पॉलीफेनिलीन सल्फाइड के आसंजन बंधन की विधियाँ

पॉलीफेनिलीन सल्फाइड के आसंजन बंधन की विधियाँ

पॉलीफेनिलीन सल्फाइड (PPS) एक उच्च-तापमान, अर्ध-क्रिस्टलीय इंजीनियरिंग थर्मोप्लास्टिक है। उद्योग में PPS को वह प्लास्टिक माना जाता है जो धातु की तरह प्रदर्शन करता है। यह तर्कसंगत रूप से सबसे चुनौतीपूर्ण पॉलिमर में से एक है, चाहे उसे स्वयं से जोड़ना हो या एल्युमीनियम और टाइटेनियम जैसी भिन्न सामग्रियों से। PPS को सफलतापूर्वक जोड़ने के लिए उसके रासायनिक और भौतिक गुणों की समझ आवश्यक है, जिससे रेज़िन ग्रेड के मॉड्यूलस प्रत्येक अनुप्रयोग के लिए भिन्न और महत्वपूर्ण हो जाते हैं। यह पेपर उच्च-शक्ति आसंजन बंधन प्राप्त करने की क्षेत्र में आज़माई हुई केस स्टडी तकनीकें प्रस्तुत करता है।

मुख्य निष्कर्ष

• अनुपचारित PPS लगभग 38 dynes/cm पर होता है, जो संगत एपॉक्सी के 45–50 dynes/cm पृष्ठ तनाव से काफ़ी कम है।
• उपचार के बाद 60–70 dynes/cm का लक्ष्य रखें। सबसे मज़बूत बंधन वहीं बनते हैं, और इससे शेल्फ़ लाइफ़ दो वर्ष या उससे अधिक हो जाती है।
• मोल्डिंग 275–300°F पर करें। इससे कम पर PPS अमॉर्फ़स रहता है और बाद में सेवा के दौरान क्रिस्टलीकृत होगा, जिससे आयाम और गुण बदल जाएँगे।
• एसीटोन या MEK से विलायक सफ़ाई करें। अल्कोहल, ज़ाइलीन और टोल्यूइन गंदगी हटाते हैं, हाइड्रोकार्बन संदूषण नहीं।
• एपॉक्सी को 300–350°F पर क्योर करें, जो पुर्ज़े पर मापा जाए, ओवन के सेट पॉइंट पर नहीं, और बॉन्ड लाइन 0.002–0.007 इंच रखें।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

PPS को जोड़ना इतना कठिन क्यों है?

PPS रासायनिक रूप से निष्क्रिय है, इसकी सतह ऊर्जा कम है और किसी भी उन्नत इंजीनियरिंग प्लास्टिक की तुलना में इसमें संक्षारक पदार्थों के प्रति सबसे व्यापक प्रतिरोध है। जो निष्क्रियता इसे मूल्यवान बनाती है, वही इसका अर्थ है कि चिपकाने वाले पदार्थ सतह को वेट नहीं कर पाते। अनुपचारित PPS लगभग 38 dynes/cm मापता है, और जल संपर्क कोण लगभग 80.3° होता है।

पूर्व-उपचार के बाद PPS की सतह ऊर्जा कितनी होनी चाहिए?

संगत एपॉक्सी चिपकाने वाले पदार्थों के 45–50 dynes/cm पृष्ठ तनाव को पार करने के लिए कम से कम 48–54 dynes/cm। व्यवहार में सबसे मज़बूत बंधन 60–70 dynes/cm पर बनता है, और यह उच्च उपचार स्तर पूर्व-उपचार की शेल्फ़ लाइफ़ को दो वर्ष या उससे अधिक तक बढ़ा देता है — जो पॉलिमर में असामान्य है।

क्या मोल्ड तापमान बंधन को प्रभावित करता है?

काफ़ी हद तक। पूर्णतः क्रिस्टलीय अवस्था तक पहुँचने के लिए PPS को 275 से 300°F पर मोल्ड करना चाहिए। कम तापमान पर मोल्ड करने पर यह अमॉर्फ़स रहता है और जब सेवा तापमान — चिपकाने वाले पदार्थ की क्योर ऊष्मा सहित — मोल्डिंग तापमान से अधिक हो जाता है, तब क्रिस्टलीकृत होता है, जिससे आयाम और गुणों में परिवर्तन होता है। 40% ग्लास-भरे PPS का हीट डिफ़्लेक्शन तापमान अमॉर्फ़स अवस्था में 350°F से बढ़कर क्रिस्टलीय अवस्था में 500°F से अधिक हो जाता है।

PPS की सफ़ाई के लिए कौन-सा विलायक उपयोग करना चाहिए?

एसीटोन या मिथाइल एथिल कीटोन, कंपनी नीति और राज्य कानून के अधीन, ताकि सिलिकोन, मोल्ड रिलीज़ और एंटी-स्लिप एजेंट जैसी निम्न आणविक भार वाली सामग्रियाँ हटाई जा सकें। अतिरिक्त विलायक से बचें, क्योंकि वह कमज़ोर सीमा परतें और धुँधलापन छोड़ता है जो बंधन में बाधा डालते हैं।

क्या सतह टेक्सचर PPS के बंधन में सहायक है?

हाँ। टेक्सचर यांत्रिक इंटरलॉकिंग बनाता है। NTMA “40 — डायमंड बफ़्ड 1200 ग्रिट” जैसा मोल्ड फ़िनिश सामान्यतः “10 — फ़ाइन डायमंड 8000 ग्रिट” से बेहतर प्रदर्शन करेगा। कनेक्टर और धँसे हुए छिद्रों के लिए मोल्ड में एचड कोर पिन अत्यंत प्रभावी होते हैं।

PPS के गुण

PEEK और LCP सहित अन्य उच्च-तापमान परफ़ॉर्मेंस प्लास्टिक की तरह PPS के गुण उसके क्रिस्टलीकरण व्यवहार पर निर्भर करते हैं। PPS रासायनिक रूप से निष्क्रिय है, इसकी सतह ऊर्जा कम है और किसी भी उन्नत इंजीनियरिंग प्लास्टिक की तुलना में यह संक्षारक पदार्थों के प्रति सबसे व्यापक प्रतिरोध प्रदान करता है। इसका उपयोग हज़ारों ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस, मेडिकल और औद्योगिक अनुप्रयोगों में होता है, जहाँ उच्च-तापमान सहने वाले, विलायक-रोधी, विद्युत-परिरक्षित पुर्ज़ों की आवश्यकता होती है। PPS स्वभावतः ज्वाला-रोधी है, जिससे यह विमान संरचनाओं, अंडर-हुड पावर ट्रेन और ईंधन प्रणाली घटकों, वाटर पंप इम्पेलर आदि के लिए आदर्श सामग्री है। जहाँ ये विशेषताएँ प्रदर्शन के लिए आदर्श हैं, वहीं खराब सतह वेटेबिलिटी निर्माताओं के लिए बंधन की चुनौती है।

PPS के दो भिन्न रूप बिकते हैं: “ब्रांच्ड” आणविक संरचना और “लीनियर”। सबसे पहचाने जाने वाले ब्रांडों में Ticona Fortron® और Chevron Phillips Ryton® हैं। ब्रांच्ड संस्करण अधिक कठोर होता है। लीनियर संस्करण सामान्यतः बेहतर यांत्रिक और फ़्लेक्सुरल शक्ति के साथ-साथ उच्च मेल्ट स्थिरता प्रदान करता है। लीनियर PPS में आयनिक अशुद्धियाँ भी कम होती हैं1। मानक PPS में ग्लास-भरे फाइबर (30 प्रतिशत और 40 प्रतिशत) तथा ग्लास फाइबर/खनिज मिश्रण विशिष्ट और माँग वाले अनुप्रयोगों को संभव बनाते हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माता इंसुलेशन और कनेक्टर उत्पादों के लिए सामान्यतः 40 प्रतिशत ग्लास-भरा PPS चुनते हैं। डिज़ाइनर ब्रांच्ड या लीनियर, भरे हुए या बिना भरे का चयन क्षेत्र प्रदर्शन गुणों, जॉइंट-टूल डिज़ाइन और प्राथमिक प्रोसेसिंग के सापेक्ष सावधानी से जाँचते हैं। दुर्भाग्य से इन चयनों के द्वितीयक विनिर्माण संचालन, विशेषकर आसंजन बंधन प्रक्रियाओं, पर पड़ने वाले प्रभाव पर सामान्यतः कम ध्यान दिया जाता है।

प्राथमिक प्रोसेसिंग

इस सामग्री के निर्धारित गुण प्राप्त करने के लिए PPS की उचित प्रोसेसिंग अत्यंत महत्वपूर्ण है। PPS उत्पाद नमी-शोषक नहीं होते, और इसलिए नायलॉन (पॉलीएमाइड) की तरह उनमें आयामी विस्तार की समस्याएँ नहीं आतीं। फिर भी पुर्ज़े मोल्ड करते समय सूखे रेज़िन का उपयोग करना महत्वपूर्ण है। नमी स्वयं समस्याजनक है। अधिक नमी स्तर से रिक्तियाँ (वॉयड) बन सकती हैं, जो पुर्ज़े के प्रदर्शन पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकती हैं, आसंजन को प्रभावित कर सकती हैं और सौंदर्य बदल सकती हैं। सुखाने और प्रोसेसिंग के बीच का समय यथासंभव कम होना चाहिए। PPS को डीह्यूमिडिफ़ाइंग हॉपर ड्रायर में सुखाना चाहिए। हॉट-एयर ओवन की अनुशंसा नहीं की जाती, हालाँकि अत्यंत सावधानी बरतने पर उनका उपयोग किया जा सकता है। ऐसे ओवन की अनुशंसा न किए जाने के कारण ये हैं: a) यदि ट्रे बहुत ऊँची (1-1.5 इंच से अधिक) भरी जाएँ, तो ट्रे की तली की सामग्री ठीक से नहीं सूखती; b) यदि ओवन में एक साथ (अलग-अलग ट्रे पर) कई भिन्न प्रकार की सामग्रियाँ सुखाई जा रही हों, तो पेलेट आसानी से निचली ट्रे में गिर सकते हैं, जिससे निचली ट्रे की सामग्री दूषित हो जाती है2।

पूर्णतः क्रिस्टलीय अवस्था प्राप्त करने के लिए कम से कम 275 से 300 डिग्री फ़ारेनहाइट का मोल्ड तापमान आवश्यक है। जब PPS को 275 डिग्री फ़ारेनहाइट से कम पर मोल्ड किया जाता है, तो मोल्डिंग अमॉर्फ़स या अर्ध-क्रिस्टलीय होती हैं और उच्च सेवा तापमान (चिपकाने वाले पदार्थों की हीट क्योरिंग सहित) के संपर्क में आने तक उसी अवस्था में रहती हैं। यदि सेवा तापमान मोल्डिंग तापमान से अधिक हो जाए, तो पुर्ज़े अधिक क्रिस्टलीय हो जाएँगे, जिससे आयाम और गुणों में परिवर्तन होगा। उदाहरण के लिए, अक्रिस्टलीय अवस्था में मोल्ड किए गए 40 प्रतिशत ग्लास-भरे PPS का हीट डिफ़्लेक्शन तापमान (HDT), @264 psi (1.8 MPa) पर, केवल 350 डिग्री फ़ारेनहाइट होता है, परंतु क्रिस्टलीय अवस्था में यह बढ़कर >500 डिग्री फ़ारेनहाइट (260 डिग्री सेंटीग्रेड) हो जाता है। पूर्ण रासायनिक क्रॉसलिंकिंग प्राप्त करने के लिए आवश्यक इष्टतम चिपकाने वाले पदार्थ के क्योर तापमान और समय (जो ओवन में पुर्ज़ों की संख्या और कुल द्रव्यमान का फलन है) की गणना के लिए यह महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, मोल्ड तापमान का सतह के स्वरूप पर नाटकीय प्रभाव पड़ता है। मोल्डिंग संचालन के बाद बंधन प्रक्रियाएँ यथाशीघ्र की जानी चाहिए, या पुर्ज़ों को नॉन-पॉली बैग में कसकर पैक करें।

सतह की सफ़ाई

PPS उत्पादों के लिए सतह की स्वच्छता और प्लाज़्मा पूर्व-उपचार उच्च-शक्ति बंधन प्राप्त करने की महत्वपूर्ण पूर्व-शर्तें हैं। सतहें गंदगी, ग्रीस और तेल से संदूषण-मुक्त होनी चाहिए। सिलिकोन, मोल्ड रिलीज़ और एंटी-स्लिप एजेंट जैसी निम्न आणविक भार वाली सामग्रियाँ (LMWM) बंधन में बाधा डालती हैं। PPS सतहों की विलायक सफ़ाई और LMWM सामग्रियाँ हटाने के लिए (कंपनी नीति और राज्य कानून के अनुसार) एसीटोन या मिथाइल एथिल कीटोन (MEK) सुझाए जाते हैं। ज़ाइलीन, टोल्यूइन और अल्कोहल (IPA) जैसे कमज़ोर विलायक सतही गंदगी हटाने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, हाइड्रोकार्बन संदूषण के लिए नहीं। अतिरिक्त विलायक के उपयोग से बचें, क्योंकि यह बिना हटे रसायनों की कमज़ोर सीमा परतें बना सकता है, जिससे धुँधलापन जमा होकर बंधन में बाधा डालता है। हर समय उचित तकनीक अपनाएँ, जिसमें लिंट-रहित कपड़ों का उपयोग और पाउडर-रहित सुरक्षात्मक दस्ताने पहनना शामिल है। विलायक सफ़ाई खुली, पहुँच योग्य सतहों के लिए प्रभावी है, परंतु दूरस्थ, अलग-थलग क्षेत्रों, जैसे इलेक्ट्रॉनिक कनेक्टर अनुप्रयोगों में मिलने वाले छोटे व्यास के छिद्रों, के लिए सामान्यतः व्यावहारिक नहीं है। प्लाज़्मा उपचार प्रक्रियाएँ सभी सतहों को एक साथ साफ़ करने और पूर्व-उपचारित करने में भिन्न-भिन्न स्तर तक प्रभावी हैं।

सतह ऑक्सीकरण पूर्व-उपचार

यह समझना महत्वपूर्ण है कि पूर्व-उपचार की आवश्यकता क्यों है और वे आसंजन बंधन शक्ति को किन क्रियाविधियों से बेहतर बनाते हैं। अनेक प्लास्टिक को जोड़ना कठिन होने के मूल कारण ये हैं कि वे जल-विरोधी अध्रुवीय सामग्रियाँ हैं, रासायनिक रूप से निष्क्रिय हैं और उनकी सतह वेटेबिलिटी कम है (अर्थात निम्न सतह ऊर्जा)। ये प्रदर्शन गुण डिज़ाइनरों के लिए आदर्श हैं, पर इन सामग्रियों को जोड़ने की आवश्यकता वाले निर्माताओं के लिए ये सबसे बड़ी बाधा हैं। सामान्य नियम के रूप में, स्वीकार्य आसंजन तब प्राप्त होता है जब प्लास्टिक सब्सट्रेट की सतह ऊर्जा द्रव चिपकाने वाले पदार्थ, कोटिंग या इंक के पृष्ठ तनाव से लगभग 8-10 dynes/cm अधिक हो। इस स्थिति में द्रव सतह पर “वेट आउट” होता है, अर्थात चिपकता है। सतह ऊर्जा मापने की एक विधि, “वेटिंग”, ASTM D2578 के अनुसार कैलिब्रेटेड डाइन विलयनों का उपयोग है।

अनुपचारित PPS की सतह ऊर्जा लगभग 38 dynes/cm है (जल के साथ गणना किया गया संपर्क कोण 80.3° है)। संगत एपॉक्सी रेज़िन चिपकाने वाले पदार्थों का पृष्ठ तनाव 45-50 dynes/cm है। इसलिए गणना की गई उपचार-पश्चात सतह ऊर्जा कम से कम 48-54 dynes/cm की सीमा में होनी चाहिए। इस स्थिति में द्रव सतह पर “वेट आउट” होता है, अर्थात चिपकता है। व्यावहारिक रूप से PPS का सबसे मज़बूत बंधन तब प्राप्त होता है जब सतह ऊर्जा 60-70 dynes/cm हो। इस उच्च प्लाज़्मा उपचार स्तर का एक अतिरिक्त लाभ पूर्व-उपचार की शेल्फ़-लाइफ़ को दो वर्ष या उससे अधिक तक बढ़ाना है। अन्य पॉलिमर के साथ सामान्यतः ऐसा नहीं होता।

अपनी अध्रुवीय जल-विरोधी प्रकृति के कारण PPS आसंजन बंधन अनुप्रयोगों में सामान्यतः सतह ऊर्जा बढ़ाने और रासायनिक क्रियाशीलता प्रदान करने के लिए विलायक सफ़ाई के तुरंत बाद प्लाज़्मा सतह पूर्व-उपचार की आवश्यकता होती है। PPS के प्रचलित पूर्व-उपचारों में इलेक्ट्रिकल कोरोना डिस्चार्ज, वायुमंडलीय ब्लोन आयन, फ्लेम प्लाज़्मा और RF कोल्ड गैस (निम्न-दाब) शामिल हैं। इन प्रक्रियाओं की पहचान “गैस प्लाज़्मा” उत्पन्न करने की क्षमता से होती है, जो मुक्त इलेक्ट्रॉन, धनायन और अन्य स्पीशीज़ वाली अत्यंत अभिक्रियाशील गैस है। रासायनिक सतह फ़ंक्शनलाइज़ेशन भी होता है3। भौतिकी में इन प्लाज़्मा के उत्पन्न होने की क्रियाविधियाँ भिन्न हैं, परंतु सतह वेटेबिलिटी पर उनके प्रभाव समान हैं। प्रत्येक विधि अनुप्रयोग-विशिष्ट है और उसके अपने लाभ और/या सीमाएँ हैं4। विचारणीय बातों में पुर्ज़े की ज्यामिति, मटीरियल हैंडलिंग ऑटोमेशन और सब्सट्रेट के चालक गुण शामिल हैं। काले रंग का PPS विभिन्न कारणों से प्रायः चुना जाता है। चूँकि कार्बन ब्लैक की चालकता भिन्न-भिन्न स्तर की हो सकती है, इसलिए इलेक्ट्रिकल पूर्व-उपचार विधियों का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन महत्वपूर्ण है ताकि उपचार प्रक्रिया के दौरान विद्युत आर्किंग न हो। आर्किंग इंसुलेशन प्रतिरोध के उन सामग्री गुणों को घटा सकती है जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए अनिवार्य हैं।

क्लासिकल इलेक्ट्रिकल कोरोना डिस्चार्ज एक जनरेटर और उच्च-वोल्टेज स्रोत से जुड़े इलेक्ट्रोड, शून्य विभव पर काउंटर इलेक्ट्रोड और अवरोध के रूप में प्रयुक्त डाइइलेक्ट्रिक के उपयोग से प्राप्त होता है। अर्थात, उच्च-आवृत्ति, उच्च-वोल्टेज डिस्चार्ज (स्टेप-अप ट्रांसफ़ॉर्मर) दो बिंदुओं के बीच विभवांतर बनाता है, जिसके लिए अर्थ ग्राउंड, 35+kV और 20-25kHz आवश्यक हैं। कस्टम इलेक्ट्रोड कॉन्फ़िगरेशन अनेक भिन्न सतह ज्यामितियों – समतल, आकृतिदार, धँसी हुई, अलग-थलग आदि – के उपचार की सुविधा देते हैं। एक विशिष्ट अनुप्रयोग उदाहरण इलेक्ट्रिकल कनेक्टर के लिए कोरोना डिस्चार्ज उपचार प्रणाली है, जिसमें पिन और बॉल इलेक्ट्रोड का संयोजन एक साथ 3D छोटे व्यास के छिद्रों (= 0.0305 इंच) और कई तलों में समतल बाहरी सतहों का उपचार करता है, US Patent US5051586 (1991)। PPS सैन्य कनेक्टरों के लिए पूर्व-उपचार की शेल्फ़-लाइफ़ दो वर्ष से अधिक है। विद्युत डिस्चार्ज के परिणामस्वरूप प्लाज़्मा क्षेत्र में ओज़ोन उत्पन्न होता है। कोरोना डिस्चार्ज में सफ़ाई की क्षमता लगभग नहीं होती (पृष्ठ 36 पर चित्र 1 देखें)।

वायुमंडलीय प्लाज़्मा या इलेक्ट्रिकल ब्लोन आयन प्लाज़्मा (जिसे फ़ोकस्ड कोरोना प्लाज़्मा भी कहते हैं) में एक संकरे नोज़ल इलेक्ट्रोड का उपयोग होता है, जो इलेक्ट्रिकल जनरेटर, स्टेप-अप ट्रांसफ़ॉर्मर और उच्च दाब वाली हवा से संचालित होता है, जिसमें ट्रीटमेंट हेड के भीतर तीव्र फ़ोकस्ड प्लाज़्मा उत्पन्न होकर बाहर की ओर बहता है। यह पूर्व-उपचार प्रक्रिया सब्सट्रेट से गंदगी, मलबा और कुछ हाइड्रोकार्बन साफ़ कर सकती है, पर अधिकांश सिलिकोन और स्लिप एजेंट नहीं। नए शोध संकेत देते हैं कि सतह की सूक्ष्म एचिंग यांत्रिक बंधन बढ़ाने के लिए नई स्थलाकृतियाँ बना सकती है। ओज़ोन उप-उत्पाद नहीं है, परंतु नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) बनते हैं जिनकी गंध भ्रामक रूप से समान हो सकती है।

फ्लेम प्लाज़्मा ट्रीटमेंट में वायु और हाइड्रोकार्बन गैस के दहन में मौजूद अत्यंत अभिक्रियाशील स्पीशीज़ का उपयोग होता है (प्लाज़्मा बनाने के लिए)। यद्यपि फ्लेम ट्रीटमेंट ऊष्माक्षेपी है, ऊष्मा रासायनिक क्रियाशीलता और बेहतर सतह वेटिंग नहीं बनाती। फ्लेमिंग सब्सट्रेट से गंदगी, मलबा और कुछ हाइड्रोकार्बन साफ़ कर देती है। फ्लेमिंग सिलिकोन, मोल्ड रिलीज़ और स्लिप एजेंट नहीं हटाती। सतह से उपचार की अपेक्षाकृत कम गहराई, 5-10nm, के कारण फ्लेम ट्रीटमेंट इलेक्ट्रिकल पूर्व-उपचारों की तुलना में अधिक वेटिंग, ऑक्सीकरण और शेल्फ़-लाइफ़ प्रदान कर सकता है। ओज़ोन उत्पन्न नहीं होता। फ्लेम ट्रीटमेंट बर्नर खरीदते समय रिबन बनाम ड्रिल्ड पोर्ट और ज़ीरो बैलेंस्ड रेगुलेटर के लाभों की तुलना करें।

कोल्ड गैस प्लाज़्मा, जिसे “निम्न-दाब कोल्ड गैस प्लाज़्मा” भी कहते हैं, वायुमंडलीय (एयर) सतह पूर्व-उपचार विधियों की तुलना में एक बंद निर्वातित चैंबर में किया जाता है। सामान्यतः औद्योगिक-ग्रेड 100-प्रतिशत ऑक्सीजन गैस (O2) का उपयोग होता है। गैस को आंशिक निर्वात में चैंबर में छोड़ा जाता है और उस पर RF विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है। भीतरी चालक इलेक्ट्रोड एल्युमीनियम शेल्फ़ या केज पर प्लाज़्मा क्षेत्र में रखे पॉलिमर के साथ उत्पन्न अत्यंत अभिक्रियाशील स्पीशीज़ की प्रतिक्रिया आणविक बंधों को तोड़ती है, जिसके परिणामस्वरूप सफ़ाई और रासायनिक/भौतिक संशोधन होते हैं (जिनमें सतह के खुरदुरेपन में वृद्धि शामिल है, जो यांत्रिक बंधन को सुधारती है)। कोल्ड गैस प्लाज़्मा प्रक्रियाओं का एक महत्वपूर्ण लाभ हाइड्रोकार्बन को हटाना है, जिससे विलायक सफ़ाई की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। वायुमंडलीय पूर्व-उपचार सभी पॉली-एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन को हटाते/साफ़ नहीं करते, इसलिए (पूर्व-उपचार से पहले) विलायक सफ़ाई आवश्यक हो सकती है।

चिपकाने वाले पदार्थ और क्योरिंग

किसी भी आसंजन बंधन अनुप्रयोग में इष्टतम जॉइंट डिज़ाइन अत्यंत महत्वपूर्ण है। बंधित जॉइंट तन्य, संपीडन, अपरूपण, छिलने या दरार बलों के अधीन हो सकते हैं, प्रायः इनके संयोजन में। अनेक PPS अनुप्रयोगों के लिए दो-घटक, हीट-क्योरेबल स्ट्रक्चरल एपॉक्सी चिपकाने वाले पदार्थ आदर्श हैं। इष्टतम अपरूपण और तन्य शक्ति गुणों के लिए एकसमान, पतली बॉन्ड लाइन मोटाई (0.002 से 0.007 इंच) को प्राथमिकता दी जाती है। साथ ही, वायु गुहिका की सांद्रता भी कम होती है। जहाँ भी संभव हो, विशेषकर असमर्थित जॉइंट के लिए, चिपकाने वाले पदार्थ के क्योर/ठंडा होने के दौरान सब्सट्रेट को क्लैंप किया जाना चाहिए।

ग्लास-भरे PPS अनुप्रयोगों के लिए क्रिस्टलीय अवस्था में हीट डिफ़्लेक्शन तापमान >500 डिग्री फ़ारेनहाइट होता है। इसलिए ओवन क्योर तापमान सुरक्षित रूप से 300 से 350 डिग्री फ़ारेनहाइट के बीच हो सकता है। यह ध्यान देना महत्वपूर्ण है कि यह क्योरिंग के दौरान पुर्ज़ों द्वारा प्राप्त तापमान है, जो ओवन के सेट पॉइंट से भिन्न हो सकता है। पुर्ज़ों को एक-दूसरे पर रखने से बचें। पुर्ज़े पूरी तरह क्योर होने तक उसी तापमान पर रहने चाहिए, जिससे चिपकाने वाले पदार्थ की पूर्ण क्रॉसलिंकिंग सुनिश्चित हो। अपर्याप्त क्योर (तापमान/समय) आसंजन विफलता का सबसे सामान्य कारण है। परिभाषा के अनुसार, “आसंजन विफलता” चिपकाने वाले पदार्थ और एडहेरेंड (सब्सट्रेट) के इंटरफ़ेस पर होती है। दृश्य रूप से, किसी भी स्थान पर केवल एक सतह पर चिपकाने वाला पदार्थ शेष रहता है, दूसरे सब्सट्रेट एडहेरेंड पर नहीं।

विलायक सफ़ाई और प्लाज़्मा पूर्व-उपचार के अतिरिक्त, मोल्डिंग के समय बनी टेक्सचर वाली सतह यांत्रिक इंटरलॉकिंग आसंजन बढ़ाएगी। टेक्सचर मोल्ड टूल के भीतर ही या हाथ से Scotch-Brite पैड द्वारा बनाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, NTMA मोल्ड कैविटी फ़िनिश “40-डायमंड बफ़्ड 1200 ग्रिट” संभवतः फ़िनिश “10-फ़ाइन डायमंड 8000 ग्रिट” (0-3 माइक्रॉन रेंज) की तुलना में बंधन शक्ति बढ़ाएगा। थोड़ी टेक्सचर वाली सतहें भी लाभदायक होती हैं। कनेक्टर उत्पादों और अन्य धँसे-छिद्र वाले अनुप्रयोगों के लिए मोल्ड में एचड कोर पिन अत्यंत प्रभावी होते हैं।

संक्षेप में, PPS (30-40 प्रतिशत ग्लास-भरे फाइबर) और हीट-क्योरेबल एपॉक्सी चिपकाने वाले पदार्थों के उच्च-शक्ति आसंजन बंधन के लिए मैं निम्नलिखित की अनुशंसा करता हूँ:

• सुनिश्चित करें कि PPS रेज़िन मोल्डिंग से पहले ठीक से सुखाया गया हो और 275 से 300 डिग्री फ़ारेनहाइट पर प्रोसेस किया जाए
• मोल्डिंग के बाद बंधन प्रक्रियाएँ यथाशीघ्र करें
• पुर्ज़ों की सतहों की विलायक सफ़ाई करें
• सतह वेटिंग और रासायनिक फ़ंक्शनलाइज़ेशन बढ़ाने के लिए प्लाज़्मा पूर्व-उपचार का उपयोग करें
• चिपकाने वाले पदार्थ की एकसमान पतली बॉन्ड लाइन लगाएँ
• 300 से 350 डिग्री फ़ारेनहाइट पर ओवन क्योर करें

यदि उत्पाद सतहों पर टेक्सचर बनाई जाए तो अतिरिक्त लाभ मिलते हैं। ध्यान रखें, अत्यधिक उपचार होने पर प्लाज़्मा-ऑक्सीकृत सतहें आगे की असेंबली प्रक्रियाओं, जैसे हीट सीलिंग/वेल्डिंग, पर हानिकारक प्रभाव डाल सकती हैं और उनका प्रदर्शन खराब हो सकता है। प्लाज़्मा-उपचारित सतहें तापमान और आर्द्रता सहित आसपास के पर्यावरणीय कारकों के सापेक्ष भिन्न दरों और भिन्न सीमा तक एज होती हैं।

PPS उत्पादों का मज़बूत चिपकाऊ बंधन प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन, सामग्री गुणों तथा प्राथमिक और द्वितीयक संचालनों को शामिल करने वाले संपूर्ण समाधान प्रणाली दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। प्लाज़्मा ऑक्सीकरण अनेक आसंजन समस्याओं का समाधान करता है, लेकिन सर्वश्रेष्ठ विधि का चयन उपकरण निर्माताओं सहित अनेक कारकों पर निर्भर करता है। पूर्व-उपचारों – रासायनिक, यांत्रिक या प्लाज़्मा – को मिलाकर बंधन परिणाम बेहतर किए जा सकते हैं और प्रोसेस परिवर्तनशीलता न्यूनतम की जा सकती है।

संदर्भ

• “Designing with Plastics”, E-Publication, International Association of Plastics Distribution magazine, Dec. 2003.
• “Fortron® PPS Processing and Troubleshooting Guide”, Ticona Polymers, 1999.
• Mark Strobel, Christopher Lyons, 3M Company, 3M Center, 1995.
• Scott R. Sabreen, The Sabreen Group, Inc., “Surface Wetting & Pretreatment Methods,” Plastics Decorating, 2002.

Scott R. Sabreen The Sabreen Group, Inc. के संस्थापक और अध्यक्ष हैं, जो प्लास्टिक द्वितीयक प्रसंस्करण में विशेषज्ञता रखने वाली इंजीनियरिंग कंसल्टिंग कंपनी है – सतह पूर्व-उपचार, बंधन, डेकोरेटिंग व फिनिशिंग, लेज़र मार्किंग और उत्पाद सुरक्षा। Sabreen 30 से अधिक वर्षों से नई तकनीकें विकसित कर रहे हैं और विनिर्माण समस्याएँ हल कर रहे हैं। उनसे 972.820.6777 पर या sabreen.com अथवा plasticslasermarking.com पर जाकर संपर्क किया जा सकता है।

---