Środki rozdzielające AMBERSIL w przetwórstwie tworzyw sztucznych

Prezentujemy tekst na temat środków rozdzielających AMBERSIL w przetwórstwie tworzyw sztucznych.

Środki rozdzielające inaczej zwane antyadhezyjnymi lub antyprzyczepnymi stanowią najważniejszą część rodziny produktów pomocniczych przy produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych. Są zazwyczaj niezbędnym elementem procesu produkcji. Podstawowym powodem stosowania środków antyprzyczepnych jest konieczność fizycznego oddzielenia uplastycznionego gorącego tworzywa wprowadzonego do formy od jej ścianki. Środek rozdzielający ma stworzyć warstwę możliwie jak najbardziej cienką i jednocześnie nie ingerującą chemicznie i mechanicznie w wytwarzany element.

Stosowanie środka rozdzielającego jest z punktu widzenia przetwórcy tworzyw złem koniecznym. W przypadku idealnej formy i idealnego surowca nie miałby on zastosowania. Lecz życie bywa rzadko idealne. Formy mają różny stopień zużycia, mają wyrafinowane i skomplikowane kształty, stosowane surowce są nierzadko niższej jakości. Brak zastosowania separatora uniemożliwiającego przywieranie tworzywa do formy spowodowałby dużą ilość braków wynikających z:

• zakleszczania się produktu w formie (zwłaszcza przy skomplikowanych technologicznie detalach),
• lokalnego przypiekania się tworzywa do nierównomiernie rozgrzanej formy,
• pozostawania fragmentów przywartego tworzywa z poprzedniego cyklu wtrysku,
• nierównomiernego rozprzestrzeniania się tworzywa po całej powierzchni formy skutkującego niedolewaniem elementów

Straty powstałe w procesie produkcji mogą więc wystąpić niespodziewanie i spowodować wymierne koszty – przy czym nie chodzi tu nawet o wzrost odsetek braków produkcyjnych wpływających na zużycie surowca, lecz o niebezpieczeństwo uszkodzenia formy, której regeneracja może być kosztowna. Dobranie więc odpowiedniego środka antyadhezyjnego leży w szeroko pojętym interesie przetwórcy, koszt jego użycia jest wielokrotnie mniejszy od kosztu ewentualnych braków i uszkodzeń w przypadku niestosowania rozdzielacza.

Idealny środek rozdzielający powinien jednocześnie:

• znakomicie oddzielać tworzywo od formy,
• nie ingerować w wytwarzany wyrób (nie transferować na powierzchnię ani do struktury tworzywa),
• sprawdzać się w szerokim zakresie temperatur pracy,
• być uniwersalny (umożliwiać pracę z każdym typem tworzywa),
• nadawać się do każdego procesu produkcji (wtrysk, rozdmuch, wytłaczanie, formowanie rotacyjne, odlewanie),
• być łatwo usuwalny i nie odkładać się w formie,
• być wydajny i co za tym idzie tani w zastosowaniu.

Idealny środek rozdzielający spełniający wszystkie wyżej wymienione postulaty oczywiście nie istnieje. Dobór środka antyadhezyjnego jest więc najczęściej kompromisem, mniej lub bardziej świadomym wyborem użytkownika który powinien podejmować decyzję o zastosowaniu konkretnego produktu rozważając następujące aspekty:

• czy nastąpi późniejszy proces obróbki powierzchni (malowanie, zgrzewanie, klejenie)?
  To podstawowy aspekt wyboru rozdzielacza. Konieczność dalszej obróbki wyklucza możliwość użycia rozdzielacza silikonowego (którego wady i zalety zostaną omówione w dalszej części artykułu)
• jaki jest rodzaj przetwarzanego tworzywa?
  Wiele rozdzielaczy ma dość uniwersalne zastosowanie, lecz niektóre tworzywa (np poliwęglany) wymagają zastosowania bardzo delikatnego filmu. Inne odformowania (np. kauczuków) wprost przeciwnie – wymagają filmu mokrego, bogatego w środek smarny. Należy zastosować w obu przypadkach specjalizowany rozdzielacz.
• jaka jest temperatura cyklu produkcyjnego?
  Niektóre tworzywa (nylon, poliester) są odlewane lub ciągnione w temperaturach dochodzących do 300°C. Tutaj może być użyty tylko specjalny niepalny rozdzielacz dostosowany do tej temperatury pracy.
• jaki jest materiał formy?
  W przypadku użycia mniej typowych form (np. aluminiowych, żywicznych) należy użyć specjalizowanego rozdzielacza. Często mikroporowata forma wymaga jeszcze dodatkowego gruntowania.
• jakie są uboczne cechy środka rozdzielającego?
  Skład chemiczny wpływający na cechy uboczne niektórych środków rozdzielających (jak np. toksyczność, palność, klasa czystości) może mieć podstawowy wpływ na ich wybór. Uwarunkowania prawne (BHP, ochrona środowiska) oraz normy zewnętrzne lub wewnętrzne (np. atesty spożywcze) mogą mieć wpływ na wybór jednego środka spełniającego wyśrubowane parametry kosztem innego – standardowego.
• jaki jest kształt i wielkość wyrobu?
  Przykładowo, środki rozdzielające stosowane do produkcji drobnych elementów (np. detali zawierających drobny gwint) nie sprawdzają się np. przy produkcji dużych zbiorników wytwarzanych rotacyjnie.
• jaka jest faktura powierzchni?
  Aspekt szczególnie ważny przy produkcji poliuretanów i wyrobów kompozytowych. Uzyskanie gładkiej, matowej lub fakturowanej powierzchni wymaga użycia różnych środków rozdzielających.

Jak widać z powyższego, dość uproszczonego zestawienia parametrów produkcji tworzyw oczekiwania wobec rozdzielaczy są diametralne różne. Dlatego też nie istnieje jeden, uniwersalny środek antyadhezyjny do wszystkich zastosowań. Wręcz przeciwnie, AMBERSIL ma w ofercie nawet kilkanaście różnych rozdzielaczy – niektóre z nich są relatywnie uniwersalne, inne z nich są często „uszyte na miarę” jednego konkretnego procesu.

Inne środki pomocnicze

Środki rozdzielające stanowią najbardziej znaczącą, lecz nie jedyną część oferty skierowanej do przetwórców tworzyw. Poza nimi wyróżniamy następujące grupy produktów pomocniczych przy produkcji tworzyw:

• Środki czyszczące formy

Ich zadaniem jest zarówno przygotowanie powierzchni formy przed nałożeniem środka rozdzielającego i rozpoczęciem procesu produkcji jak również oczyszczenie formy po zakończeniu procesu produkcji i przed odłożeniem formy do przechowywania. Służą również do usuwania środka konserwującego po długotrwałym przechowywaniu form. Środek czyszczący formy jest zwykle mieszaniną kilku mocnych rozpuszczalników, które rozpuszczają nie tylko stare warstwy rozdzielaczy lub konserwanty, lecz są również w stanie usunąć resztki tworzyw pozostałych na formie w postaci nagarów, zwęgleń, zapieczeń. Niektóre środki czyszczące (np. Mould Cleaner) mogą być stosowane na gorącą formę, co znakomicie skraca czas serwisowania. Specjalizowane rozpuszczalniki mogą służyć również do mycia wyjątkowo delikatnych form żywicznych wykorzystywanych w produkcji laminatów (Polyester Mould Cleaner).

• Środki czyszczące układy plastyfikujące

Służą do czyszczenia ślimaków wytłaczarek i wtryskarek. Mają kluczowe znaczenie zwłaszcza w chwili, gdy należy szybko zmienić kolor produkowanego elementu (szczególnie przy dużym kontraście – np. z czerwonego na biały) i chodzi o wyeliminowanie śladowych pozostałości poprzedniego barwnika w nowo produkowanym elemencie. Preparaty tego typu występują zwykle w postaci gotowych granulatów a ich działanie polega na mechaniczno – chemicznym oczyszczeniu niedostępnych miejsc ślimaka (po uprzednim podgrzaniu układu do temperatury roboczej powodujące spienienie środka czyszczącego). AMBERSIL rekomenduje granulat POLYKLENE w wersji gotowej do użytku (RTU).

• Środki konserwujące formy

Służą do krótko i długookresowego zabezpieczenia form, które podlegają czasowemu przechowywaniu. Środki konserwujące są zwykle mocnymi środkami penetrującymi, które wnikając w mikropory powierzchni formy uniemożliwiają jej korozję tworząc na powierzchni nieprzepuszczalną warstwę.

Środki te mogą mieć kontrastowe zabarwienie sygnalizacyjne, mogą być też przeźroczyste (dla zabezpieczania form, które służą do produkcji elementów białych lub transparentnych). Preparaty te są zwykle samousuwalne podczas rozruchu produkcyjnego, można je również usuwać środkami czyszczącymi formy. W ofercie AMBERSILA występują trzy środki MOULD PROTECTIVE o zróżnicowanym zabarwieniu ochronnym i czasie ochrony.

• Środki smarne

Są specjalizowanymi smarami, które są dostosowane do specyficznych obciążeń i ruchów występujących we wtryskarkach i wytłaczarkach. Służą do smarowania wypychaczy, prowadnic i innych mechanizmów ruchomych. Są zwykle przeźroczyste i mają gęstą konsystencję.

Należy mieć świadomość, że środki pomocnicze (w tym rozdzielające) dla przetwórstwa tworzyw sztucznych są preparatami chemicznymi, co implikuje sposób postępowania z nimi. Nie są obojętne dla organizmu człowieka, należy przy ich stosowaniu przedsięwziąć odpowiednie środki ostrożności i przestrzegać procedur bezpieczeństwa określonych w kartach charakterystyki. Również przewóz i przesyłanie tych środków może podlegać pewnym rygorom – zwłaszcza przy transporcie dużych opakowaniach zbiorczych będą miały zastosowanie przepisy ADR.

Podział środków rozdzielających
Podstawowy podział środków rozdzielających wynika z ich składu – a precyzując z głównego składnika smarującego jakim jest silikon. Rozróżniamy środki antyadhezyjne silikonowe i bezsilikonowe.
Silikon jest znakomitą substancją bazową rozdzielacza. Jest niepalny, odporny termicznie i chemicznie, ma bardzo dobre właściwości izolacyjne i smarne. Nie jest toksyczny dla ludzi, nie ma smaku ani zapachu. Środki silikonowe są relatywnie tanie, nie odkładają się na powierzchni formy. Są stosowane w około 70 % procesów produkcyjnych.

Skoro środki silikonowe są tak znakomite, można zapytać – po co stosować inne? Niestety, poza swoimi zaletami posiadają też pewne niepożądane cechy, które eliminują je z użycia w wielu procesach. Silikon przenosi się bowiem na powierzchnię wytłaczanego wyrobu, potrafi nawet migrować w powietrzu na znaczne odległości.

Warstwa silikonu na produkcie jest praktycznie nieusuwalna. Co gorsza, warstwa ta uniemożliwia dalsze uszlachetnianie produktu. Jakiekolwiek malowanie, lakierowanie, zgrzewanie bądź klejenie gotowego elementu staje się praktycznie niemożliwe.

Dlatego też środki silikonowe wykorzystuje się głównie przy masowej produkcji elementów, które nie są dalej przetwarzane. Kubki, talerzyki, sztućce, obcasy butów, doniczki, opakowania to typowe produkty wytworzone przy użyciu rozdzielaczy silikonowych. Podstawowym rozdzielaczem silikonowym AMBERSILA jest Formula 6.

Dla innych zastosowań stworzono środki bezsilikonowe. Mogą bazować na różnych substancjach: woskach, glikolach, olejach roślinnych a nawet na olejach jadalnych. Środki bezsilikonowe mają zwykle nieco gorsze parametry pracy w porównaniu z silikonowymi – niższą maksymalną temperaturę pracy, słabsze własności rozdzielające, co powoduje, że są nieco mniej wydajne. Również ich cena jest zwykle nieco wyższa. Niedościgłą ich zaletą jest natomiast fakt, że nie transferują na powierzchnię wyrobu (lub transfer jest minimalny), co umożliwia malowanie lub inny rodzaj obróbki powierzchniowej. Standardowym rozdzielaczem bezsilikonowym jest Formula 7.

Rozdzielacze bezsilikonowe znajdą więc zastosowanie na przykład w przemyśle motoryzacyjnym, produkcji sprzętu AGD, RTV. Tam, gdzie liczy się przede wszystkim design produktu (uzyskiwany przez malowanie, lakierowanie) a zwiększony koszt użycia środka bezsilikonowego jest pomijalny.

W ostatnim czasie na rynku pojawiły się środki uniwersalne oparte na zmodyfikowanym silikonie hybrydowym. W założeniach łączą cechy pożądane środka silikonowego (dobre odformowanie) z zaletami środka bezsilikonowego (możliwość póżniejszej obróbki powierzchni). Migracja zmodyfikowanego silikonu została bowiem ograniczona do minimum. Środki tego typu zdobywają powoli coraz większą popularność. Ten typ produktów reprezentuje Formula 21.

Innym sposobem klasyfikowania środków antyadhezyjnych jest podział ze względu na typ przetwarzanych tworzyw. Specjalistycznych rozdzielaczy używamy więc do duroplastów, termoplastów, kauczuków, PVC, poliuretanów, żywic.

W każdym z tych przypadków rozdzielacz może być silikonowy lub bezsilikonowy.
Środki rozdzielające możemy również podzielić na nietrwałe (nieodkładające się w formie) oraz półtrwałe (tworzące warstwę wytrzymującą kilkadziesiąt cykli) np. Formula 12.

Warstwę rozdzielającą środka półtrwałego należy od czasu do czasu usuwać środkami czyszczącymi formy a następnie nakładać nową.

Kolejnym kryterium podziału (tym razem ze względu na bezpieczeństwo użytkowania) jest aspekt palności. Większość środków na rynku jest palna, co spowodowane jest głównie przez palny gaz pędny zastosowany w aerozolu, jak również przez ropopochodne smary będące zazwyczaj jednym z głównych składników rozdzielaczy. Nieliczne niepalne preparaty (zwykle wysokotemperaturowe) jako gaz pędny aerozolu wykorzystują niepalny dwutlenek węgla, lub są wodną zawiesiną. Niepalność preparatu ma jednak zwykle wpływ na dużo wyższą cenę dlatego też są one stosowane tylko tam, gdzie są technologicznie naprawdę niezastąpione. Niepalnymi środkami są m.in. Formula 1 HT i Formula 12.

Ważnym kryterium jest również rodzaj opakowania. Środki antyadhezyjne na polskim rynku są najczęściej dostępne w formie aerozolu. Ten typ opakowania pozwala na równomierne, precyzyjne pokrywanie powierzchni formy i aplikowanie preparatu w miarę potrzeby - gdy jakość odformowania się znacząco pogarsza. W zależności od wydajności preparatu, kształtu i stanu formy może się to odbywać co kilka lub kilkanaście (kilkadziesiąt dla środków półtrwałych) cykli produkcyjnych.

Dużym ułatwieniem są aerozole wyposażone w zawór 360°, umożliwiające aplikację do góry dnem co zwłaszcza może mieć znaczenie przy operowaniu na dużych i nietypowych formach.

Rozdzielacze występują również w opakowaniach luzem. Po pierwsze mogą to być typowe uniwersalne środki (mające odpowiedniki aerozolowe), które są dostosowane do automatów dozujących. W takie automaty wyposażone są zwłaszcza duże firmy produkcyjne wyposażone w dziesiątki wtryskarek.

Niektóre preparaty występują natomiast wyłącznie w formie płynnej. Dotyczy to zwłaszcza wytwarzania produktów, których jakość warstwy rozdzielających bezpośrednio wpływa na jakość i strukturę powierzchni tworzywa – poliuretanów, laminatów, niektórych kauczuków. Warstwy rozdzielacza muszą być wtedy precyzyjnie nakładane poprzez pistolet natryskowy, użycie pędzla, użycie miękkiej szmatki (często połączone z polerowaniem).

Niewielka grupa rozdzielaczy może występować również w konsystencji stałej, głównie jako pasty woskowe. Mają zastosowanie przy produkcji laminatów oraz poliuretanów, a nanosi się je najczęściej miękką ściereczką.