Promotor przyczepności

Promotor przyczepności

Najważniejsze informacje

• Promotor jest chemicznym mostkiem, nakładanym jako film lub wprowadzanym do tworzywa, zgodnym zarówno z tworzywem sztucznym, jak i z powłoką.
• Klasa zależy od podłoża. CPO dla poliolefin i TPO; silany wymagają powierzchni z grupami hydroksylowymi; podkłady izocyjanianowe i epoksydowe dla polarnych tworzyw konstrukcyjnych.
• Cienko znaczy lepiej. 5–10 µm CPO lub niemal monowarstwa silanu; gruby film promotora jest słabą warstwą graniczną.
• Promotory i obróbka wstępna nie są alternatywami w przypadku TPO, silikonu i PBT, które zwykle wymagają obu.

Promotor przyczepności

Promotor przyczepności to chemiczny podkład lub czynnik sprzęgający, nakładany na powierzchnię tworzywa sztucznego jako cienki film lub wprowadzany do żywicy, który poprawia przyczepność farb, tuszów, klejów i powłok, tworząc warstwę zgodną zarówno z podłożem, jak i z nakładanym na nią materiałem. W odróżnieniu od obróbki koronowej, płomieniowej lub plazmowej, które modyfikują istniejącą powierzchnię, promotor wprowadza nową chemię.

Obróbka wstępna podnosi energię powierzchniową, utleniając kilka górnych nanometrów, ale nie może zniwelować niezgodności chemicznej; promotor może, dlatego lakierowane zderzaki z TPO i dekorowane obudowy z polipropylenu mają go w swojej strukturze.

Główne klasy promotorów przyczepności

Jak działają promotory

Działają cztery mechanizmy, zazwyczaj łącznie:

• Interdyfuzja i kompatybilizacja. Segment poliolefinowy łańcucha CPO splata się z frakcją amorficzną PP lub TPO podczas wygrzewania w temperaturze 60–80°C, podczas gdy segment chlorowany jest zwrócony ku lakierowi nawierzchniowemu; wiązanie ma charakter fizyczny i słabnie w gatunkach nukleowanych.
• Wiązanie kowalencyjne. Silany tworzą wiązania Si–O–podłoże z powierzchniami hydroksylowanymi; izocyjaniany tworzą wiązania uretanowe lub mocznikowe z grupami hydroksylowymi i aminowymi. Mechanizm ten jest odporny na wilgoć, ale wymaga reaktywnych grup powierzchniowych.
• Oddziaływanie kwasowo-zasadowe. Filmy aminosilanu i tytanianu organicznego wykazują centra zasadowe lub kwasowe, które łączą się z żywicą powłoki; oddziaływanie słabsze niż kowalencyjne, ale tolerujące niepełne utwardzenie.
• Poprawa zwilżania. Film promotora o 38–45 dyne/cm pozwala powłoce rozlać się tam, gdzie surowy polimer o 29–31 dyne/cm tworzyłby krople; rozsądnym kryterium jest kąt zwilżania wodą poniżej 60° na zagruntowanej powierzchni.

Promotor, obróbka wstępna czy oba

Obróbka wstępna jest sucha, realizowana w linii i tania w przeliczeniu na część; promotor dodaje etap mokry, rozpuszczalnik i materiał eksploatacyjny.

Metody porównano w sekcji obróbka wstępna powierzchni.

Kontrola aplikacji i rodzaje uszkodzeń

Pięć kontroli procesu obejmuje większość uszkodzeń promotorów:

• Czystość. Środki antyadhezyjne, wykwity dodatków ślizgowych i odciski palców pod promotorem stają się płaszczyzną uszkodzenia; należy przetrzeć izopropanolem i potwierdzić pomiarem kąta zwilżania.
• Grubość filmu. CPO 5–10 µm; powyżej ok. 12 µm ulega pęknięciu kohezyjnemu. Widoczny film silanu pozostawia nieprzereagowany oligomer jako słabą warstwę graniczną.
• Odparowanie i utwardzanie. Nałożenie lakieru nawierzchniowego na CPO z resztkami rozpuszczalnika powoduje pęcherze podczas wygrzewania; niepodgrzany film silanu nigdy nie kondensuje w pełni.
• Czas życia roztworu. Zhydrolizowane roztwory silanów samoistnie kondensują i wytrzymują 4–8 godz.; otwarte podkłady izocyjanianowe chłoną wilgoć i żelują.
• Okno nałożenia powłoki. CPO od 15 min do 24 godz., podkłady izocyjanianowe od 30 min do 4 godz.; poza nim należy zagruntować ponownie.

Określanie i weryfikacja promotora przyczepności

Specyfikacja podająca wyłącznie nazwę produktu jest niekompletna. Należy podać gatunek podłoża i pakiet dodatków, obróbkę wstępną, zawartość części stałych i nośnik, docelową grubość suchego filmu i sposób jej pomiaru, odparowanie, czas życia roztworu, okno nałożenia powłoki oraz test akceptacyjny z kondycjonowaniem. Następnie weryfikację prowadzi się w trzech punktach:

• Przed gruntowaniem: kąt zwilżania lub poziom dyne na oczyszczonej, poddanej obróbce wstępnej powierzchni, zmapowany na całej części.
• Po gruntowaniu: grubość suchego filmu oraz sprawdzenie zwilżania rzeczywistym lakierem nawierzchniowym.
• Po utwardzeniu lakieru nawierzchniowego: test siatki nacięć ASTM D3359 (metoda B, rozstaw 1 mm przy łącznej grubości filmu poniżej 50 µm, 2 mm powyżej), odrywanie wg ASTM D4541 w MPa z określeniem płaszczyzny uszkodzenia oraz odrywanie pod kątem 90° lub 180° w N/mm dla laminatów. Powtórzenie po 240 godz. zanurzenia w wodzie (ASTM D870) lub 1000 godz. w wilgoci (ASTM D2247), gdzie promotor uzasadnia swoje zastosowanie.

Za każdym razem należy zapisywać rodzaj uszkodzenia: wynik 5B na sucho, który po zanurzeniu spada do 2B na płaszczyźnie promotor/podłoże, wskazuje na wiązanie z podłożem, a nie na lakier nawierzchniowy. Pełny układ lakierniczy omówiono w sekcji powłoki przemysłowe.

Powiązane terminy i lektura

• Przyczepność powłok do poliolefin
• Diagnozowanie delaminacji farb i tuszów
• Test taśmą ASTM D3359
• Metody obróbki wstępnej powierzchni
• Powłoki przemysłowe
• Narzędzie do rozwiązywania problemów z przyczepnością

Zastosowanie w produkcji

The Sabreen Group zapewnia niezależne wsparcie inżynieryjne w zakresie doboru promotorów przyczepności, kwalifikacji podkładów i obróbki wstępnej oraz rozwiązywania problemów z przyczepnością powłok. Jeśli określają Państwo proces, kwalifikują materiał lub rozwiązują problem produkcyjny, nasz zespół usług inżynieryjnych może pomóc. Skontaktuj się z nami, aby omówić Państwa zastosowanie.

Najczęściej zadawane pytania

Czy potrzebny jest promotor przyczepności, jeśli stosuje się już obróbkę płomieniową lub plazmową?

W przypadku tuszów i większości klejów na PP lub PE zwykle nie: sama obróbka wstępna osiąga 42–48 dyne/cm i połączenie wytrzymuje. W przypadku farby na TPO, PBT lub silikonie tak, ponieważ powłoka wymaga chemicznego mostka, którego utlenianie nie zapewnia, a aktywowana powierzchnia zanika w ciągu godzin.

Jak gruby powinien być podkład CPO?

Około 5–10 µm po wyschnięciu z roztworu o zawartości 0,5–3% części stałych. Cieńsze filmy pozostawiają odsłonięte miejsca na powierzchniach teksturowanych; powyżej ok. 12 µm podkład pęka kohezyjnie i zatrzymuje rozpuszczalnik, który powoduje pęcherze podczas wygrzewania. Należy to potwierdzić grzebieniem do mokrego filmu przy ustawianiu oraz przyrostem masy na próbce kontrolnej.

Dlaczego silanowy czynnik sprzęgający nie działa na nieobrobionym polipropylenie?

Silany wiążą się przez kondensację grup silanolowych z hydroksylami powierzchni, a powierzchnia węglowodorowa ich nie ma. Plazma lub obróbka koronowa szczepi ich część; warstwa SiOx Pyrosil zapewnia gęsty, stabilny zestaw. Bez jednego z tych etapów silan wysycha jako niezwiązany film i odpada razem z lakierem nawierzchniowym.

Jak długo można używać zhydrolizowanego roztworu silanu?

Zazwyczaj 4–8 godzin po hydrolizie, ponieważ silanole kondensują ze sobą w roztworze i tracą reaktywność. Aminosilany w wodzie wytrzymują dłużej, często dobę. Mętny lub lepki roztwór uległ żelowaniu; partia nałożona po upływie czasu życia przechodzi suchy test taśmą, ale zawodzi po ekspozycji na wilgoć.

Który test dowodzi, że promotor działa?

Nie sam suchy test siatki nacięć. Należy wykonać ASTM D3359 i odrywanie wg ASTM D4541 przed i po 240 godzinach zanurzenia w wodzie lub 1000 godzinach ekspozycji na wilgoć, zapisując płaszczyznę uszkodzenia. Promotor wiążący kowalencyjnie utrzymuje ocenę na mokro; promotor jedynie zwilżający traci dwie lub więcej klas.

---