Atmosferik plazma

Atmosferik plazma

Öne çıkan noktalar

• Vakum odasına gerek yoktur; bu da hat içi entegrasyondaki en büyük engeli ortadan kaldırır.
• Plazma maddenin dördüncü halidir — elektronlardan, iyonlardan, nötr parçacıklardan ve uyarılmış moleküllerden oluşan kısmen iyonize gazdır.
• İki ana konfigürasyon vardır: odaklı alanlar için plazma jeti, düzgün ve geniş işlem için dielektrik bariyer deşarjı.
• Deneme çalışmaları beklenir. Malzemeler farklı tepki verdiğinden altlık malzeme başına doğrulama olağan uygulamadır.

Atmosferik plazma

Atmosferik plazma, ortam basıncında üretilen iyonize gazın polimer yüzeyine yönlendirilerek yüzey enerjisini artırdığı ve yapışma için kimyasal olarak reaktif bölgeler oluşturduğu bir yüzey ön işlemidir. Düşük basınçlı sistemlerin aksine vakum odası gerektirmez; bu nedenle bir robota veya hat içi konveyöre monte edilebilir ve geçen üç boyutlu kalıplanmış parçalara uygulanabilir.

Yaygın plastiklerin çoğunu yapıştırmak, boyamak veya baskı yapmak zordur; çünkü yüzeyleri kimyasal olarak inerttir ve yüzey enerjileri düşüktür. Polipropilen 29–31 mN/m, polietilen ise 31 mN/m civarındadır; endüstriyel yapıştırıcıların, mürekkeplerin ve kaplamaların çoğu ise doğru ıslatma için yaklaşık 38–42 dyne/cm üzerinde bir altlık malzeme gerektirir. Atmosferik plazma bu farkı milisaniyelik maruziyetle kapatır.

Atmosferik plazma nasıl çalışır?

Nozul içindeki yüksek gerilimli bir deşarj, proses gazını — genellikle temiz, kuru basınçlı havayı — iyonize eder. Ortaya çıkan akış; uyarılmış türleri, radikalleri ve UV fotonlarını parça yüzeyine taşır ve orada üç şey aynı anda gerçekleşir:

• Üst moleküler katmanların oksidasyonu. Hidroksil, karbonil ve karboksil gibi polar fonksiyonel gruplar, aksi halde polar olmayan hidrokarbon omurgasına aşılanır. Yüzey enerjisindeki artışa en büyük katkıyı bu yapar.
• Zayıf sınır katmanlarının giderilmesi. Kalıp ayırıcı, kayganlaştırıcı katkılar, plastikleştirici çiçeklenmesi ve elleçleme yağları aşındırılarak uzaklaştırılır. Kimyasal olarak kusursuz bir yüzey bile, yapıştırıcının asıl bağlandığı şey üstündeki kirletici tabaka ise yetersiz kalır.
• Mikro ölçekli dokulandırma. Hafif dağlama etkin temas alanını artırır ve bağa mekanik kenetlenme bileşeni katkısı sağlar.

Deşarj nozulla sınırlı olduğundan ve çıkan akış büyük ölçüde elektriksel olarak nötr olduğundan, atmosferik plazma iletken ve iletken olmayan altlık malzemeleri parçaya ark yapmadan işleyebilir; bu, metalize veya dolgulu polimerlerde elektriksel korona deşarjına göre pratik bir avantajdır.

Tipik proses değişkenleri

İşlemin doğrulanması

Yüzey enerjisi gözle görülmez, bu nedenle ölçülmelidir. ASTM D2578'e uygun ıslatma gerilimi test çözeltileri atölyede hızlı bir dyne seviyesi verir; temas açısı gonyometrisi ise proses nitelendirmesinde kullanılan nicel değeri sağlar. Sabreen'in temas açıları, yüzey ıslanması ve kimyasal aktivasyon konusundaki makalesi ölçüm yöntemlerini ve bunların nasıl yorumlanacağını ele alır.

Tüm proses penceresini tanımlayan bir uyarı vardır: işlem etkisi azalır. Polimer zincirleri yeni oluşan polar grupları gömecek şekilde yeniden yönelir; bu nedenle yüzey enerjisi reçineye, katkı paketine ve depolama sıcaklığına bağlı olarak saatler ila günler içinde düşer. İşlenmiş parçalar mümkün olan en kısa sürede yapıştırılmalı, baskı yapılmalı veya kaplanmalıdır ve her nitelendirme programı yaşlandırılmış altlık malzeme koşulunu içermelidir.

Atmosferik plazmanın kullanıldığı yerler

• Otomotiv iç ve dış mekanları — polipropilen tamponların, gösterge panellerinin ve trimlerin yapıştırılması ve boyanması.
• Tıbbi cihazlar — poliolefin ve polikarbonat montajlarında çözücü veya yapıştırıcıyla birleştirmeden önce seçici aktivasyon.
• Elektronik — dökme, kapsülleme ve konformal kaplama öncesinde yerel işlem.
• Ambalaj — bobin bazlı bir korona ünitesinin ulaşamadığı kalıplanmış kaplarda ve kapaklarda mürekkep yapışmasının iyileştirilmesi.

Ön işlem seçenekleri arasında seçim yapmak

Atmosferik plazma, aynı hedefe giden birkaç yoldan biridir. Alev plazması, büyük, düz, yüksek verimli geometrilerde parça başına daha hızlı ve daha ucuzdur. Düşük basınçlı soğuk gaz plazması karmaşık üç boyutlu geometriyi ve iç yüzeyleri düzgün işler ancak bir toplu prosestir. Pyrosil alev plazması en zor altlık malzemeler için dayanıklı bir silikat katmanı biriktirir ve aynı şekilde azalmaz. Doğru seçim; parça geometrisine, çevrim süresine, altlık malzemeye ve bağın dayanması gereken dayanıklılığa bağlıdır.

Atmosferik plazmada sorun giderme

Döner ve robota monte konfigürasyonlar

Atmosferik plazma hayal kırıklıklarının çoğu proses değil, sunum sorunlarıdır. Kafanın parçayla nasıl buluştuğu, geniş ve toleranslı bir proses penceresinin mi yoksa dar ve kırılgan bir pencerenin mi elde edileceğini belirler:

• Döner nozullar işlenen bandı genişletir ve doz dağılımını eşitler; bu nedenle alan işlemi için olağan seçimdir. Sabit bir nozul dar bir iz bırakır ve işlenmemiş şeritleri önlemek için daha sıkı aralık kontrolü gerektirir.
• Robot montajı, konturda mesafeyi korur; hareketli bir parça üzerindeki sabit kafa bunu düz yüzey dışında yapamaz. Konturlu bir parçada sonucun düzgün olup olmadığını normalde bu belirler.
• Yalnızca yapıştırma alanını işleyin. Seçici işlem, parçanın geri kalanının görünümünü ve baskı yapılabilirliğini korur, ozon yükünü azaltır ve çevrim süresini kısaltır. Ayrıca sonradan elleçlenecek yüzeylerin aktive edilmesini de önler.
• Yolu sabit hız için tasarlayın. Köşelerde ve yol uçlarındaki ivmelenme ve yavaşlama orada daha yüksek doz uygular; bu, hassas altlık malzemelerde parlaklık değişimi, tümünde ise aşırı işlem olarak görülür.
• İşlemi bir tampona değil, doğrudan yapıştırmadan önce sıralayın. Arada bulunan her istasyon bozunma süresidir.

Prosesin belirlenmesi ve izlenmesi

Atmosferik plazmanın kurulumu kolaydır ve kaymasına izin vermek de kolaydır; çünkü kaydığında gözle görülür hiçbir şey arızalanmaz. Bir üretim programı boyunca doğru kalan bir şartname şunları sabitlemelidir:

• Nozul-parça mesafesi ve ilerleme hızı, kurulum notları olarak değil, toleranslı kontrollü parametreler olarak.
• Basınçlı hava kalitesi belirtilen bir standarda göre — temiz, kuru ve yağsız bir şartnamedir; kompresör yağı taşınması ise proseste hiçbir değişiklik olmadan ortaya çıkan, tesis genelindeki yapışma sorunlarının yinelenen bir nedenidir.
• Veri sayfasından kopyalanan genel bir dyne hedefi yerine, gerçek yapıştırıcı, mürekkep veya kaplama sistemi için deneysel olarak belirlenmiş gerekli yüzey enerjisi.
• Aktivasyon saatler ila günler içinde ve elastomerlerde ile poliolefinlerde daha hızlı azaldığı için belirtilen üst sınırı olan bir işlemden yapıştırmaya penceresi.
• Bir izleme yöntemi ve sıklığı — iş istasyonunda ASTM D2578'e uygun ıslatma gerilimi çözeltileri; nozul aşınması ve hava kalitesi kayması saha arızalarından önce görünsün diye grafikle trendi izlenir.
• Yeniden nitelendirme tetikleyicileri: nozul değişimi, fikstür değişikliği, malzeme değişikliği ve robot yolunda yapılan her değişiklik.

İlgili terimler ve okumalar

• Atmosferik plazma yüzey ön işlemi hizmetleri
• Gelişmiş adhezyon ile birleştirme için polimerlerin plazma yüzey ön işlemleri
• Plastiklerde yapışma sorunlarını çözmenin bilimi
• Plastiklerde yapışma sorunlarının teşhisi

Bunu üretimde uygulamak

The Sabreen Group, atmosferik plazma ve diğer tüm polimer yüzey ön işlem yöntemleri için bağımsız mühendislik desteği sağlar. Bir prosesi belirliyor, bir malzemeyi nitelendiriyor veya üretimdeki bir sorunu gideriyorsanız mühendislik hizmetleri ekibimiz size yardımcı olabilir. Uygulamanızı görüşmek için bizimle iletişime geçin.

Sıkça sorulan sorular

Atmosferik plazma nedir?

Ortam basıncında üretilen plazmadır; bu da vakum odası ihtiyacını ortadan kaldırır. Özellikle hat içi işlemenin gerektiği yerlerde yüzey temizleme, aktivasyon, dağlama ve kaplama için yaygın olarak kullanılır.

Atmosferik plazma nasıl üretilir?

Hava, azot veya argon gibi bir besleme gazı plazma kafasına yönlendirilir, yüksek gerilimli güç onu dar bir akışta iyonize eder ve reaktif türleri yüzeye taşıyan görünür bir plazma jeti veya arkı yayılır.

Hangi sistem türleri mevcuttur?

Plazma jeti sistemleri dar bir ışını küçük veya odaklı alanlara yönlendirir; elektronik ve tıbbi cihaz hazırlığında yaygındır. Dielektrik bariyer deşarjı ise daha geniş yüzeylerde düzgün işlem sağlamak için yalıtkan bir bariyerle ayrılmış elektrotlar kullanır.

Atmosferik plazma ne için kullanılır?

Organik kirleticileri, yağları ve kalıntıları çözücü kullanmadan temizlemek; baskı, yapıştırma veya kaplama için yüzey enerjisini ve ıslanabilirliği artıran aktivasyon; ve mekanik yapışma için yüzeyi mikro düzeyde pürüzlendiren dağlama.

Belirlemeden önce nelere dikkat edilmelidir?

Malzeme uyumluluğu; çünkü tüm malzemeler aynı şekilde tepki vermez ve genellikle deneme çalışmaları gerekir. İşlem homojenliği, özellikle geniş yüzeylerde tutarlı proses kontrolü gerektirir. Mevcut hatta entegrasyon ise planlama gerektirir.

Ayarlar değişmediği halde yapışma neden parçadan parçaya değişiyor?

Hemen her zaman nozul-parça mesafesi. Açık havada reaktif türler milimetreler içinde yeniden birleştiğinden baskın değişken budur; dolayısıyla birkaç milimetrelik fikstür kayması iletilen dozu önemli ölçüde değiştirir. Gücü veya hızı ayarlamadan önce fikstürlemeyi düzeltin veya robotla tutulan bir kafaya geçin.

Geçişler arasında işlenmemiş malzeme bırakan işlenmiş bir şerit neden oluşuyor?

İlerleme aralığı, görünür plümün ima ettiğinden daha dar olan etkin plazma izinden daha geniştir. Bitişik geçişleri üst üste bindirin veya işlenen bandı genişletip dozu eşitleyen döner bir nozul kullanın. Döner kafaların nokta yapıştırma değil, alan işlemi için olağan seçim olmasının nedeni budur.

Bir atmosferik plazma proses şartnamesine neler yazılmalıdır?

Toleranslı mesafe ve ilerleme hızı, belirtilen bir standarda göre basınçlı hava kalitesi, genel bir dyne değeri yerine gerçek yapıştırıcı veya mürekkep için belirlenmiş gerekli yüzey enerjisi, azami işlemden yapıştırmaya aralığı ve sıklığı belirlenmiş bir izleme yöntemi. Nozul değişimi, fikstür değişikliği, malzeme değişikliği ve robot yolu düzenlemeleri için yeniden nitelendirme tetikleyicileri ekleyin — proses, gözle görülür hiçbir şey arızalanmadan kayar.

---

Sıkça sorulan sorular

Atmosferik plazma işlemi nedir?

Atmosferik plazma — elektrikle üflenen iyon plazması veya odaklanmış korona plazması da denir — elektrik jeneratörü ve yükseltici transformatörle sürülen tek bir dar nozul elektrotu ile yüksek basınçlı havayı birlikte kullanır. İşlem kafasının içinde yoğun biçimde odaklanmış bir plazma oluşur ve dışarı doğru parçaya akar; dolayısıyla iş parçası elektrotların arasında durmaz.

Atmosferik plazma gerçekten potansiyelsiz midir?

Hayır ve bu yaygın bir yanlış anlamadır. O belirli uygulamada potansiyelin sıfır olduğu kesin biçimde kanıtlanmadıkça, atmosferik plazmayı potansiyelsiz değil düşük potansiyelli olarak nitelemek daha doğrudur. Performans ekipman üreticileri arasında da farklılık gösterir; bir sistem için yapılan bir iddianın bir başkası için de geçerli olduğu varsayılmamalıdır.

Atmosferik plazma aktive etmenin yanında yüzeyi temizler mi?

Kısmen. Kir, döküntü ve bir kısım hidrokarbonu uzaklaştırır, ancak silikonların çoğunu ve kayganlaştırıcı katkıları uzaklaştırmaz. Bunlar parçada mevcutsa işlem öncesinde ayrı bir temizleme adımı yine gereklidir.

Atmosferik plazma ozon üretir mi?

Atmosferik plazmada ozon oluşumu ihmal edilebilir düzeydedir; bu da onu, deşarj bölgesinde ozon üreten elektriksel korona deşarjı ve elektriksel hava plazmasından ayırır.

Atmosferik plazma yalnızca yüzey kimyasını mı değiştirir?

Yalnızca değil. Kimyasal aktivasyonun yanında, araştırmalar yüzeyin ince biçimde dağlanmasının yeni topografyalar oluşturduğunu ve bunun kimyasal etkiye ek olarak mekanik kenetlenmeyi artırdığını gösteriyor.