पॉलीओलेफ़िन पर कोटिंग आसंजन

पॉलीओलेफ़िन पर कोटिंग आसंजन: प्राइमर, पूर्व-उपचार, या दोनों

मुख्य बातें

• पॉलीओलेफ़िन में बंधन के लिए कोई ध्रुवीय समूह नहीं होते — हर समाधान या तो उन्हें जोड़ता है या एक संगत मध्यवर्ती परत जोड़ता है।
• प्राइमर ऐसी परत जोड़ता है जो संसंजन रूप से विफल हो सकती है; पूर्व-उपचार सतह को बदलता है और कुछ नहीं जोड़ता।
• उपचार क्षीण होता है और प्राइमर नहीं, इसीलिए अंतराल नियंत्रण अधिक साफ़ समाधान की कीमत है।
• TPO और भरित पॉलीओलेफ़िन पर, जहाँ आवश्यकता कठोर है, दोनों का साथ उपयोग मानक उत्तर है।

पॉलीओलेफ़िन दुनिया में सबसे अधिक उपयोग होने वाले प्लास्टिक हैं और कोटिंग के लिए सबसे कठिन में से हैं, और इसका कारण प्रक्रियात्मक नहीं बल्कि रासायनिक है। पॉलीएथिलीन और पॉलीप्रोपिलीन की सतहें कार्बन और हाइड्रोजन से बनी होती हैं, जिनमें कोई ध्रुवीय कार्यात्मकता नहीं, सतह ऊर्जा कम और रासायनिक प्रतिरोध उच्च होता है। जो हर गुण इन्हें सामग्री के रूप में उपयोगी बनाता है, वही इन्हें सब्सट्रेट के रूप में अग्रहणशील बनाता है।

एक ही बाधा के दो समाधान

कोटिंग सतह के साथ आणविक स्तर के संपर्क और अंतःक्रिया से चिपकती है। अनुपचारित पॉलीओलेफ़िन दोनों में से कुछ नहीं देता: कोटिंग फैलने के बजाय बूँद बन जाती है, और जहाँ जमती भी है वहाँ उसके पास अंतःक्रिया के लिए कुछ नहीं होता। उद्योग के पास दो स्थापित उत्तर हैं।

मध्यवर्ती परत जोड़ें। क्लोरीनेटेड पॉलीओलेफ़िन प्राइमर और संबंधित आसंजन प्रमोटर में ऐसी सामग्री होती है जिसका पॉलीओलेफ़िन सब्सट्रेट से लगाव है और ऐसी ध्रुवीय कार्यात्मकता जो ऊपर की कोटिंग से बंधती है। सब्सट्रेट में कुछ नहीं बदलता; दो असंगत सामग्रियों के बीच एक संगत परत डाली जाती है।

सतह बदलें। फ्लेम प्लाज़्मा, वायुमंडलीय प्लाज़्मा और कोरोना डिस्चार्ज सबसे बाहरी आणविक परतों का ऑक्सीकरण करते हैं, और वहाँ कार्बोनिल, हाइड्रॉक्सिल तथा कार्बोक्सिल समूह बनाते हैं जहाँ पहले कोई नहीं था। सतह ध्रुवीय हो जाती है और उसकी ऊर्जा उस सीमा में पहुँच जाती है जो कोटिंग को चाहिए। कुछ भी जोड़ा नहीं जाता।

मायने रखने वाली कसौटियों पर तुलना

जहाँ पूँजी सीमित हो, ज्यामिति जटिल हो या थ्रूपुट कम हो, वहाँ प्राइमर आकर्षक हैं। उन्हें केवल स्प्रे क्षमता चाहिए, वे गड्ढों और अंडरकट तक उतना ही पहुँचते हैं जितना कोटिंग, और प्राइम की गई सतह स्थिर रहती है — पुर्ज़ों के प्रतीक्षा करने के दौरान क्षीण नहीं होती।

उनकी कमज़ोरी यह है कि वे अपनी संसंजन मज़बूती और अपने अनुप्रयोग चरों वाली एक परत जोड़ते हैं। बहुत मोटा, अपर्याप्त रूप से सूखा, या असमान रूप से फैला प्राइमर स्टैक का सबसे कमज़ोर तत्व बन जाता है, और परिणामी विफलता किसी इंटरफ़ेस पर नहीं बल्कि प्राइमर के भीतर संसंजन रूप में होती है। वे गीली प्रक्रिया का चरण, सॉल्वेंट हैंडलिंग और सुखाने का समय भी जोड़ते हैं।

पूर्व-उपचार इन सबसे बचाता है। कोई अतिरिक्त सामग्री नहीं, कोई सॉल्वेंट नहीं, विफल होने वाली कोई संसंजन परत नहीं, और प्रक्रिया कोटिंग से ठीक पहले इनलाइन लग सकती है। इसकी कमज़ोरियाँ हैं पूँजी लागत, जहाँ सीधी दृष्टि-रेखा सीमित हो वहाँ कवरेज की सीमाएँ, और क्षय: पॉलिमर श्रृंखलाओं के पुनः अभिविन्यस्त होने और प्रवासी एडिटिव के फिर सतह पर आने से संशोधित सतह घंटों से दिनों में पूर्व अवस्था में लौट जाती है।

क्षय की प्रकृति ही निर्णायक बिंदु है। उपचार अधिक साफ़ परिणाम देता है और बदले में अंतराल अनुशासन माँगता है; प्राइमर अधिक क्षमाशील प्रोसेस देता है और बदले में एक अतिरिक्त परत स्वीकार करता है।

दोनों कब उपयोग करें

ऑटोमोटिव बाहरी TPO घटक दोनों को मिलाने का उदाहरण हैं। सब्सट्रेट कठोर आवश्यकता वाला भरित पॉलीओलेफ़िन ब्लेंड है — मौसम, ऊष्मीय चक्रण, आर्द्रता और पत्थर की चोट के बाद कई वर्षों तक आसंजन। केवल उपचार ऐसी सतह छोड़ता है जिसे तुरंत कोट करना पड़ता है और जिसकी ऊर्जा ज्यामिति के साथ बदलती है। केवल प्राइमर को अनुपचारित निम्न-ऊर्जा सतह को गीला करके उससे बंधना पड़ता है, जो उसकी क्षमता को सीमित करता है।

साथ लगाने पर उपचार सतह ऊर्जा बढ़ाता है ताकि प्राइमर पूरी तरह गीला कर सके और अच्छी तरह बंधे, और प्राइमर फिर टॉपकोट प्रणाली के साथ रासायनिक अनुकूलता देता है। संयोजन में प्रोसेस चरण अधिक और मार्जिन काफ़ी अधिक होता है, जो वहाँ सही सौदा है जहाँ फ़ील्ड विफलता महँगी हो।

उपचार को सही करना

जहाँ पूर्व-उपचार का उपयोग हो, वहाँ तीन व्यावहारिक बिंदु तय करते हैं कि वह परिणाम देगा या नहीं।

कवरेज। उपचार उन सतहों तक पहुँचता है जो हेड के सामने होती हैं। गड्ढों, अंडरकट और छायादार क्षेत्रों को कम मिलता है, और ठीक उन्हीं स्थानों पर कोटिंग विफलता अनुमानित परिणाम है। कोट किए जाने वाले पूरे क्षेत्र में — किसी एक सुलभ बिंदु पर नहीं — सतह ऊर्जा का मानचित्र बनाना ही स्थापना को नियंत्रित प्रोसेस में बदलता है।

डोज़। प्रभावी उपचार के लिए तीव्रता और एक्सपोज़र का संयोजन चाहिए। साइकिल टाइम में फ़िट करने के लिए एक्सपोज़र घटाने से ऐसी सतह मिलती है जो उपचार के तुरंत बाद स्वीकार्य पढ़ती है, पर कोटिंग से पहले के अंतराल को झेलने की पर्याप्त टिकाऊपन नहीं रखती।

अति-उपचार। अत्यधिक उपचार सतह को क्षरित करता है, जिससे कम आणविक भार की ऑक्सीकृत सामग्री बनती है जो ध्रुवीय, गीली होने योग्य और कमज़ोर ढंग से जुड़ी होती है — ऐसी कमज़ोर सीमा-परत जो शानदार dyne रीडिंग और खराब आसंजन देती है। अधिक हमेशा बेहतर नहीं होता।

वह संदूषण जो दोनों को हरा देता है

कोई भी तरीका सिलिकोन संदूषण से नहीं बच पाता। सिलिकोन-युक्त मोल्ड रिलीज़ मोनोलेयर कवरेज तक फैलता है, उसी तल पर बैठता है जहाँ बंधन बनना चाहिए, और रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। उसके ऊपर लगाया गया उपचार ऑक्सीकृत सिलिकोन बनाता है, जो गीला होने योग्य है और फिर भी पॉलिमर से जुड़ा नहीं है। उसके ऊपर लगाया गया प्राइमर सब्सट्रेट से नहीं, सिलिकोन से बंधता है।

पहचान-चिह्न यह है कि सतह dyne परीक्षण पास करती है और आसंजन परीक्षण में विफल होती है, और यह नैदानिक है। जहाँ यह दिखे, सुधारात्मक कार्रवाई स्रोत का उन्मूलन है — पेंट-योग्य रिलीज़ एजेंट, स्प्रे संचालन का पृथक्करण, फ़िल्टर्ड कंप्रेस्ड एयर, नियंत्रित रखरखाव उत्पाद — न कि और अधिक उपचार या और अधिक प्राइमर।

वास्तविक सेवा के लिए क्वालिफ़िकेशन

ताज़ा कोट किए पुर्ज़े पर प्रारंभिक आसंजन परीक्षण आवश्यक जाँच है पर खराब पूर्वानुमानक है। पॉलीओलेफ़िन कोटिंग प्रणालियाँ मुख्यतः दो विलंबित तंत्रों से विफल होती हैं: आर्द्रता और निमज्जन से प्रेरित, इंटरफ़ेस तक पहुँचने वाली नमी, और ऊष्मीय चक्रण से प्रेरित इंटरफ़ेसियल थकान, जो पॉलीओलेफ़िन सब्सट्रेट और कोटिंग के बीच बड़े प्रसार-असंगति के कारण होती है।

इसलिए अंतर कर सकने वाले क्वालिफ़िकेशन में उच्च तापमान पर आर्द्रता एक्सपोज़र, सेवा सीमा में ऊष्मीय चक्रण, जहाँ प्रासंगिक हो वहाँ पानी में निमज्जन, और बाहरी अनुप्रयोगों के लिए पराबैंगनी तथा वेदरिंग एक्सपोज़र शामिल होते हैं — हर एक के बाद आसंजन मापा जाता है, केवल पहले नहीं। किनारों और जटिल विशेषताओं सहित वास्तविक पुर्ज़ों पर परीक्षण भी मायने रखता है, क्योंकि कवरेज और कोटिंग की मोटाई दोनों ठीक वहीं सबसे खराब होती हैं जहाँ विफलता शुरू होती है।

भरित और ब्लेंड पॉलीओलेफ़िन अलग व्यवहार करते हैं

अधिकांश औद्योगिक पॉलीओलेफ़िन घटक शुद्ध पॉलिमर नहीं होते। टैल्क और ग्लास-भरित ग्रेड, इम्पैक्ट-मॉडिफ़ाइड ब्लेंड और थर्मोप्लास्टिक ओलेफ़िन प्रत्येक कोटिंग की समस्या को ऐसे तरीकों से बदलते हैं जिनका पूर्वानुमान लगाना उचित है।

भरित ग्रेड रेज़िन-समृद्ध त्वचा प्रस्तुत करते हैं जिसकी मोटाई प्रवाह लंबाई, गेट की स्थिति और मोल्ड तापमान के साथ बदलती है, इसलिए कोटिंग को जो सतह मिलती है वह पूरे पुर्ज़े पर एक समान नहीं होती। उपचार की प्रतिक्रिया उसके साथ बदलती है, और लंबे प्रवाह मार्ग के दूसरे छोर पर कोटिंग आसंजन गेट के पास की तुलना में मापने योग्य रूप से भिन्न हो सकता है। जहाँ घटक बड़ा हो या प्रवाह पैटर्न जटिल हो, वहाँ एक स्थान पर परीक्षण के बजाय पूरे पुर्ज़े पर आसंजन का मानचित्र बनाना ही इसे उजागर करता है।

इम्पैक्ट-मॉडिफ़ाइड ब्लेंड और TPO की सतह पर रबर फ़ेज़ वितरित रहता है। वह फ़ेज़ पॉलीप्रोपिलीन मैट्रिक्स से भिन्न ढंग से उपचार पर प्रतिक्रिया करता है, और माइग्रेट कर सकता है, जो प्राप्त होने वाली सतह ऊर्जा और समय के साथ उसकी स्थिरता, दोनों को प्रभावित करता है। पेंट किए जाने वाले अनुप्रयोगों के लिए बनाए गए ग्रेड इसे ध्यान में रखकर तैयार होते हैं; केवल यांत्रिक गुणों के आधार पर चुने गए ग्रेड अक्सर ऐसे नहीं होते, और यह अंतर यांत्रिक डेटा शीट पर नहीं दिखता।

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अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

कोटिंग पॉलीप्रोपिलीन या पॉलीएथिलीन पर क्यों नहीं चिपकती?

क्योंकि उनकी सतहें अध्रुवीय और रासायनिक रूप से निष्क्रिय हैं, जिनकी सतह ऊर्जा लगभग 30 mN/m है। कोटिंग को बंधने के लिए ध्रुवीय अंतःक्रिया और आणविक संपर्क चाहिए, और अनुपचारित पॉलीओलेफ़िन सतह पर अंतःक्रिया के लिए कुछ नहीं है। कोटिंग ठीक से गीला नहीं कर पाती, और जहाँ करती भी है वहाँ उसके पास चिपकने के लिए कुछ नहीं होता।

क्लोरीनेटेड पॉलीओलेफ़िन प्राइमर क्या करता है?

यह रासायनिक सेतु प्रदान करता है। क्लोरीनेटेड पॉलीओलेफ़िन वाले भाग का पॉलीओलेफ़िन सब्सट्रेट से लगाव होता है, जबकि उसकी ध्रुवीय कार्यात्मकता ऊपर की कोटिंग से बंधती है। परिणाम ऐसी मध्यवर्ती परत है जो दोनों के साथ संगत है, और सब्सट्रेट में कोई बदलाव नहीं करनी पड़ती।

क्या पूर्व-उपचार प्राइमर से बेहतर है?

यह बेहतर नहीं, भिन्न है। पूर्व-उपचार पॉलिमर सतह का ऑक्सीकरण करता है ताकि वह ग्रहणशील बने, ऐसा कुछ नहीं जोड़ता जो संसंजन रूप से विफल हो सके, और गीली प्रोसेस चरण की आवश्यकता नहीं होती। बदले में उपचारित सतह समय के साथ क्षीण होती है और उसे अंतराल नियंत्रण चाहिए, जो प्राइम की गई सतह को नहीं चाहिए।

दोनों का साथ उपयोग कब किया जाता है?

कठिन सब्सट्रेट वाले कठोर अनुप्रयोगों में, विशेषकर ऑटोमोटिव बाहरी उपयोग में TPO और भरित पॉलीओलेफ़िन पर। उपचार सतह ऊर्जा बढ़ाता है ताकि प्राइमर ठीक से गीला कर सके और बंधे, और प्राइमर फिर टॉपकोट के साथ रासायनिक अनुकूलता संभालता है। प्रत्येक दूसरे की कमज़ोरी को ढकता है।

बाहरी उपयोग के लिए कोटिंग आसंजन कैसे क्वालिफ़ाई किया जाता है?

प्रारंभिक आसंजन से आगे, आर्द्रता एक्सपोज़र, ऊष्मीय चक्रण, पानी में निमज्जन और पराबैंगनी के साथ वेदरिंग से, और हर एक के बाद आसंजन परीक्षण करके। बाहरी पॉलीओलेफ़िन घटक मुख्यतः इंटरफ़ेस पर नमी और चक्रण के दौरान प्रसार-असंगति से विफल होते हैं, जिनमें से किसी को प्रारंभिक क्रॉस-हैच परीक्षण नहीं पकड़ता।

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