טיפולים מקדימים בפלזמה בפני השטח של פולימרים לשיפור הידבקות והדבקה

טיפולים מקדימים בפלזמה בפני השטח של פולימרים לשיפור הידבקות והדבקה

עיקרי הדברים

• רוב סוגי הפלסטיק מתנגדים להדבקה מעצם תכנונם. הם הידרופוביים, לא קוטביים וכימית אינרטיים, ואנרגיית פני השטח שלהם נמוכה מדי מכדי שדבקים יצליחו להרטיב אותם.
• יש לכוון לכ-8–10 דיין/ס"מ מעל הנוזל. זהו הסף המעשי שבו דבק, דיו או ציפוי מרטיבים את המצע.
• יש למדוד את זווית המגע הנסוגה, ולא רק את הסטטית. הזווית הנסוגה היא זו שמשקפת בפועל את פני השטח המותמרים לאחר הטיפול המקדים.
• כל שיטה מגיעה לעומק שונה – להבה היא השטחית ביותר, קורונה ופלזמה חודרות עמוק יותר, ו-UV/אוזון מגיע הכי רחוק אל נפח החומר.
• הטיפול מזדקן. חיי המדף נעים בין שעות לחודשים בהתאם לשרף, לתוספים ולאחסון, ולכן יש להדביק בהקדם האפשרי לאחר הטיפול.

תקציר

בעיות הדבקה של פולימרים נפוצות בכל תעשיית הפלסטיק. מוצרים דו-ממדיים ותלת-ממדיים כוללים לעיתים קרובות חיבור של פלסטיק לפלסטיק, פלסטיק למתכת ופלסטיק לחומר מרוכב. לסוגי פלסטיק רבים נטייה חלשה להידבק לחומרים אחרים בשל המבנה הכימי הטבוע בהם, ולכן הם דורשים טיפול מקדים.

טיפולים מקדימים בפלזמה בפני השטח משמשים לקידום הידבקות בין מצעי פלסטיק קשים להדבקה לבין דבקים, ציפויים, דיו וצבעים. מאמר זה דן במדע הפלזמה ובמנגנוני האינטראקציה בין פלזמה לבין פני פולימר, ובנוסף מפריך מיתוסים נפוצים.

שאלות נפוצות

מדוע פלסטיק זקוק לטיפול מקדים בפני השטח לפני הדבקה?

מפני שהוא הידרופובי, לא קוטבי וכימית אינרטי, ואנרגיית פני השטח שלו נמוכה מדי מכדי שדבק, דיו או ציפוי יצליחו להרטיב אותו. הטיפול המקדים מחמצן את פני השטח ומכניס קבוצות פונקציונליות קוטביות – קרבוניל, קרבוקסיל, הידרופרוקסיד והידרוקסיל – שהופכות את פני השטח להידרופיליים וניתנים להדבקה.

כמה אנרגיית פני שטח נדרשת להדבקה אמינה?

ככלל, הידבקות מקובלת מושגת כאשר אנרגיית פני המצע גבוהה בכ-8 עד 10 דיין/ס"מ ממתח הפנים של הנוזל המוחל. מתחת לשולי ביטחון אלה הנוזל יוצר טיפות ואינו מרטיב את פני השטח.

האם עטי דיין מדויקים מספיק לבקרת ייצור?

הם אינדיקטורים כיווניים ולא מדידות מדויקות. הם מבדילים באופן אמין, ובעלות נמוכה, בין משטחים טובים לרעים להדבקה, אך הקריאות משתנות במידה ניכרת בין מפעילים, בהתאם לאופן פרשנות התנהגות הנוזל במרכז. תמיסות בבקבוקים עדיפות על עטים, שסובלים מזיהום כתוצאה משימוש חוזר.

האם פלזמה אטמוספרית היא תחליף זול יותר לפריקת קורונה?

לא – זו תפיסה מוטעית נפוצה. פריקת קורונה יעילה לעיתים קרובות יותר על שטחי פנים גדולים יותר ומטפלת בעומק רב יותר, ומערכות פלזמה אטמוספרית רבות אף יקרות יותר.

כמה זמן פני שטח שעברו טיפול מקדים נשארים ניתנים להדבקה?

מספר שעות ועד חודשים. חיי המדף מוגבלים בשל נדידה של חומרים מחומצנים במשקל מולקולרי נמוך אל פני השטח – נוגדי חמצון, מרככים, חומרי החלקה ואנטי-סטטיים, צבענים ומייצבים. חום מאיץ את התהליך בכך שהוא מגדיל את ניידות השרשראות.

האם ניתן לטפל יתר על המידה בפני השטח?

כן, וזה גורם לבעיות ממשיות. משטחים שחומצנו בפלזמה יתר על המידה עלולים לפגוע בשלבי הרכבה עוקבים כגון איטום בחום וריתוך, ולהוביל לכשלי דלמינציה בשטח.

מבוא

חמצון פני שטח (שינוי) בפלזמה ב"פאזה גזית" הוא שיטת השינוי הנפוצה ביותר, והוכחה כיעילה מאוד, חסכונית ובטוחה לסביבה. הבחירה באיזו שיטה להשתמש בכל יישום נתון יכולה להיות מאתגרת, בין היתר בשל תפיסות מוטעות ומינוח מבלבל. תהליכים מוכרים הם קורונה חשמלית, פלזמת גז קר מרוחקת, להבה ו-UV/אוזון (שילובים). לכשל הדבקה יש השלכות עלות משמעותיות, ובהן ביצועים גרועים של המוצר בשטח, פסולת/עבודה חוזרת, חוסר יעילות בייצור והגברת בדיקות בקרת האיכות. באמצעות הבנת המדע הבסיסי של זוויות מגע, הרטבת פני שטח והפעלה כימית, ניתן לפתור בהצלחה כמעט כל בעיית הדבקה, גם בחומרים פולימריים ואלסטומריים הקשים ביותר להדבקה.

זווית מגע, אנרגיית פני שטח והרטבה

הסיבות העומדות מאחורי הקושי בהדבקת פלסטיק רבים הן שהם חומרים הידרופוביים לא קוטביים, כימית אינרטיים ובעלי יכולת הרטבה ירודה של פני השטח, כלומר אנרגיית פני שטח נמוכה. אף שתכונות ביצוע הידרופוביות אלה (דחיית מים) אידיאליות למעצבי חלקים המחפשים תכונות כאלה, הן אויב מר ליצרנים הזקוקים להדביק חומרים אלה. הדבקה חזקה דורשת בדרך כלל משטחים "הידרופיליים". כדי שהידבקות מיטבית תתרחש, דבק (ציפוי, דיו או צבע) חייב "להרטיב" היטב את פני השטח (המצע) המיועד להדבקה.

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

נתבונן בטיפת נוזל בודדת על משטח מוצק שטוח במנוחה (שיווי משקל). הזווית שנוצרת בין פני המוצק לבין המשיק למשטח העליון בנקודת הקצה נקראת זווית מגע; זוהי הזווית (Θ) דרך הנוזל בין המשיק בנקודת המגע לבין הקו האופקי של משטח המוצק. צורת הבועה/הטיפה נובעת מהכוחות המולקולריים שבאמצעותם כל הנוזלים, על ידי התכווצות פני השטח, נוטים ליצור מהנפח המוכל צורה בעלת שטח פנים מינימלי. הכוחות הבין-מולקולריים המכווצים את פני השטח נקראים מתח פנים. מתח פנים, מדד לאנרגיית פני שטח, מבוטא בדיין/ס"מ (ביחידות SI N/m).

ככל שאנרגיית פני השטח של המצע המוצק גבוהה יותר ביחס למתח הפנים של נוזל (מים, דיו להדפסה, דבקים/תכשירי אנקפסולציה, ציפויים וכו'), כך תהיה "יכולת ההרטבה" שלו טובה יותר וזווית המגע קטנה יותר (איור 1). ככלל, הידבקות מקובלת מושגת כאשר אנרגיית פני השטח של מצע גבוהה בכ-8 עד 10 דיין/ס"מ ממתח הפנים של הנוזל.

ביישומים רבים ייתכן שדי לבחון את זווית המגע הסטטית בשיווי משקל באמצעות תמיסות דיין בהתאם לנוהל בדיקה מתועד. ערכות יישום או "עטי/תמיסות דיין" מספקים מידע שימושי, אך אינם מדידות מדויקות של מתח פנים. מדידות מתח פנים יכולות להשתנות במידה ניכרת בין אדם לאדם (טכניקה) ובפרשנות התנהגות הנוזל ב"מרכז".

ידוע שעטי/תמיסות דיין הם אינדיקטורים כיווניים להבדלים משמעותיים במתח הפנים, המסוגלים לזהות משטחים "טובים" ו"רעים" להדבקה במחיר חסכוני. תמיסות דיין בבקבוקים יכולות להיות עדיפות על עטים בשל בעיות זיהום עקב שימוש חוזר.

זוויות מגע דינמיות (DCA)

בדיקת התנהגות הנוזל בזווית המגע הסטטית בלבד עלולה להוביל לפרשנות מוטעית של תוצאות הממשק נוזל/מוצק ולפתרון שגוי של בעיות הדבקה. הסיבה לכך היא שפעולות ייצור תעשייתיות מתקיימות בתנאים דינמיים יותר במציאות, ולא סטטיים. לפיכך חשוב להבין את זווית המגע הדינמית (DCA) (איור 2).

זוויות מגע מושפעות בדרך כלל הן משינויים בכימיית פני השטח והן משינויים בטופוגרפיית פני השטח. זווית המגע המתקדמת רגישה ביותר לרכיבים בעלי האנרגיה הנמוכה (הלא מותמרים) של פני המצע, ואילו הזווית הנסוגה רגישה יותר לקבוצות המחומצנות בעלות האנרגיה הגבוהה שהוכנסו בטיפולים מקדימים בפני השטח.

לפיכך, הזווית הנסוגה היא בפועל המדידה האופיינית ביותר לרכיב המותמר של פני השטח לאחר טיפולים מקדימים, כפי שנמדדת באמצעות תמיסות דיין. לכן חשוב למדוד הן את זווית המגע המתקדמת והן את הנסוגה בכל החומרים שפני השטח שלהם הותמרו.

כאשר טיפה מחוברת למשטח מוצק והמשטח המוצק מוטה, הטיפה תזנק קדימה ותחליק מטה. הזוויות שנוצרות נקראות בהתאמה זווית מתקדמת (Θa) וזווית נסוגה (Θr). ASTM D724 מתאר שיטות למדידת DCA באמצעות ציוד מתקדם (טנסיומטרים אופטיים וגוניומטרים) לניתוח זוויות מגע מתקדמות ונסוגות על סמך ניתוח צורת הטיפה ומסה.

הפעלה כימית של פני השטח

קיימת נטייה חזקה בקרב יצרנים להתמקד בזוויות מגע או במדידות אחרות של יכולת הרטבה בלבד כמנבא יחיד לבעיות הדבקה ולביצוע בדיקות שגרתיות של פני השטח. הפונקציונליות הכימית של פני השטח חשובה באותה מידה, שבה משטחים הידרופוביים מופעלים והופכים למשטחים הידרופיליים הניתנים להדבקה. תהליכי טיפול מקדים של חמצון פני שטח בפאזה גזית, "פריקת זוהר", משמשים להפעלה כימית של פני השטח. תהליכים אלה מאופיינים ביכולתם להפיק "פלזמת גז", גז תגובתי במיוחד המורכב מאלקטרונים חופשיים, יונים חיוביים ומינים אחרים. פלזמות מתוארות לעיתים קרובות כמצב הצבירה הרביעי של החומר. ככל שמספקים אנרגיה, מוצקים נמסים לנוזלים, נוזלים מתאדים לגזים, וגזים מיוננים ל"פלזמות".

במדעי הפיזיקה, המנגנונים שבהם נוצרות פלזמות אלה שונים, אך השפעתם על יכולת הרטבת פני השטח דומה. התגובה הכימית והפיזיקלית הבסיסית המתרחשת היא שאלקטרונים חופשיים, יונים, מינים מטא-יציבים, רדיקלים ו-UV שנוצרים בפלזמה יכולים להשפיע על פני שטח באנרגיות מספיקות לשבירת הקשרים המולקולריים על פני רוב המצעים הפולימריים. הדבר יוצר רדיקלים חופשיים תגובתיים מאוד על פני הפולימר, אשר בתורם יכולים ליצור, ליצור קישורי רוחב, או בנוכחות חמצן להגיב במהירות וליצור קבוצות פונקציונליות כימיות שונות על פני המצע. קבוצות פונקציונליות קוטביות שיכולות להיווצר ולשפר את יכולת ההדבקה כוללות קבוצות קרבוניל (C=O), קרבוקסיל (HOOC), הידרופרוקסיד (HOO-) והידרוקסיל (HO-). אפילו כמויות קטנות של קבוצות פונקציונליות תגובתיות המשולבות בפולימרים יכולות להועיל מאוד לשיפור הפונקציונליות הכימית ויכולת ההרטבה של פני השטח. כמו כן, ניתן להשתמש בפריימרים/ממסים כימיים ובשחיקה מכנית (כולל מרקם כלי התבנית) לבדם או בשילוב עם טיפולים מקדימים.

תהליכים מוכרים הם פריקת קורונה חשמלית (הידועה גם כפריקת מחסום דיאלקטרי), פלזמה אטמוספרית חשמלית, פלזמת אוויר חשמלית, פלזמת להבה, גז קר RF בלחץ נמוך וקרינה על-סגולה/אוזון (שילובים). כל שיטה ייחודית ליישום ובעלת יתרונות ייחודיים ומגבלות אפשריות. בחינת הפולימר (אמורפי או למחצה גבישי), תהליך הפלזמה, חומר ההדבקה ותהליך הייצור דורשת בחינה ובדיקות קפדניות.

מחקר חשוב אחד שנערך על פוליפרופילן מצא שטיפול בלהבה נראה "השטחי" ביותר – כלומר החמצן שנקלט בטיפול מרוכז ביותר סמוך לפני השטח החיצוניים של השכבה. טיפולי קורונה ופלזמה נראים חודרים מעט עמוק יותר אל הפולימרים. בקצה הנגדי, טיפולי UV/אוזון מגיעים רחוק יותר אל נפח הפולימרים.

גם תנאי פריקה כגון השפעות לחות חשובים.1 ידוע שטיפולים מקדימים מסוימים, ואופן יישומם, עלולים לפגוע בפעולות ייצור עוקבות, למשל דלמינציה של שפופרות משחת שיניים בעת איטום בחום.

גורמים המשפיעים על הידבקות והזדקנות (חיי מדף)

מידת או איכות הטיפול המקדים לחוזק הדבקה איתן מושפעת מניקיון משטחי הפלסטיק. פני השטח חייבים להיות נקיים כדי להשיג טיפול מקדים מיטבי והידבקות עוקבת. מקורות זיהום על משטחי המוצר המעכבים טיפול כוללים: לכלוך, אבק, שומן ושמן. חומרים במשקל מולקולרי נמוך כגון סיליקונים, חומרי שחרור מתבנית וחומרים מונעי החלקה מזיקים במיוחד להדבקה. גם טוהר החומר הוא גורם חשוב. יתר על כן, חומרים מסוימים מסיסים או בלתי מסיסים המשמשים בצבענים ובפיגמנטים עלולים לפגוע בהידבקות.

חיי המדף (הידרדרות הטיפול עם הזמן) של פלסטיק מטופל תלויים בסוג השרף, בניסוח ובסביבת אזור האחסון. חיי המדף של מוצרים מטופלים מוגבלים בשל נוכחות חומרים מחומצנים במשקל מולקולרי נמוך (LMWOM) כגון נוגדי חמצון, מרככים, חומרי החלקה ואנטי-סטטיים, צבענים ופיגמנטים, מייצבים ועוד. חשיפת משטחים מטופלים לטמפרטורות גבוהות מגדילה את ניידות השרשראות המולקולריות. ככל שניידות השרשראות גבוהה יותר, הטיפול המקדים מזדקן מהר יותר. משטחים שטופלו בפלזמה מזדקנים בקצבים שונים ובמידות שונות ביחס לגורמים בסביבה. מאפייני ההזדקנות וחיי המדף שלהם חיוניים לפעולות תהליך הייצור. משטחים מופעלים עשויים להיות בעלי חיי מדף של שעות, ימים, חודשים או יותר. מומלץ להדביק, לצפות, לצבוע או לעטר מוצרים בהקדם האפשרי לאחר הטיפול המקדים.

טיפולים מקדימים בפלזמה בפני השטח

פריקת קורונה חשמלית קלאסית (פריקת מחסום דיאלקטרי) מתקבלת באמצעות מחולל ואלקטרודה/ות המחוברות למקור מתח גבוה, אלקטרודת נגד בפוטנציאל אפס ודיאלקטרי המשמש כמחסום. כלומר, פריקה בתדר גבוה ובמתח גבוה (שנאי מעלה מתח) היוצרת הפרש פוטנציאלים בין שתי נקודות הדורשות הארקה, 35+ kV ו-20-25 kHz. תצורות אלקטרודה מותאמות אישית מאפשרות לטפל בגיאומטריות פני שטח רבות ושונות – שטוחות, מעוקלות, שקועות, מבודדות ועוד.

דוגמת יישום אחת היא מערכת טיפול בפריקת קורונה למחברים חשמליים, שבה שילוב של אלקטרודות סיכה וכדור מטפל בו-זמנית בחורים תלת-ממדיים בקוטר קטן ובמשטחים חיצוניים שטוחים, פטנט אמריקאי US5051586 (1991)2. אוזון נוצר באזור הפלזמה כתוצאה מהפריקה החשמלית. נמצא שפריקת קורונה יעילה במידה סבירה בניקוי חומרים פחמימניים בלתי נראים הנותרים לאחר, למשל, שטיפה בממסים או בחומרי ניקוי.

מיתוס: פלזמה אטמוספרית היא טכנולוגיית תחליף זולה לפריקת קורונה.

עובדה: פריקת קורונה יעילה לעיתים קרובות יותר לטיפול בשטחי פנים גדולים יותר ובעומק פני שטח רב יותר. למעשה, מערכות פלזמה אטמוספרית רבות יקרות יותר.

"פלזמת אוויר" חשמלית היא טיפול נקודתי בפריקת קורונה (הנקראת גם פלזמת אוויר מנופח/קורונה באוויר מאולץ/קשת מנופחת). ראש טיפול זה מורכב משתי אלקטרודות וו הסמוכות זו לזו ומחוברות לשנאי מתח גבוה היוצר קשת חשמלית של כ-7 עד 12 kV ובתדר נמוך יותר של 50 עד 60 מחזורים/שנייה (ביחס לפריקת קורונה חשמלית). לאחר מכן, בעזרת אוויר מאולץ, קשת חשמלית רציפה מפיקה פריקת קורונה, "פלזמה". אין צורך בהארקה חיובית. לתהליך טיפול מקדים זה אין כמעט יכולות ניקוי. נוצר אוזון.

מיתוס: טיפול נקודתי בפריקת קורונה מניב חיי מדף ארוכים יותר מטיפול בלהבה.

עובדה: מחקרים אקדמיים מראים שפלזמת להבה על פוליאולפינים מניבה חיי מדף ארוכים יותר לאחר הטיפול בשל עומק הטיפול השטחי יחסית שלה.

פלזמה אטמוספרית או פלזמת יונים מנופחת חשמלית (הנקראת גם פלזמת קורונה ממוקדת) משתמשת באלקטרודת נחיר צרה אחת, המופעלת על ידי מחולל חשמלי ושנאי מעלה מתח, ובאוויר בלחץ גבוה, שבו נוצרת בתוך ראש הטיפול פלזמה עזה וממוקדת הזורמת החוצה. תהליך טיפול מקדים זה יכול לנקות לכלוך, פסולת וחלק מהפחמימנים מהמצע, אך לא את רוב הסיליקונים וחומרי ההחלקה. מחקר חדש מצביע על כך שחריטה עדינה של פני השטח יכולה ליצור טופוגרפיות חדשות להגברת ההדבקה המכנית. היווצרות האוזון זניחה.

מיתוס: פלזמה אטמוספרית נטולת פוטנציאל חשמלי.

עובדה: פלזמה אטמוספרית מאופיינת טוב יותר כ"בעלת פוטנציאל נמוך", אלא אם הוכח באופן חד-משמעי שהוא אפס ביישום מסוים כלשהו. קיימים הבדלי ביצועים בין יצרני ציוד.

טיפול בפלזמת להבה משתמש במינים התגובתיים ביותר הנמצאים בבעירה של אוויר וגז פחמימני (ליצירת הפלזמה). אף שטיפול בלהבה הוא אקסותרמי, החום אינו יוצר את הפונקציונליות הכימית ואת שיפור הרטבת פני השטח. הלהבה תנקה לכלוך, פסולת וחלק מהפחמימנים מהמצע.

הלהבה לא תסיר סיליקונים, חומרי שחרור מתבנית וחומרי החלקה. טיפול בלהבה יכול להקנות הרטבה, חמצון וחיי מדף גבוהים יותר מטיפולים מקדימים חשמליים, בשל עומק הטיפול השטחי יחסית מפני השטח, 5 עד 10 ננומטר. אוזון אינו נוצר. בעת רכישת מבערי טיפול בלהבה, יש להשוות בין מבער סרט למבער בעל פתחים קדוחים ולבחון את יתרונות וסתים מאוזנים לאפס.

מיתוס: טיפול בלהבה אינו בטוח. ביקורת שגויה זו נובעת מיצרני ציוד מתחרים.

עובדה: במשך עשרות שנים משמש טיפול בלהבה כטכניקה בטוחה ויעילה בענפים רבים.

Pyrosil® היא טכניקת טיפול מקדים שנבחנה לאחרונה ואופטמה לאחרונה לפלסטיק (ולמתכות) על ידי Applied Surface Technologies LLC ו-The Sabreen Group Inc. תהליך Pyrosil הוא טכנולוגיית להבה קניינית שפיתחה חברת SURA Instruments GmbH לפני 30 שנה, והיא יעילה מאוד לטיפול מקדים בזכוכית ובקרמיקה.

לאחרונה קידמה Sabreen באופן עצמאי את התהליך ליישומי פלסטיק הדורשים הדבקה, הידבקות של הזרקת דיו UV, וציפויים דקורטיביים ופונקציונליים. התוצאות במוצרים רבים היו מצוינות, ובמקרים מסוימים עלו על שיטות פריקה חשמלית וטיפול בלהבה מסורתיות. בקרת התהליך של יישום הפריימר ושל בעירת הלהבה קריטית להדבקה מיטבית.

תהליך Pyrosil הוא טכנולוגיית שקיעת אדים כימית בבעירה, המובילה ליצירת שכבת סיליקט אמורפית על המצע המטופל. פני השטח מטופלים בחלק המחמצן של להבת גז, המכילה את המבשר, תרכובת אורגנו-סיליקון. המבשר עובר פירוליזה (פירוק תרמי) במהלך התהליך והאפר שנוצר שוקע כסיליקט אמורפי על פני השטח, מה שמוביל לציפוי דק במיוחד (20 עד 40 ננומטר) בעל הידבקות חזקה.

במילים אחרות, נוצרת שכבה דמוית זכוכית הפעילה כימית ביותר. באמצעות אידוי כימיה קניינית, המעורבבת עם פרופאן ונשרפת, נקבע SiOx (סיליקון דו-חמצני) על מצעים. SiOx יוצר מתח פנים גבוה לשיפור ההידרופיליות (יכולת ההרטבה). Pyrosil שונה מטיפול בלהבה רגיל. ניתן לבנות בהתאמה אישית מערכות ייצור הניתנות להרחבה בקלות.

מיתוס: תהליך Pyrosil זהה לטיפול בלהבה מסורתי.

עובדה: טכנולוגיית Pyrosil שונה מטיפול בלהבה. זהו תהליך שקיעה של תערובת גז ותרכובות סיליקון.

בחירת טיפול מקדים בפלזמה בפני השטח

יש לזכור שכל שיטת טיפול מקדים בפני השטח ייחודית ליישום ועשויה להיות בעלת יתרונות ייחודיים ומגבלות אפשריות. לקבלת תוצאות יציבות, יש לשקול את הגורמים הבאים:

• פולימרים מגיבים באופן שונה לתהליכי חמצון. סוג מצע הפולימר ודרישות הביצוע שלו בשימוש הסופי הם קריטיים בקביעת בחירת שיטת הטיפול המקדים.
• האם המצע (המוצר המיועד לטיפול) מוליך? לדוגמה, גופי מחברים אלקטרוניים מפלסטיק שלא הורכבו – ללא סיכות מגע ממתכת – ניתנים לטיפול חשמלי, ואילו במחברים מורכבים עלולות להתעורר בעיות של קשת חשמלית.
• גיאומטריית החלק: משטחים שטוחים קלים יותר לטיפול בהשוואה לשקעים עמוקים, להתחדדות קיצונית ולחריגות צורה אחרות. בדיקות הרטבה קשות לביצוע באזורים קטנים ועל משטחים בעלי מרקם חזק.
• אוטומציה של טיפול בחומרים: רצועות ושרשראות מוליכות עלולות לגרום לקשת חשמלית בפריקת קורונה חשמלית קלאסית ובמטפלים נקודתיים. לחלופין, יש לשקול שימוש בלהבה, בפלזמת גז קר או בפלזמה אטמוספרית בעלת פוטנציאל נמוך.
• יש להימנע מטיפול יתר. משטחים שחומצנו בפלזמה יתר על המידה עלולים לפגוע בתהליכי הרכבה עוקבים כגון איטום/ריתוך בחום.
• לא כל ציוד הטיפול המקדים נוצר שווה. יש לבחון את איכות המערכות שנבנו בפעולה. בתהליכי טיפול חשמליים, יש לבחון את אחידות פריקת הפלזמה; בטיפול בלהבה, יש לשקול את ההבדלים בין מבערי סרט למבערים בעלי פתחים קדוחים ואת רכיבי מערכת הבעירה; בפלזמת גז קר, יש לבחון את איכות בניית התא, מדפי האלקטרודות ובמיוחד את יצרן משאבת הוואקום.

בעיות הדבקה של פולימרים נפוצות ואינן מוגבלות לדבקים. לכשל הדבקה יש השלכות עלות משמעותיות. טיפולים מקדימים בפלזמה בפני השטח הם שיטת השינוי הנפוצה ביותר, חסכונית ובטוחה. הבחירה באיזו שיטה להשתמש בכל יישום נתון יכולה להיות מאתגרת, בין היתר בשל תפיסות מוטעות ומינוח מבלבל.

באמצעות הבנת המדע של זוויות מגע, הרטבת פני שטח והפעלה כימית, ניתן לפתור בהצלחה כמעט כל בעיית הדבקה, גם בחומרים הפולימריים והאלסטומריים המאתגרים ביותר.

The Sabreen Group מציעה הדרכה והכשרה מקיפות באתר הלקוח בנושא תהליכי הדבקה, טיפול מקדים בפלזמה וטכניקות ייצור מתקדמות. הדגמת ציוד לטיפול מקדים מתבצעת במתקנינו, באמצעות חלקי ייצור אמיתיים ובדיקות בזמן אמת. תוצאות מובטחות.

Scott R. Sabreen הוא מייסד ונשיא The Sabreen Group, Inc., חברה הנדסית המתמחה בתהליכי ייצור משניים של פלסטיק – סימון בלייזר, טיפולים מקדימים בפני השטח, הדבקה, עיטור וגימור, והגנה על מוצרים. Sabreen מפתח טכנולוגיות חלוציות ופותר בעיות ייצור מזה למעלה מ-30 שנה. ניתן ליצור עמו קשר בטלפון 972.820.6777 או באתרים www.sabreen.com ו-www.plasticslasermarking.com.

מקורות

• Mark Strobel, Mary Jane Walzak, Josephine M. Hill, Amy Lin, Elizabeth Karbashewski & Christopher S. Lyons (2012) A comparison of gas-phase methods of modifying polymer surfaces, Journal of Adhesion Science and Technology, 9:3, 365-383, DOI: 10.1163/156856195X00554
• Scott R. Sabreen, The Sabreen Group, Inc., “Surface Wetting Pretreatment Methods,” Plastics Decorating magazine, 2002

---