等離子粘接影響設(shè)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(dǎo)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(dǎo)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力也較大，更容易引起接頭破壞。

7.負荷應(yīng)力:

    在實際的接頭上作用的應(yīng)力是復(fù)雜的，包括剪切應(yīng)力、剝離應(yīng)力和交變應(yīng)力。

   （1） 切應(yīng)力：由于偏心的張力作用，在粘接端頭出現(xiàn)應(yīng)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(yīng)力作用下，被粘物的厚度越大，接頭的強度則越大。

   （2） 剝離應(yīng)力：被粘物為軟質(zhì)材料時，將發(fā)生剝離應(yīng)力的作用。這時，在界面上有拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)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(yīng)力的破壞性很大，在設(shè)計時盡量避免采用會產(chǎn)生剝離應(yīng)力的接頭方式。真空等離子表面處理機的特點和原理

真空等離子表面處理機由等離子發(fā)生器，氣體輸送管路及等離子噴頭等部分組成，等離子發(fā)生器產(chǎn)生高壓高頻能量在噴嘴鋼管中被激活和被控制的輝光放電中產(chǎn)生低溫等離子體，等離子體中粒子的能量一般約為幾個至幾十電子伏特，大于聚合物材料的結(jié)合鍵能，完全可以破裂有機大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵；但遠低于高能放射性射線，只涉及材料表面，不影響基體的性能。處于非熱力學(xué)平衡狀態(tài)下的低溫等離子體中，電子具有較高的能量，可以斷裂材料表面分子的化學(xué)鍵，提高粒子的化學(xué)反應(yīng)活性(大于熱等離子體)，而中性粒子的溫度接近室溫，這些優(yōu)點為熱敏性高分子聚合物表面改性提供了適宜的條件。通過低溫等離子體表面處理，材料面發(fā)生多種的物理、化學(xué)變化。表面得到了清潔，去除了碳化氫類污物，如油脂，輔助添加劑等，或產(chǎn)生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯(lián)層，或引入含氧極性基團（羥基、羧基），這些基因?qū)Ω黝愅糠蟛牧暇哂写龠M其粘合的作用，在粘合和油漆應(yīng)用時得到了優(yōu)化。在同樣效果下，應(yīng)用等離子體處理表面可以得到非常薄的高張力涂層表面，有利于粘結(jié)、涂覆和印刷。不需其他機器、化學(xué)處理等強烈作用成份來增加粘合性。

真空等離子處理的特點是，一、對包裝盒表面處理深度較小但非常均勻。二、沒有紙屑飛沫出現(xiàn)，屬于環(huán)保處理。三、等離子噴頭距離包裝盒之間有一定的距離，只有通過噴頭把低溫等離子噴射到包裝盒需要涂膠處，可處理各類復(fù)雜形狀的包裝盒，連續(xù)性運作，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。四、工作中不需要消耗其他燃料，只需接上普通電源即可運行，大大降低包裝印刷成本。

真空等離子表面處理機，目前已經(jīng)開發(fā)了單噴頭，雙噴頭，三噴頭，旋轉(zhuǎn)噴頭等多款型號，噴出的是低溫等離子，形狀像火焰，但不會點燃包裝盒。另外，為方便用戶，等離子表面處理機還具有安全連鎖功能，用戶可根據(jù)需要，安裝產(chǎn)線中自動控制裝置，一旦產(chǎn)線中無包裝盒經(jīng)過，等離子表面處理機會立刻自動停止噴射等離子，而有包裝盒經(jīng)過時，它又自動噴出等離子
還有真空等離子處理機，在一個密封艙體內(nèi)設(shè)置電極，在真空泵的作用下是艙體內(nèi)的氣壓達到5--10毫托，再在高頻發(fā)生器的作用下，電極之間產(chǎn)生等離子體，然后對樣品表面進行處理，來達到改變表面活性的目的。等離子處理在現(xiàn)在的市場應(yīng)用范圍

（1）等離子處理在橡塑行業(yè)產(chǎn)品上的作用機理

我們在工業(yè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)一些橡膠塑料件在進行表面連接的時候會出現(xiàn)粘接困難的問題，這是因為聚丙烯、PTFE等橡膠塑料材料是沒有極性的，這些材料在未經(jīng)過表面處理的狀態(tài)下進行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差，甚至無法進行。

有些工藝用一些化學(xué)藥劑對這些橡塑表面進行處理，這樣能改變材料的粘接效果，但這種方法不易掌握，化學(xué)藥劑本身具有毒性，操作非常麻煩，成本也較高，而且化學(xué)藥劑對橡塑材料原有的優(yōu)良性能也有影響。

利用等離子處理對這些材料進行表面處理，在高速高能量的等離子體的轟擊下，這些材料結(jié)構(gòu)表面得以大化，同時在材料表面形成一個活性層，這樣橡膠、塑料就能夠進行印刷、粘合、涂覆等操作，如圖2所示。應(yīng)用等離子技術(shù)對橡塑表面處理，其操作簡單，處理前后沒有有害物質(zhì)產(chǎn)生，處理效果好，效率高，運行成本低。

（2）等離子處理在橡膠、塑料行業(yè)的應(yīng)用

等離子表面處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括橡膠、復(fù)合材料、玻璃、布料、金屬等，涉及各行各業(yè)，這篇文章中我們主要介紹其在橡膠、塑料領(lǐng)域一些行業(yè)的具體應(yīng)用。

（3）等離子處理在汽車行業(yè)的應(yīng)用

與金屬粘接的表面性能，而不能影響另一面的性能。工業(yè)中用萊鈉溶液處理雖然能在一定程度上提高粘接效果，但是卻改變了原有PTFE的性能。經(jīng)實驗證明，用等離子體轟擊需粘接的PTFE表面后，其表面活性明顯增強，與金屬之間的粘接牢固可靠，滿足了工藝的要求，而另一面保持原有的性能，其應(yīng)用也越來越被廣泛認同。