等離子粘接影響設備強度的物理因素

1.表面粗糙度：

    當膠粘劑良好地浸潤被粘材料表面時（接觸角θ<90°），表面的粗糙化有利于提高膠粘劑液體對表面的浸潤程度，增加膠粘劑與被粘材料的接觸點密度，從而有利于提高粘接強度。反之，當膠粘劑對被粘材料浸潤不良時（θ>90°）,表面的粗糙化就不利于粘接強度的提高。

2.表面處理:

    粘接前的表面處理是粘接成功的關(guān)鍵，其目的是能獲得牢固耐久的接頭。由于被粘材料存在氧化層（如銹蝕）、鍍鉻層、磷化層、脫模劑等形成的“弱邊界層”，被粘物的表面處理將影響粘接強度。例如，聚乙烯表面可用熱鉻酸氧化處理而改善粘接強度，加熱到70-80時處理1-5分鐘，就會得到良好的可粘接表面，這種方法適用于聚乙烯板、厚壁管等。而聚乙烯薄膜用鉻酸處理時，只能在常溫下進行。如在上述溫度下進行，則薄膜的表面處理，采用等離子或微火焰處理。

對天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠表面用濃硫酸處理時，希望橡膠表面輕度氧化，故在涂酸后較短的時間，就要將硫酸徹底洗掉。過度的氧化反而在橡膠表面留下更多的脆弱結(jié)構(gòu)，不利于粘接。

    對硫化橡膠表面局部粘接時，表面處理除去脫膜劑，不宜采用大量溶劑洗滌，以免不脫膜劑擴散到處理面上妨礙粘接。

鋁及鋁合金的表面處理，希望鋁表面生成氧化鋁結(jié)晶，而自然氧化的鋁表面是十分不規(guī)則的、相當疏松的氧化鋁層，不利于粘接。所以，需要除去自然氧化鋁層。但過度的氧化會在粘接接頭中留下薄弱層。

3.滲透：

    已粘接的接頭，受環(huán)境氣氛的作用，常常被滲進一些其他低分子。例如，接頭在潮濕環(huán)境或水下，水分子滲透入膠層；聚合物膠層在有機溶劑中，溶劑分子滲透入聚合物中。低分子的透入首先使膠層變形，然后進入膠層與被粘物界面。使膠層強度降低，從而導致粘接的破壞。

    滲透不僅從膠層邊沿開始，對于多孔性被粘物，低分子物還可以從被粘物的空隙、毛細管或裂縫中滲透到被粘物中，進而侵入到界面上，使接頭出現(xiàn)缺陷乃至破壞。滲透不僅會導致接頭的物理性能下降，而且由于低分子物的滲透使界面發(fā)生化學變化，生成不利于粘接的銹蝕區(qū)，使粘接完全失效。

4.遷移：

    含有增塑劑被粘材料，由于這些小分子物與聚合物大分子的相容性較差，容易從聚合物表層或界面上遷移出來。遷移出的小分子若聚集在界面上就會妨礙膠粘劑與被粘材料的粘接，造成粘接失效。

5.壓力：

    在粘接時，向粘接面施以壓力，使膠粘劑更容易充滿被粘體表面上的坑洞，甚至流入深孔和毛細管中，減少粘接缺陷。對于粘度較小的膠粘劑，加壓時會過度地流淌，造成缺膠。因此，應待粘度較大時再施加壓力，也促使被粘體表面上的氣體逸出，減少粘接區(qū)的氣孔。

    對于較稠的或固體的膠粘劑，在粘接時施加壓力是必不可少的手段。在這種情況下，常常需要適當?shù)厣邷囟?，以降低膠粘劑的稠度或使膠粘劑液化。例如，絕緣層壓板的制造、飛機旋翼的成型都是在加熱加壓下進行。

為了獲得較高的粘接強度，對不同的膠粘劑應考慮施以不同的壓力。一般對固體或高粘度的膠粘劑施高的壓力，而對低粘度的膠粘劑施低的壓力。

6.膠層厚度：

    較厚的膠層易產(chǎn)生氣泡、缺陷和早期斷裂，因此應使膠層盡可能薄一些，以獲得較高的粘接強度。另外，厚膠層在受熱后的熱膨脹在界面區(qū)所造成的熱應力也較大，更容易引起接頭破壞。

7.負荷應力:

    在實際的接頭上作用的應力是復雜的，包括剪切應力、剝離應力和交變應力。

   （1） 切應力：由于偏心的張力作用，在粘接端頭出現(xiàn)應力集中，除剪切力外，還存在著與界面方向一致的拉伸力和與界面方向垂直的撕裂力。此時，接頭在剪切應力作用下，被粘物的厚度越大，接頭的強度則越大。

   （2） 剝離應力：被粘物為軟質(zhì)材料時，將發(fā)生剝離應力的作用。這時，在界面上有拉伸應力和剪切應力作用，力集中于膠粘劑與被粘物的粘接界面上，因此接頭很容易破壞。由于剝離應力的破壞性很大，在設計時盡量避免采用會產(chǎn)生剝離應力的接頭方式。電暈機表面處理和等離子表面處理的不同點：

1.等離子表面處理除了輝光放電外，還包括電伏放電，所產(chǎn)生的能量更強，能達到52達因以上的附著力，而電暈機一般只能達到32-36達因的附著力。

2.電暈機能處理寬幅并且附著力要求不是很高的材料，比如布匹，薄膜、塑料膜一類的東西。而等離子表面處理一般單噴頭處理的寬度僅為50mm，需要通過多個噴頭的組合能實現(xiàn)寬幅的處理。處理寬幅的時候成本會更高，但是處理效果好。等離子體表面處理與常規(guī)處理的對比




等離子體表面處理
通過放電裝置將電離的等離子體中的電子或離子打到承印物表面，一方面，可以打開材料的長分子鏈，出現(xiàn)高能基團；另一方面，經(jīng)打擊使薄膜表面出現(xiàn)細小的針孔，同時還可使表面雜質(zhì)離解、重解。電離時放出的臭氧有強氧化性，附著的雜質(zhì)被氧化而除去，使承印物表面自由能提高，達到改善印刷性能的目的


電暈處理
利用高頻（中頻）高壓電源，在放電刀架和刀片的間隙產(chǎn)生一種電暈釋放現(xiàn)象，用這種方法對塑料薄膜在印刷前進行表面處理，叫電暈處理，也稱電子沖擊或電火花處理。其處理作用為：通過放電，使兩極之間的氧氣電離，產(chǎn)生臭氧，臭氧是一種強氧化劑，可以立即氧化塑料薄膜的表面分子，使其由非極性轉(zhuǎn)化為極性，表面張力得到提高。電子沖擊后，使薄膜表面產(chǎn)生微凹密集孔穴，使塑料表面粗化，增大表面活性。




化學處理法
印刷前利用氧化劑對PP、PE塑料薄膜的表面進行處理，使其表面生成羥基、羰基等極性集團，同時得到一定程度的粗化，以提高油墨與塑料薄膜的表面結(jié)合牢度。
化學處理法是應用較早的一種表面處理法，對于印刷，復合前薄膜的表面處理效果好，使用簡便、經(jīng)濟，但需較長的處理時間影響了生產(chǎn)效率。并且處理液一般都具有化學侵蝕性，造成環(huán)境污染及對人體的危害，目前較少采用這種工藝，一般只在不便使用其他處理方法的情況下才采用這種表面處理工藝


光化學處理法
一般是利用紫外線照射高聚物表面，使其引起化學變化，達到改善表面張力，提高潤濕性和粘合性的目的。和電暈處理一樣，紫外線照射也能使高聚物表面發(fā)生裂解、交聯(lián)和氧化。
要想得到較好的光化學處理效果，必須選擇適當波長的紫外線，例如用波長為184mm的紫外線照射聚乙烯表面，能使其表面發(fā)生交聯(lián)，但如改用2537A的波長則難有相同的效果。




火焰處理法
適用于小型塑料容器的表面處理，其目的在于用高溫使表面去污，并溶化膜層表面，提高表面粘附油墨的性能。
聚烯烴經(jīng)火焰處理后形成了極性基團，潤濕性得以改善，而粘接性的改善則由于極性基團改善了潤濕性以及產(chǎn)生斷鏈而相對改善。
火焰處理效果較好，無污染，成本低廉，但操作要求嚴格，如不小心會導致產(chǎn)品變形，使成品報廢。目前主要應用于較厚的塑料制品的表面處理。


防靜電處理
塑料薄膜印刷中的靜電會給操作帶來一系列難題，直接影響印品的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如，在印刷小包裝塑料薄膜時，由于靜電粘連，薄膜間處于缺氧狀態(tài)，會阻礙塑料印墨層固化的過程，若遇高溫高濕環(huán)境，更易形成墨層粘連，輕則使印刷墨色移染，增加印刷、分切、整理等工序的難度，重則薄膜互相粘連，撕不開，造成印品報廢。另外制袋后的儲運、存放過程中也會不斷放電，既影響熱封又影響袋內(nèi)實物與空間層次的透明度。在印刷大幅面薄膜時，因為生成的靜電多，在機速高、樹脂中未摻有抗靜電劑的情況下，很可能引起火災或爆炸事故。
塑料薄膜的靜電形成是由于PE和PP具有優(yōu)良的介電性能、電阻高、導電性差，薄膜在擠出收卷過程中因摩擦而產(chǎn)生靜電，在印刷過程中使靜電進一步產(chǎn)生和積累，并不易釋放，使薄膜表面聚積大量的靜電荷。印刷薄膜收卷后，薄膜與薄膜之間緊緊地卷在一起，使電荷不利于排斥而利于吸引，造成粘合。