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等离子表面清洗在塑胶材料的处理技术

2021-01-06 19:10:30

一、塑胶材料表面清洗困难的原因
难粘高分子材料的难粘原因是多方面的,第一表面能低,临界表面张力一般只有31~34达因/厘米,由于表面能低,接触角大,印墨、粘合剂不能充分润湿基材,从而不能很好粘附在基材上;第二结晶度高,化学稳定性好,它们的溶胀和溶解都要比非结晶高分子困难,当溶剂型胶粘剂(或印墨、溶剂) 涂在难粘材料表面,很难发生高聚物分子链成链或互相扩散和缠结,不能形成较强的粘附力;第三聚烯烃、氟塑料等均属非极性高分子材料,聚乙烯分子上基本不带任何极性基团,是非极性高分子。

聚丙烯分子中虽然每一个结构单元中有一甲基,但甲基是非常弱的极性基团,所以聚丙烯基本上属于非极性高分子。而聚四氟乙烯等氟塑料,因结构高度对称,也属非极性高分子,油墨、胶粘剂吸附在被粘材料表面是由范德华力(分子间作用力)所引起的,范德华力包括取向力、诱导力和色散力。对于非极性高分子材料表面,不具备形成取向力和诱导力的条件,而只能形成较弱的色散力,因而粘附性能较差。

基于上述认识,人们采取了多种手段对难粘高分子材料表面进行改性处理:

一在聚烯烃等难粘材料表面的分子链上导入极性基团;

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层。以提高难粘材料的粘附性能和粘接强度。

二、等离子清洗机的几种表面处理方法

化学试剂处理法

采用化学试剂对聚烯烃材料进行表面处理是聚烯烃的表面预处理方法中应用较多的一大类方法(简称化学法)。据不完全统计就有铬盐--硫酸法(Cr-H2SO4)、过硫酸盐法、铬酸法、氯磺化法、氯酸钾盐法、白磷法、高锰酸钾法等近十种之多。此类方法用于处理难粘材料表面的原理在于处理液的强氧化作用能使塑料表面的分子被氧化,从而在材料表面导入了羰基、羧基、乙炔基、羟基、磺酸基等极性基团。同时薄弱界面层因溶于处理液中而被破坏,甚至分子链断裂,形成密密麻麻凹穴、增加表面粗糙度,改善了材料的粘附性。影响材料表面预处理效果的主要因素有处理液配方、处理时间和温度、材料的种类等。
化学处理法具有处理效果好、不需要特殊设备、用起来容易等特点,一度应用在中小型厂塑料制品的表面处理上,但是由于这种方法处理时间长、速度慢、制品容易着色,处理后还要中和、水洗及干燥,处理液污染性较大,目前已趋于淘汰。


火焰处理法

所谓火焰处理就是采用一定配比的混合气体,在特别的灯头上烧,使其火焰与聚烯烃表面直接接触的一种表面处理方法。 火焰法也能将羟基、羰基、羧基等含氧极性基团和不饱和双键导入聚烯烃材料表面的污垢,消除薄弱界面层,因而明显改善其粘接效果。影响火焰处理效果的主要因素有灯头型式,燃烧温度、处理时间、燃烧气体配比等,由于工艺影响因素较多,操作过程要求严格,稍有不慎就可能导致基材变形,甚至烧坏制品,并且存在消防环保隐患,所以目前主要用于软厚的聚烯烃制品的表面处理。

三、等离子表面清洗原理及优点

等离子清洗,也叫等离子表面处理是将高频高压施加于放电电极上,以产生大量的等离子气体,与聚烯烃表面分子直接或间接作用,使其表面分子链上产生羰基和含氮基团等极性基团,表面张力明显提高,加之糙化其表面去油污、水气和尘垢等的协同作用改善表面的粘附性,达到表面预处理的目的。

等离子处理具有处理时间短、速度快、操作简单、控制容易等优点,因此目前已广泛地应用于聚烯烃印刷、复合和粘接前的表面预处理。等离子处理后的材料有不同的时效性,因此处理后Z好当即印刷、喷涂、粘接、复合。影响等离子处理效果的因素有处理时间及距离,速度,印刷性和粘接力随时间的增加而提高随温度升高而提高,实际操作中,通过采取降低牵引速率、趁热处理等方法,以改善效果。


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