Внешние антиадгезивы
Внешние антиадгезивы не ухудшают свойств полимеров. Чаще всего их расход меньше, чем при применении внутренних антиадгезионных агентов. В то же время существует мнение, что внешние антиадгезивы переносятся с формовочного оборудования на поверхность изделия, загрязняя последнее. Действительно, попадание антиадгезивов с поверхности формы на поверхность изделия нежелательно, так как это требует еще одной технологической операции — очистки. Зачастую растворители, способные удалить антиадгезионные агенты, не совместимы с материалом изделия. Следовательно, необходимо применять такие агенты, которые не переносятся на изделия; например, фирма «Фрекоут» разработала антиадгезивы, которые используются в случае, если требуется последующая покраска или операции, связанные с клеевыми соединениями отформованных деталей.
Большинство внешних антиадгезивов наносится методом пульверизации, промывания или погружения. Так как они наносятся на поверхности форм, состояние последних особенно важно. Качественная подготовка поверхности формовочного оборудования может гарантировать качественное нанесение покрытия из незагрязненного антиадгезива. Силиконовые масла наносятся обычно в виде растворов в толуоле или уайт-спирите. Воски должны наноситься с хлорсодержащими растворителями, такими как метиленхлорид, трихлорэтилен, перхлорэтилен. Поверхность формы перед обработкой должна тщательно очищаться и от остатков полимера, и от избытков антиадгезива, причем методы очистки зависят от типа материала, применяемого в формовочной конструкции. Например, формы из алюминия могут промываться муравьиной кислотой. Стальные детали легко очищаются в спиртовых растворителях. Медные формы очищаются кислородсодержащими препаратами типа «Куперайт», а никелевые очищаются с помощью специально разработанных промышленных (коммерческих) препаратов (например «Спикнспан»), Существуют методы и абразивной очистки поверхности. Чаще всего для этой цели используют стеклянные бусинки, измельченный песок или известь, скорлупу орехов. В таких случаях все следы масел, вос - ков и других посторонних включений должны удаляться до нанесения нового антиадгезива. Для некоторых из применяемых антиадгезивов необходимо проведение цикла отверждения. Оптимальная прочность нанесенной пленки и ее антиадгезионный эффект достигаются при точном соблюдении технологии.
Число необходимых обработок антиадгезивами будет определяться всегда конфигурацией форм и абразивными свойствами перерабатываемых полимеров. Армированные пластики, естественно, имеют очень высокие абразивные свойства. Это не значит, что формы должны каждый раз заново обрабатываться антиадгезивами. Поверхность формы, пока она еще горячая, обрабатывается лишь в тех местах, где обнаружено отсутствие антиадгезионной пленки. В случае операций нанесения антиадгезива на горячую поверхность используются специальные составы, предназначенные для повышения температур. Однако в соответствии с технологическими регламентами должна проводиться полная очистка и обработка форм. Надежность покрытия определяется хорошей совместимостью тщательно очищенной поверхности и свежего (вновь нанесенного) антиадгезива.
В основном требования к чистоте поверхности предъявляются при создании композиционных материалов, особенно в самолетостроении при применении технологии ручной выкладки и прессовании. Чем выше температура переработки материала, тем больше возникающие трудности, тем выше требования к анти- адгезивам. Все сказанное выше верно, но является не только результатом применения высоких температур переработки. Большинство композиционных материалов, применяемых в самолетостроении, содержит в качестве связующего эпоксидные смолы. Если антиадгезионные свойства поверхности форм оказываются недостаточными, то может произойти повреждение не только формуемой детали, но и формы; при извлечении детали на поверхности формовочного оборудования могут оказаться и сколы, и задиры. Кроме того, учитывая размеры и сложный профиль полученных изделий, чаще всего не представляется возможным 426 очистить их от остатков антиадгезивов, перенесенных с форм на
Поверхность деталей. Таким образом, для самолетостроения одной из важнейших задач является требование непереносимости антиадгезивов на поверхность изделия.
За исключением перфторированных соединений типа «Видаке соулд» фирмы «Дюпон», а также одного или двух видов силиконовых антиадгезивов, являющихся окрашиваемыми и незагрязняю - щими, на заводах пользуются обычно естественными антиадгези - вами. В исходном состоянии силиконы нежелательны при производстве и переработке материалов в самолетостроении, а в ряде случаев их применение запрещено [1 ]. Системы, предложенные фирмой «Фрекоут», представляют собой раствор высокореактивных материалов, которые полимеризуются на хорошо очищенной поверхности. После отверждения этих составов на поверхности формы образуется прочная, твердая, сухая и неотслаивающаяся сверхтонкая пленка. Необычность характеристик такого вида антиадгезивов заключается в том, что реакция полимеризации начинается со взаимодействия с обрабатываемой поверхностью. К другим уникальным свойствам этого агента следует отнести высокую термостойкость. Антиадгезивы фирмы «Фрекоут» могут использоваться при температурах выше 482 °С, что выше температуры эксплуатации любого другого антиадгезива внешнего типа. Такая высокая температура эксплуатации делает эти антиадгезивы незаменимыми в приложении к расплавному ротационному формованию. На сегодняшний день эти агенты используются повсеместно при получении расплавным методом изделий из сшитого полиэтилена высокой плотности.
Кроме перечисленных выше антиадгезивов используются и другие. Ряд их характеристик приводится ниже.
Воскообразные вещества. Существуют как натуральные, так и синтетические воски, используемые в качестве антиадгезивов. Чаще всего используются парафины и микрокристаллические воски, воски растительного и животного происхождения. Существенный вклад вносит применение синтетических восков. В этом качестве могут быть использованы практически все органические материалы с числом атомов углерода более 10 (С10 и выше).
Соли металлов. К категории широко используемых в качестве смазок жирных кислот относится стеариновая кислота. Она имеет узкую область температуры плавления и обладает хорошими смачивающими свойствами. Главные производные стеариновой кислоты, такие как соли кальция, цинка и т. д., могут быть использованы в качестве антиадгезивов. В зависимости от перерабатываемого полимера и поверхности форм применяется та или другая соль стеариновой кислоты. Чаще всего используется кальциевая соль. Цинковые соли нестабильны, но используются, если ставится задача отсутствия токсичности. Наиболее эффективен стеарат кальция, диспергированный в поливинил - хлориде. В технологических процессах получения резин используются также алюминиевые и магниевые соли стеариновой кислоты.
Поливиниловый спирт используется в основном для получения пленок из водных растворов либо экструдированием.
Полиамиды находят применение только в виде экструди- рованных пленок, так как нерастворимы в большинстве доступных растворителей.
Полиэтилен используется в производстве и упаковке неот- вержденных связующих (сырых резин), а в последнее время — для различных видов упаковок (ламинированные бумаги).
Силиконы. Все виды промышленно производимых силиконов обладают высокими точками кипения, малой летучестью, низкой теплопроводностью и плохой окислительной способностью. Силиконы применяются в виде жидкостей, смол и масел.
Фторуглероды. Фторуглеродные полимеры могут употребляться в виде листов и дисперсий. Один из видов применения — покрытие фторуглеродами кухонной посуды. Технологически это производится нанесением дисперсии с последующими сушкой и спеканием при 250 °С. Из всех видов наибольшее распространение получили полимеры тетрафторэтилена. В целях обеспечения безопасности при нанесении этих веществ пульверизацией следует избегать попадания брызг на табак, а также курения во время этой операции. «Тедлар» — поливинилфторид фирмы «Дюпон» — образует пленку толщиной 0,05 мм, являющуюся антиадгезионным покрытием при автоклавном прессовании. Так как отверди - тели, входящие в состав некоторых препрегов, включают комплекс BF3, разлагающий «Тедлар», необходимо использовать дополнительные неуносимые покрытия, если используются именно эти препреги.
Неорганические компаунды — это самые старые из известных антиадгезивов. Так как они чаще всего нерастворимы, то используются в виде пудр или сильно измельченных хлопьеоб - разных кристаллических структур. Наиболее важными в этом классе являются тальк и слюда. Они используются в виде мелкой пудры, распыляемой или втираемой в поверхность. В некоторых случаях они смешиваются со стеаритами металлов для достижения лучших антиадгезионных свойств.