Антиадгезив

Сіонол АН3

Під антиадгезійними (роздільними), що звільняють складами і мастилами розуміють широкий клас хімічних речовин, що створюють антиадгезійний бар'єр між поверхнею оснащення та ламінатом. Розрізняють два основних типи антиадгезійних складів - внутрішні і зовнішні. Зовнішні наносяться на поверхню оснастки, внутрішні - вводяться до складу сполучного і є його частиною.

Важливість антиадгезиву полягає в тому, що поверхні двох твердих тіл часто погано роз'єднуються. Якщо ж між тілами існує межа тверде тіло - рідина або тверде тіло - паста різної консистенції, поверхні легко роз'єднуються. Серед факторів, що впливають на адгезію двох матеріалів, що мають здатність взаємного проникнення, слід назвати хімічну реакційну здатність, поверхневий натяг, конфігурацію поверхні і різну полярність. При багаторазовому вакуумному формуванні також використовуються антиадгезиви. Досить сказати, що мастила і антиадгезиви сьогодні зробилися невід'ємною частиною майже 70 технологічних операцій при приготуванні і переробці композитів. Деякі фірми змушені для формування композитів на основі унікальних сполучних розробляти спеціальні антиадгезиви.

Більшість виробництв полімерних матеріалів сьогодні вже не може існувати без антиадгезивів і з ростом переробної промисловості застосування мастил та антиадгезивів включається як складова частина в усі технологічні операції. Серед споживачів, які не можуть обійтися без цієї продукції: літако- і ракетобудування, автомобілебудування, металообробка, виробництво гумових виробів, отримання і переробка композиційних матеріалів, отримання полімерів і пластиків на їх основі, упаковка харчових продуктів і т. д. Так, наприклад, липка стрічка (скотч) не могла б знайти собі такого широкого застосування, якби її зворотна сторона не була б покрита антиадгезивом.

Властивості антиадгезивів:

Властивості застосовуваних мастил та антиадгезивів настільки ж широкі, наскільки великий вибір цих агентів, причому вибір того чи іншого якості диктується конкретними умовами. Оптимальним може вважатися таким антиадгезивом, який запобігатиме пошкодженню, що б не взаємодіяти зі сполучною такий антиадгезив повинен охороняти як створену деталь, так і обладнання. Його застосування має робити виробничі процеси швидшими, економічними і вигідними. Використання антиадгезиву повинно скорочувати час знаходження формованого матеріалу у формі. У той же час необхідно з'ясувати переваги застосування внутрішніх і зовнішніх антиадгезивів. Зробити обґрунтований вибір про застосування того чи іншого типу антиадгезиву можна буде при обліку наступних чинників:

1.  Особливості полімерних композицій, з якими антиадгезив буде використовуватися. Чи буде, і в якій мірі виявлятися в цій системі антиадгезійний ефекту?
   
2.  Технологічний процес і умови технологічного процесу, в якому використовується полімерна композиція. Чи буде наявність таких агентів впливати на ливарні форми? Чи будуть антиадгезиви сумісні з умовами виробництва? Чи будуть ливарні форми залишатися чистими? Чи знизиться мінімальна тривалість технологічного процесу? Якщо форми потрібно буде часто чистити, чи не зашкодить це формам? Чи сумісні антиадгезиви (зовнішні або внутрішні) з такими операціями, як фарбування і склеювання деталей? Якщо агенти зовнішні, чи достатньо у виробничому циклі часу для їх нанесення?
   
3.  Вимоги, що пред'являються до кінцевої продукції. Якщо застосовуються внутрішні антиадгезиви, чи не будуть вони погано впливати на властивості готової продукції? Якщо застосовуються зовнішні антиадгезиви, то який тип обробки бажаний? Чи повинен бути прийнятий до уваги косметичний ефект
   
4.  Безпека застосування зовнішніх антиадгезивів. Які розчинники будуть використовуватися? Які вимоги до вентиляції? Чи можлива поява дерматитів у обслуговуючого персоналу? У разі застосування внутрішніх агентів чи не виникає ефект подальшого виділення його «випаровуванням» на поверхні матеріалу?
   
5.  Економічність. Як подіє застосування антиадгезивиу на ціну одиниці виробу? Чи вважатиметься внесення антиадгезиву окремою технологічною операцією? Чи всі складові компоненти вартості прийняті до уваги? Це особливо важливо, коли антиадгезив закуповується. Розгляд вартісних критеріїв істотно більш поширене і є розумним критерієм.
   

Як показано вище, існує декілька можливостей вибору між зовнішніми і внутрішніми антиадгезивами. У багатьох випадках такого вибору не існує. Так, наприклад, ручна викладка вимагає застосування зовнішніх антиадгезивів. Склопластики з поліефірним сполучним можна отримати тільки із зовнішніми агентами. У той же час ЕУП, ЕСП і премікси, одержувані методом пресування в металевій матриці, вимагають застосування внутрішніх антиадгезивів. Багато операцій лиття під тиском розроблені в розрахунку на присутність внутрішніх антиадгезивів і навіть обладнання проектується з урахуванням застосування саме цих агентів. У недавньому минулому в якості антиадгезиву при виробництві композиційних матеріалів широко застосовувалося змазуванні поверхонь. Із зростанням швидкостей виробничих операцій повинен бути вдосконалений і цей метод. В результаті дослідницької роботи були розроблені внутрішні антиадгезиви, що не розпадаються в процесі застосування. Широко використовуються також силікони, які легкі в переробці, тому що можуть розпорошуватися повітрям, що забезпечує можливість нанесення їх навіть на малі ділянки поверхні. Однак якщо поверхня забруднюється, це може перешкодити подальшим операціям склеювання і фарбування. Ця обставина буває досить істотною. Зокрема, на літакобудівних і деяких ракетобудівних виробництвах застосування силіконів заборонено.

Зовнішні антиадгезиви:

Зовнішні антиадгезиви не погіршують властивостей полімерів. Найчастіше їх витрата менше, ніж при застосуванні внутрішніх антиадгезійних агентів. У той же час існує думка, що зовнішні антиадгезиви переносяться з формувального обладнання на поверхню виробу, забруднюючи останнє. Дійсно, попадання антиадгезиву з поверхні форми на поверхню виробу небажано, оскільки, це вимагає ще однієї технологічної операції - очищення. Найчастіше розчинники, здатні видалити антиадгезійні агенти, які не сумісні з матеріалом виробу. Отже, необхідно застосовувати такі агенти, які не переносяться на вироби.

Більшість зовнішніх антиадгезивів наноситься методом пульверизації, промиванням або зануренням. Так як вони наносяться на поверхні форм, стан останніх особливо важливий. Якісна підготовка поверхні формувального обладнання може гарантувати якісне нанесення покриття з незабрудненого антиадгезиву. Силіконові масла наносяться зазвичай у вигляді розчинів в толуолі або уайт-спіриті. Воски повинні наноситися з хлорсвмісними розчинниками, такими як метиленхлорид, трихлоретилен, перхлоретилен. Поверхня форми перед обробкою повинна ретельно очищатися і від залишків полімеру, і від надлишків антиадгезиву, причому методи очищення залежать від типу матеріалу, що застосовується в формувальної конструкції. Наприклад, форми з алюмінію можуть промиватися мурашиної кислотою. Сталеві деталі легко очищаються в спиртових розчинниках. Мідні форми очищаються кисневмістними препаратами, а нікелеві очищаються за допомогою спеціально розроблених промислових (комерційних) препаратів. Існують методи і абразивного очищення поверхні. Найчастіше для цієї мети використовують скляні намистинки, подрібнений пісок або вапно, шкаралупа горіхів. У таких випадках всі сліди масел, воску та інших сторонніх включень повинні видалятися до нанесення нового антиадгезиву. Для деяких із застосовуваних антиадгезивів необхідне проведення циклу затвердіння. Оптимальна міцність нанесеної плівки та її антиадгезійні ефекти досягаються при точному дотриманні технології.

Число необхідних обробок антиадгезиву буде визначатися завжди конфігурацією форм і абразивними властивостями перероблюваних полімерів. Армовані пластики, природно, мають дуже високі абразивні властивості. Це не означає, що форми повинні щоразу заново оброблятися антиадгезивами. Поверхня форми, поки вона ще гаряча, обробляється лише в тих місцях, де виявлено відсутність антиадгезивної плівки. У разі операцій нанесення антиадгезиву на гарячу поверхню використовуються спеціальні склади, призначені для підвищених температур. Проте відповідно до технологічних регламентів повинна проводитися повне очищення та обробка форм. Надійність покриття визначається хорошою сумісністю ретельно очищеної поверхні і свіжого (знову нанесеного) антиадгезиву.

В основному, вимоги до чистоти поверхні пред'являються при створенні композиційних матеріалів, особливо в літакобудуванні при застосуванні технології ручної викладки і пресуванні. Чим вище температура переробки матеріалу, тим більше виникаючі труднощі і тим вище вимоги до антиадгезиву. Все сказане вище вірно, але є не тільки результатом застосування високих температур переробки. Більшість композиційних матеріалів, що застосовуються в літакобудуванні, містить в якості сполучного епоксидні смоли. Якщо антиадгезійних властивостей поверхні форм виявляються недостатніми, то може відбутися пошкодження не тільки формуючої деталі, але і форми; при добуванні деталі на поверхні формувального обладнання можуть виявитися й відколи, і задири. Крім того, враховуючи розміри і складний профіль отриманих виробів, найчастіше не представляється можливим очистити їх від залишків антиадгезиву, перенесених з форм на поверхню деталей. Таким чином, для літакобудування одним з найважливіших завдань є вимога неперенесення антиадгезиву на поверхню виробу.

Деякі, часто використовувані антиадгезиви та їх характеристики:

1.  Воскоподібні речовини. Існують як натуральні, так і синтетичні воски, використовувані як антиадгезиви. Найчастіше використовуються парафіни і мікрокристалічні воски, воски рослинного і тваринного походження. Істотний внесок вносить застосування синтетичних восків. У цій якості можуть бути використані практично всі органічні матеріали з числом атомів вуглецю більше 10 (C10 і вище).
   
2.  Солі металів. До категорії широко використовуваних як мастил жирних кислот відноситься стеаринова кислота. Вона має вузьку область температури плавлення і володіє хорошими змочуючими властивостями. Головні похідні стеаринової кислоти, такі як солі кальцію, цинку і т. д., можуть бути використані як антиадгезиви. Залежно від переробляючого полімеру і поверхні форм застосовується та чи інша сіль стеаринової кислоти. Найчастіше використовується кальцієва сіль. Цинкові солі нестабільні, але використовуються, якщо ставиться завдання відсутності токсичності. Найбільш ефективний стеарат кальцію, диспергований в полівініл-хлориді. У технологічних процесах отримання гум використовуються також алюмінієві і магнієві солі стеаринової кислоти.
   
3.  Полівініловий спирт використовується в основному для отримання плівок з водних розчинів або екстрагуванням.
   
4.  Поліаміди знаходять застосування лише у вигляді екстрадованих плівок, так як нерозчинні у більшості доступних розчинників.
   
5.  Поліетилен використовується у виробництві та упаковці не затверджених єднальних (сирих гум), а останнім часом - для різних видів упаковок (ламіновані папери).
   
6.  Силікони. Всі види промислово вироблених силіконів володіють високими точками кипіння, малої летючість, низьку теплопровідністю і поганою окисною здатністю. Силікони застосовуються у вигляді рідин, смол і масел (Сіонол АН3).
   
7.  Фторвуглеводні. Фторвуглеводні полімери можуть вживатися у вигляді листів і дисперсій. Один з видів застосування - покриття фторвуглеводнів кухонного посуду. Технологічно це виробляється нанесенням дисперсії з подальшими сушінням і спіканням при 250 ° С. З усіх видів найбільше поширення отримали полімери тетрафторетилену. З метою забезпечення безпеки при нанесенні цих речовин пульверизацією слід уникати попадання бризок на тютюн, а також куріння під час цієї операції. Полівінілфторид - утворює плівку завтовшки 0,05 мм, що є антиадгезивним покриттям при автоклавному пресуванні. Так як отверджувачі, що входять до складу деяких препаратів, включають комплекс BF3, який розкладає полівінілфторид, необхідно використовувати додатково не випаровуючі покриття, якщо використовуються саме ці препреги.
   
8.  Неорганічні компаунди - це найстаріші з відомих антиадгезивів. Так як вони найчастіше нерозчинні, то використовуються у вигляді пудр або сильно подрібнених пластинчастих кристалічних структур. Найбільш важливими в цьому класі є тальк і слюда. Вони використовуються у вигляді дрібної пудри, розпилюється або втираються в поверхню. У деяких випадках вони змішуються зі стеаратами металів для досягнення кращих антиадгезійних властивостей.
   

Внутрішні антиадгезиви:

Існує ряд переваг при застосуванні внутрішніх антиадгезивів, які дозволяють виключити ряд технологічних операцій. Виключається спеціальна чистка прес-форм. Виключається також вплив випаровування летючих речовин. У деяких випадках введення внутрішнього антиадгезиву підвищує ударну в'язкість жорстких полімерів; в ряді застосувань внутрішні антиадгезивів виявляються дуже економними. Однак при їх використанні необхідно мати гарантії, що їх введення не погіршить ні фізичних властивостей, ні інших характеристик матеріалу. На практиці внутрішні антиадгезиви використовуються в основному в пултрузійних технологічних процесах, коли готова продукція може відносити зовнішні антиадгезиви. Лецитин був одним з перших застосовуваних внутрішніх антиадгезивів. Однак у зв'язку зі складністю його отримання, пастоподібною консистенцією, що утрудняє введення в матеріал, сьогодні він широко не застосовується. Найбільш поширеними видами внутрішніх антиадгезивів є стеарати металів. Вони мають і ту перевагу, що введенням їх можна досить широко варіювати склад для деяких компаундів на основі поліефірів. Найбільш часто використовуються стеарати кальцію і цинку. Стеарат кальцію покращує блиск поверхні і в ряді випадків її колір. Хоча стеарат цинку більш дорогий, але він краще змішується з в'язкою вихідної масою. Так як вибір виду внутрішнього антиадгезиви вельми важливий для якості продукції, існує ряд розумних випробувань, що дозволяють оцінити кінцевий результат і процес перед прийняттям остаточного рішення.

При росплавлюючих технологіях внутрішні антиадгезиви можуть бути введені на перших технологічних стадіях методом прямого перемішування з гранулами термопласта. У термореактивних зв'язуючих внутрішні антиадгезиви вводяться і змішуються зі сполучною до введення каталізаторів та інших добавок. Крім того, стеарати, органофосфати, мила, силіконові масла, віск і ряд сполучних також можуть бути використані в якості внутрішніх антиадгезивів. При введенні внутрішніх антиадгезивів необхідно розуміти їх хімічну взаємодію з каталізаторами, прискорювачами реакції і те, як вони змінять процес отримання композиту. У ряді випадків підвищуються антистатичні характеристики, можуть зрости ударна в'язкість або характеристики. Може збільшитися і твердість поверхневих шарів.