آنچه در مقاله “تسهیل جدا کردن قطعه از قالب با رهاساز” می خوانید:
- – معرفی رهاسازهای قالب
- -دسته بندی رهاسازها:
- رهاساز خارجی
- -آماده سازی قالب
- رهاساز داخلی
- معرفی تنها رهاساز داخلی ایرانی
- -رفع ایراد
رهاسازهاي قالب:
عوامل رهاساز از قالب يا mould release agent يك جزء ضروري در طراحي و ساخت قطعات قالبگيري از قبيل لاستيك، پلاستيك و كامپوزيت محسوب مي‌شود. اين ماده به شكل يك پوشش فوق العاده نازک روي سطح قالب قرار مي‌گيرد و انرژي سطحي آن را كاهش مي‌دهد و اجازه مي‌دهد كه قطعه قالبگيري شده به سهولت از سطح قالب جدا شود.
يك رهاساز مناسب، بدون آنكه ماده زائدي بر سطح بجاي گذارد، چندین بار قابلیت جدا سازی قطعه از قالب را دارد . لذا استفاده از این ماده زمان لازم براي تميزكاري قالب را كاهش داده و هزينه‌هاي توليد و نيز احتمال وجود نقص در سطح قطعه كمتر مي‌شود.
وقتي از يك تركيب جديد به عنوان مواد قالبگيري و سيستم رزين استفاده مي‌شود، انتخاب صحيح رهاساز يك مرحله مهم محسوب مي‌شود. اين انتخاب صحيح، زمان چرخه توليد را بهينه خواهد كرد، سطح نهايي قطعه قالبگيري شده را يکنواخت نموده، هرگونه عمليات تكميلي پس از قالبگيري (مانند پوليش‌كردن قبل از چسب زدن يا رنگ‌آميزي) را به حداقل خواهد رساند.
امروزه توليدكنندگان مواد رهاساز، دامنه وسيعي از محصولات را با توجه به مواردي مانند دماي قالبگيري و كيفيت سطح عمومي نهايي و نوع فرآيند ساخت قطعات كامپوزيتي، توليد و بهینه مي‌نمايند.
برای مثال: پديده‌ی تجمع رزين (Resin build-up) به عنوان یک مسئله رايج در روش‌هاي قالبگيري بسته مانند نفوذ در خلاء و RTM یک چالش فرآیندی به شمار می رود و رهاسازهاي خاصي براي به حداقل رساندن اين مشكل توسعه يافته‌اند.
رهاساز قالب نبايد حاوي موادي باشد كه از قالب رها شود و قبل از پخت از آن جدا نگردد. همچنين بايستي كاربرد آن اقتصادي باشد.
خصوصيات مطلوب يك رهاساز مشتمل بر موارد زير است:
- روش اعمال آسان
- زمان خشك‌شدن كوتاه
- عدم تجمع بر سطح قالب
- عدم انتقال به قطعه قالبگيري شده
- مقاومت حرارتي مناسب در دماي قالبگيري
- امكان جداسازي مكرر
- حداقل بو
- ملاحظات زيست محيطي (وجود قوانين زيست محيطي، كاربرد رهاسازهاي عاري از حلال (معمولاً پايه آبي) را افزايش داده‌اند.)
دسته بندی رهاسازها:
رهاسازهاي قالب به دو گروه عمده خارجي (external) كه بر سطح قالب اعمال شوند و داخلي (internal) كه با سيستم رزيني مخلوط گردند، تقسيم مي‌شوند.
1. رهاسازهاي خارجي
همان گونه كه بيان شد رهاسازهاي خارجي بر سطح قالب اعمال مي‌شوند و اعمال صحيح آنها بر سطح قالب، در اطمينان يافتن از كارايي بهينه آنها حائز اهميت است. اينگونه مواد معمولاً يا با دست اعمال مي‌شوند (كه اخيراً برخي شركت‌ها پارچه‌هاي آغشته به رهاساز نيز به بازار عرضه نموده‌اند) و يا اسپري مي‌شوند. البته هر دو روش احتياج به مهارت دارند. انواع واکس‌هاي مرسوم در فرآيندهاي دستي از اينگونه‌اند. در مواقعي که قالب نو است و يا نمي‌خواهيم واکس به سطح قطعه منتقل شود، از محلول پلي وينيل الکل (PVA) در آب يا الکل نيز، استفاده مي‌شود. اينکار در مواقعي که از رهاسازهاي سيليکوني استفاده مي‌شود، از پديدة چشم ماهي (عدم خيس خوردگي موضعي) جلوگيري مي‌نمايد.(اگر نمی دونید پدیده ی چشم ماهی چیه به مقاله “رفع عیوب ژلکوت2” سر بزنید)
اغلب رهاسازها در يك حلال حل مي‌شوند ولي به تدريج در سالهاي اخير، به دليل محدوديت‌هاي زيست‌محيطي و نيز قوانين بهداشتي جاي خود را به محلول‌هاي پايه آبي مي‌دهند. مهمترين ضعف سيستم‌هاي پايه‌آبي زمان طولاني‌تر تبخير آب است كه آنرا تا حدي با تغليظ سيستم جبران مي‌كنند و از اين رو بيشتر براي قالب‌هاي گرم شونده توصيه مي‌شوند.
ويژگي‌هاي يك رهاساز خارجي مطلوب عبارتند از:
- كاربرد آسان
- سهولت مرطوب كردن سطح
- خشك شدن سريع
- پوليش آسان
- عدم انتقال به سطح قطعه قالبگيري‌شده
- رهاسازي چندباره قابل پيش‌بيني
از نظر تجاري، اغلب انواع مرسوم رهاسازها از جنس واكسي مي‌باشند كه بايستي مكرراً اعمال شوند (رهاساز مصرف شونده).
در سالهاي اخير رهاسازهاي نيمه‌دائمي نيز عرضه شده‌اند. اين مواد با يكبار اعمال، امكان چندين بار جدايش را فراهم مي‌كنند و از اين طريق، زمان چرخه توليد را كاهش مي‌دهند. رهاسازهاي نيمه دائمي، محلول‌هاي رزيني واكنش‌گر مي‌باشند كه در سطح قالب پخت (شبكه‌اي) مي‌شوند و بدين روش يك لايه رهاساز خنثي و بادوام ايجاد مي‌نمايند. اين مواد با قرارگيري در هوا يا دما و يا هر دو پخت مي‌شوند. بسته به نوع رهاساز، ممكن است اعمال و پخت در دماي محيط و يا بر سطح قالب گرم انجام شود. بسياري از انواع رهاسازهاي پايه‌آبي با استفاده از يك چرخه گرمايي پخت مي‌شوند.
آماده سازي قالب
اعمال صحيح يك رهاساز خارجي در جهت اطمينان از كارايي صحيح آن حائز اهميت است. صرف زمان بابت آماده سازي صحيح سطح قالب، اطمينان از تميزي آن و ميزان صحيح رهاساز، براي تضمين رهاسازي مكرر با يكبار اعمال رهاساز، ضروري است.
اغلب توصيه مي‌شود سطح قالب با آب و ساير حلال‌ها تميز شود تا از پاكسازي آلودگي‌ها اطمينان حاصل شود. در مورد قالب‌هاي نو بايد دقت شود، مهاجرت استايرن باقيمانده به سطح، باعث از بين رفتن رهاساز اعمالي و درنتيجه چسبيدن قطعه به سطح نشود.
قالب تميزشده، بايستي فاقد رگه رگه سطح باشد و بايستي نوار چسب‌هاي معمولي به راحتي به آنها بچسبد. همچنين اين روش (نوار چسب) را مي‌توان بعد از اعمال رهاساز، به عنوان ارزيابي پوشش رهاساز روي قالب بكار برد. مي‌توان کيفيت چسبندگي نوارچسب را در نقاط مختلف قالب بررسي كرد و به عنوان كنترل در حين فرايند توليد از آن استفاده نمود. اگر نوارچسب بصورت مقايسه‌اي به برخي نقاط بيشتر بچسبد، روشن مي‌شود كه در آن نواحي نياز به مراقبت بيشتري وجود دارد.
گاهي بعد ازتميزكردن قالب، چند لايه سيلر (sealer) بر سطح آن اعمال مي‌شود تا ميكروتخلخل‌هاي احتمالي را بپوشاند و سطح يكنواخت‌تري ايجاد گردد. اينكار تعداد دفعات جدايي قطعه از قالب را افزايش مي‌دهد. در فرآيند پالتروژن و قالبگيري فشاري استفاده از اين نوع رها ساز مرسوم است.
2. رهاسازهاي داخلي
رهاسازهاي داخلي را قبل از قالبگيري، وارد فرمولاسيون رزين مي‌كنند. اين مواد در رزين (و يا حلال همراه آن (مانند استايرن در رزين پلي‌استر)) حل مي‌شوند. اين نوع رهاساز به هنگام پخت، از محلول خارج شده به سطح قالب مهاجرت مي‌كند. با اين شيوه زمان لازم براي اعمال رهاساز بر قالب و نيروي‌انساني مربوطه حذف مي‌شوند.
در جدول زير چند شرکت توليد کننده رهاساز و محصولات آنها آورده شده‌اند.
| نام شرکت | محصولات |
| Axel Plastics
(www.axelplastics.com) |
MoldWiz® external release agents, XTEND® semipermanent releases, plus process aid additives, mould cleaners and sealants. |
| Chem-Trend
(www.chemtrend.com( |
Chemlease® semi-permanent release agents, mould cleaners and mould sealers. |
| Franklynn Industries
(www.franklynnusa.com) |
Frankleen™ mould cleaners, DiamondKote™ mould sealers and DiamondKote™ semi-permanent mould release
coatings. |
| Henkel
(www.henkelna.com) |
Loctite® Frekote® mould release agents, plus mould
cleaners and sealers. |
| Huron Technologies
(www.hurontech.com) |
Off-the-shelf and custom mould release agents for
moulding thermoplastics and thermoset plastics. |
| Marbocote Ltd
(www.marbocote.co.uk) |
Marbocote® solvent- and water-based semi-permanent mould release agents. |
| poliya
(http://www.poliya.com.tr) |
Polivaks® release agents, paste waxes, polyvinyl alcohol (PVA). |
| Rexco Mold Care
(www.rexco-usa.com) |
PARTALL®, MARBALEASE® and FORMULA FIVE® mould
release agents, paste waxes, polyvinyl alcohol (PVA). coatings (parting film), fibreglass buffing compound and semi-permanent mould releases, mould sealer, and mould cleaners. |
| Specialty Products
(www.specialtyproductsco.com) |
HONEY WAX® paste and KANTSTIK® semi-permanent mould releases, lubricants, mould cleaners and sealers. |
| Valspar Composites
(www.valsparcomposites.com) |
Wax, semi-permanent and internal release agents. |
| E. und P. Würtz GmbH
(www.epwuertz.de) |
PAT® release agents, internal and external, solvent-based and solvent-free, processs additives and cleaning agents. |
| Zyvax Inc
(www.zyvax.com, www.waterworks4.com) |
Solvent-based and solvent-free mould cleaners, mould
conditioners, mould release agents, FlexZ adjustable slip coat system, and the WaterWorks aerospace release system. |
ويژگي‌هاي يك رهاساز داخلي مطلوب عبارتند از:
- قابليت انحلال در رزين
- حداقل تأثيرگذاري بر پخت
- حداقل تأثير بر رنگ
- عدم تأثير بر خواص فيزيكي- مكانيكي قطعه
- عدم تأثير بر عمليات تكميلي مانند چسباندن و رنگ‌آميزي قطعات
- جدايش يكنواخت و عدم تجمع بر سطح قالب
- كاهش قابل توجه زمان توليد (با حذف زمان اعمال رهاساز بر قالب)
به هنگام استفاده از رهاسازهاي داخلي بايد دقت زيادي داشت. چرا كه در اين حالت معمولاً هر قالبگيري يك عمل جداگانه محسوب نمي‌شود بلكه بصورت پيوسته قطعه در حال شكل‌گيري و خروج از قالب مي‌باشد (مانند فرآيند پالتروژن). معمولاً اين مواد در فرآيندهاي ماشيني استفاده مي‌شوند ولي در مورد قطعات دستي با پيچيدگي زياد نيز مي‌توانند بكار روند. يكي از مهمترين مزاياي اين نوع رهاسازها، نسبت به رها سازهاي خارجي كه احتياج به مهارت خاصي براي اعمال دارند، يكنواختي بيشتري در سيستم‌هاي توليدي است.
معرفی تنها رهاساز داخلی ایرانی با بهترین کیفیت:
این افتخار ماست که تنها رهاساز داخلی ایرانی را با عنوان رهاساز KEMLIZ 1921 به شما معرفی نماییم. این رهاساز داخلی به منظور روان سازی و رهایش قطعه از قالب و بدون نیاز به افزودنی جانبی برای رزین های پلی استر و اپوکسی فرمولاسیون شده و از نظر خواص به خوبی با مدل های برون مرزی رقابت می نماید. KEMLIZ 1921 در مقایسه با رهاساز های موجود در بازار بهترین گزینه جهت استفاده در فرآیندهایی با تولید پیوسته مانند پالتروژن ویا فرآیندهایی مانند قالبگیری BMC که باید عامل رهاساز داخل رزین اضافه شود؛ شناخته می شود و هیچ محصول دیگری از نظر خواص و قیمت توانایی رقابت با آن را ندارد.
رفع ايراد
معمولاً افراد هرگونه مشکل چسبندگي به قالب را ناشي از عملکرد ضعيف رهاساز مي‌دانند. اما بايد اذعان داشت، گاهي اوقات اين مشکلات مربوط به طراحي يا ساخت بد قالب است.
بسياري از قالب‌ها داراي شکل هندسي پيچيده، زائده (under cut) و بدون زاويه مناسب در سطوح عمودي ساخته مي‌شوند و اين امر منجر به قفل شدن مکانيکي قطعه و قالب مي‌شود.
گاهي نيز درهم رفتگي مکانيکي قطعه و قالب، ناشي از تخلخل سطح قالب و در نتيجه نفوذ رزين به داخل آن حفرات ريز است. اين امور باعث مي‌شود جدايي قطعه از قالب پس از پخت رزين غير ممکن شود.
فرض اشتباه ديگري که در آماده سازي سطح قالب وجود دارد، اين است که بين ابزار و مواد پرداخت مورد استفاده در قالب و مواد ساير کاربردها (مانند پرداخت رنگ خودرو) تفاوتي وجود ندارد در حاليکه اينگونه نيست.
موادي که براي پرداخت سطح خودرو استفاده مي‌شود، باعث چسبندگي قطعه به قالب مي‌شود. کارهاي علمي نشان مي‌دهد که اين ذرات باقيمانده، حتي درصورت 3 تا 4 بار پوشش واکس نيز بر سطح قالب باقي مي‌مانند. فرمولاسيون‌هاي مناسب مواد کامپوزيتي، امولسيوني هستند و باقيمانده مواد پرداخت به راحتي با آب شسته مي‌شوند.
نکته ديگر در اين مورد بحث تغييراتي است که گاه کاربران به دلايل اقتصادي در فرمولاسيون مواد ايجاد مي‌کنند (مثلاً حلال اضافه مي‌کنند).
شرايط آب و هوايي نيز در عملکرد ناقص رها ساز مؤثر است. مثلاً هواي سرد يا رطوبت زياد مانع خشک شدن کامل فيلم PVA اعمالي مي‌شود. در اين شرايط بايستي قالب را از قبل گرم نمود.
اعمال يک لايه PVA پس از واکس، بخصوص براي قالب‌هاي نو جدايي قطعه را تضمين مي‌کند. بخصوص اينکه در صورت ناکافي بودن واکس، فيلم PVA را مي‌توان با آب گرم از سطح بين قالب و قطعه شست و قطعه را آزاد نمود. ضمن آنکه مزيت کلي عدم انتقال واکس به سطح قالب و مشکلات احتمالي ناشي از آن در چسباندن قطعه يا رنگ آميزي نيز بروز نخواهد کرد.
مشكلات مربوط به جدايش مي‌تواند دلايل مختلفي داشته باشد. برخي از مشكلات رايج در اينجا آورده شده‌اند:
1) خيس‌خوردگي ضعيف رهاساز پس از خشك‌شدن
- قالب را به منظور برداشتن رگه‌ها (streaking) پوليش كنيد.
- ميزان رهاساز اعمالي را كاهش دهيد.
- از عدم وجود مواد آلوده‌كننده و تضعيف كننده خيس‌خوردگي مانند رطوبت، روغن و گرد و غبار مطمئن شويد.
2) سطح با كيفيت پايين
- كيفيت پايين قالب
- اعمال رهاساز زيادي
- تجمع (build-up) رهاساز
3) چسبيدن/ رهاسازي ضعيف (poor release/sticking)
- طراحي يا ساخت ضعيف قالب (بخصوص در مورد قالب‌هاي پيچيده)
- تخلخل در سطح قالب (كه بايد سيلر و رهاساز اضافي اعمال كرد)
- رقيق‌شدن رهاساز
- آماده‌سازي ناقص قالب
- رهاساز كامل پخت نشده است (براي رهاسازهاي نيمه دائمي)
4) رهاسازي زودرس (pre-release) قطعه
- ميزان رهاساز اضافه
- خواص رزين (جمع‌شدگي بالا)
- حلال رهاساز تبخير شده است (يعني سيستم رهاساز حاوي مقدار بيشتري از عامل رهاساز است)
5) چشم ماهي (حفرات ريز در پوشش واکس اعمال شده)
- وجود حداقل مقادير روغن، سيليکون و … در محيط (که حتي مي‌تواند از طريق هوا منتقل شود).
- وجود رطوبت در هواي کمپرس شده مورد استفاده براي پاشش
- آلودگي‌هاي همراه با قلم‌موهاي جديد
مراجع:
- Mould releases – an overview, Reinforced plastics, July/August 2008.
- Release agent Trouble shooting guide, Valspar Composites, 2007.