Активация плазмой
Для повышения качества окрашивания, склеивания, нанесения методом печати и приварки
Обязательным условием для надлежащей адгезии связывающих компонентов при окрашивании, склеивании, нанесении методом печати и приварке является хорошая смачиваемость поверхности. Смачиванию препятствуют не толькосодержащие масло и смазку загрязнения. У многих материалов даже чистая поверхность плохо смачивается такими жидкостями, как клей и краска. На этих поверхностях жидкость собирается в капли. После отверждения или высыхания она не закрепляется на материале.
Причина заключается в недостаточной поверхностной энергии субстрата. Веществами с высокой поверхностной энергией смачиваются вещества с низкой поверхностной энергией, но не наоборот. Это означает, что поверхностная энергия нанесенной жидкости (в отношении жидкостей используется также термин «Поверхностное натяжение») в любом случае должна быть ниже энергии субстрата.
реактивная группа
Кислород
Пластмассы, например полипропилен и PTFE, сами по себе имеют неполярную структуру. Это означает, что такие пластмассы требуют предварительной обработки перед нанесением методом печати, окрашиванием и приклеиванием. Это же относится к стеклу и керамике. Активация необходима для повышения поверхностной энергии поверхности. В процессе такой обработки возникают места соединения для нанесенной жидкости.
Традиционная активация осуществляется с химическими праймерами, жидкими усилителями сцепления. Зачастую они очень едки и вредны для окружающей среды. Перед дальнейшей обработкой они должны достаточно выветриться, но при этом они действуют ограниченное время. Неполярные материалы, например полиолефины, недостаточно активируются даже химическими праймерами.
В процессе активации в воздушной или кислородной плазме неполярные водородные соединения полимеров заменяются кислородными соединениями. Они в состоянии предоставлять валентные электроны для привязки молекул жидкостей.
После плазменной активации низкого или атмосферного давления даже такие материалы, как POM, PE и PP очень хорошо поддаются склеиванию и окрашиванию. Целевая поверхностная энергия очень точно регулируется, что позволяет избежать переактивации и связанного с этим подтравливания.
Кроме воздуха и кислорода в плазме низкого давления можно использовать и другие газы. Под их действием вместо кислорода в качестве реактивных групп накапливаются азот (N2), амины (NHx) или карбоксильные группы (-COOH).
Частицы остаются активными от нескольких минут до нескольких месяцев. Полипропилен пригоден для дальнейшей обработки еще в течение нескольких недель после обработки плазмой. Несмотря на это, детали рекомендуется не хранить в открытом состоянии, так как они притягивают пыль, органические загрязнения и влагу из воздуха.
Результат активации очень ясно можно продемонстрировать, погрузивобработанную и необработанную заготовки в воду (полярный раствор). На необработанной детали привычным образом формируютсякапли. Обработанная деталь смачивается водой полностью.
УФ-излучение
Углеродный полимер
Кислород
Водород
Металлы, керамика и стекло обладают более высокой поверхностной энергией в сравнении с пластмассами. Тем не менее, и для этих материалов существуют случаи применения, при которых плазменная активация дает ряд преимуществ. Припои имеют достаточно высокое поверхностное натяжение, поэтому собираются в капли на многих металлических поверхностях. Плазменной активацией металлов можно улучшить смачивание при пайке.
Активация металлов отличается низкойстабильностью, поэтому действуетв течение короткого времени. После активации металла он должен быть подвергнут последующей обработке (склеивание, окрашивание) в течение нескольких минут или часов. В противном случае поверхности очень быстро покроются загрязнениями из окружающего воздуха.
Целесообразно применять активацию металлов перед такими процессами, какпайка и приварка.
Плазменная активация порошка
Активация порошка UHMWPE (ultrahighmolecularweight)
Во многих технологиях в качестве инновационной возможности используется гидрофильный UHMW-порошок полиэтилена. Он может использоваться в качестве добавки в резину в целях повышения прочности к продолжению разрыва. С помощью гидрофильного полиэтиленового порошка также можно повышать прочность сцепления между металлами и пластмассами. Эта гидрофилизация становится возможной благодаря плазменной обработкеметодом низкого давления. Параметры обработки в значительной мере зависят от размера частиц порошка. Время обработки плазмой может составлять от 5 минут до нескольких часов. Температурные повреждения порошка исключены, т.к. температура процесса при этом методе обработки остается на неизменно низком уровне. Также обработка не влияет на базовые свойства порошка – температуру плавления, степень кристалличности и молярную массу. Многочисленные изменяемые технологические параметры позволяют получить большое количество различных свойств поверхности.
Применение
- Добавки в красках (лаки для нанесения на поверхность трения)
- Дезинфекция / сокращение количества микроорганизмов в семенах, приправах
- Минимизация трения скольжения за счет добавления обработанного порошка PTFE
- Изготовление пластиковых боксов для заполнения полиуретаном
- Активация и травление волокон
- Активация и травление гранулята пластмасс
UHMWPE
UHMWPE (сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности) – это полиэтилен с очень высокой молекулярной массой. Полиэтилен можно рассматривать как пластмассу с наиболее простой структурой: цепочка атомов углерода, сбоку лишь водород. Если эта цепочка очень длинная, то материал называют UHMWPE.
FAQ Часто задаваемые вопросы
Какие поверхности можно активировать в низконапорных плазменных установках?
С помощью низконапорной плазменной установки компании Diener electronic можно проводить активацию таких поверхностей, как пластмассы, металлы, стекло, керамика и текстиль.
Как долго можно хранить активированные детали до их дальнейшей обработки?
Срок хранения деталей зависит от времени активации и материала и варьируется от нескольких минут до нескольких месяцев. Поэтому часто возникает необходимость проводить испытания на месте.
Металлы, керамика, стекло и эластомеры: несколько часов
; пластмассы (за исключением эластомеров): несколько дней, недель, месяцев
Как следует хранить обработанные детали?
После плазменной обработки детали не рекомендуется хранить в открытом виде, так как они притягивают пыль, органические загрязнения и влагу из воздуха.
Детали, упакованные в термоусадочную пленку, имеют значительно более длительный срок хранения, чем детали, хранящиеся открыто.
Детали, обработанные у нас по договору на оказание услуг, упаковываются в тесном согласовании с заказчиком, например, в проверенные полиэтиленовые пакеты без содержания силикона, ESD-упаковку или в упаковочный материал, предоставленный заказчиком и соответствующий его требованиям.
Какие основные преимущества даёт нам активация с помощью плазмы атмосферного давления?
Технология PlasmaBeam применима для поточных процессов, например, для плазменной активации бесконечных резиновых профилей и шлангов перед печатью, склеиванием, флокированием или лакированием.
Данная технология совместима с роботами, т. е. с помощью роботов можно сканировать двух- или трехмерные поверхности плазменным лучом.
PlasmaBeam позволяет осуществлять локальную активацию поверхности без маскирования — остальные участки поверхности остаются незатронутыми.
Как можно измерить степень активации плазмы?
Угол смачивания / угловое наклонение
. Угол смачивания — это угол, который образуется при наблюдении за проекцией лежащей капли на твердое тело между касательной к контуру капли и поверхностью твердого тела в точке трех фаз. Согласно физическому определению, поверхность с углом контакта менее 90° является гидрофильной (смачиваемой), а с углом контакта более 90° — гидрофобной (несмачиваемой). С помощью плазменной обработки можно изменять угол контакта (увеличивать или уменьшать). С помощью подходящего плазменного процесса или нанесения соответствующего покрытия в ходе плазменной обработки гидрофильные поверхности можно преобразовать в гидрофобные (а с помощью гидрофильных слоев — и наоборот).
Тестовые чернила компании Diener electronic
— средства измерения для оценки поверхностной энергии: если тестовая чернила после нанесения на поверхность сжимаются, то поверхностная энергия твердого тела меньше, чем у чернил; если смачивание сохраняется, то поверхностная энергия твердого тела равна или превышает поверхностную энергию жидкости. Использование серий тестовых чернил с различными значениями поверхностной энергии позволяет таким образом определить общее поверхностное натяжение твердого тела. Однако с помощью этого метода невозможно определить полярную и неполярную составляющие поверхностной энергии.
Испытание методом резки в виде сетки
Для проверки адгезии лакокрасочных покрытий проводится испытание методом резки в виде сетки (стандарты: DIN EN ISO 2409 и ASTM D3369-02). После нанесения лакокрасочного покрытия на пластмассовой детали выполняются надрезы в виде сетки. Затем на сетку надрезов наклеивается стандартная клейкая лента, прижимается и резко отрывается. Если на клейкой ленте остается лак, это означает, что адгезия лакокрасочного покрытия неудовлетворительна. Таким образом, испытание с надрезами в виде сетки показывает прочность сцепления лакокрасочных слоев на пластиковых деталях.
