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            等離子表面清洗在塑膠材料的處理技術

            2021-01-06 19:10:30

            一、塑膠材料表面清洗困難的原因
            難粘高分子材料的難粘原因是多方面的,第一表面能低,臨界表面張力一般只有31~34達因/厘米,由于表面能低,接觸角大,印墨、粘合劑不能充分潤濕基材,從而不能很好粘附在基材上;第二結晶度高,化學穩定性好,它們的溶脹和溶解都要比非結晶高分子困難,當溶劑型膠粘劑(或印墨、溶劑) 涂在難粘材料表面,很難發生高聚物分子鏈成鏈或互相擴散和纏結,不能形成較強的粘附力;第三聚烯烴、氟塑料等均屬非極性高分子材料,聚乙烯分子上基本不帶任何極性基團,是非極性高分子。

            聚丙烯分子中雖然每一個結構單元中有一甲基,但甲基是非常弱的極性基團,所以聚丙烯基本上屬于非極性高分子。而聚四氟乙烯等氟塑料,因結構高度對稱,也屬非極性高分子,油墨、膠粘劑吸附在被粘材料表面是由范德華力(分子間作用力)所引起的,范德華力包括取向力、誘導力和色散力。對于非極性高分子材料表面,不具備形成取向力和誘導力的條件,而只能形成較弱的色散力,因而粘附性能較差。

            基于上述認識,人們采取了多種手段對難粘高分子材料表面進行改性處理:

            一在聚烯烴等難粘材料表面的分子鏈上導入極性基團;

            二提高材料的表面能;

            三提高制品表面的粗糙度;

            四消除制品表面的弱界面層。以提高難粘材料的粘附性能和粘接強度。

            二、等離子清洗機的幾種表面處理方法

            化學試劑處理法

            采用化學試劑對聚烯烴材料進行表面處理是聚烯烴的表面預處理方法中應用較多的一大類方法(簡稱化學法)。據不完全統計就有鉻鹽--硫酸法(Cr-H2SO4)、過硫酸鹽法、鉻酸法、氯磺化法、氯酸鉀鹽法、白磷法、高錳酸鉀法等近十種之多。此類方法用于處理難粘材料表面的原理在于處理液的強氧化作用能使塑料表面的分子被氧化,從而在材料表面導入了羰基、羧基、乙炔基、羥基、磺酸基等極性基團。同時薄弱界面層因溶于處理液中而被破壞,甚至分子鏈斷裂,形成密密麻麻凹穴、增加表面粗糙度,改善了材料的粘附性。影響材料表面預處理效果的主要因素有處理液配方、處理時間和溫度、材料的種類等。
            化學處理法具有處理效果好、不需要特殊設備、用起來容易等特點,一度應用在中小型廠塑料制品的表面處理上,但是由于這種方法處理時間長、速度慢、制品容易著色,處理后還要中和、水洗及干燥,處理液污染性較大,目前已趨于淘汰。


            火焰處理法

            所謂火焰處理就是采用一定配比的混合氣體,在特別的燈頭上燒,使其火焰與聚烯烴表面直接接觸的一種表面處理方法。 火焰法也能將羥基、羰基、羧基等含氧極性基團和不飽和雙鍵導入聚烯烴材料表面的污垢,消除薄弱界面層,因而明顯改善其粘接效果。影響火焰處理效果的主要因素有燈頭型式,燃燒溫度、處理時間、燃燒氣體配比等,由于工藝影響因素較多,操作過程要求嚴格,稍有不慎就可能導致基材變形,甚至燒壞制品,并且存在消防環保隱患,所以目前主要用于軟厚的聚烯烴制品的表面處理。

            三、等離子表面清洗原理及優點

            等離子清洗,也叫等離子表面處理是將高頻高壓施加于放電電極上,以產生大量的等離子氣體,與聚烯烴表面分子直接或間接作用,使其表面分子鏈上產生羰基和含氮基團等極性基團,表面張力明顯提高,加之糙化其表面去油污、水氣和塵垢等的協同作用改善表面的粘附性,達到表面預處理的目的。

            等離子處理具有處理時間短、速度快、操作簡單、控制容易等優點,因此目前已廣泛地應用于聚烯烴印刷、復合和粘接前的表面預處理。等離子處理后的材料有不同的時效性,因此處理后Z好當即印刷、噴涂、粘接、復合。影響等離子處理效果的因素有處理時間及距離,速度,印刷性和粘接力隨時間的增加而提高隨溫度升高而提高,實際操作中,通過采取降低牽引速率、趁熱處理等方法,以改善效果。


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