ما الخصائص التي تجعل زيت السيليكون ثنائي الميثيل مثاليًا للتزييت وإطلاق القوالب؟

زيت السيليكون ثنائي الميثيل له توتر سطحي منخفض يبلغ حوالي ٢٠ ملي نيوتن/متر، وهي درجة تمنح أداءً ممتازًا في عملية الإفلات من أسطح القوالب. ويمكنه تشكيل حواجز انحراف على المستوى الجزيئي تحد من التصاق المواد غير المرتبطة كيميائيًّا. وفي صب البولي يوريثان، أُظهر أنه يحقِّق معدل نجاح في الإفلات يتجاوز ٩٨٪ بغض النظر عن التعقيد الهندسي للقالب. وآلية الإفلات التي يعمل بها الزيت تتمثل في خفض القوى الشعرية التي تُسبِّب مقاومة عملية الإفلات وفخاخ السطح المنحني (المنيسكوس). وبعبارة أخرى، فإن الزيت قادر على إزالة العيوب السطحية الناجمة عن احتجاز الراتنج، وبالتالي يحسِّن سلامة الأجزاء المُنتَجة. وبعبارة أخرى، أُظهر أن هذه المادة تحافظ باستمرار على أداء الإفلات دون ترك أي بقايا لعامل الإفلات. وقد أدى ذلك إلى تقليل تكرار عمليات صيانة أدوات الإنتاج، كما ساهم في تحسين الاستقرار الأبعادي للأجزاء المُنتَجة. وهذا أمرٌ بالغ الأهمية عندما تكون الأجزاء المُنتَجة من القوالب تتطلّب تحملات دقيقة جدًّا.

في عملية ت Vulcanization المطاط ومعالجة البوليمرات، تمنح المرونة الكيميائية لزيت السيليكون ثنائي الميثيل هذا الخصائص الكيميائية الخاملة وغير التفاعلية.

تبقى الزيوت مستقرة، كما أكّدت ذلك التحليلات الحرارية الوزنية، والتي تُظهر استقرارها في ظل الظروف التجريبية حتى عند درجات حرارة الت Vulcanization التي قد تتجاوز ١٨٠ درجة مئوية. علاوةً على ذلك، يمكن أن تظل الزيوت كيميائيًّا غير نشطة تجاه المسرِّعات والمحفِّزات والسلاسل البوليمرية، والأهم من ذلك أنها لا تؤدي إلى تكوُّن أي بقايا لاصقة أو فوضى داخل القوالب، ولا تُغيِّر تركيب المادة كيميائيًّا. وقد لاحظت مصانع معالجة بوليمر EPDM تآكلًا واسع النطاق في المعدات نتيجة استخدام زيت نباتي غير نشط. أما زيت السيليكون فيدوم لمدة أطول بنسبة تصل إلى ٤٠٪ مقارنةً بعوامل الإفلات العضوية المستخدمة سابقًا. ويؤدي وجود المضافات المدمَّجة والمُطلَقة وغير النشطة كيميائيًّا إلى انخفاضٍ ملحوظٍ في العيوب السطحية للبوليمر المعالَج. وبما أن زيت السيليكون ثنائي الميثيل غير نشط كيميائيًّا، فإن تفاعلات الارتباط العرضي للمطاطيات تبقى دون تغيير، ما يؤدي إلى ثبات معدلات التصلُّب طوال دورة الإنتاج بالكامل، دون تكون أي نواتج ثانوية غير مرغوب فيها، وذلك لأن التركيب الكيميائي للبوليمر المعالَج يبقى دون تغيير.

الاستقرار الحراري ومقاومة الأكسدة: الحفاظ على الأداء تحت ظروف التشحيم عند درجات الحرارة العالية

يُمكِن التشغيل المستقر حتى ٢٠٠ °م دون تطاير أو تكوّن رواسب (تم التحقق منه وفق معيار ASTM D92).

وفقًا لمعايير ASTM D92 (طريقة الكأس المفتوح لكليفلاند)، يتفوق زيت السيليكون ثنائي الميثيل (وهو نوع من زيوت السيليكون) بوضوح على المنافسين ويوفّر أداءً متفوقًا في عمليات الصب بالقالب والحقن البوليمري (البلاستيكي)، حيث تتجاوز درجة حرارة المعدن ١٧٥ °م. ومن المعروف أن الزيوت المعدنية (البترولية) تكوّن رواسب وتتبخّر (تتطاير) عند درجات الحرارة المرتفعة. وفي عمليات الصب بالقالب والحقن البلاستيكي، تتحلّل الزيوت (البترولية). أما زيوت السيليكون (وخاصةً زيت السيليكون ثنائي الميثيل) فهي توفر قيمة حقيقية للمصانع والمراكز الميكانيكية التي تعمل باستمرار.

يمكن تمديد عمر الخدمة في أنظمة التشحيم الصناعي المستمر باستخدام زيت السيليكون ثنائي الميثيل، وذلك بسبب تركيبه الجزيئي الفريد الذي يقاوم الأكسدة.

تُظهر أبحاث شركة لوبريكيشن إنجينيرينغ حول زيت السيليكون مقارنةً بزيت المعادن أن زيت السيليكون يطيل عمره الافتراضي في الخدمة بمتوسط ثلاث مرات أكثر من زيت المعادن، وذلك لأن لزوجته تتغير بنسبة أقل بنسبة 80% مقارنةً بلزوجة زيت المعادن. وما يعنيه ذلك لفرق الصيانة هو أنها يمكنها صيانة الأنظمة المستمرة مثل سلاسل النقل وعلب التروس الصناعية بوتيرة أقل بمقدار ثلاثة أضعاف. وكلما قلّت عمليات الصيانة، قلّ الوقت الذي يتوقف فيه الإنتاج، وقلّ الضرر الناجم عن نواتج أكسدة الزيت. وتستفيد المصانع التي تعمل على مدار 24 ساعة/7 أيام في الأسبوع أكثر ما يمكن من هذا الزيت، لأنها تعمل لآلاف الساعات، وتتلقى طوال هذه المدة حماية تشحيم هيدروديناميكية.

النشاط السطحي وقدرة تشكيل الفيلم: تشحيم متسق وحماية كارهة للماء

تكوين فيلم رقيق متجانس وطويل الأمد على الركائز المعدنية والمطاطية والحرارية البلاستيكية

زيت السيليكون ثنائي الميثيل يُشكّل أفلامًا رقيقةً تقل سماكتها عن ٥ ميكرون على جميع المواد الأساسية، ولا يتجمع أو يتشقق الأفلام والقضبان أثناء التغيرات الحرارية. وعند تطبيق الفيلم على مواد أساسية مرنة، يمكنه أن يعمل أيضًا كعامل إفلات لعدة مئات من دورات التصلب (قد تتجاوز ٢٠٠ دورة)، ويتحمل إجهادات ميكانيكية وقصٍّ كبيرة (أكثر من حوالي ٣٥٠٠ رطل لكل بوصة مربعة) حتى على الأجزاء المعدنية. ويعود فعّالية الفيلم تحت هذا الإجهاد الميكانيكي إلى اتجاه الجزيئات السطحية. إذ تشكّل مجموعات الميثيل الموجَّهة نحو الخارج طبقةً واقيةً سطحيةً تجعل الفيلم مقاومًا للالتصاق وتوفّر سطحًا غير لاصق.

في بيئات التصنيع عالية الرطوبة، يمكن مكافحة الالتصاق الناجم عن الرطوبة والتآكل عبر الخاصية الكارهة للماء.

وبزوايا تلامس تتجاوز 110 درجة، تمتلك أفلام زيت السيليكون ثنائي الميثيل مقاومة ممتازة للماء. وعندما تصل نسبة الرطوبة إلى 80% فأكثر، أظهرت الاختبارات الصناعية أن هذه الأفلام تقلل مشكلات الالتصاق والأفلام الزيتية أثناء صب المطاط بنسبة تقارب الثلثين. كما تدوم الأدوات لفترة أطول بكثير مع انخفاض التآكل الكهربائي، ونتيجةً لذلك، سجّلت شركات تصنيع السيارات التي تستخدم هذه مواد الإفلات انخفاضًا بنسبة 41% في قطع الغيار المرفوضة بسبب التآكل في عملية الصب بالقالب الزنكية. كيف يعمل ذلك؟ وبفضل خصائصه الكارهة للماء، يمنع تكثُّف الشعيرات الدقيقة داخل القوالب ذات النسيج المجهرى، وبالتالي يحمي التصميم المعقد من مشكلات الالتصاق.

تحسين زيت السيليكون ثنائي الميثيل لتقنيات التطبيق المختلفة: ضبط اللزوجة

يُعرف زيت السيليكون ثنائي الميثيل بتنوعه الاستثنائي نظراً لمدى اتساع لزوجته. ويُستخدم زيت السيليكون ثنائي الميثيل في العديد من التطبيقات التجارية بفضل مدى اتساع لزوجته. ففي أدنى نطاق للزوجة (من ٥ إلى ٢٠٠ سنتستوك)، يمكن استخدام زيوت السيليكون ثنائي الميثيل لتكوين أنظمة رش بسهولة، وتغطية الأسطح، وتشكيل مستحلبات خالية من المذيبات. وهي مثالية عند الرغبة في تغطية منخفضة على أسطح معقدة أو عند الرغبة في تجنّب أي بقايا. أما في النطاق المتوسط للزوجة (من ٥٠٠ إلى ١٥٠٠ سنتستوك)، فيتحقق توازن جيد يسمح بالانتشار المتحكم فيه، دون أن ينسكب السائل بسهولة عن السطح. ويُستخدم هذا النطاق على نطاق واسع في تطبيقات الغمر في الخزانات والطلاء باللف، حيث يكتسب التحكم أهمية قصوى. وفي أعلى نطاق للزوجة (من ٢٠٠٠ إلى ١٠٠٠٠ سنتستوك)، يكون احتمال انسياب أو تسرب زيوت السيليكون ثنائي الميثيل إلى الأماكن المخفية أقل عند التوزيع بالإبرة على تجميعات المطاط أو البلاستيك. وبإمكانيّة التحكم الدقيق في لزوجة زيوت السيليكون، يتم تقليل هدر المواد إلى أدنى حدٍّ ممكن، كما تتحسَّن خصائص إخراج المنتجات من القوالب بسبب غياب بركة المادة التشحيمية التي قد تحبس الغبار والشوائب وتجمعها. ومع ذلك، فإن اختيار درجة اللزوجة ليس أمراً بسيطاً كأن نختار عدداً فقط.

يجب على المشغلين فهم قيود درجة الحرارة وكذلك الإجهاد المُطبَّق على الزيت في كل تطبيق، كما هو موضح في غالبية الكتيبات الإرشادية الخاصة بالسوائل الصناعية.

درجات اللزوجة (من ٥ إلى ١٠٬٠٠٠ سنتستوكس) المُطابِقة لعمليات الرش والغمر والطلاء بالبكرة وال dispensing المباشر

الأنواع ذات اللزوجة المنخفضة مناسبة للرش الهوائي لقوالب المعادن لأنها تشكّل أفلامًا رقيقةً تجفّ أسرع ما يمكن. أما الطلاء بالغمر فيتطلب منتجًا ذا لزوجة معتدلة لتحقيق التغطية المناسبة للمطاطيات دون حدوث تسرب زائد. وتُفضَّل المواد ذات اللزوجة المتوسطة في عملية الطلاء بالبكرة لمنع نقص التغذية (starvation) وظهور خطوط طولية (ribbing) وغيرها من المشكلات المماثلة. وتوفّر التركيبات عالية اللزوجة درجةً عاليةً من الدقة في التطبيق المستهدف للإدخالات الحرارية البلاستيكية (thermoplastic inserts). وبما أنها لا تسبب أي تسرب غير مرغوب فيه نحو الحواف، فإنها تمنح تحكّمًا أمثلًا في خاصية الإفلات (release). ويجد معظم المصنّعين أن هذه الطريقة فعّالة في الحفاظ على جودة ثابتة عبر مختلف دورات الإنتاج.

التحقق من الأداء في العالم الحقيقي: فعالية مُثبتة في عملية تصلب المطاط وقوالب البلاستيك

إنتاج حشيات الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM): انخفاض بنسبة 37% في قوة إخراج القطعة من القالب باستخدام زيت السيليكون ثنائي الميثيل

أثناء إنتاج حشيات الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM)، يؤدي استخدام زيت السيليكون ثنائي الميثيل إلى خفض قوة إخراج القطعة من القالب بنسبة 37% مقارنةً بعوامل الإفلات التقليدية. ويعود ذلك إلى انخفاض التوتر السطحي لهذا الزيت (حوالي 21 ملي نيوتن/متر أو أقل) والقضاء شبه الكامل على ظاهرة «الالتصاق» (أي الاحتكاك والسحب والالتصاق) بين المطاط المصمت والقالب. ونتيجةً لذلك، تبقى الخصائص الدقيقة للحشية سليمةً، وتختفي تمامًا أي تمزقات دقيقة تحدث أثناء الإخراج. وقد يترتب على ذلك عددٌ من المزايا التشغيلية، ومنها تقليل زمن الدورة، وانخفاض الحاجة إلى كشط الأجزاء يدويًّا، وتقليص وقت توقف خطوط الإنتاج لتنظيف القوالب. أما في خطوط إنتاج المطاطيات عالية الحجم، فإن الفوائد المتراكمة تكون كبيرة جدًّا.

  الأسئلة الشائعة

ما الغرض من زيت السيليكون الدايميثيل؟

لإفلات القطع من القوالب وتزييتها. ويجعل انخفاض التوتر السطحي لهذا الزيت وخواصه الكيميائية الخاملة تجاه سلاسل البوليمر من السهل جدًّا إخراج الأشكال المعقدة من القوالب دون ترك أي بقايا.

ما سلوك زيت السيليكون ثنائي الميثيل عند درجات الحرارة العالية؟

يستطيع زيت السيليكون ثنائي الميثيل توفير التزييت عند درجات حرارة تزيد عن ٢٠٠°م، لأن اختبار ASTM D92 يُظهر أنه لا يتبخر حتى درجة حرارة ٢٠٠°م.

ما أهمية إمكانية ضبط لزوجة زيت السيليكون ثنائي الميثيل؟

تتيح إمكانية ضبط اللزوجة لزيت السيليكون ثنائي الميثيل أن يكون فعّالًا في عدة طرق للتطبيق، ومنها الرش والغمر والطلاء باللف وال dispensing المباشر.

هل يمكن لزيت السيليكون ثنائي الميثيل أن يتعرض للإجهاد الأكسيدي؟

نعم، فالتركيب الكيميائي لا يخضع لتغيرات جوهرية عند التأكسد، ويقلل من التغيرات في اللزوجة بنسبة تصل إلى ٨٠٪ تقريبًا مقارنةً بالزيوت المعدنية، وبالتالي يحسّن عمر النظام الافتراضي في عمليات التزييت المستمر.