عوامل لغزش و ضد لغزش Slip Agents/AntiSlip Agents

ترکیبات لغزش مسئول کاهش قابل توجه ضریب اصطکاک سطح یک پلیمر هستند. علاوه بر تأمین روان‌کننده برای سطح فیلم، از آن‌ها برای تقویت پلیمر با خواص ضد استاتیکی، امکان آزاد سازی بهتر قالب، کاهش ویسکوزیته مذاب و خاصیت ضد چسبندگی نیز استفاده می شود. برخی از ترکیبات لغزنده‌ای که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، آمیدهای اسید چرب (اروکامید اولیه و اولآمید ( primary erucamideوoleamide ))، استرهای اسید چرب، استئارات‌های فلزی (به عنوان مثال، استئارات روی) و واکس‌ها هستند.

عوامل لغزش در فیلم‌ها و ورق‌های پلاستیکی جهت فراهم کردن روان‌کاری سطحی در حین و بلافاصله پس از فرآیند استفاده می‌شود. این مواد سازگاری محدودی دارند و به سطح مهاجرت می‌کنند. این مواد پوششی را فراهم می‌کنند که باعث کاهش ضریب اصطکاک می‌شود. عوامل لغزش باعث کاهش چسبندگی پلاستیک‌ها به خود شده و فرآیند بسته بندی پر سرعت را تسهیل می‌کند. این مواد همچنین می‌توانند خواص ضد الکتریسته ساکن و انعطاف‌پذیری کم را بهبود ببخشند و به عنوان رهاساز قالب عمل کنند. عوامل لغزش معمولاً استرهای اسید چرب اصلاح شده اند و به میزان ۱ تا ۳ قسمت به ازای ۱۰۰ قسمت پلیمر (Phr) استفاده می‌شود.

اسیدها

اسید استئاریک به خصوص در بسیاری از کاربردهای PVC به طور مکرر به عنوان روان‌کننده خارجی استفاده می‌شود.

می‌توان آن را به عنوان یک عامل مشترک مشاهده کرد، که در همکاری با سایر افزودنی‌های ضد لغزش و ضد انسداد، به یک اثر نهایی کمک می کند و غلظت مورد نیاز سایر مواد افزودنی را کاهش می‌دهد.

استرها

انواع عمومی

آمیدهای اسید چرب

این فرآیند از تابش مایکروویو به عنوان عنصر گرم کننده برای واکنش بین اسیدهای چرب و آمونیاک گازی آزاد شده توسط اوره در حضور یک کاتالیزور لوئیس در فشار جو و دمای بالا استفاده می کند.

واکس طبیعی و جای‌گزین‌هایش

نمک‌ها

پلیمرها

سایر

بخش قبلی نشان داد که عمل‌کرد اصلی افزودنی لغزش، کاهش ضریب اصطکاک است.

همچنین، گروه شیمیایی آمیدهای چرب که در بخش قبلی به طور مختصر در مورد آن بحث شد، متشکل از محبوب‌ترین مواد افزودنی لغزش است که توسط صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مکانیسم عمل‌کرد آن‌ها قابل درک است.

شکل‌های زیر مهم‌ترین جنبه‌های این ساز و کار را نشان می دهند.

توزیع عامل لغزش

شکل بالا نشان می‌دهد که هنگامی که یک عامل لغزنده با مذاب پلیمر مخلوط می‌شود، به مناطق آمورف پلیمری که در آن قرار دارد جذب می‌شود تا زمانی که مواد پلیمری به شکل مذاب درآید. با خنک شدن ، افزودنی لغزشی به دلیل انرژی متفاوت سطح، ناسازگار می‌شود و مهاجرت خود را به سطح مواد آغاز می‌کند. سرعت انتقال به تفاوت بین انرژی سطح پلیمر و مواد افزودنی بستگی دارد (هرچه اختلاف بیش‌تر باشد، سرعت انتقال نیز سریع‌تر است). ابتدا یک لایه در سطح پلیمر تشکیل می شود، به دنبال آن رسوب لایه‌های بعدی با رسیدن مولکول‌های جدید ماده ضد لغزش به سطح، تشکیل می‌شود.

شکل بالا نشان می‌دهد که آرایش مولکول‌ها در سطح بی‌نظم نیست اما ساختاری دارد که از تمایل دو سگمنت حاصل می‌شود که عامل لغزش را دربردارد. آمیدهای چرب که توسط این ساز و کار دو جزء ساختاری دارد، تشریح می‌شود. یک گروه آمیدی و یک زنجیر هیدروکربنی. زنجیر هیدروکربن تمایل زیادی به پلی‌اتیلن دارد که خواص خیلی مشابه دارد، و به این دلیل زنجیره‌های هیدروکربن در لایه اول در پلیمر با گروه‌های آمیدی‌شان که رویه مقابل هوا را تشکیل می‌دهند، قرار می‌گیرند.

زمانی که مولکول‌های عامل لغزش به سطح می‌رسند، لایه دوم رو تشکیل می‌دهند. مولکول‌های لایه دوم خودشان را با گروه‌های آمیدی رو به یکدیگر آرایش می‌دهند. این امر کاملاً طبیعی است، با توجه با این که گروه‌های عاملی مشابه تمایل به یک‌دیگر دارند مخصوصاً به این دلیل که آن‌ها  هر دو گروه اکسیژن و هیدروژن را دارند که به راحتی پیوند هیدروژنی ضعیف ایجاد می‌کنند.

نمودار بالا نشان می‌دهد که تا شروع به تشکیل یک لایه دوتایی، ضریب اصطکاک کاهش نمی یابد. فهم این مطلب آسان است، این را در نظر بگیرید که پیوندهای ضعیف به راحتی شکسته می‌شوند (به انرژی قابل توجهی برای شکستن آن‌ها نیاز نیست) و سطح فیلم‌ها لایه‌های روان‌کننده‌ای دارند که به راحتی روی هم سُر می‌خورند و این امر منجر به ارائه خواص لغزشی می‌شود که از این مواد انتظار داریم.

علاقه‌مندی بیش‌تر به ساز و کار به اطلاعات در مورد وضعیت عامل لغزش تراوش شده در حین عملیات تولید و فرآورش دارد که در آن فیلم‌ها با یاتاقان‌های راهنما و غلتک‌های فلزی بسیار تماس دارند که می‌توانند بر روی توزیع عامل لغزش روی سطح تأثیر بگذارند.

سازوکار بازپرسازی پوشش در حین تماس سطح فیلم پلیمری با اجزای مکانیکی خط تولید

این سازوکار پیشنهادی در شکل بالا نشان داده شده است. تماس فیلم با دستگاه قسمتی از عامل لغزش را از سطح فیلم حذف می­ کند اما تجمع عامل لغزش بر روی سطح قطعات فلزی در نهایت منجر به انتقال عامل لغزش به سطح فیلم می شود و از بین رفتن عامل لغزش به تدریج کاهش می­ یابد. فیلم­ ها در حین تولید و انبارداری تحت فشارهای پیچ در پیچ قرار می ­گیرند. تأثیر فشار بر مهاجرت عامل لغزش یکی از عناصر اصلی سازوکار عمل‌کرد آن است. نتایج مطالعات در این زمینه هنوز قطعی نیست. مشاهده شده است که زمانی که فشارهای زیادی بر روی یک فیلم اعمال شود، مقدار عامل لغزنده موجود در سطح کاهش می یابد. اگر فیلم­ ها روی هم انباشته می ­شدند و به فیلم­ ها فشار وارد می­ شد، مقدار عامل لغزش روی سطح فیلم­ها در مقایسه با سطح فیلم­ های جدا از هم افزایش می­ یافت. هم­چنین مشخص شده است که در مقایسه با سطوح مشترک فیلم/هوا و فیلم/تفلون، ترجیحاً به سطح مشترک فیلم/ فیلم مهاجرت می ­کند. این مطابق با مشاهدات صورت گرفته روی فیلم­های انباشته بر روی هم و تکی است اما هنوز هم توضیح اینکه چرا با افزایش فشار عامل لغزش کم‌تری به سطح مهاجرت می­کند دشوار است. به نظر می رسد یک فشار بحرانی وجود دارد که در فشارهای بیشتر از آن نفوذ عامل لغزش کاهش می­ یابد. در زیر این فشار بحرانی، فشار هیچ تأثیری بر فرآیند نفوذ را نشان نداده است. اختلاط مواد افزودنی منجر به توزیع یکنواخت آن در بالک ماده می­ شود اما ممکن است ماده افزودنی به طور مؤثری به سطح مهاجرت کند و در نتیجه توزیع یکنواختی در سطح فیلم ایجاد شود.

نرخ مهاجرت یک عامل اساسی است و به موارد متعددی از جمله ساختار شیمیایی ربط دارد. با طیف سنجی XPS مشخص شد که غلظت سطحی اولئامید به مدت ۳۰ روز افزایش یافت تا ثابت شد. در همین بازه­ زمانی، غلظت استئارامید در سطح ۳ برابر کم‌تر از اولئامید بود. اولئامید به دلیل وجود پیوندهای دوگانه در ساختار خود، تحت اکسیداسیون سطح قرار می ­گیرد. لازم به ذکر است که سازوکار فوق مبتنی بر مطالعات آمیدهای اسید چرب است در حالی که از سایر عوامل لغزش نیز برای اهداف مختلفی در ارتباط با کاهش ضریب اصطکاک استفاده می‌شود. به عنوان مثال، از افزودنی ­های فلوئورپلیمر برای بهبود اکستروژن فیلم استفاده می ­شود و در حین فرآیند به همان روشی عمل می ­کنند که آمیدها در فیلم نهایی عمل می­ کنند. افزودنی فلوروپلیمر با ماتریس پلیمر نیز سازگار نیست. در هنگام اکستروژن، به سطح فلز مهاجرت کرده و یک فیلم تشکیل می­ دهد که تأثیر قابل توجهی بر پارامترهای تولید دارد. کسر مذاب، گران‌روی، سرعت برش و فشار گلویی (gate) را کاهش می ­دهد. این امر باعث تولید سریع‌تر و مصرف انرژی کم‌تر می­ شود. برخی از این افزودنی ­ها به گونه ­ای تولید می­ شوند که فقط در حالت مذاب مهاجرت می ­کنند اما پس از جامد شدن در داخل مواد بی­ حرکت می ­شوند. این موضوع باعث می­ شود این مواد به طور کلی از سطح فیلم پاک شوند که این عدم حضورشان در سطح در برخی از عملیات­ های پساتولید یکی از نیازمندی­ های مهم به شمار می­ رود.

با توجه به توضیحات فوق، بدیهی است که عمل‌کرد افزودنی ­های لغزش به سازگاری آن‌ها با ماتریس و پدیده­ نفوذ بستگی دارد. هر دو مورد از نظر تئوری کاملاً خوب درک شده­ اند اما از لحاظ کاربرد این تئوری­ ها در سیستم ­های پیچیده که در آن­ ها از افزودنی­ ها استفاده شده باشد درک عملی بسیار کم‌تری وجود دارد. چنین سیستم­ هایی حاوی مواد افزودنی مختلفی هستند که با یکدیگر رقابت می­ کنند و عمل‌کرد یک‌دیگر را تحت تأثیر قرار می ­دهند (از جمله سازگاری و نفوذ که در عمل‌کرد عوامل لغزش بسیار مهم هستند).

عوامل ضد لغزش

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com