פתרונות הדבקה וחיבור פלסטיק

הנדסת תהליכים מומחית לאתגרי הדבקה מורכבים בדו-ממד ובתלת-ממד — טכנולוגיות מתקדמות ושיטות Six Sigma שיצרנים בתחומי התעופה והחלל, הרפואה, הרכב ומוצרי הצריכה ברחבי העולם סומכים עליהן.

כשל דבק וכשל הידבקות בהדבקת פלסטיק

בדיקות פלזמה באתר הלקוח והדרכה במדעי פני השטח

כשלי דבק וכשלי הידבקות מתרחשים בממשק שבין שני משטחי מצע דומים או שונים. תהליכי הדבקה כרוכים בכוחות הידבקות ובכוחות לכידות כאחד. את סוג כשל ההידבקות אפשר לאפיין ככשל דבק, ככשל לכידות או ככשל מצע, בהתאם לעוצמת הכוחות הללו. כשל דבק, או התקלפות, נגרם בדרך כלל ממאפייני המצע, ובכללם הכימיה של פני השטח, אנרגיית פני השטח, הכנת פני השטח ונהלי היישום. כשל לכידות קשור לחוזק הפנימי של הדבק. כשל מצע אינו קשור לתהליך ההדבקה אלא לחוזק המצע עצמו, שכן החיבור חזק יותר מן המצע.

בעיות הידבקות ניתנות לפתרון מהיר בעזרת מומחי הנדסת תהליכים הבקיאים בתחומי הפולימרים והמתכות, כימיה, דבקים, פריימרים, ציפויים, סילאנים, טיפולים מקדימים בפלזמה, איכות פני השטח, תהליכי יציקה והזרקה ושיטות בדיקה.

The Sabreen Group משיגה הצלחות יוצאות דופן בפתרון בעיות הדבקה מורכבות בדו-ממד ובתלת-ממד באמצעות הטכנולוגיות המתקדמות שלנו ושיטות התהליך Six Sigma. אנו מפתחים פתרונות חדשניים למגוון רחב של יישומים, ובהם מטוסי קרב סילוניים, רפואה, רכב, אלקטרוניקה, מוצרי צריכה ועוד. אחד התהליכים המוגנים בפטנט שלנו שימש לייצור מערכות נשק מסוג "פצצות חכמות" במהלך מבצע סופה במדבר, וממשיך לשמש כאמת מידה למצוינות בהדבקה ביישומים צבאיים וביישומי NASA. טכנולוגיה נוספת מאפשרת ביצועי הידבקות יוצאי דופן של ציפויים על בסיס מים על מוצרי פוליאולפין ליישומי מעטפת חיצונית.

הטכנולוגיות של SABREEN משמשות לייצור רבים מהמוצרים הצבאיים והמסחריים המוכרים ביותר כיום, מתחנת החלל הבינלאומית ותרופות ועד מצלמות אקסטרים תת-מימיות. ההנדסה של SABREEN זיכתה את לקוחותינו בפרסי תעשייה מובילים, ובהם מוצר אריזה תרופתי ורפואי של השנה, שנכלל באוסף המוזיאון הלאומי סמית'סוניאן. מעורבותנו בשלבים מוקדמים של הפרויקט מקצרת את לוחות הזמנים.

הפתרונות החדשניים של SABREEN

טכנולוגיות הדבקה, ריפוי וטיפול מקדים בהתאמה אישית, המהונדסות למגוון רחב של חומרים ויישומים.

טכנולוגיות הדבקה וריפוי בהתאמה אישית לאיטום הרמטי של פוליאולפינים

טיפול מקדים בהתאמה אישית, כימיית הזרקת דיו וריפוי UVLED

טיפול מקדים בפלזמה ודיו ייעודי על חוגת נעילה של כספת מ-PPS

טכנולוגיית הזרקת דיו פורצת דרך למוצרים לבישים אלסטומריים

הדבקה אופטומכנית עם ציפוי נוגד אדים, אנטי-רפלקטיבי וקשיח על פוליקרבונט

טיפול מקדים בפלזמה למכסי פוליאולפין

ריבוד בלהבה למושבי רכב

נרתיקי נשיאה אופנתיים לאמצעי מניעה בתחום התרופות והרפואה, זוכי פרסים

רעפי גג מפולימר, מעוטרים ומצופים לחיקוי צפחה ורעפי ארז, עם אחריות ל-40 שנה לעמידות בפני אור, אש ורוח

הדפסה דיגיטלית בצבע מלא עם ציפוי עליון שקוף עמיד לכימיקלים בתקן FDA ליציבות במדיח כלים

עיטור בהתאמה אישית וציפויים עליונים עם אפקטים מיוחדים המדמים מגע רך ומרקם עץ

מדריך טכני מלא

14 נושאים מעמיקים המכסים את המדע, החומרים, השיטות ובקרת האיכות שמאחורי הדבקה מוצלחת. לחצו על כל נושא כדי לעיין בו.

זווית מגע

זווית המגע היא הזווית הנמדדת בדרך כלל דרך הנוזל, במקום שבו ממשק נוזל-אדים נפגש עם ממשק מוצק. זווית המגע מכמתת את יכולת ההרטבה של משטח מוצק על ידי נוזל, באמצעות משוואת Young.

אנרגיית פני שטח והרטבה

הסיבות היסודיות לכך שקשה להדביק סוגי פלסטיק רבים הן שמדובר בחומרים הידרופוביים ולא קוטביים, אינרטיים מבחינה כימית ובעלי יכולת הרטבה ירודה של פני השטח — כלומר אנרגיית פני שטח נמוכה. בעוד שתכונות ביצוע הידרופוביות אלה (דחיית מים) אידיאליות עבור מתכנני רכיבים המחפשים תכונות כאלה, הן אויב מר עבור יצרנים הנדרשים להדביק חומרים כאלה. הדבקה איתנה מחייבת בדרך כלל משטחים "הידרופיליים". כדי להשיג הידבקות מיטבית, על הדבק (ציפוי, דיו או צבע) להרטיב באופן מלא את פני השטח (המשטח המודבק) המיועדים להדבקה.

"הרטבה מלאה" משמעה שהנוזל זורם ומכסה את פני השטח כדי למקסם את שטח המגע ואת כוחות המשיכה בין הדבק לבין משטח ההדבקה המודבק. כדי שנוזל ירטיב ביעילות את פני השטח, אנרגיית פני השטח של הדבק חייבת להיות נמוכה מאנרגיית פני השטח של המשטח המודבק או שווה לה. לחלופין, יש להעלות את אנרגיית פני השטח של המצע.

נניח טיפת נוזל בודדת המונחת במנוחה (בשיווי משקל) על משטח מוצק שטוח. הזווית הנוצרת בין המשטח המוצק לבין הקו המשיק לפני הטיפה בנקודת הקצה נקראת זווית המגע; זוהי הזווית דרך הנוזל שבין הקו המשיק בנקודת המגע לבין הקו האופקי של המשטח המוצק. צורת הבועה או הטיפה נובעת מהכוחות המולקולריים שבאמצעותם כל הנוזלים נוטים, על ידי כיווץ פני השטח, לעצב את הנפח הכלוא לצורה בעלת שטח הפנים הקטן ביותר. הכוחות הבין-מולקולריים המכווצים את פני השטח מכונים "מתח פנים". מתח הפנים, שהוא מדד לאנרגיית פני השטח, מבוטא ביחידות dynes/cm (ביחידות SI: N/m).

ככל שאנרגיית פני השטח של המצע המוצק גבוהה יותר ביחס למתח הפנים של הנוזל (מים, דיו הדפסה, דבקים וחומרי הכמסה, ציפויים וכדומה), כך תשתפר "יכולת ההרטבה" שלו וזווית המגע תקטן. ככלל, הידבקות מספקת מושגת כאשר אנרגיית פני השטח של המצע גבוהה בכ-8 עד 10 dynes/cm ממתח הפנים של הנוזל.

"הרטבת פני שטח" במשטחים הידרופיליים לעומת משטחים הידרופוביים

הפעלה כימית של פני השטח

קיימת נטייה חזקה אצל יצרנים להתמקד רק בזוויות מגע או במדידות הרטבה אחרות, כמנבא היחיד לבעיות הדבקה ולביצוע בדיקות שגרתיות של פני השטח. הפונקציונליות הכימית של פני השטח חשובה לא פחות, שכן באמצעותה משטחים הידרופוביים מופעלים והופכים למשטחים הידרופיליים הניתנים להדבקה. לצורך הפעלה כימית של פני השטח משתמשים בתהליכי טיפול מקדים של חמצון פני השטח בפאזת גז, מסוג "פריקה זוהרת". תהליכים אלה מאופיינים ביכולתם לייצר "פלזמת גז", גז ריאקטיבי במיוחד המורכב מאלקטרונים חופשיים, יונים חיוביים ומינים נוספים. הפלזמה מתוארת פעמים רבות כמצב הצבירה הרביעי של החומר. ככל שמסופקת אנרגיה, מוצקים נמסים לנוזלים, נוזלים מתאדים לגזים, וגזים מיוננים ל"פלזמות".

מבחינת מדע הפיזיקה, המנגנונים שבהם נוצרות פלזמות אלה שונים זה מזה, אך השפעתם על יכולת ההרטבה של פני השטח דומה. התגובה הכימית והפיזיקלית הבסיסית המתרחשת היא שאלקטרונים חופשיים, יונים, מצבים מטא-יציבים, רדיקלים וקרינת UV הנוצרים בפלזמה פוגעים בפני השטח באנרגיות המספיקות לשבירת הקשרים המולקולריים על פני מרבית המצעים הפולימריים. כך נוצרים רדיקלים חופשיים ריאקטיביים מאוד על פני הפולימר, אשר בתורם עשויים להיווצר, להצטלב או, בנוכחות חמצן, להגיב במהירות וליצור קבוצות פונקציונליות כימיות שונות על פני המצע. בין הקבוצות הפונקציונליות הקוטביות שעשויות להיווצר ולשפר את יכולת ההדבקה נמנות קבוצות קרבוניל (C=O), קרבוקסיל (HOOC), הידרופרוקסיד (HOO-) והידרוקסיל (HO-). אפילו כמויות קטנות של קבוצות פונקציונליות ריאקטיביות המשולבות בפולימרים עשויות לתרום רבות לשיפור הפונקציונליות הכימית ויכולת ההרטבה של פני השטח. כמו כן, ניתן להשתמש בפריימרים ובממסים כימיים ובשחיקה מכנית (לרבות מרקם של תבנית היציקה) לבדם או בשילוב עם טיפולים מקדימים.

גורמים המשפיעים על הידבקות ועל התיישנות בחיי המדף

מידת הטיפול המקדים ואיכותו, הנדרשות לחוזק הידבקות איתן, מושפעות מניקיון פני השטח של הפלסטיק. פני השטח חייבים להיות נקיים כדי להשיג טיפול מקדים מיטבי והידבקות טובה בעקבותיו. מקורות זיהום על פני המוצר המעכבים את הטיפול כוללים לכלוך, אבק, גריז ושמן. חומרים בעלי משקל מולקולרי נמוך, כגון סיליקונים, חומרי שחרור מתבנית וחומרים נוגדי החלקה, מזיקים במיוחד להדבקה. גם טוהר החומר הוא גורם חשוב. יתרה מזאת, תרכובות מסוימות, מסיסות או בלתי מסיסות, המשמשות בפיגמנטים ובצבענים, עלולות לפגוע בהידבקות.

חיי המדף (התיישנות והתדרדרות הטיפול) של פלסטיק מטופל תלויים בסוג השרף, בהרכב ובתנאי הסביבה באזור האחסון. חיי המדף של מוצרים מטופלים מוגבלים בשל נוכחותם של חומרים מחומצנים בעלי משקל מולקולרי נמוך (LMWOM), כגון נוגדי חמצון, מרככים, חומרי החלקה וחומרים אנטי-סטטיים, צבענים ופיגמנטים, מייצבים וכדומה. חשיפה של משטחים מטופלים לטמפרטורות גבוהות מגבירה את ניידות השרשראות המולקולריות. ככל שניידות השרשראות גבוהה יותר, כך מתיישן הטיפול המקדים מהר יותר. משטחים שטופלו בפלזמה מתיישנים בקצבים שונים ובמידה שונה, בהתאם לגורמים בסביבה שסביבם. מאפייני ההתיישנות וחיי המדף באחסון חיוניים לפעולות תהליך הייצור. למשטחים מופעלים עשויים להיות חיי מדף של שעות, ימים, חודשים או יותר. מומלץ להדביק, לצפות, לצבוע או לעטר את המוצרים בהקדם האפשרי לאחר הטיפול המקדים.

בחירת טיפול מקדים בפלזמה לפני השטח

יש להכיר בכך שכל שיטת טיפול מקדים בפני השטח מותאמת ליישום מסוים, ועשויה להיות בעלת יתרונות ייחודיים ומגבלות אפשריות. לקבלת תוצאות איתנות, שקלו את הגורמים הבאים:

• פולימרים מגיבים באופן שונה לתהליכי חמצון. סוג המצע הפולימרי ודרישות הביצועים בשימוש הסופי הם קריטיים לקביעת שיטת הטיפול המקדים.
• האם המצע (המוצר המיועד לטיפול) מוליך? לדוגמה, גופי מחברים אלקטרוניים מפלסטיק שאינם מורכבים — ללא פיני מגע מתכתיים — ניתנים לטיפול חשמלי, ואילו מחברים מורכבים עלולים לסבול מבעיות של קשת חשמלית.
• גיאומטריית הרכיב — משטחים שטוחים קלים יותר לטיפול בהשוואה לשקעים עמוקים, הצרויות קיצוניות ואי-סדירויות צורניות אחרות. קשה לבצע בדיקות הרטבה באזורים קטנים ועל משטחים בעלי מרקם בולט.
• אוטומציה של שינוע חומרים: רצועות ושרשראות מוליכות עלולות לגרום לקשת חשמלית בעת שימוש בפריקת קורונה חשמלית קלאסית ובמטפלים נקודתיים. לחלופין, שקלו שימוש בלהבה, בפלזמת גז קר או בפלזמה אטמוספרית במתח נמוך.
• הימנעו מטיפול יתר. משטחים שחומצנו בפלזמה במידה מופרזת עלולים לפגוע בתהליכי הרכבה במורד הקו, כגון איטום בחום או ריתוך.
• לא כל ציוד הטיפול המקדים שווה באיכותו. בחנו את איכות הבנייה של המערכות בפעולה. בתהליכי טיפול חשמליים, התבוננו באחידות פריקת הפלזמה; בטיפול בלהבה, שקלו את ההבדלים בין מבערי סרט לבין מבערים עם פתחים קדוחים, ואת רכיבי מערכת הבעירה; בפלזמת גז קר, בחנו את איכות בניית התא, מדפי האלקטרודות ובעיקר את יצרן משאבת הוואקום.

ניקיון פני השטח

השיטה הטובה ביותר לבדיקת איכות פני השטח — Surface Analyst™ 2001 הוא מכשיר דיגיטלי נייד למדידת זוויות מגע בקו הייצור, ללא שימוש בתמיסות dyne כימיות. השיטה אינה הרסנית, ולכן ניתן להמשיך ולעבד את הרכיב כרגיל — בשונה מבדיקה בתמיסות dyne, שבסופה הרכיב נפסל. המכשיר, שהומצא על ידי BTG Labs, תוכנן כדי להעמיד טכנולוגיית מדידה מדויקת של פני השטח בידי טכנאי רצפת הייצור, עבור תהליכים שבהם מצב פני השטח קריטי, כגון הדבקה, צביעה, ציפוי, הדפסה וניקוי מזהמים.

באמצעות טכניקה מוגנת בפטנט בשם "שיקוע בליסטי", המכשיר מניח טיפת מים מטוהרת במיוחד על פני המצע. בהתבסס על נפח הטיפה ועל שטחה, המכשיר מחשב את זווית המגע של המים מול משטח נתון. המכשיר מספק למשתמש משוב מיידי בדמות ערך מספרי כמותי או התרעת עבר/נכשל. נתוני הבדיקה שהמכשיר מספק מאפשרים למשתמשים לקבוע אם המצע הוכן כראוי לתהליכי הידבקות, כתחליף לתמיסות dyne ההרסניות. היחידה הניידת פועלת בכל כיוון ומתאימה למשטחים חלקים או בעלי מרקם, כגון TPO מגורען. ניתן להשתמש בנתונים אלה לשיפור מתמיד של התהליך, לזיהוי סטיות איכות שעשויות להעיד על בעיות מתקרבות, או לאיתור מדויק של הגורם הקריטי לכשלי מוצר.

Surface Analyst מבית BTG Labs. התמונות באדיבות BTG LABS (513.469.1800).

חסרונות תמיסות dyne

ביישומים רבים ייתכן שדי בבחינת זווית המגע בשיווי משקל סטטי באמצעות תמיסות dyne, בהתאם לנוהל בדיקה מתועד. ערכות יישום או "עטים ותמיסות dyne" מספקות מידע שימושי, אך אינן מדידה מדויקת של מתח הפנים. מדידות מתח פנים עשויות להשתנות במידה ניכרת בין בודק לבודק (טכניקה) ולפי אופן הפירוש של התנהגות הנוזל ב"מרכז". עטים ותמיסות dyne ידועים כמדדים כיווניים להבדלים משמעותיים במתח הפנים, ומסוגלים לזהות משטחים "טובים" ו"גרועים" להדבקה במחיר חסכוני. תמיסות dyne בבקבוקים עדיפות לעיתים על פני עטים, בשל בעיות זיהום הנובעות משימוש חוזר.

מנגנוני כשל בהדבקה

תכנון מיטבי של החיבור הוא קריטי בכל יישום הדבקה. חיבורים מודבקים עשויים להיות נתונים לכוחות מתיחה, לחיצה, גזירה, קילוף או ביקוע, לעיתים קרובות בשילוב. קיימים בדרך כלל שלושה סוגים מובחנים של מנגנוני כשל בהדבקה:

• כשל הידבקות בממשק שבין הדבק לבין אחד המשטחים המודבקים
• כשל לכידות בשל שבר בשכבת הדבק, המותיר שאריות דבק על שני המשטחים
• כשל במצב מעורב, המציג מאפיינים של כשל הידבקות ושל כשל לכידות כאחד

כשלי הידבקות מתרחשים בממשק שבין הדבק לבין המשטח המודבק (המצע). מבחינה חזותית, שאריות הדבק יישארו בכל מקום רק על אחד המשטחים. כשלי הידבקות המתרחשים בשטח מקורם כמעט תמיד בתהליך הייצור: חומרים, דבקים, הכנת פני השטח, זיהום, נהלים ואיכות ביצוע, סביבה, בדיקות בקרת איכות ושילובים ביניהם. הסיבה הנוספת היא התדרדרות הממשק, כפונקציה של אורך חיי השירות בשטח. בעיה אחרונה זו ניתנת למניעה בשלב תכנון המוצר והסמכתו.

כשלי לכידות מתבטאים בשבר של הדבק, ומאופיינים בנוכחות חזותית של חומר הדבק על הפאות המתאימות של שני המשטחים המודבקים (המצעים). חיבורים הנכשלים בלכידות מפגינים ביצועי חוזק גבוהים (ומשיגים תכונות מיטביות של הדבקה יבשה). פני הדבק עשויים להיראות "מחוספסים" ובגוון בהיר יותר מחומר הדבק כפי שיושם. הכשל נגרם בדרך כלל מגזירה, אך גם מאמצי קילוף או שילוב של גזירה וקילוף עלולים לגרום לכשל לכידות. כשלי לכידות המתרחשים בשטח נגרמים בדרך כלל מתכנון לקוי של החיבור, למשל אורך חפיפה בלתי מספיק או כוחות קילוף מוגזמים. גם נקבוביות מוגזמת (חשיפה ללחות) ונוכחות חללים מתחת לגודל קריטי עלולות להוביל לכשל לכידות.

כשלים במצב מעורב מציגים מאפיינים של כשל הידבקות ושל כשל לכידות כאחד, משום שהממשק התדרדר חלקית. במהותו, מצב כשל זה הוא שלב מעבר שבו חוזק ההדבקה נמוך מחוזק כשל הלכידות.

→ מידע נוסף על מצבי כשל בהדבקה

חספוס פני השטח

חספוס פני השטח הוא מידת אי-האחידות של פני שטח מוצק, מתחת לסדר הגודל של צורתו או גליותו אך מעל לאי-הסדירות של מבני סריג גבישיים. מידת החספוס משפיעה על יכולת ההרטבה של המוצק. מאחר שחספוס הולך יד ביד עם הגדלת שטח הפנים, הוא משפיע על יכולת ההרטבה של המוצק, על זווית המגע של הנוזל ועל ההידבקות.

ביחס למרקם פני השטח של הרכיב המיועד להדבקה כפי שיצא מהתבנית, משטח בעל מרקם יגביר את ההידבקות באמצעות שילוב מכני, נוסף על ניקוי בממס וטיפול מקדים בפלזמה. את המרקם ניתן להשיג בתוך תבנית היציקה או באופן ידני באמצעות כרית Scotch-Brite. אפילו משטחים בעלי מרקם קל, כגון C-3 (320 Stone), יועילו. מדריך הגימור SPI מופיע להלן.

נתוני אנרגיית פני שטח של פולימרים

נתוני אנרגיית פני שטח של פולימרים נפוצים המשמשים ביישומי הדבקה. לחצו על הטבלה כדי להגדילה ולקרוא אותה במלואה.

דבקים וריפוי באמצעות אפוקסי מבני

עבור יישומי פולימרים רבים, דבקי אפוקסי מבניים דו-רכיביים המתרפאים בחום הם הפתרון האידיאלי. אפוקסי דו-רכיבי מורכב מערבוב של שרף אפוקסי עם מקשה, או משימוש במיישמי "duo-pak" מוכנים מראש. עובי אחיד ודק של קו הדבק (0.002 – 0.007 אינץ') עדיף לקבלת תכונות מיטביות של חוזק גזירה ומתיחה.

זמן הריפוי המלא נע בדרך כלל סביב שבעה (7) ימים ב-75°F, אך משתנה בין יישומים ובין תנאי סביבה. ניתן להאיץ את קצב הריפוי באמצעות חימום (120-210°F), המוביל לפילמור נוסף ועשוי להעניק לאפוקסי תכונות טובות יותר. זמן האפייה והטמפרטורה נקבעים לפי היישום. אפוקסי חד-רכיבי מייתר את הצורך בערבוב, אך מתרפא רק בתוספת חום (בדרך כלל 250-300 °F). לעומת זאת, אורך חיי העבודה של אפוקסי דו-רכיבי מוגבל.

טעות נפוצה היא להוסיף דבק במטרה לשפר את חוזק החיבור. עודף דבק מזיק ומהווה גורם מוביל לכשלי הדבקה. לדבקי אפוקסי יש מקדמי התפשטות תרמית גבוהים יחסית. יש לשמור על קווי דבק דקים ואחידים בעוביים (בדרך כלל 3-5 mil לחוזק גזירה מרבי). ספק הדבק יכול לספק הנחיות לעובי קו הדבק המיטבי ליישום שלכם. מיישמי "duo-pak" במינון מדוד מראש מונעים בעיות ערבוב ומספקים יחס ערבוב מדויק יותר. הם גם מספקים תגובות כימיות סטויכיומטריות טובות יותר, וכתוצאה מכך תכונות חוזק ופליטת גזים טובות יותר.

שיטות תהליך להדבקה של Nylon

פוליאמיד, המוכר בשמו Nylon, הוא פולימר חצי-גבישי. שני הסוגים הנפוצים ביותר הם Nylon 6 ו-Nylon 6/6. סוגי Nylon משמשים באלפי יישומים בתחומי הרכב, התעופה והחלל, הרפואה והתעשייה, שבהם נדרשים רכיבים עמידים בטמפרטורות גבוהות, חסינים לממסים ומסוככים חשמלית. אף שמאפיינים אלה מצוינים מבחינת ביצועים, יכולת ההרטבה הירודה של פני השטח והלחות מציבות אתגרי הדבקה בפני היצרנים.

תכונות פני השטח

פולימרי Nylon קשים להדבקה מטבעם, משום שהם הידרופוביים, אינרטיים מבחינה כימית ובעלי יכולת הרטבה ירודה של פני השטח (כלומר אנרגיית פני שטח נמוכה). יתרה מזאת, סוגי Nylon הם היגרוסקופיים וסופחים מהאטמוספרה לחות בשיעור העולה על 3% ממסתם. הלחות כשלעצמה יוצרת בעיות הידבקות. קצב ספיחת הלחות תלוי בזמן, בלחות היחסית ובטמפרטורה. לכן חשוב לבצע את תהליכי ההדבקה בהקדם האפשרי לאחר פעולות היציקה, או לארוז את הרכיבים באריזה אטומה בשקיות שאינן פוליאתילן, יחד עם חומר סופח לחות. נוהל ייבוש נכון של שרפי Nylon הוא קריטי לעיבוד ולביצועי הרכיב.

רגע אחד: לכאורה, ההערות שלעיל נראות סותרות זו את זו. האם Nylon הוא הידרופובי או הידרופילי? יישוב הפרדוקס לכאורה טמון בהבנה שההתנהגות ההידרופובית של Nylon היא תכונה של פני השטח, ואילו ההתנהגות ההידרופילית היא תכונה של החומר בנפחו.

מאחר ש-Nylon הוא פולימר אורגני, אנרגיית פני השטח שלו נמוכה יחסית, כמו ברוב הפולימרים. זו תוצאה של הכימיה והפיזיקה של פני השטח בפולימרים ובחומרים אורגניים אחרים. עם זאת, קבוצות האמיד בשרשרת ה-Nylon מושכות מים ומקנות לחומר זה התנהגות הידרופילית בכל הנוגע לספיחת מים בנפח החומר. כך, בנפח החומר Nylon עשוי להתנהג כחומר הידרופילי, ואילו על פני השטח הוא עשוי להפגין התנהגות הידרופובית.

ניקוי וטיפולים מקדימים

הכנת פני השטח היא קריטית להשגת חוזק הדבקה גבוה. פני השטח חייבים להיות נקיים ונטולי זיהום מלכלוך, גריז ושמנים. חומרים בעלי משקל מולקולרי נמוך (LMWM), כגון סיליקונים, חומרי שחרור מתבנית וחומרים נוגדי החלקה, מעכבים את ההדבקה. לניקוי הולם של משטחי Nylon ולהסרת חומרי LMWM יש להשתמש בטולואן, קסילן, אצטון או MEK (בכפוף למדיניות הממסים של החברה ולחוק המדינה). אלכוהול הוא ממס חלש ומסיר רק לכלוך שטחי, אך לא מזהמים פחמימניים. יש להקפיד בכל עת על טכניקה נכונה, ובכלל זה שימוש במטליות נטולות סיבים ובכפפות מגן נטולות אבקה. עודף ממס יוצר שכבות גבול חלשות של כימיקלים שלא הוסרו, ומותיר הצטברות אובך שתעכב את ההדבקה.

יישומי הדבקה של Nylon מחייבים לעיתים קרובות טיפול מקדים בפלזמה מיד לאחר הניקוי בממס. טיפולים מקדימים של חמצון פני השטח בפאזת גז עבור Nylon כוללים: פריקת קורונה חשמלית, פלזמה אטמוספרית חשמלית, פלזמת אוויר חשמלית, פלזמת להבה וגז קר RF בלחץ נמוך. תהליכים אלה מאופיינים ביכולתם לייצר "פלזמת גז", גז ריאקטיבי במיוחד המורכב מאלקטרונים חופשיים, יונים חיוביים ומינים נוספים. במקביל מתרחשת גם פונקציונליזציה כימית של פני השטח. מבחינת מדע הפיזיקה, המנגנונים שבהם נוצרות פלזמות אלה שונים, אך השפעתם על יכולת ההרטבה של פני השטח דומה. כל שיטה מותאמת ליישום מסוים ובעלת יתרונות או מגבלות. לדוגמה, טיפולים חשמליים אינם מסירים או מנקים את כל הפחמימנים הפולי-ארומטיים, ולכן ייתכן שיהיה צורך להמשיך בניקוי בממס. טיפול מקדים בגז קר RF מסיר פחמימנים, ולכן ניקוי מוקדם אינו נדרש.

ככלל, הידבקות מספקת מושגת כאשר אנרגיית פני השטח של המצע גבוהה בכ-10 dynes/cm ממתח הפנים של הנוזל או הדבק. אנרגיית פני השטח של Nylon לא מטופל היא כ-40 dynes/cm. לפיכך, אנרגיית פני השטח הרצויה לאחר הטיפול צריכה להיות בטווח 50-54 dynes. במצב זה נאמר שהנוזל "מרטיב" את פני השטח או נדבק אליהם. שיטה נפוצה למדידת "הרטבה" של אנרגיית פני שטח היא שימוש בתמיסות dyne מכוילות, בהתאם לשיטת הבדיקה ASTM D2578.

בעיות הידבקות בשל חומרי שחרור מתבנית ומרככים

קיימים חומרי שחרור מתבנית מסוימים הניתנים לצביעה, אך רבים אחרים פוגעים בהידבקות הצבע. ייתכן שיידרשו טכניקות שונות להסרת חומרים אלה, המשמשים להקלת הפרדתם של רכיבי הפלסטיק מהתבניות. חומרי שחרור מסוג שעווה ניתנים לעיתים להסרה בניקוי בממס, אך סוג זה אינו מומלץ לרכיבים המיועדים לצביעה. השימוש בממסים נדחה כמעט מאליו בשל הגבלות על פליטת VOC וסכנות אפשריות של שריפה ופגיעה בבריאות הכרוכות בממסים רבים. חומרי שחרור מסיסים במים עדיפים בהרבה. הסרתם מפני הפלסטיק מתבצעת בקלות באמצעות תמיסות דטרגנט מימיות רגילות.

חומרי שחרור מתבנית עשויים גם להיות משולבים בתערובת הפלסטיק עצמה; אלה מכונים חומרים פנימיים. יש להימנע מחומרי שחרור פנימיים בכל מקרה אפשרי. ייתכן שיכולת הצביעה לא תיפגע באופן מיידי, ובדיקות ההידבקות של אבטחת האיכות עשויות להצביע על הידבקות התחלתית מצוינת. עם זאת, במקרים מסוימים חומרי שחרור פנימיים נדדו לאט אל פני הרכיב וגרמו לכשל הידבקות של הצבע חודשים לאחר שהרכיב נצבע. ניתן להוסיף מרככים לשרפי היציקה כדי להגביר את עמידות ההלם, אך לעיתים קרובות הם מפחיתים את הידבקות הצבע בדיוק כמו חומרי השחרור. חלק מהמרככים נודדים לאט אל פני השטח ומרככים את הממשק בין הפלסטיק לצבע, וכתוצאה מכך נוצר אובדן הידבקות. גם במקרה זה, בדיקות ההידבקות ההתחלתיות עשויות להיות משביעות רצון לחלוטין, אך בהמשך מתרחשת התרוממות או היפרדות של שכבת הצבע מפני הפלסטיק. הדבר עלול להוביל לכשלים יקרים בשטח ולתביעות אחריות זמן רב לאחר שהרכיב הוכנס לשירות.

טכניקות למדידת עמידות בהידבקות ובשחיקה

עמידות ההידבקות ועמידות השחיקה של ציפויים ודיו מרופאים הן שתי תכונות ביצוע קריטיות, ומדידתן ובקרתן חיוניות לייצור איתן. עמידות הידבקות ועמידות שחיקה הן תכונות פיזיקליות נפרדות, ולעיתים קרובות מאובחנות בטעות בעת ניתוח מצבי כשל. הידבקות ועמידות שחיקה ירודות הן גורמים מובילים לכשלים בשטח, לפסולת ולעבודה חוזרת, לרווחים נמוכים יותר וללקוחות לא מרוצים. קיימות טכניקות למדידת תכונות אלה.

הידבקות לעומת שחיקה

יש להשיג במהלך הייצור הידבקות ועמידות שחיקה מיטביות של ציפויים ודיו מרופאים על מצעי פלסטיק, כדי לייצר מוצרים איכותיים שיעמדו לאורך כל חיי השירות שלהם. תכונות אלה עשויות להיות תלויות זו בזו, אך לעיתים קרובות הן מוציאות זו את זו. כלומר, ציפויים ודיו מרופאים יכולים להפגין הידבקות טובה ועמידות שחיקה ירודה, או הידבקות ירודה ועמידות שחיקה טובה. בדיקה נאותה והבנה של הידבקות ושל שחיקה מבטיחות עמידה במפרטים, והן בעלות ערך רב בפתרון בעיות ציפוי והדפסה. זיהוי מנגנון הכשל — הידבקות (לכידות), שחיקה או שניהם — יקבע את פתרון התהליך ההנדסי. קיימות שיטות בדיקה מסורתיות וכלי מדידה חדשים למדידה ולניתוח של תכונות אלה.

שיטות בדיקת הידבקות

התקן ASTM D 3359, שיטת בדיקה תקנית למדידת הידבקות באמצעות בדיקת סרט הדבקה, הוא היסטורית אולי השיטה המוכרת והנפוצה ביותר לבדיקת הידבקות של ציפויים ודיו, בשל פשטותה ועלותה הנמוכה. הנוהל הבסיסי ביותר לביצוע בדיקת סרט ההדבקה כולל את השלבים הבאים:

• הסכמה על בחירת סרט ההדבקה
• הציפויים והדיו חייבים להיות מרופאים במלואם לפני הבדיקה.
• בצעו חתכי X בשכבה לפי שיטה A, או בתבנית סריג בעלת שישה או אחד-עשר חתכים בכל כיוון, לפי שיטה B של הבדיקה.
• הסירו והשליכו שתי כריכות של סרט הדבקה מגליל המפזר.
• החליקו את הסרט למקומו באצבע, ולאחר מכן שפשפו היטב באמצעות מחק שבקצה עיפרון או כלי דומה. הצבע מתחת לסרט הוא סימן טוב למגע מלא.
• בתוך 60-120 שניות מהיישום, הסירו את הסרט על ידי משיכה מהירה (ללא טלטול) של הקצה החופשי לאחור על עצמו, בזווית קרובה ככל האפשר ל-180 מעלות.
• בדקו את אזור החיתוך לאיתור הסרת ציפוי מן המצע, ודרגו את ההידבקות בהתאם לתיאורים ולסיווגים המאוירים שנקבעו מראש (0B, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B).

פתרונות מהונדסים בהתאמה אישית בפעולה

הטכנולוגיות של SABREEN מניעות רבים מהמוצרים המוכרים ביותר כיום — מתחנת החלל הבינלאומית ותרופות ועד מצלמות אקסטרים תת-מימיות ומערכות הגנה צבאיות.

תנו למומחיות של SABREEN לקדם את החברה שלכם

The SABREEN Group מוכרת ברחבי העולם כמומחית לתהליכי ייצור בפלסטיק. אנו מפתחים ומיישמים פתרונות תהליך איתנים לכל סוגי היישומים, לרבות אמינות בתנאי סביבה קיצוניים: ממערכות פליטת חופה של מטוסי קרב, קריטיות למשימה ובדרישת אפס פגמים, ועד רחפנים, אלקטרוניקה ומבנים תת-מימיים. SABREEN, עם למעלה מ-40 שנות ניסיון מעשי וכמחברת של יותר מ-150 פרסומים טכניים, מציעה פתרונות תהליך מהונדסים בהתאמה אישית להדבקה וחיבור. כאשר אנו עובדים באתר שלכם, אנו מביאים ציוד לטיפול מקדים בפלזמה ולניתוח פני השטח כדי להדגים פתרונות הידבקות על קו הייצור שלכם.

הביאו אלינו את אתגרי ההידבקות הקשים ביותר שלכם

התקשרו אלינו עוד היום כדי לדון ביישום שלכם ובפתרונות של SABREEN, ללא עלות.

בקשו הצעת מחיר ללא עלות

---