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等离子处理塑料件原理是怎样的?扬州国兴为您讲解
编辑:原创 浏览:1748 发布日期: 2021-03-18
信息摘要:
等离子处理的由来和原理:既然材料的分类和表面能大家都知道了,那么怎么能把物体工件的表面能提高呢,表面能高就适合涂覆粘接,表面能低就不适合粘接和涂覆,那么推理只要把物体工件的表面能提高,就可以适合涂覆和粘接,所以就有了等离子体表面处理工艺,他能将一些自由基团、自由电荷、功能团等通过等离子体的方式在工件表面生成,从而让物体工件表面能升高,达因值增大,适合粘接和涂覆;

等离子处理塑料件原理是怎样的?扬州国兴为您讲解,大家先从物体表面能开始讲解。

    一、表面能的概念

物体表面都有表面能存在,每一种材料都不一样,表面能的单位是达因,达因值越大,表面能越高,数值越低,达因值越低,一般的涂覆和粘接,造成结合力不良的原因就是表面能低(表面干净的前提下),大概的达因值只有10-30这个区间,这种表面能的条件下是不适合做粘接和涂覆的,只有达因值高于四五十以上才比较适合做粘接和涂覆;

反映和测量物体表面能的方式有两种:

1、使用达因笔测量,达因笔和油性笔差不多,是直接画在物体工件表面的一种液体,每一个达因值对应了一只达因笔,达因笔就是按照型号来区分的,如果使用40号达因笔画,画上的痕迹很快收缩变形,那么表面能肯定低于40,大家根据收缩的快慢来权衡,如果收缩的快,大家就再用30号的测试,再看效果,如果30号的在1分钟内不收缩,很均匀的平坦开来,那么表面能肯定大于30达因,大家如果要测试很准,可以再用33号,32号来测试,因为大家在处理产品的时候可能需要的就是达因值超过某个值就可以,所以大家要求达因值要超过60达因,那么直接处理后使用60达因的来测试;

2、比较简单的达因测试是测量滴水角,水的达因值是72,那么如果物体表面能超过70以上,那么用水来测量的话,滴水角一般小于10度,对水的浸润性会非常好。

以上国兴技术的讲解不知道您有没有理解,接下来为您讲解表面涂覆和粘接效果的两方面因素。

二、影响表面涂覆和粘接效果有两方面因素

1、工件本身的特性,主要以表面能来反应,材料表面能越低,涂覆的效果和粘接越差;

2、胶水和油墨等涂层的性质决定;比如胶水,有环氧胶系的胶水、有丙烯酸胶系的胶水、那么每一种胶水都有自身的一种分子结构,化学基团和化学键组成,每一种胶水在粘接的过程中和材料既然能粘接那么牢固,也是在和工件表面发生一些列的反应,由以化学反应为主,在粘接、附着的化学反应的同时,就存在很复杂的化学反应,例如:化学键的重组,基团的结合、键合、交联、替代等反应;所以在粘接和涂覆的过程中,涂覆材料的化学性质是否和工件有相吸或者相互亲和的作用很重要,如果大家的胶水或者涂层材料和工件本身相互排斥,那么无论大家的表面能怎么高都是不能起作用的,当然这种情况也比较多,有时候大家用氧等离子体处理的工件,由于工件表面多了很多氧自由基,有这么ABC三款胶水,胶水本身的性质决定了可能A胶水比较喜欢和亲和氧自由基,B和C不亲和氧自由基,反而亲和氢自由基,那么肯定A的粘接会比较好,而B和C就会比较差,如果用氢等离子体处理工件,那么B和C的粘接可能会比较好,而A就会比较差,这也就是大家为什么用不同的等离子气氛来处理工件,从而达到不同的效果;

三、材料分类

表面能是由于材料本身的分子结构和特性决定;

材料的分类:分为有极性材料和无极性材料,有极性材料又称有极材料,多为有机化合物,大家日常接触的所有的高分子化合物都是有极性的材料;极性的强弱就是材料的亲水性、浸润性;具体的就是大家所说的表面能,极性强就是亲水性好、浸润性好、表面能高,40,甚至70达因以上,所以粘接和涂覆效果就比较好,反之,极性差就是亲水性、浸润性差,表面能低,10-20达因,也就是大家说的材料的惰性很强,表面能低,不适合做涂覆和粘接;

无极性材料又称无极材料,比如陶瓷、纯二氧化硅玻璃等大多数以无机盐类的化学成分为主,他们分子结构稳定,不会带有化学键和自由电荷,表面能低,亲水性和浸润性差,在涂覆和粘接的时候特别困难,需要特殊的材料或者胶水;通过以上的说明,接下来国兴技术为您来讲解等离子处理塑料件原理

 四、等离子处理的由来和原理

既然材料的分类和表面能大家都知道了,那么怎么能把物体工件的表面能提高呢,表面能高就适合涂覆粘接,表面能低就不适合粘接和涂覆,那么推理只要把物体工件的表面能提高,就可以适合涂覆和粘接,所以就有了等离子体表面处理工艺,他能将一些自由基团、自由电荷、功能团等通过等离子体的方式在工件表面生成,从而让物体工件表面能升高,达因值增大,适合粘接和涂覆;

比如大家通入真空室内的是氧气,那么氧气经过电离生成的氧等离子体就是由氧原子、氧离子、电子、中子、质子等比较复杂的微观离子组成,并且在处理的过程中,这些带电的粒子受到电场力的影响会做加速减速运动,运动不规则,因为大家电场的方向在变化,受力的方向也在不断变化,那么处理的过程就会有加速、减速、碰撞、吸取等很多粒子运动形式,物体工件都是有CHON等元素组成,碳链的链状结构暴漏在最外层的也会被这些加速的粒子通过碰撞,反应等参与进来,有新的基团生成,有化学键的破坏和重组,那么这时候工件表面的最外层分子级别的层面就被氧等离子体处理了,处理后的工件表面就会由原来的极性差,变为极性好,自由基多,自由电荷多,表面能就得意提升很大,就适合粘接和涂覆;

五、等离子体处理的功能和作用

等离子体处理有三个方面的作用,每个作用都有特定的用途:

1:清洁;

2:活化;

3:凹蚀;

在大家使用等离子体处理工件的同时,三种作用都在发生,那么大家最需要的是哪一种,哪一种最为主要,是大家要考虑的;

1:清洁;

可能有些工件表面本来很脏,比如注塑件表面的脱模剂,玻璃表面的残胶等,有时候脱模剂肉眼无法观察到,但的确存在,那么这时候就需要大家进行等离子处理把污染物清除掉,让工件表面就是其本身,这就是清洁;清洁的方式有两种:一种是化学反应,比如高分子的CHO的化合物,大家使用氧气的等离子体,O+C=CO+CO2,O+2H=H2O等这些反应生产气象的物质被真空泵带走,第二种是物理撞击,粒子在受电场力的支配下有一定的动能和能量,告诉撞击工件表面,有些小颗粒可能就会被清除掉;但是粒子很小,小到大家无法想象,所以他只能撞下比他还要小的东西,所以都是气象的东西,不会对工件表面造成伤害;

2:活化;

上面讲到了活化的主要原理,那么每一种胶系和涂料涂层都有其喜欢的基团,比如胶水中丙烯酸的胶系就带有羧基基团,它对羧基比较有亲和作用,假使大家有两种涂料:A 和B,A比较喜欢羟基,那么大家把物体表面经过等离子处理让羟基得以在工件表面存在,这时候大家将A材料涂敷在工件表面时,结合力很好;如果大家将处理过的工件同时用B涂料涂覆,有可能涂覆的效果就不好,容易脱落;所以活化的概念是引入对应的官能团、基团、化学键(如正电荷或者负电荷)等,所以处理大家处理工艺外,还有涂覆的材料也有关系;比如有些工件再涂覆时,大家用氧气处理的效果好,用氩气处理的效果就不好,就是这个原理;

3:凹蚀;

两个物体接触时,都有一个表面积,两点间的距离直线最近,两个物体接触时如果两个都很光滑,那么接触面就是最小的,如果两个物体都很粗糙,形成山体形貌,那么这两个物体接触紧密时,他们的接触面将大大增大,所以大家的凹蚀就是以这个原理为基础,比如大家有时候在粘接和涂覆前有些工艺有打毛的一道工序,就是如此,只不过大家等离子表面处理就是讲凹蚀量做到最细微,他的形貌是分子级别的凹蚀,肉眼无法观察,所以大家是看不出工件表面是否受损,如果进行SEM电子显微镜的扫描,就看到他们的处理效果;

六、等离子体处理的特点

一般情况下的等离子处理都会有三种处理效果同时存在,相互影响;只是大家根据通入气氛和工件的不同,三种处理效果中有一种会占据绝对的主导,其他的为辅助;

由于有机材料千差万别,有些就算是纯的材料里面还分为不同的标号,根据掺入物质的量不一样化学特性也不同,很多也掺入一些玻璃纤维、陶瓷粉、废料、底料等,所以这样就导致材料的特性发生很大变化,所以这时候等离子的具体工艺就有待实验,有时候大家使用N气处理效果很好,稍微在材料里面掺入新的混合填充剂,那么可能N气的处理效果就不好了,可能就要换做其他气氛来处理;

另外等离子处理有一定的时效性,当班处应当班使用,因为工件表面的电荷,自由基都是有极性的,和空气当中的游离粒子很可能发生反应,彼此抵消,消融,所以等离子体处理是有时效性的,具体时效性的长短也是根据材料不同而不同,同样的PE,PS,由于标号不同,比较好处理的PE,放置半年,效果还很好,改性的PE则只能放置1天,第二天效果就很差了,需要再次处理以便达到需求的效果;

所以对于贵司提供的材料的种类和对应处理的参数和时效性都是不能确定的,大家只能大体的提供一个可参考的参数和时效性,具体的需要现场试验以验证;


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