مواد جداکننده قالب در صنعت پلی یورتان

 

به طور کلی، مواد جداکننده قالب یا همان واکس های قالبی به منظور جلوگیری از چسبیدن  فوم به قالب که موجب آسیب دیدن قطعات فوم به قالب می گردد، مورد استفاده قرار می گیرند. مواد جدا کننده قالبی معمولا لایه نازکی از مواد نفتی یا شبه جامد اند که بر روی سطح قالب پاشیده می شود. این لایه، از تماس بین قالب و فوم تشکیل شده جلوگیری می کند. بنابراین اگر از مواد جدا کننده در قالب استفاده نشود، در حین برداشت از قالب، با مقاومت فوم روبرو شده که منجر به پارگی آن می گردد. چسبیدن فوم به سطح قالب در اثر عدم استفاده از مواد جداکننده همچنین موجب صرف زمان زیاد در پاک کردن فوم چسبیده شده به قالب می گردد.
در گذشته معمولا از روغن ها، گریس، صابون، استر و روغن پارافین به عنوان واکس جداکننده استفاده می شد. این نوع واکس ها می بایست با مواد پلی یورتان تزریق شده در قالب سازگار باشند و دما و فشار ایجاد شده در فرایند پخت کیفیت این واکس ها را تحت تاثیر قرار ندهد. البته اکثر مواد جداکننده مرسوم در اثر حرارت ایجاد شده در قالب مقاوم نبودند و موجب تخریب لایه نازک واکس بر روی قالب که متعاقبا عملکرد ضعیف در جدایش فوم از قالب می گشت. این عدم جدایش بیشتر در گوشه ها و نقاطی با زاویه منفی قالب که سطح آنها در تماس کمتری با واکس بود مشاهده می شد. مواد جداکننده مرسوم همچنین تمایل به اکسید شدن و باقی گذاشتن لایه نازکی از مواد اضافی و جرم بر روی سطح قالب می گشتند.  در این مقاله قصد داریم به برخی از سوالات متداول در انتخاب مواد جداکننده قالب ( واکس های قالبی) پاسخ دهیم.

جداکننده قالب در صنعت پلی یورتان

مواد جداکننده قالبی چگونه بکار گرفته می شوند؟

بکارگیری مواد جداکننده قالب بستگی به نوح حلال مصرفی، نوع واکس و فرایند تولید آن دارد. چگونگی استفاده از مواد جداکننده تاثیر زیادی بر عملکرد این مواد خواهد گذاشت. در اکثر موارد، مواد جداکننده توسط گان ( تفنگی) و یا دستگاه اسپری ( دستی یا اتوماتیک) استفاده می شود. اندازه نازل اسپری بایستی به منظور اتمایز شدن مناسب و تشکیل لایه نازک بر روی سطح قالب تنظیم شود ( بسته به میزان ویسکوزیته و دبی خروجی).

آیا مواد جدا کننده قالب قبل از استفاده نیاز به آمیختن (میکس شدن) دارند؟

بله. با توجه به اینکه بیشتر مواد جداکننده قالبی محلولی از مواد جامد و یک حامل ( پایه آب یا پایه نفتی) می باشند، فاز جامد پس از مدتی ته نشین شده و قبل از مصرف نیاز به هم زدن توسط میکسر دارد تا به خوبی به ترکیب همگن اولیه دست یافت.

مزایا و معایب انواع مختلف مواد جداکننده چیست؟

هر کدام از مواد جداکننده قالب نقاط قوت و ضعف مخصوص به خود را دارند که در اینجا به برخی از آنها اشاره می کنیم:
مواد جدا کننده پایه حلال ( واکس های حلالی):
مزیت: تشکیل لایه نازک بر روی سطح قالب در واکس های حلالی راحت تر و کار با مواد جدا کننده حلالی آسان تر از واکس های پایه آب می باشد. سرعت تبخیر حلال از سطح قالب را می توان بر اساس نوع و میزان حلال مورد استفاده به راحتی تنظیم کرد.
معایب: بر خلاف واکس های پایه آب، مشکلات سلامتی و ایمنی وجود دارد. ( به دلیل فراریت و آتش زا بودن)
واکس پایه آب:
مزایا: واکس های پایه آب، دوست دار محیط زیست هستند و خطرات آتش سوزی را نیز ندارند. در قالب هایی که نیاز به سرد شدن و پایین آوردن دما دارند مناسب اند. عملکرد واکس های پایه آب تولید شده با تکنولوژی های جدید قابل رقابت با واکس های پایه حلالی می باشد.
معایب: فرایند تولید واکس های پایه آب نیازمند استفاده ازتکنولوژی پیچیده تری در مقایسه با واکس های پایه حلالی می باشد. تشکیل لایه نازک بر روی سطح قالب ممکن است به اندازه واکس های پایه حلال آسان نباشد. مشکل حمله بیولوژیکی و ناپایداری ( به دلیل رشد میکروارگانیسم ها) در مواد جدا کننده پایه آب بیشتر مطرح است. سرعت تبخیر شدن از سطح قالب در مقایسه با مواد جداکننده پایه حلال، پایین تر است و ممکن است در عملیاتی که امکان افزایش دمای قالب به میزان مورد نیاز وجود نداشته باشد و یا زمان قالب گیری فوم به دلایل محدودیت زمانی کوتاه است توصیه نمی شود. مواد باقی مانده از واکس های پایه آب به دلیل حبس بخار آب و واکنش دادن با مواد پلی یورتان در حین عملیات پخت در قالب ممکن است بر عملکرد قالب تاثیر منفی بگذارد.

فاصله زمانی لازم بین اعمال مواد جدا کننده بر روی قالب و تزریق مواد اولیه پلی یورتان در قالب چقدر است؟

نکته کلیدی، خشک شدن کامل سطح قالب قبل از تزریق مواد پلی یورتان به داخل قالب است. حلال یا آب موجود در مواد جدا کننده که نقش حامل را در مواد جدا کننده ایفا می کند می بایست قبل از تزریق مواد پلی یورتان به طور کامل از روی سطح تبخیر شود.

جداکننده قالب در صنعت پلی یورتان

چگونه یک قطعه تولیدی خاص ( کامپوزیت، پلاستیک، لاستیک و …) به انتخاب نوع مواد جداکننده قالب توصیه شده اثر می گذرد؟

به طور کلی، مواد جداکننده قالبی نباید از لحاظ شیمیایی با مواد تزریق شده در قالب ناسازگار باشد، لذا پیشنهاد یک مانع فیزیکی یا شیمیایی که از واکنش مواد با سطح قالب جلوگیری می کند پیشنهاد می شود. در صورت سازگاری مواد جداکننده و مواد فوم، مواد فوم می توانند در لایه نازک مواد جداکننده نفوذ کرده و به سطح قالب بچسبند. همچنین میزان سختی فوم و فشار ایجاد شد توسط واکنش در حین تولید مواد پلی یورتان نیز می تواند در انتخاب نوع مواد جدا کننده موثر باشد. مواد پلیمری ترموست، ترموپلاستیک، الاستومری و … همگی فرایند و شرایط تولید متفاوتی دارند که مستلزم استفاده از نوع مخصوصی از مواد جداکننده قالبی برای هر یک از این کاربردها است.

 پیشرفت تکنولوژی برای جایگزینی واکس های پایه حلال با حلال های پایه آب قالبی چقدر زمان نیاز دارد؟

این انتقال بستگی به الزامات صنعت و تولید دارد. صنایع متعددی دیگر حاضر به استفاده از واکس های پایه حلالی نمی باشند (به خاطر مشکلات سلامت و زیست محیطی). صنایعی مانند ریخته گری قالبی، کامپوزیت، تولید تایر، تولید لاستیک قالبی اخیرا به استفاده از واکس های پایه آب روی آورده اند. در صنعت پلی یورتان از هر دو نوع واکس پایه آب و پایه حلالی در قالب استفاده می شود. صنایع کامپوزیت و ترموپلاستیک در حال حاضر بیشتر از واکس های پایه حلالی استفاده می کنند.
بعلاوه کار با مواد جداکننده پایه آب از حساسیت بالاتری برخوردار است ( به دلیل سختی در تشکیل لایه نازک) و سرعت تبخیر آن از سطح قالب کمتر است. مواد جداکننده پایه آب نیازمند تکنولوژی بیشتری برای اطمینان از پایداری امولوسیون و مقاومت در برابر فعالیت های بیولوژیکی می باشند. با رفع این مشکلات، در آینده ای نزدیک استفاده از واکس های پایه آب با استقبال بیشتری روبرو خواهند شد.

 مواد جداکننده هیبریدی چیست؟

واکس هیبریدی از مزایای واکس های  پایه حلالی شامل تشکیل سریع لایه نازک روی سطح و تبخیر سریع حامل از روی سطح بهره می گیرد در عین حال، از آب ( به همراه مقدار اندکی حلال) که خطرات سلامت و زیست محیطی کمتری دارد به عنوان حامل در این واکس ها استفاده می شود.

چرا در صنعت خودرو برای تولید محصولات ترموپلاستی معمولا از مواد جداکننده عاری از سیلیکون استفاده می کنند؟

اعمال مواد جداکننده سیلیکونی بر روی سطح داخلی قطعه باعث می شود که سطح کار، روغنی به نظر برسد و پاک کردن سیلیکون از سطح قطعات پلاستیکی دشوار است. خطر آلودگی بخش رنگ خودروسازی توسط سیلیکون نیز از دیگر عوامل اجتناب استفاده از واکس های سلیکونی در صنعت خودرو می باشد.

تاثیر افزایش جرم مواد جداکننده بر روی سطح قالب چیست؟

انباشت مواد پسماند بر روی قالب ( موادی که قالب گیری شده یا محصولات جانبی و مواد پسماندی که توسط واکنش شیمیایی که در داخل قالب انجام می گیرد و یا جرم اضافی که  واکس بر سطح قالب بر جای می گذارد) تاثیر منفی بر عملکرد قالب در افت انتقال حرارت در قالب، تغییر در اندازه قطعات قالب گیری، بازدهی فرایند تولید و سطح ظاهری قطعه فوم می گذارد. جرم گرفتن حفره های قالب نیاز به پاک شدن فیزیکی یا شیمیایی منظم به منظور حفظ کیفیت محصولات دارد.
مشکل ایجاد جرم بر روی سطح قالب عمدتا از دو عامل ناشی می شود:
۱٫    وجود مواد جداکننده اضافی بر روی قالب به دلیل عدم انتخاب نوع مناسبی از مواد جداکننده برای یک کاربرد خاص ( مثلا نوع واکس مصرفی با دمای قالب سازگاری ندارد) و یا اعمال و پاشش بیش از حد مجاز واکس در قالب.
۲٫    استفاده کم مواد جداکننده: در این مورد، مواد پلی یورتان تزریق شده در قالب به آسانی از لایه نازک مواد جداکننده نفوذ کرده و به سطح قالب می چسبند و به مرور زمان موجب جرم گرفتگی قالب می گردند.

 در انتخاب یک جداکننده قالب چه عواملی باید در نظر گرفته شود؟

عواملی که در انتخاب یک ماده جداکننده مناسب باید مورد توجه قرار گیرد شامل:
•    جنس قالب
•    نوع مواد تزریقی در قالب
•    شرایط فرایندی مانند دما، فشار، فرایند قالبگیری
•    هندسه و شکل قالب
•    مسائل سلامت و محیط زیستی
•     میزان و قابلیت رقیق شدن واکس با حلال یا آب
•    تعداد دفعات ممکن در پاک نمودن قالب

معایب و مزایای مواد جداکننده سلیکونی و غیر سیلیکونی در چیست؟

مزیت واکس های سیلیکونی در جدا کردن آسان قطعه از قالب است. از معایب مواد جداکننده سلیکونی در عملیات بعدی روی قطعه مانند چسب زدن یا رنگ نمودن قطعه مربوط می شود که در صورت استفاده از این نوع واکس کار به مراتب دشوار می شود.

 

منبع