纳米技术给模具业带来效益

　　纳米技术是全球发展最快的行业。最近在制药、生物技术、医疗、工程和材料学方面纳米技术都有长足的进步。可以说纳米技术的应用给人类带来巨大福祉。
　　纳米技术是一个新兴的多*交叉的科技领域，主要研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能。纳米技术，是指在0.1～100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。
　　纳米技术可以用来控制组成分子的原子的运动。现在可以利用纳米技术改变或者重组特定的分子结构。这就能够让我们制造出具有特定功能的材料。
　　纳米，是一种长度单位，符号为nm。1纳米=1毫微米=10-9米(既十亿分之一米)，约为10个原子的长度。假设一根头发的直径为0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米。
　　当物质到纳米尺度以后，其性能就会发生突变，表现出特殊性能，有些变得更容易导电或导热，有些变得更坚硬，甚至有些物质的磁性也会发生改变。有时涂有纳米材料的产品的表面特性也会发生巨大的变化。
　　总之，自从有了纳米技术，以前认为不可能生产的产品，现在也似乎变得无限可能了。
　　纳米技术和塑料制品
　　注塑技术已经开始在各种材料添加剂中积极利用纳米技术以及纳米复合材料，这些材料具有独特的导电性能、导热性能、阻燃性和结构完整性。
　　要想*限度地改进注塑零件的生产和质量，最应该考虑的就是模具，然而尽管模具制造者、设计工程师和加工人员都努力追求完美，但有些问题仍很难解决。
　　模具制造商和铸模工人都面临着巨大的挑战，为了维持自己的竞争优势，他们需要应付复杂的模具设计要求、加速的加工周期，以及模具和树脂等原材料的成本较高等不利因素。
　　在塑料模具行业中，很多零件要求紧公差，同时要求较小的拔模锥度，较高的表面光洁度。有时候零件的设计要求不利于冷却或者取出。有时会出现粘心、铸模不善、制件粘连等问题。
　　一种用纳米技术研发的脱模涂层能够有效解决这个问题，为今天的模具制造商和加工者解决了重大的问题。这是一种半永久型、自用涂层，其目的就是减少加工时间、降低起模损坏率和维护费用，同时还能用来改进注塑零件、吹塑零件和橡胶成型零件的质量。涂层是使用纳米分子材料制成的纳米脱模剂(见图1)。
　　每层这种涂层脱模次数能够达到300,000次，很多情况下都会超过这个次数，这要取决于成型材料、填充料、模具设计形状、材料流速以及模具表面压力等因素。
　　纳米涂层原理
　　纳米脱模涂层的革命性表面涂层包括三种内部成分，在涂到表面结构上后会自行结合。这三种成分作为整体起作用，并协同形成纳米筛(微观网络)，纳米筛可以阻止流体与模具表面结构接触，同时能够让基质材料蒸汽通过进入大气中。
　　这种涂料使用了一种溶剂载液(主要成分是乙醇)，能够很有效地载运反应性(稳定)以及非反应性(不稳定)微粒，并阻止它们在附着在基质材料上以前形成分子结构。
　　若将纳米脱模涂层涂到基质材料表面，这种主要成分是乙醇的溶剂载液就会挥发，这样反应性微粒会迅速附着在基体表面，同时非反应性(不稳定)微粒在涂层表面迅速形成纳米筛。
　　在固化完成后，一个均匀的交联结构就会永久地在基体表面形成。这一微结构上部区域的具有化学惰性，不易起化学反应，并具有疏水性，这是其基体混合材料带来的好处。涂层会排斥任何与其接触的材料。
　　而且涂层表面纳米筛的微粒物理构成可以阻止大分子结构的通过。只有纳米级别的微粒体可以通过该纳米筛，因此成型材料不会直接粘到模具基质材料上，但是蒸汽可通过纳米筛。
　　纳米脱模涂层的应用以及好处
　　现在世界各地的模具生产者都在使用这种涂层，它被广泛应用于各种产品系列和新上市的模具中。比如说，利用无摩擦材料例如聚烯烃和合成橡胶成型帽状或者封闭物时，这种涂层脱模次数能达到300,000次甚至更多，而摩擦系数较大的材料，根据零件的材料和形状不同脱模次数能达到几千次到几十万次不等，在泵体成型维持次数较少能达到几千次，在接头成型时可以达到几十万次。
　　这种纳米材料脱模涂层几乎可以用于各种成型材料——包括重质玻璃以及矿物填充树脂、橡胶和硅胶，能够涂在任何铁质或者铝制基质上，也可以用于铍或铜质等基质上。这种材料曾成功用于工具钢上。比如，曾经用于H13、P20、S-7这些普通用途模具上，还可以应用于420不锈钢模具上。除此之外，这种涂层还能用在铍或铜质型芯上，效果很不错。
　　该涂层厚度介于100～200纳米之间，对于零件尺寸完整性不会有影响，而且具有憎水，防粘结，防腐蚀性能，以及极低的摩擦系数。
　　通过降低模具表面压力，以及降低摩擦系数带来的较高的润滑性，消除零件表面的拖痕和拉伸痕，从而极大地改善零件外观。纳米脱模涂层不仅改善了塑胶模具表面的光滑度、精确度，还大幅度提高了塑胶模具制造工业的生产率!
　　更快的脱模速度加上更低的填充压力能够减少零件重量，节省数量可观的材料。因为脱模时不再使用起模杆，注射成型零件能够同时实现填充时间减少、成型压力降低、整个成型时间减少和废品率降低等好处。
　　这种涂层能够耐受达到1200华氏度的高温。因为其纳米结构能够随着模具的热胀冷缩而相应膨胀或收缩，因此不会出现产生裂纹或脱落现象。
　　因为这种涂层无毒并且不会粘到零件表面，因此对于出模后的加工操作没有影响，比如说喷漆、镀膜或者装饰等。在净化室和喷漆台等无法使用气溶胶和硅树脂等脱模剂的地方可以使用这种脱模剂。
　　这种脱模涂层让模具制造者的工作更具灵活性，能够让他们在自己的工厂就可以完成操作，而不用把模具送往第三方工厂进行脱模，而这是其他的脱模涂层所做不到的。这种涂层涂装方便，只需要洗刷涂装，然后让它们自然凝固即可。根据其成分不同，凝固时间也会从8小时到16小时不等。
　　根据其用途，纳米材料脱模剂能够完全代替传统的脱模剂。比如说，有些合成橡胶零件加工中会出现粘连问题，每次零件都会产生粘连。很多时候，工厂会在每次脱模后用机械臂给模具上喷涂喷雾型脱模剂。这种做法不仅成本高，而且效果很不好，因为这样做会把脱模剂喷到零件上。要是能够使用这种脱模剂，不仅可以让机械臂更有效率，而且每次脱模后的模具和零件清洗工作也能够大幅度减少。
　　在以前，铸模工人可能需要手工脱模，然后在模具上喷涂气溶胶脱模剂。这样做对体力劳动量要求大、大大延缓了加工周期并且要用到大量的气溶胶脱模剂。使用这种脱模剂，所需劳动量就会大大减少，以前占用的工人可以安排做其它工作，机床也能够全速运转，大量减少加工时间，还不用每次都喷涂气溶胶脱模剂。而且这种脱模剂不溶于大部分的清洗剂，在清洗模具时也不会把脱模涂层清洗掉。
　　要是涂层的某个地方磨损或者不小心刮伤，工人只修补破损处即可，但是如果用其他脱模涂层的话，就需要把模具取下，送到原涂层工厂再行涂装。
　　纳米技术为模具行业带来好处
　　模具制造商和铸模工人应该考虑使用纳米材料脱模涂层，因为它可以解决他们面临的很多问题。这种脱模剂能提高零件脱模效率，减少填充材料表面的拖痕和拉伸痕，能够克服许多因为设计复杂或者材料粘连带来的脱模困难。使用这种脱模剂，不管是使用现有的模具还是用新型模具，工厂都能够自行完成脱模操作，这能为工厂节约大量时间和资金。

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