Поверхностная обработка пластика не является редкостью в промышленном мире. Бесчисленное количество пластиков каждый день обрабатываются для улучшения смачиваемости, что приводит к надлежащей адгезии красок, чернил, покрытий и т. д.
Тем не менее, проблема достижения хорошей адгезии покрытий, клеев, герметиков и красок по сравнению с другими обычно трудно склеиваемыми материалами, например пропиленом, стоит перед инженерами с 1950-х годов, когда все это началось.
Проблема адгезии характерна для материалов с низкой поверхностной энергией. Примеры могут включать полиэтилен высокой плотности, полипропилен, EPDM, полиэтилен и т. Д. С поверхностной энергией в диапазоне от двадцати девяти до тридцати шести дин / см или мН / м (милиньютон на метр). Достижение уровня адгезии на любых материалах с низкой поверхностной энергией, т.е. на полипропилене или полиэтилене и т. д., иногда может стать чрезвычайно трудным из-за их гладкости. Таким образом, эта проблема с адгезией приводит к стиранию печатной краски, не прилипанию покрытий или краски к поверхности, а также к плохой склейке и слабой герметизации.
Tantec производит несколько решений для обработки пластиковых поверхностей. Пожалуйста, обратитесь к
наш список продуктов: плазменные и коронные обработчики.
Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь, наш
специалисты здесь, чтобы помочь: [email protected]
Отрасли, связанные с медицинскими приборами или автомобилями, как правило,
к проблеме адгезии, как и многие другие, которые покрывают пластики, печатают на них или наносят
техники склеивания. А из-за более широкого использования полиолефина обработка поверхности
пластика становится все сложнее. Обычно полиолефин имеет неполярный
поверхности или с низкой поверхностной энергией, которые не реагируют на печать, склеивание, нанесение покрытий или покраску и т. д., если только вы не хотите применять обработку, которая наносит ущерб окружающей среде и требует больших усилий.
Решение ваших проблем с адгезией
У нас есть более чем 40-летний опыт в поставке и производстве качественных, высококачественных продуктов для обработки поверхности для любой отрасли.
Tantec предлагает как стандартные машины, так и машины, разработанные по индивидуальному заказу.
Свяжитесь с нами сегодня и получите цитату. Мы готовы обслуживать вас.
Решение ваших проблем с адгезией
У нас есть более чем 40-летний опыт в поставке и производстве качественных, высококачественных продуктов для обработки поверхности для любой отрасли.
Tantec предлагает как стандартные машины, так и машины, разработанные по индивидуальному заказу.
Свяжитесь с нами сегодня и получите цитату. Мы готовы обслуживать вас.
Решение ваших проблем с адгезией
У нас есть более чем 40-летний опыт в поставке и производстве качественных, высококачественных продуктов для обработки поверхности для любой отрасли.
Tantec предлагает как стандартные машины, так и машины, разработанные по индивидуальному заказу.
Свяжитесь с нами сегодня и получите цитату. Мы готовы обслуживать вас.
RotoTEC-X – устройство для обработки пластика
Наш продукт RotoTEC-X, например, предлагает экономичный метод обработки пластиковых материалов. Это пример машины, которая обрабатывает пластиковые материалы, такие как PP, PE, PEEK, ABS, PC, PS и другие. Нажмите здесь, чтобы увидеть машину.
Поверхностное натяжение и сравнительная поверхностная энергия материала определяют силу связи, существующей между покрытием и самим материалом. Если твердое тело обладает высоким уровнем поверхностной энергии по сравнению с поверхностным натяжением жидкости, будет увеличиваться молекулярное притяжение, сближающее клей и чернила или краску и т. д., что приводит к превосходной прочности сцепления. Точно так же, если поверхностное натяжение твердого тела ниже, чем у жидкости, то силы притяжения, таким образом, ослабнут, что приведет к отталкиванию шерсти.
Во время обработки поверхности пластика производители часто сталкиваются с задачей увеличения уровня энергии поверхности, чтобы он превышал поверхностное натяжение покрытия, печатной краски, краски или клея, чтобы увеличить химическое притяжение. Это приводит к надлежащей адгезии благодаря улучшенной смачиваемости поверхности. Как правило, поверхностная энергия подложки должна быть не менее чем на 5 мН/м (дин/см) выше поверхностного натяжения клея, краски, покрытия или чернил, которые будут использоваться на поверхности.
Улучшение адгезии и обработка коронным разрядом пластмасс
В идеале склеиваемая поверхность должна быть свободной от пыли, смачиваемой, т.е. с высокой поверхностной энергией, чистой, гладкой, сухой и непористой. Существует множество методов увеличения полярности и поверхностной энергии пластмасс. К ним относятся обработки с использованием высоких температур, влажных химикатов и т. д., которые не так безвредны для окружающей среды. Другие методы заключаются в обработке пластиковой поверхности коронным разрядом высокого напряжения и плазменной активацией поверхности, что более безопасно для окружающей среды, чем влажные химикаты и сильное пламя.
Обработка поверхности для склеивания: термореактивные и термопластичные композиты
.jpg)
Обработка поверхности, включающая какой-либо метод обработки, шлифовки или очистки поверхности детали или материала, может иметь важное значение для достижения необходимых свойств для успешного склеивания, нанесения покрытия или даже окраски. Однако некоторые методы более эффективны, чем другие, для определенных материалов.
По словам Джайлса Диллингема, генерального директора и главного научного сотрудника BTG Labs (Цинциннати, Огайо, США), обработка поверхности материалов для склеивания, покрытия или герметизации должна выполнять три задачи:
Избранные материалы
- Очистка: Это означает уменьшение количества вредных загрязняющих веществ на поверхности до уровня, при котором достигается тесный (на молекулярном уровне) контакт клея с поверхностью. Все, что мешает этому контакту, является загрязняющим веществом, которое должно быть удалено или уменьшено до безопасного уровня с помощью любого количества методов очистки.
- Активация: Чистая поверхность должна быть достаточно химически активной, чтобы образовывать первичные или вторичные химические связи с клеем. Чистая химически инертная поверхность не может образовывать химические связи, необходимые для прочного и надежного структурного сцепления.
- Стабилизация: Поверхность должна быть устойчива к деградации (обычно это означает окисление) при воздействии окружающей среды. Чистоту и химическую активность поверхности необходимо поддерживать до фактического склеивания или нанесения покрытия.
По словам Диллингема, относительная важность этих трех аспектов обработки поверхности зависит от класса рассматриваемого материала. Например, металлы обладают очень высокой поверхностной энергией, а это означает, что поверхности очень химически активны и быстро загрязняются. Обработка поверхности металлов направлена на очистку и создание стабильного оксида. Для композитных материалов необходим другой подход для успешного склеивания и покрытия, поскольку термореактивные и термопластичные полимеры имеют относительно низкую поверхностную энергию и, следовательно, не загрязняются так легко, как металлы, и относительно стабильны при воздействии окружающей среды. Однако эти же характеристики снижают вероятность прилипания клеев к композитам. В результате обработка поверхности композитов обычно фокусируется на втором факторе, указанном выше: увеличении поверхностной энергии, чтобы можно было сформировать прочную связь с клеем.
Определение поверхностной энергии
Ручная шлифовка является распространенным методом подготовки поверхности для композитов, но она может быть неэффективной при очистке поверхности сама по себе.
Хотя поверхностная энергия, как правило, низкая, она может различаться в разных материалах и композитных деталях, и обработка поверхности соответственно различается. По мнению Диллингема, способность быстро и количественно калибр поверхностная энергия объекта или материала является важным первым шагом к разработке, внедрению или пониманию правильной обработки поверхности.
Есть несколько подходов к тестированию поверхностной энергии; один популярный метод, который часто использует BTG Labs, включает измерение краевого угла, образованного каплей жидкости на тестовой поверхности. В этом методе, если жидкость собирается в капли при контакте с поверхностью, это указывает на то, что она не притягивается к поверхности. Скорее всего, клей или краска тоже не будут сильно притягиваться к этой поверхности, и адгезия будет плохой. Загрязнение является одной из причин, по которой поверхность отталкивает капли жидкости таким образом.
Однако, если жидкость легко растекается, а не собирается в пузыри, это указывает на то, что поверхность сильно притягивает жидкость. Такая поверхность имеет высокую химическую энергию и, как правило, хорошо прилипает к клею. Диллингем отмечает, что загрязнение поверхностно-активным веществом, таким как мыло, также вызывает растекание жидкости по поверхности, но смачивание, вызванное поверхностно-активным веществом, можно легко определить по скорости, с которой жидкость растекается.
Угол контакта с водой может быть измерен, чтобы показать, насколько пригодна к склеиванию поверхность. Большой краевой угол (когда капля воды поднимается вверх) обычно свидетельствует о недостаточно чистой поверхности, а низкий краевой угол (когда капля воды растекается) указывает на хорошо очищенную поверхность.
Угол между каплей жидкости и поверхностью — другими словами, краевой угол (см. изображение слева) — определяет значение притяжения поверхности для жидкости. Есть несколько факторов, которые определяют, каким должен быть целевой угол контакта для хорошего адгезионного сцепления на данной поверхности, в том числе оценивается ли адгезия с помощью соединения внахлестку или двойной консольной балки (DCB). Как правило, низкие краевые углы (от 0 градусов до ~ 30-40 градусов) указывают на чистую, высокоэнергетическую поверхность, которая обеспечит хорошую адгезию к клеям и краскам; большие углы (60-90 градусов и более) указывают на низкоэнергетическую или загрязненную поверхность, с которой, как правило, будет трудно склеиться. Контактный угол в диапазоне 40-60 градусов менее четкий: это может указывать на то, что поверхность менее предсказуемо чистая и готова к склеиванию, чем поверхность с более низким контактным углом, но это не так определенно создает слабые связи, как поверхность, дающая измерения краевого угла выше этого диапазона.
Термореактивные против термопластов
Термореактивные композиты (такие как эпоксидные смолы, полиимиды, бисмалеимиды) и термопластичные композиты (такие как PAEK, PEEK, PEKK и полифениленсульфид) имеют разные характеристики поверхности и требуют разных стратегий подготовки поверхности.
В некоторых случаях, по словам Диллингема, термореактивные смолы могут выиграть от поверхностных пленок, предназначенных для повышения химической реактивности поверхности композита. Эти поверхности обычно имеют угол контакта с водой в диапазоне 30 градусов после удаления защитного слоя и обычно поддаются склеиванию. В других случаях, когда поверхность полимера особенно нереакционноспособна, углы контакта с водой составляют около 50-60 градусов, и для хорошей адгезии может потребоваться обработка поверхности.
Другой метод обработки поверхности, который имел некоторый успех при работе с термореактивными композитами, – это истирание, выполняемое вручную или с помощью пескоструйной обработки. По словам Диллингема, истирание работает, потому что термореактивные матричные смолы представляют собой хрупкие полимеры, которые разрушаются при истирании за счет фактического разрыва полимерных цепей с образованием химически активной поверхности. Эта поверхность может реагировать с клеем, образуя прочный и стабильный интерфейс. В зависимости от химического состава термореактивного полимера истирание может уменьшить контактный угол с водой на 10 и более градусов, чего может быть достаточно для хорошего сцепления.
Прочность соединения внахлестку в зависимости от угла контакта для PEKK, склеенного пленочным клеем Solvay 377S
Однако термопластичные полимеры ведут себя иначе, чем термореактивные полимеры. По словам Диллингема, поскольку полимерные цепи не заперты в жесткую сеть сшивкой, они имеют тенденцию течь, другими словами, деформироваться. пластически — при истирании, а не разрушении. Хотя истертый термопластический композит может быть шероховатым, он по-прежнему химически неактивен и не может установить хорошую связь с клеем, покрытием или герметиком. Кроме того, углы контакта с водой на этих поверхностях, как правило, существенно не изменяются при истирании. Для термопластичных композитов плазменная обработка может быть эффективным методом увеличения поверхностной энергии. На приведенном выше рисунке показана зависимость прочности соединения внахлестку (вертикальная ось) от угла контакта (горизонтальная ось) для PEKK, склеенного пленочным клеем Solvay 377S. Согласно данным, протирка растворителем, ручная шлифовка и пескоструйная обработка не улучшали прочность соединения в этом случае, в то время как плазменная обработка увеличивала прочность более чем на 30%. Кроме того, обработанные плазмой образцы разрушались когезионно в клее, тогда как другие образцы разрушались, по крайней мере, частично на границе раздела между клеем и подложкой.
Сильные, надежные клеевые соединения, подходящие для конструкционных целей, достижимы между большинством конструкционных материалов, заключает Диллингем. Однако обработка поверхности, хорошо подходящая для одного класса материалов, может не подходить для другого; Обработка поверхности должна быть разработана с учетом конкретных химических характеристик подложки и клея. Для большинства применений термопластичных композитов требуется обработка, которая увеличивает поверхностную энергию даже в большей степени, чем термореактивные композиты, поэтому обработка поверхности должна проводиться по-другому. Сочетание обработки поверхности с соответствующими стратегиями измерения и контроля обеспечивает эффективность и надежность обработки поверхности.
СВЯЗАННОЕ СОДЕРЖАНИЕ
Углеродное волокно в сосудах под давлением для водорода
Развивающаяся экономика H2 стимулирует развитие танков для самолетов, кораблей и газового транспорта.
Материалы и процессы: полимерные матрицы для композитов
Матрица связывает волокнистую арматуру, придает композитному компоненту форму и определяет качество его поверхности. Композитная матрица может быть полимерной, керамической, металлической или углеродной. Вот руководство по выбору.
Защита от удара молнии для композитных конструкций
Композитные конструкции более уязвимы к повреждениям, чем металлические, но современные продукты LSP обеспечивают проверенную защиту.
Что такое обработка поверхности?
Поверхностная энергия твердых материалов и необходимость обработки поверхности полимеров. Часто бывает необходимо приклеить пластиковые материалы к металлам или другим пластиковым материалам или просто напечатать на пластиковой поверхности.
Для успешного выполнения этого жидкий клей или чернила должны смачивать поверхность материала. И вот где Корона Лечение и Плазменное лечение технологии необходимы.
Смачиваемость зависит от одного конкретного свойства поверхности: поверхностной энергии, часто называемой поверхностным натяжением.
Хотите проверить свою поверхность? Узнайте больше о нашем тесте Dyne здесь.
Поверхностная энергия, как и поверхностное натяжение, измеряется в мН/м. Поверхностная энергия твердой подложки напрямую влияет на то, насколько хорошо жидкость смачивает поверхность. Смачиваемость, в свою очередь, легко определяется измерением краевого угла. Контактный угол – это угол между касательной в точке контакта и горизонтальной линией твердой поверхности.
Когда капля жидкости попадает на гладкую твердую горизонтальную поверхность, она может растечься по подложке, и краевой угол будет приближаться к нулю, если произойдет полное смачивание.
И наоборот, если смачивание частичное, результирующий краевой угол достигает равновесия в диапазоне от 0 до 180 градусов.
Решение ваших проблем с адгезией
У нас есть более чем 40-летний опыт в поставке и производстве качественных, высококачественных продуктов для обработки поверхности для любой отрасли.
Tantec предлагает как стандартные машины, так и машины, разработанные по индивидуальному заказу.
Свяжитесь с нами сегодня и получите цитату. Мы готовы обслуживать вас.
Смачиваемость поверхности 
Рисунок 1 справа от вас помогает проиллюстрировать разницу между хорошей и плохой смачиваемостью.
Чем выше поверхностная энергия твердой подложки по отношению к поверхностному натяжению жидкости, тем лучше ее смачиваемость и меньше краевой угол.
Чтобы между жидкостью и поверхностью подложки существовала надлежащая связь, поверхностная энергия подложки должна превышать натяжение жидкости примерно на 2-10 мН/м.
Видео: VacuTEC | Вакуумная плазменная обработка
Поверхностная энергия твердых материалов
На рисунке 2 справа показаны абсолютные значения поверхностной энергии для твердых материалов, а поверхностное натяжение многих пластиков, включая полиэтилен и полипропилен, часто недостаточно для склеивания или печати.
Эти материалы обладают очень полезными свойствами, такими как химическая инертность, низкий коэффициент трения, высокая износостойкость, стойкость к проколам и разрывам и др.
Однако плохая смачиваемость этих полимеров ставит перед дизайнером проблему склеивания или декорирования этих материалов. Обработка может улучшить смачиваемость материала за счет увеличения поверхностной энергии материала и положительно повлиять на адгезионные характеристики за счет создания мест склеивания.
Самые передовые и успешные методы обработки поверхности основаны на принципе высоковольтного разряда в воздухе.
Подробнее об этом принципе читайте здесь: Основы лечения плазмой
Основы высоковольтного разряда в воздухе и его применение для обработки поверхностей
При наличии высоковольтного разряда в воздушном промежутке свободные электроны, всегда присутствующие в воздухе, ускоряют и ионизируют газ. При очень сильном электрическом разряде столкновения высокоскоростных электронов с молекулами газа не приводят к потере импульса и происходит лавинообразное движение электронов.
Когда пластиковая деталь помещается на путь разряда, электроны, образующиеся в разряде, воздействуют на поверхность с энергией в 2–3 раза больше, чем необходимо для разрыва молекулярных связей на поверхности большинства подложек.
Это создает очень реактивные свободные радикалы.
Эти свободные радикалы в присутствии кислорода могут быстро реагировать с образованием различных химических функциональных групп на поверхности подложки. Функциональные группы, образующиеся в результате этой реакции окисления, наиболее эффективно увеличивают поверхностную энергию и усиливают химическую связь с матрицей смолы. К ним относятся карбонил (-C=O-). карбоксильные (НООС-), гидропероксидные (НОО-) и гидроксильные (НО-) группы.
Обработка высоковольтным разрядом изменяет только характеристики поверхности, не влияя на объемные свойства материала.
Технология трехмерной электрической обработки поверхности (EST) Tantec основана на высоковольтном высокочастотном разряде в воздухе. Трехмерные объекты пропускаются через область разряда между двумя электродами (рис. 3 справа от вас).
Разряд поддерживается в большом зазоре между электродами за счет установления высокой разности потенциалов между электродами. Высокое приложенное напряжение является лишь одним из условий эффективного лечения.
Равномерная обработка деталей, движущихся с высокой скоростью, требует высокоэффективной передачи энергии от источника питания к области разряда. Коронный разряд на частотах 15-25 кГц обеспечивает высокоэффективный перенос энергии за счет колебаний электронов в промежутке между электродами. Было показано, что чем выше частота, тем ниже мощность для достижения заданного уровня лечения.
Технология ЭСТ обеспечивает равномерную обработку поверхностей трехмерных объектов на высокоскоростных линиях за счет поддержания разности потенциалов между электродами до 80 кВ на частотах 15-25 кГц. В этих условиях объекты с поперечным сечением до 4 дюймов (100 мм) можно обрабатывать в режиме реального времени, поскольку они постоянно перемещаются через камеру обработки.
Система электрической обработки поверхности состоит из высокочастотного генератора, высоковольтного трансформатора и обрабатывающих электродов. Генератор выдает выходной сигнал, частота которого автоматически регулируется в диапазоне 15-25 кГц в зависимости от импеданса нагрузки, оптимизируя тем самым мощность, доступную для лечения.
Трансформатор высокого напряжения повышает выходной сигнал генератора до уровня, необходимого для генерации разряда желаемой интенсивности.
Станция обработки спроектирована вокруг двух электродов: обрабатывающего электрода и противоэлектрода (обычно с потенциалом земли). Электроды разработаны для каждого применения.
Tantec предлагает широкий выбор установок плазменной обработки для плазменной обработки поверхности различных материалов.
См. наш список продуктов на странице продуктов плазмы: Оборудование для плазменной обработки
Срок годности обработанных поверхностей
Срок годности предварительно обработанных материалов варьируется от часов до лет, в зависимости от пластика, его состава, способа обработки и воздействия на него повышенной температуры после обработки.
Чистота материала является наиболее важным фактором. Срок годности ограничен наличием низкомолекулярных компонентов, таких как антиадгезивы, антиадгезивы, антистатики и т.д.
В конечном итоге эти компоненты мигрируют на поверхность чистых полимеров. Поэтому рекомендуется печатать или приклеивать материал вскоре после обработки. Однако, как только обработанная поверхность покрывается покрытием, краской, клеем или другим материалом, связь становится постоянной.
Применение технологии электрической обработки поверхности Tantec (EST)
Следующие материалы были успешно обработаны с использованием технологии EST:
- Полиэтилен (ПЭ) * Оргстекло (ПММА)
- Полипропилен (ПП) * Тефлон (ПТФЭ)
- Полистирол (ПС) * Поликарбонат (ПК)
- EPDM-каучук * Полиуретан (PUR)
- АБС и др.
Вот некоторые конкретные приложения:
- Обработка поверхностей биомедицинских испытательных устройств для улучшения смачиваемости поверхностей сливающимся потоком жидкости.
- Обработка цилиндров шприцев перед печатью.
- Обработка внутренней поверхности втулки иглы перед приклеиванием иглы из нержавеющей стали.
- Обработка изоляции электронных кабелей для улучшения адгезии красок и покрытий.
- Обработка крышек и крышек химических контейнеров перед нанесением прокладочного материала или печатью.
- Обработка пластиковых бутылок перед нанесением самоклеящихся этикеток.
- Обработка автомобильных профилей из каучука EPDM перед нанесением клея для фиксации флокированной щетины или декоративной ткани.
Обработка изоляции электронных кабелей для улучшения адгезии красок и покрытий.
Решение ваших проблем с адгезией
У нас есть более чем 40-летний опыт в поставке и производстве качественных, высококачественных продуктов для обработки поверхности для любой отрасли.
Tantec предлагает как стандартные машины, так и машины, разработанные по индивидуальному заказу.
Свяжитесь с нами сегодня и получите цитату. Мы готовы обслуживать вас.
Решение ваших проблем с адгезией
У нас есть более чем 40-летний опыт в поставке и производстве качественных, высококачественных продуктов для обработки поверхности для любой отрасли.
Tantec предлагает как стандартные машины, так и машины, разработанные по индивидуальному заказу.
Свяжитесь с нами сегодня и получите цитату. Мы готовы обслуживать вас.
Решение ваших проблем с адгезией
У нас есть более чем 40-летний опыт в поставке и производстве качественных, высококачественных продуктов для обработки поверхности для любой отрасли.
Tantec предлагает как стандартные машины, так и машины, разработанные по индивидуальному заказу.
Свяжитесь с нами сегодня и получите цитату. Мы готовы обслуживать вас.
Вопросы и ответы по обработке поверхности
Можно ли обрабатывать 3D-объекты плазмой?
Плазменная обработка — идеальное решение для ваших 3D-деталей, потому что плазма проникает почти везде. Таким образом, он может охватывать области ваших частей тела, недоступные традиционным методам лечения. Вы даже можете обрабатывать внутреннюю часть мелких деталей, таких как шприцы или внутреннюю часть закрытого пластикового пакета.
Не стесняйтесь прислать нам образец своей детали и объяснить нам свой проект — затем мы проведем бесплатную проверку вашей детали в наших собственных испытательных центрах и посоветуем вам наилучшее возможное решение для обработки!
Может ли обработка ограничиваться определенными частями объекта?
Теоретически мы могли бы ограничить обработку определенными областями, покрывая части объекта. Однако плазменная обработка обычно не имеет негативных побочных эффектов для обрабатываемого объекта, поэтому в большинстве случаев для этого нет причин.
Как я могу оценить успех лечения плазмой?
Мы предлагаем различные методы измерения, включая чернила и ручки для измерения поверхностной энергии, а также измерения контактного угла для измерения эффективности вашей плазменной обработки. Не стесняйтесь обращаться к нашим специалистам, чтобы мы могли помочь вам найти наиболее эффективное лечение для ваших индивидуальных потребностей!
Возможно ли лечение в режиме онлайн?
Конечно. Мы поставляем как автономные установки плазменной обработки, так и встроенные установки плазменной обработки, которые можно легко интегрировать в существующий производственный процесс. Не стесняйтесь обращаться к нашим специалистам, чтобы обсудить, как плазменная обработка может быть интегрирована в вашу существующую производственную линию!
Какие размеры можно обрабатывать?
Мы предлагаем решения для лечения практически любого размера. Детали меньшего размера часто помещают на лотки, чтобы можно было обрабатывать несколько деталей одновременно.
