玻纤织物涂一层胶，同时要用铁辊赶平织物，排走气泡，使胶均匀。达到指定厚度后，铺层结束。一般情况下模具的厚度要达到产品厚度的3-5倍。所以铺层的时间一般也较长，可持续6-7天吧。 ⑶模具固化加固：模具可自然固化，也可加温固化，但一般最好有一段自然固化期。自然固化期过后，要给模具加固，使模具在生产过程中不致于损坏。 ⑷生产模的表面处理：生产模固化到要求的时间后，就可以从主模起下来了，起模方式可以是工人手工起模，也可以用高压气来起模。起模后的生产模同样需再做表面处理，包括打砂纸，抛光，划工艺线，打脱模产品。打好脱模产品后就可用于生产产品了。 这一阶段用到的材料有：模具胶衣，模具树脂，普通树脂；固化剂，促进剂；玻纤表面毡，玻纤毡，玻纤布；细砂纸，模具清洁剂，封孔剂，抛光膏，脱模产品（脱模蜡，半永久性脱模剂等都行）。 所用工具除模具处理工具外，再加上铺层用工具：如胶辊，胶刷，铁辊等。 模具的制作是一个精细而漫长的过程，一般一个模具的生产周期前后接近一个月的时间。 　

  为了获得理想的胶衣层质量，建议参照以下方法操作：
    一、进货：进货时应检查彩色胶衣产品名称，以防误用。
    二、贮存：各牌号胶衣应依次分开存放，贮存于阴凉干燥处，严防明火。另外应做到先进先出。
    三、模具准备：彻底清理模具，干燥后打蜡抛光，使用新模具前一定要涂一层脱模剂，以保证脱模顺利。液体脱模剂需待脱模剂干至不粘手，脱模蜡需用干净的纱布擦拭均匀后方可施工(保持施工场所清洁)。
    四、胶衣准备：使用前在原桶内轻缓地均匀搅拌，并避免空气的搅入，如果要从原桶中倒出，请记住必须倒入清洁的桶中，并确认胶衣温度是否在推荐的工作温度。
    五、工作环境：胶衣喷涂应在喷涂房或车间中隔离的区域中进行，车间须有良好的通风，充足的光线，无尘，温度在18-25℃之间，湿度不能超过70％。
    六、参考配方：胶衣树脂100份(重量份)
固化剂MEKP 1.5～2.5份
固化剂的用量应根据当时的气温及施工后气温变化调节，一般不超过2.5％，特殊情况下如有必要可适当添加少量促进剂。每批胶衣使用之前一定要做胶凝时间试验，然后才能批量生产。
    七、施工操作：在胶衣中加入1.5～2.5％固化剂MEKP后充分搅拌，并立即开始施工。
    喷涂成型：检查并清洗过滤器，根据模具的实际大小，复杂程度和所用胶衣选择合适的喷枪，并调节工作压力和喷雾形式，使喷枪与模具保持平行，保持喷嘴离模具表面50～80cm距离，并与其垂直。喷涂一次后第二次喷涂路线与第一次垂直，一般三次左右可达到所需厚度，控制胶衣湿膜厚度在0.5-0.8mm，喷枪要拿到模具外面停止，喷涂结束后需及时清洗有关设备。
注：(1)保持施工场所通风。
    (2)喷涂胶衣时不能在中途中止喷涂，否则易产生皱纹。
    (3)喷枪有内混和外混式两种：
a、采用内混式喷枪工作压力不可超过5kg/m²，用量可按500g/m²左右配制；
b、采用外混式喷枪要求固化剂配比精确。
    手刷成型：将所需要数量的胶衣倒入清洁干燥的容器中，加入固化剂充分搅拌均匀后，用清洁柔软的漆刷均匀涂刷，漆刷使用完毕后及时清洗干净。(建议用量为500～600g/m²，也可根据实际产品要求配制。)
    八、积层之前的检查：开始上增强层前胶衣应凝胶到不粘手(至少1小时)，模具凹槽中的胶凝时间需要加长，也可用少量通风或翻动模具的办法加速凝胶，检查模具所有部位是否已均匀凝胶。