Wie verbessern Schwertrennmitteladditive die Trennleistung von Silikonen?
In Silikon-Trennmitteln besteht die Hauptfunktion von Schwertrennmitteln darin, die zum Abziehen der Trennfolie/des Trennpapiers vom Haftklebstoff erforderliche Kraft zu erhöhen (d. h. die Ablösekraft zu steigern). Ihr Wirkungsmechanismus lässt sich anhand der folgenden vier Schlüsselaspekte detailliert erläutern:
Platin-katalysierte additionsvernetzende Silikone bilden nach Vernetzung und Aushärtung eine hochgradig regelmäßige und dichte Si-O-Si-Netzwerkstruktur. Diese Struktur zeichnet sich durch eine ausgezeichnete elastische Rückstellung aus: Beim Kontakt des Haftklebstoffs mit der Silikonoberfläche benetzt dieser die Oberfläche optimal und bettet sich in deren Mikrostruktur ein. Beim Ablösen zieht sich das regelmäßige und dichte Netzwerk schnell elastisch zusammen, wodurch die Kontaktfläche und die Wechselwirkungskraft mit dem Klebstoff reduziert werden, was zu einer geringen Ablösekraft führt.
Schwerlösliche Trennmittel sind meist Siloxanverbindungen (wie Hydrosilikonöl, Vinylsilikonöl oder MQ-Harz), die langkettige Alkylgruppen (z. B. C18) oder sperrige Gruppen (z. B. Phenylgruppen) enthalten. Sie nehmen an der Aushärtungsreaktion teil und modifizieren die Netzwerkstruktur auf zweierlei Weise:
- Sterische HinderungswirkungWenn langkettige Alkylgruppen oder sperrige Gruppen als Seitenketten an das Vernetzungsnetzwerk angehängt werden, stören deren großes Volumen und die Flexibilität der langkettigen Alkylgruppen das ursprünglich regelmäßige Si-O-Si-Netzwerk, wodurch die Netzwerkstruktur locker und unregelmäßig wird.
- Reduzierung der VernetzungspunktdichteDiese Additivmoleküle enthalten üblicherweise nur eine oder wenige reaktive Gruppen (z. B. Si-H oder Vi). Beim Einbau in das Netzwerk wirken sie als lange „flexible Abstandshalter“ oder „sperrige Knotenpunkte“, wodurch die Vernetzungsdichte verringert, der mittlere Abstand zwischen den Vernetzungspunkten vergrößert und somit die Gesamtvernetzungsdichte des Netzwerks relativ reduziert wird.
Die Stärke der Ablösekraft hängt eng mit den mechanischen Eigenschaften (z. B. Elastizitätsmodul, Viskoelastizität) der Silikonbeschichtung selbst zusammen. Starke Trennmittel verändern die Beschichtungseigenschaften durch folgende Effekte:
- Viskoelastizität anpassenDie Einführung langkettiger Alkylgruppen verleiht dem Silikonnetzwerk eine höhere Flexibilität und Fließfähigkeit (erhöhte Viskosität). Gleichzeitig erhöht eine geringe Vernetzungsdichte die Beweglichkeit der Molekülsegmente, was insgesamt zu einem reduzierten Modul und einer erhöhten Viskosität führt.
- Verbesserung der KohäsionsstärkeAdditive wie MQ-Harz besitzen von Natur aus eine hohe Kohäsionsfestigkeit. Durch die Einmischung in das Netzwerk verbessern sie die Widerstandsfähigkeit der gesamten Beschichtung gegen Verformung und Beschädigung.
Die Oberflächenenergie (insbesondere die polare Komponente) und die Mikrorauheit von Silikon beeinflussen dessen Benetzbarkeit mit Haftklebstoffen und die tatsächliche Kontaktfläche. Schwerlösliche Trennmittel verändern die Oberflächeneigenschaften auf folgende Weise:
- Regulierung der OberflächenenergieAls stark unpolare Gruppen reduziert die großflächige Einführung langkettiger Alkylgruppen die Oberflächenenergie der Silikonbeschichtung erheblich (hauptsächlich die dispersive Komponente), wodurch diese hydrophober und oleophober wird (der tatsächliche Effekt ist relativ komplex).
- Modifizierung der Oberflächenmorphologie: MQ-Harz oder Komponenten mit schlechter Kompatibilität können die Mikrorauheit der ausgehärteten Beschichtungsoberfläche erhöhen oder spezifische mikrophasengetrennte Strukturen bilden.
Eine extrem geringe Ablösekraft kann mit der leichten Migration und Ausbreitung von Silikonmolekülen auf oder in die Klebstoffschicht zusammenhängen. Starke Trennmittel erhöhen die Viskosität der Netzwerkstruktur und schränken die Beweglichkeit der Molekülketten durch die Verschlaufung langkettiger Alkylgruppen oder die Steifigkeit des MQ-Harzes ein. Dadurch wird die Migration kleiner Silikonmoleküle oder niedermolekularer Komponenten zur Klebstoffgrenzfläche bis zu einem gewissen Grad gehemmt.
Schwerlösliche Trennmittel (hauptsächlich Siloxane mit langkettigen Alkyl- oder sperrigen Gruppen und MQ-Harz) nehmen an der Vernetzungsreaktion teil, um sterische Hinderung zu erzeugen und die Regelmäßigkeit und effektive Vernetzungsdichte des Netzwerks zu verringern. Dadurch weist die ausgehärtete Silikonbeschichtung folgende Eigenschaften auf:
- Lockerere und unregelmäßigere Struktur;
- Erhöhte Viskosität und langsamere elastische Erholung (veränderte Viskoelastizität);
- Potenzielle Verbesserung der Kohäsionsfestigkeit;
- Mögliche Veränderungen der Oberflächenenergie und/oder der Mikromorphologie;
- Verringerte molekulare Beweglichkeit.
Vereinfacht gesagt, ähnelt das ursprünglich regelmäßige und dichte Silikonnetzwerk einem straffen, hochelastischen Trampolin (leichtes Trennmittel). Nach Zugabe von Trennmitteln wird dieses „Trampolin“ klebriger und zäher, ähnlich wie bei einer Mischung aus Knete, die mit Gummibändern (langkettige Alkylgruppen) fixiert und mit harten Blöcken (MQ-Harz) eingebettet ist. Es ist nicht mehr straff (reduzierte Vernetzungsdichte) und kehrt langsamer in seine ursprüngliche Form zurück. Das Abreißen des Klebebands von diesem veränderten „Trampolin“ erfordert nun mehr Kraft.
