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技術(shù)交流

等離子處理設(shè)備表面的粗糙化

發(fā)布時間:2023/6/27 8:08:38 | 信息來源:
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等離子處理設(shè)備的7個特點


1.噴射出的等離子體流為中性,不帶電 ,可以對各種高分子、金屬、半導體、橡膠、PCB電路板等材料進行表面處理。 


2.等離子表面處理器處理后去除了碳化氫類污物,如油脂,輔助添加劑,有利于粘結(jié)、性能持久穩(wěn)定,保持時間長。 


3.溫度低、適合運用于那些表面材料對溫度敏感的制品。 


4.不需要箱體,可以直接安裝在生產(chǎn)線上,在線運行處理。相對與磨邊機的反向運行,大大提高了工作效率。 


5.只消耗空氣和電,因此運行成本低,操作更安全。 


6.干式方法處理無污染,無廢水,符合環(huán)保要求;并且替代了傳統(tǒng)的磨邊機,杜絕了紙粉紙毛對環(huán)境及設(shè)備的影響。 


7.經(jīng)等離子表面處理器處理后,可采用普通膠水來粘盒,降低了生產(chǎn)成本。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(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。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,甚至不進行。


有些工藝用一些化學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,化學藥劑本身具有毒性,操作非常麻煩,成本也較高,而且化學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。

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