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室温硫化硅橡胶模具的制造与应用
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摘要: 介绍了室温硫化硅橡胶制模工艺及应用。室温硫化硅橡胶为模具制造业,特别是为文物的复制在制模工艺方面的技术进步奠定了良好的基础。它具有良好的仿真性、脱模性、制模简单易行,在室温下只需几小时即可制成。因此,硅橡胶已成为制模材料的佼佼者。
关键字: 硅橡胶;室温硫化;模具

1室温硫化硅橡胶(RTV)的性质

RTV是一种高分子弹性体,它是以硅原子和氧原子为骨架的合成材料,每个硅原子上含有1~2个有机基团(主要是甲基—CH3),是一种带有Si—O—Si链带的纤维状高分子聚合物。其结构式如图1所示。

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式中,R为甲基、乙烯基或苯基等。

随着R的不同,可获得不同类型的硅橡胶,RTV的相对分子质量一般为10000~2000000。

RTV具有以下性质:

(1)良好的化学稳定性、无毒、无腐蚀性;
(2)流动性好,能自动充满模具;
(3)可控制硫化速度,室温常压下硫化,便于操作;
(4)良好的脱模性;
(5)仿真性强,纹饰逼真;
(6)制模速度快,一般在20h内即可制成模具。

2 室温硫化硅橡胶制模工艺

(1) 原材料

制模用硅橡胶一般由基础胶、产联剂、催化剂、填料等组成。

基础胶为106# 或107# 硅橡胶,称为羟基封端聚二甲基硅氧烷。其结构式如图2所示。

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这种硅橡胶在室温下可以固化,有良好的流动性,无变形,仅有微小的线收缩。

交联剂为亚硅酸乙酯。交联剂的加入量对硅橡胶的固化时间、撕裂强度及延伸率都有明显的影响,实践证明,交联剂的加入量以占基础胶的5%(质量分数)为宜。

催化剂为二月桂酸二丁基锡。催化剂的加入量与固化时间有直接的关系,其不宜过多,一般为1%~2%(质量分数)。

填料有滑石粉、石英粉、白炭黑。一般用滑石粉作填料。若用白炭黑作填料时,在机械强度,撕裂强度和均匀方面都有显著提高。

(2) 制模工艺

以制造、复制弥勒佛模具为例,说明橡胶模制造工艺。

(1) 选好底部开口处为定位部分,翻转向空腔内灌入石膏,其高度高出底部30mm左右,并挖出凹坑作以后定位用。

(2) 贴橡皮泥。在器物表面贴一层宣纸,再均匀地在其表面上贴上厚5mm的橡皮泥。

(3) 石膏靠模。为支承和固定RTV模,防止其弹性变形,在泥层外首先制作石膏靠模。按其大概的分型面一块一块制作石膏像,注意石膏模之间的定位,石膏浆料为石膏:水=1:1。

(4) RTV成型模制作。将石膏按制作逆序起模,去掉橡皮泥,清理干净,在器物和石膏模上分别涂分型剂,然后合模。

与此同时,将RTV各组分按比例称好,混合后进行充分搅拌。由于在搅拌过程中,RTV与正硅酸乙酯在促进剂有机锡的作用下进行反应,会产生低分子醇类,在浇注硅橡胶时,在成型模本体上产生气孔,所以须减压脱泡,一股在真空度为100mmHg的密闭容器内进行,时间约5min。

将气泡脱尽的硅橡胶注入合好模的型腔内,室温固化24h左右。

脱开石膏靠模,按预想分型线用剃须刀割开,将硅橡胶从器物上小心剥下,取走器物,再将硅橡胶模按原样与石膏靠模合好,硅橡胶模具制作完毕。

3 硅橡胶模具的应用

哥伦比亚的兰德有限公司在熔模铸造生产中是第一家不用金属模具制作蜡模的工业公司。该公司用硅橡胶模具只花费两天时间即可产生出皮箱、手提包配用的实心铜件扣环和金属附件,每幅模具成本通常只需5~30美元,而金属模具的加工成本通常在1000~10000美元。

具有50多年历史的美国菲内特铸造公司,多年来一直在首饰业中使用硅橡胶型制造蜡模,再制道饰。该公司已经按63.5m×88.9mm的规格把小零件铸型尺寸标准化,制作的零件最大达50.8mm×25.4mm×12.7mm,零件的最小壁厚为3.2mm。

美国纽约州特克卡斯特工业有限公司把硅橡胶模的制造与离心铸造与离心铸造相结合,大大地提高了离心铸造的生产能力,零件的材质可为蜡、塑料乃至低熔点合金。

近年来,我国应用RTV在模具制造和古代青铜器的复制等方面有很大进展,如湖南省机械研究所复制了商代的象尊、猪尊、人面鼎,春秋时期的提梁卤,宋朝的铜铡等,达到了以假乱真的效果。武汉机械工艺研究所复制了曾侯乙扁钟,使千年古钟的音容重现。另外,上海市皮革工业研究所用RTV作模具进行高频模塑,是我国近年来在制鞋、制作业发展起来的一项新工艺。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (11/28/2007)
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