Gelişmiş Adhezyon ile Birleştirme İçin Polimerlerin Plazma Yüzey Ön İşlemleri

Gelişmiş Adhezyon ile Birleştirme İçin Polimerlerin Plazma Yüzey Ön İşlemleri

Önemli çıkarımlar

• Çoğu plastik tasarımı gereği yapıştırmaya direnir. Hidrofobik, polar olmayan ve kimyasal olarak inerttirler; yüzey enerjileri yapıştırıcıların ıslatması için çok düşüktür.
• Sıvının yaklaşık 8–10 dyne/cm üzerini hedefleyin. Bu, bir yapıştırıcının, mürekkebin veya kaplamanın altlık malzemeyi ıslattığı pratik eşiktir.
• Yalnızca statik değil, geri çekilme temas açısını da ölçün. Ön işlemden sonra modifiye edilmiş yüzeyi gerçekten yansıtan, geri çekilme açısıdır.
• Her yöntem farklı bir derinliğe ulaşır: alev en sığ olanıdır, korona ve plazma daha derine iner, UV/ozon ise malzemenin içine en uzağa ulaşır.
• İşlem yaşlanır. Raf ömrü reçineye, katkı maddelerine ve depolamaya bağlı olarak saatlerden aylara uzanır; bu nedenle işlemden sonra mümkün olan en kısa sürede yapıştırın.

Özet

Polimerik adhezyon ile birleştirme sorunları plastik sektörü genelinde yaygındır. İki ve üç boyutlu ürünler çoğunlukla plastik-plastik, plastik-metal ve plastik-kompozit birleştirmelerini içerir. Birçok plastik, doğal kimyasal yapısı nedeniyle diğer malzemelere zayıf yapışma eğilimi gösterir ve bu nedenle ön işlem gerektirir.

Plazma yüzey ön işlemleri, yapıştırılması zor plastik altlık malzemeler ile yapıştırıcılar, kaplamalar, mürekkepler ve boyalar arasında yapışmayı artırmak için kullanılır. Bu makale plazma bilimini ve bir plazma ile polimer yüzeyi arasındaki etkileşim mekanizmalarını ele almakta ve yaygın yanlış inanışları çürütmektedir.

Sıkça sorulan sorular

Plastikler yapıştırmadan önce neden yüzey ön işlemine ihtiyaç duyar?

Çünkü hidrofobik, polar olmayan ve kimyasal olarak inerttirler; yüzey enerjileri bir yapıştırıcının, mürekkebin veya kaplamanın ıslatması için çok düşüktür. Ön işlem yüzeyi oksitler ve karbonil, karboksil, hidroperoksit ve hidroksil gibi polar fonksiyonel gruplar oluşturur; bunlar yüzeyi hidrofilik ve yapıştırılabilir hale getirir.

Güvenilir bir bağlantı için ne kadar yüzey enerjisine ihtiyacım var?

Kural olarak, altlık malzeme yüzey enerjisi uygulanan sıvının yüzey geriliminden yaklaşık 8 ila 10 dyne/cm daha yüksek olduğunda kabul edilebilir yapışma elde edilir. Bu marjın altında sıvı yüzeyi ıslatmak yerine damlacık oluşturur.

Dyne kalemleri üretim kontrolü için yeterince doğru mudur?

Bunlar kesin ölçümler değil, yön gösterici göstergelerdir. Düşük maliyetle iyi ve kötü yapıştırılabilir yüzeyleri güvenilir biçimde ayırt ederler; ancak merkezdeki sıvı davranışının nasıl yorumlandığına bağlı olarak okumalar operatörler arasında önemli ölçüde değişir. Şişelenmiş çözeltiler, tekrarlı kullanımdan kirlenen kalemlere tercih edilir.

Atmosferik plazma, korona deşarjının daha ucuz bir alternatifi midir?

Hayır, bu yaygın bir yanılgıdır. Korona deşarjı çoğu zaman daha büyük yüzey alanlarında daha etkilidir ve daha derin bir işlem sağlar; birçok atmosferik plazma sistemi ise aslında daha pahalıdır.

Ön işlem görmüş bir yüzey ne kadar süre yapıştırılabilir kalır?

Saatlerden aylara kadar değişir. Raf ömrü, yüzeye göç eden düşük molekül ağırlıklı oksitlenmiş malzemelerle (antioksidanlar, plastikleştiriciler, kayganlaştırıcı ve antistatik maddeler, renklendiriciler ve stabilizatörler) sınırlıdır. Isı, zincir hareketliliğini artırarak süreci hızlandırır.

Bir yüzey aşırı işlenebilir mi?

Evet ve gerçek sorunlara yol açar. Aşırı plazma oksitlenmiş yüzeyler, ısıyla yapıştırma ve kaynak gibi sonraki montaj adımlarını olumsuz etkileyebilir ve sahada delaminasyon hatalarına yol açabilir.

Giriş

“Gaz fazı” plazma yüzey (modifikasyonu) oksidasyonu en yaygın modifikasyon yöntemidir ve son derece etkili, ekonomik ve çevre açısından güvenli olduğu kanıtlanmıştır. Herhangi bir uygulamada hangi yöntemin kullanılacağının seçimi, kısmen yanlış anlamalar ve kafa karıştırıcı terminoloji nedeniyle zor olabilir. Yaygın olarak bilinen prosesler elektriksel korona, uzaktan soğuk gaz plazması, alev ve UV/ozon (kombinasyonlar) prosesleridir. Yapıştırma hatasıyla ilişkili önemli maliyet sonuçları vardır; bunlar arasında zayıf ürün saha performansı, hurda/yeniden işleme, üretim verimsizlikleri ve artan kalite kontrol muayenesi bulunur. Temas açıları, yüzey ıslatması ve kimyasal aktivasyonun temel bilimi anlaşılarak, yapıştırılması en zor polimerik ve elastomerik malzemeler kullanıldığında bile hemen her yapıştırma sorunu başarıyla çözülebilir.

Temas açısı, yüzey enerjisi ve ıslatma

Birçok plastiğin yapıştırılmasının zor olmasının altında yatan nedenler; bunların hidrofobik, polar olmayan malzemeler olması, kimyasal olarak inert olması ve zayıf yüzey ıslanabilirliğine, yani düşük yüzey enerjisine sahip olmasıdır. Bu hidrofobik (suyu iten) performans özellikleri bu tür özellikler arayan parça tasarımcıları için idealdir; ancak bu malzemeleri yapıştırması gereken üreticiler için baş belasıdır. Sağlam adhezyon ile birleştirme genellikle “hidrofilik” yüzeyler gerektirir. En uygun yapışmanın gerçekleşmesi için bir yapıştırıcı (kaplama, mürekkep veya boya), yapıştırılacak yüzeyi (yapışan malzeme) tamamen “ıslatmalıdır”.

“Islatma”, sıvının akıp bir yüzeyi kaplayarak temas alanını ve yapıştırıcı ile yapışan malzeme yüzeyi arasındaki çekim kuvvetlerini en üst düzeye çıkarması anlamına gelir. Bir sıvının yüzeyi etkin biçimde ıslatabilmesi için yapıştırıcının yüzey enerjisi, yapıştırılacak yüzeyin yüzey enerjisi kadar veya ondan daha düşük olmalıdır. Alternatif olarak altlık malzemenin yüzey enerjisi yükseltilmelidir.

Düz bir katı yüzey üzerinde durağan (denge) halindeki tek bir sıvı damlacığını düşünün. Katı yüzey ile uç noktadaki üst yüzeye teğet çizgi arasında oluşan açıya temas açısı denir; bu, sıvı içinden, temas noktasındaki teğet çizgi ile katı yüzeyin yatay çizgisi arasındaki açıdır (Θ). Kabarcık/damlacık şekli, tüm sıvıların yüzey büzülmesi yoluyla içerdikleri hacmi en küçük yüzey alanına sahip bir şekle getirme eğilimini doğuran moleküler kuvvetlerden kaynaklanır. Yüzeyi büzen moleküller arası kuvvetlere yüzey gerilimi denir. Yüzey enerjisinin bir ölçüsü olan yüzey gerilimi, dyne/cm (SI N/m) cinsinden ifade edilir.

Katı altlık malzemenin yüzey enerjisi, bir sıvının (su, baskı mürekkepleri, yapıştırıcılar/kapsülleme malzemeleri, kaplamalar vb.) yüzey gerilimine göre ne kadar yüksekse, “ıslanabilirliği” o kadar iyi ve temas açısı o kadar küçük olur (Şekil 1). Kural olarak, altlık malzemenin yüzey enerjisi sıvının yüzey geriliminden yaklaşık 8 ila 10 dyne/cm daha yüksek olduğunda kabul edilebilir yapıştırma adhezyonu elde edilir.

Birçok uygulama için, belgelenmiş bir test prosedürüne uygun olarak dyne çözeltileri kullanılarak yalnızca statik denge temas açısını incelemek yeterli olabilir. Uygulama kitleri veya “dyne kalemleri/çözeltileri” yararlı bilgi sağlar, ancak yüzey geriliminin kesin ölçümleri değildir. Yüzey gerilimi ölçümleri kişiye (tekniğe) ve “merkezdeki” sıvı davranışının yorumlanmasına bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir.

Dyne kalemlerinin/çözeltilerinin, yüzey gerilimindeki önemli farkların yön gösterici göstergeleri olduğu ve ekonomik bir fiyatla “iyi” ve “kötü” yapıştırılabilir yüzeyleri belirleyebildiği bilinmektedir. Birden çok kullanımdan kaynaklanan kirlenme sorunları nedeniyle, kalemler yerine şişelenmiş dyne çözeltileri tercih edilebilir.

Dinamik temas açıları (DCA)

Yalnızca statik temas açısının akışkan davranışını test etmek, sıvı/katı arayüz sonuçlarının yanlış yorumlanmasına ve yapıştırma sorunlarının çözümüne yol açabilir. Bunun nedeni, endüstriyel üretim operasyonlarının daha gerçekçi olarak statik değil, dinamik koşullar olmasıdır. Dolayısıyla dinamik temas açısının (DCA) anlaşılması önemlidir (Şekil 2).

Temas açıları genellikle hem yüzey kimyasındaki hem de yüzey topografyasındaki değişikliklerden etkilenir. İlerleyen temas açısı, altlık malzeme yüzeyinin düşük enerjili (modifiye edilmemiş) bileşenlerine karşı en duyarlı olanıdır; geri çekilme açısı ise yüzey ön işlemleriyle oluşturulan yüksek enerjili, oksitlenmiş gruplara karşı daha duyarlıdır.

Dolayısıyla geri çekilme açısı, dyne çözeltileri kullanılarak ölçüldüğünde, ön işlemlerden sonra yüzeyin modifiye edilmiş bileşenini en iyi karakterize eden ölçümdür. Bu nedenle, yüzeyi modifiye edilmiş tüm malzemelerde hem ilerleyen hem de geri çekilme temas açılarının ölçülmesi önemlidir.

Bir damlacık katı bir yüzeye tutunduğunda ve katı yüzey eğildiğinde, damlacık öne atılır ve aşağı kayar. Oluşan açılara sırasıyla ilerleyen açı (Θa) ve geri çekilme açısı (Θr) denir. ASTM D724, damlacık şekli analizi ve kütleye dayalı ilerleyen ve geri çekilme temas açılarını analiz etmek için gelişmiş ekipman (optik tensiyometreler ve gonyometreler) kullanarak DCA ölçme yöntemlerini tanımlar.

Kimyasal yüzey aktivasyonu

Üreticilerin yalnızca temas açılarına veya diğer ıslanabilirlik ölçümlerine, yapıştırma sorunlarının ve rutin yüzey testlerinin tek belirleyicisi olarak odaklanma yönünde güçlü bir eğilimi vardır. Kimyasal yüzey fonksiyonelliği de eşit derecede önemlidir; hidrofobik yüzeyler bu sayede yapıştırılabilir hidrofilik yüzeylere dönüştürülür. Kimyasal yüzey aktivasyonu için gaz fazlı, “akkor deşarjlı” yüzey oksidasyonu ön işlem prosesleri kullanılır. Bu prosesler; serbest elektronlar, pozitif iyonlar ve diğer türlerden oluşan son derece reaktif bir gaz olan “gaz plazması” üretebilme yetenekleriyle karakterize edilir. Plazmalar çoğu zaman maddenin dördüncü hali olarak tanımlanabilir. Enerji sağlandıkça katılar sıvılara erir, sıvılar gazlara buharlaşır ve gazlar “plazmalara” iyonlaşır.

Fizik bilimi açısından bu plazmaların üretildiği mekanizmalar farklıdır, ancak yüzey ıslanabilirliği üzerindeki etkileri benzerdir. Gerçekleşen temel kimyasal ve fiziksel reaksiyon şudur: plazmada üretilen serbest elektronlar, iyonlar, yarı kararlı türler, radikaller ve UV, çoğu polimerik altlık malzemenin yüzeyindeki moleküler bağları kırmaya yetecek enerjilerle yüzeyi etkileyebilir. Bu, polimer yüzeyinde çok reaktif serbest radikaller oluşturur; bunlar da çapraz bağlanabilir veya oksijen varlığında hızla reaksiyona girerek altlık malzeme yüzeyinde çeşitli kimyasal fonksiyonel gruplar oluşturabilir. Oluşabilen ve yapıştırılabilirliği artıran polar fonksiyonel gruplar arasında karbonil (C=O), karboksil (HOOC), hidroperoksit (HOO-) ve hidroksil (HO-) grupları bulunur. Polimerlere katılan az miktardaki reaktif fonksiyonel gruplar bile yüzey kimyasal fonksiyonelliğini ve ıslanabilirliğini iyileştirmede son derece yararlı olabilir. Ayrıca kimyasal astarlar/solventler ve mekanik aşındırma (kalıp takımı dokusu dahil) tek başına veya ön işlemlerle birlikte kullanılabilir.

Yaygın olarak bilinen prosesler; elektriksel korona deşarjı (dielektrik bariyer deşarjı olarak da bilinir), elektriksel atmosferik plazma, elektriksel hava plazması, alev plazması, düşük basınçlı RF soğuk gaz ve ultraviyole ışınlama/ozon (kombinasyonlar) prosesleridir. Her yöntem uygulamaya özgüdür ve kendine özgü avantajlara ve olası sınırlamalara sahiptir. Polimerin (amorf veya yarı kristalli), plazma prosesinin, yapıştırma ajanının ve üretim prosesinin dikkatle incelenmesi ve test edilmesi gerekir.

Polipropilen üzerinde yürütülen önemli bir çalışma, alev işleminin “en sığ” işlem olduğunu, yani işlemle katılan oksijenin filmin dış yüzeyine yakın yoğunlaştığını ortaya koymuştur. Korona ve plazma işlemleri polimerlere biraz daha derin nüfuz ediyor gibi görünmektedir. Diğer uçta ise UV/ozon işlemleri polimerlerin kütlesine daha uzağa ulaşır.

Nem etkileri gibi deşarj koşulları da önemlidir.1 Bazı ön işlemlerin ve uygulanma biçimlerinin, örneğin diş macunu tüplerinin ısıyla yapıştırma sırasında delaminasyonu gibi sonraki üretim operasyonlarını olumsuz etkileyebildiği bilinmektedir.

Yapışmayı ve yaşlanmayı (raf ömrü) etkileyen faktörler

Sağlam yapışma mukavemeti için ön işlemin derecesi veya kalitesi, plastik yüzeylerin temizliğinden etkilenir. En uygun ön işlem ve sonraki yapışmanın sağlanması için yüzey temiz olmalıdır. Ürün yüzeylerinde işlemi engelleyen kirlenme kaynakları şunlardır: kir, toz, gres ve yağ. Silikonlar, kalıp ayırıcı ve kaymayı önleyici maddeler gibi düşük molekül ağırlıklı malzemeler yapıştırma için özellikle zararlıdır. Malzeme saflığı da önemli bir faktördür. Ayrıca pigment ve boya renklendiricilerinde kullanılan bazı çözünür veya çözünmeyen bileşik ajanlar yapışmayı olumsuz etkileyebilir.

İşlem görmüş plastiklerin raf ömrü (işlem yaşlanma bozulması); reçine türüne, formülasyona ve depolama alanının ortam koşullarına bağlıdır. İşlem görmüş ürünlerin raf ömrü; antioksidanlar, plastikleştiriciler, kayganlaştırıcı ve antistatik maddeler, renklendiriciler ve pigmentler, stabilizatörler gibi düşük molekül ağırlıklı oksitlenmiş malzemelerin (LMWOM) varlığıyla sınırlıdır. İşlem görmüş yüzeylerin yüksek sıcaklıklara maruz kalması molekül zinciri hareketliliğini artırır. Zincir hareketliliği ne kadar yüksekse ön işlemin yaşlanması o kadar hızlıdır. Plazma ile işlem görmüş yüzeyler, çevredeki faktörlere göre farklı hızlarda ve farklı ölçülerde yaşlanır. Yaşlanma özellikleri ve depolama raf ömrü, üretim proses operasyonları için çok önemlidir. Aktive edilmiş yüzeylerin raf ömrü saatler, günler, aylar veya daha uzun olabilir. Ürünlerin ön işlemden sonra mümkün olan en kısa sürede yapıştırılması, kaplanması, boyanması veya dekore edilmesi önerilir.

Plazma yüzey ön işlemleri

Klasik elektriksel korona deşarjı (dielektrik bariyer deşarjı); bir jeneratör ve yüksek voltaj kaynağına bağlı elektrot(lar), sıfır potansiyeldeki bir karşı elektrot ve bariyer olarak kullanılan bir dielektrik ile elde edilir. Yani iki nokta arasında toprak bağlantısı gerektiren, 35+kV ve 20-25kHz'lik potansiyel farkı oluşturan yüksek frekanslı, yüksek voltajlı bir deşarjdır (yükseltici transformatör). Özel elektrot konfigürasyonları, düz, konturlu, girintili, izole vb. birçok farklı yüzey geometrisinin işlenmesine olanak tanır.

Bir uygulama örneği, pin ve top elektrotların bir kombinasyonunun küçük çaplı 3D delikleri ve düz dış yüzeyleri eş zamanlı işlediği elektrik konektörleri için bir korona deşarj işlem sistemidir, ABD Patenti US5051586 (1991)2. Elektriksel deşarj sonucunda plazma bölgesinde ozon üretilir. Korona deşarjının, örneğin solvent veya deterjanla yıkamadan sonra kalan görünmez hidrokarbon malzemelerini temizlemede makul ölçüde etkili olduğu bulunmuştur.

Efsane: Atmosferik plazma, korona deşarjının düşük maliyetli bir yerine geçen teknolojisidir.

Gerçek: Korona deşarjı çoğu zaman daha büyük yüzey alanlarını işlemede ve daha büyük yüzey derinliğinde daha etkilidir. Hatta birçok atmosferik plazma sistemi daha pahalıdır.

Elektriksel “hava plazması”, bir korona deşarjı nokta işlemidir (üflemeli hava plazması/zorlanmış hava koronası/üflemeli ark olarak da adlandırılır). Bu işlem kafası, birbirine yakın konumlanmış ve (elektriksel korona deşarjına göre) yaklaşık 7 ila 12kV ve daha düşük frekanslı, saniyede 50 ila 60 çevrimlik bir elektrik arkı üreten yüksek voltaj transformatörüne bağlı iki kanca elektrottan oluşur. Ardından zorlanmış hava kullanılarak sürekli bir elektrik arkı, korona deşarjı olan “plazma” üretir. Pozitif toprak gerekmez. Bu ön işlem prosesinin neredeyse hiç temizleme yeteneği yoktur. Ozon üretilir.

Efsane: Korona deşarjı nokta işlemi, alevlemeden daha uzun raf ömrü sağlar.

Gerçek: Bilimsel çalışmalar, poliolefinler üzerinde alev plazmasının, nispeten daha sığ işlem derinliği nedeniyle işlem sonrası daha uzun raf ömrü sağladığını göstermektedir.

Atmosferik plazma veya elektriksel üflemeli iyon plazması (odaklanmış korona plazması olarak da adlandırılır), bir elektrik jeneratörü ve yükseltici transformatörle çalıştırılan tek bir dar nozul elektrodu ve işlem kafasının içinde yoğun odaklanmış plazmanın üretilip dışarı aktığı yüksek basınçlı hava kullanır. Bu ön işlem prosesi altlık malzemeden kir, kalıntı ve bazı hidrokarbonları temizleyebilir, ancak silikonların ve kayganlaştırıcıların çoğunu temizleyemez. Yeni araştırmalar, yüzeyin ince aşındırılmasının artan mekanik yapışma için yeni topografyalar oluşturabileceğini göstermektedir. Ozon oluşumu ihmal edilebilir düzeydedir.

Efsane: Atmosferik plazma elektriksel olarak potansiyelsizdir.

Gerçek: Atmosferik plazma, herhangi bir uygulamada sıfır olduğu kesin olarak kanıtlanmadıkça “düşük potansiyelli” olarak nitelendirmek daha doğrudur. Ekipman üreticileri arasında performans farklılıkları vardır.

Alev plazması işlemi, havanın ve hidrokarbon gazın yanmasında bulunan yüksek reaktif türleri (plazmayı oluşturmak için) kullanır. Alev işlemi ekzotermik olsa da, kimyasal fonksiyonelliği ve iyileştirilmiş yüzey ıslatmasını ısı oluşturmaz. Alevleme, altlık malzemeden kir, kalıntı ve bazı hidrokarbonları temizler.

Alevleme silikonları, kalıp ayırıcıları ve kayganlaştırıcıları gidermez. Alev işlemi, yüzeyden nispeten daha sığ işlem derinliği (5 ila 10 nm) nedeniyle elektriksel ön işlemlere göre daha yüksek ıslatma, oksidasyon ve raf ömrü sağlayabilir. Ozon üretilmez. Alev işlemi brülörleri satın alırken şerit ile delikli port brülörleri ve sıfır dengeli regülatörlerin faydalarını karşılaştırın.

Efsane: Alev işlemi güvenli değildir. Yanlış eleştiri, rakip ekipman üreticilerinden gelir.

Gerçek: Alev işlemi onlarca yıldır birçok sektörde güvenli ve etkili bir teknik olarak kullanılmaktadır.

Pyrosil®, Applied Surface Technologies LLC ve The Sabreen Group Inc. tarafından plastikler (ve metaller) için yakın zamanda optimize edilmiş, yeni değerlendirilen bir ön işlem tekniğidir. Pyrosil prosesi, SURA Instruments GmbH tarafından 30 yıl önce geliştirilen, cam ve seramiklerin ön işlemi için son derece etkili, tescilli bir alev teknolojisidir.

Sabreen yakın zamanda prosesi, adhezyon ile birleştirme, UV mürekkep püskürtmeli baskı yapışması, dekoratif ve fonksiyonel kaplamalar gerektiren plastik uygulamaları için bağımsız olarak geliştirmiştir. Birçok üründeki sonuçlar mükemmeldi ve bazı durumlarda geleneksel elektriksel deşarj ve alevleme yöntemlerinden daha iyi performans gösterdi. Optimum adhezyon ile birleştirme için astar uygulamasının ve alev yanmasının proses kontrolü kritiktir.

Pyrosil prosesi, işlem görmüş altlık malzeme üzerinde amorf bir silikat tabakasına yol açan bir yanmalı kimyasal buhar biriktirme teknolojisidir. Yüzey, öncül olan organosilikon bileşiğini içeren gaz alevinin yükseltgen kısmıyla işlenir. Öncül, proses sırasında piroliz edilir (termal ayrışma) ve oluşan kül, yüzeye amorf silikat olarak birikir; bu da ultra ince (20 ila 40nm), güçlü yapışan bir kaplama oluşturur.

Başka bir deyişle, kimyasal olarak yüksek reaktif, cam benzeri bir tabaka oluşur. Propanla karıştırılıp yakılan tescilli bir kimyasalın buharlaştırılmasıyla altlık malzemeler üzerine SiOx (silikon dioksit) biriktirilir. SiOx, iyileştirilmiş hidrofililik (ıslanabilirlik) için yüksek yüzey gerilimi oluşturur. Pyrosil, standart alev işleminden farklıdır. Kolayca ölçeklenebilir üretim sistemleri özel olarak yapılabilir.

Efsane: Pyrosil prosesi geleneksel alev işlemiyle aynıdır.

Gerçek: Pyrosil teknolojisi alev işleminden farklıdır. Gaz ve silikon bileşiklerinin karışımından oluşan bir biriktirme prosesidir.

Plazma yüzey ön işlemi seçimi

Her yüzey ön işlemi yönteminin uygulamaya özgü olduğunu ve kendine özgü avantajlara ve olası sınırlamalara sahip olabileceğini göz önünde bulundurun. Sağlam sonuçlar için aşağıdaki faktörleri değerlendirin:

• Polimerler oksidasyon proseslerine farklı tepki verir. Polimerik altlık malzemenin türü ve nihai kullanım performans gereksinimleri, ön işlem yönteminin seçimini belirlemede kritiktir.
• Altlık malzeme (işlem görecek ürün) iletken mi? Örneğin, metal temas pinleri olmayan, montajı yapılmamış plastik elektronik konektör gövdeleri elektriksel olarak işlenebilirken, monte edilmiş konektörlerde elektrik arkı sorunları yaşanabilir.
• Parça geometrisi: Düz yüzeylerin işlenmesi, derin girintilere, aşırı konikliklere ve diğer şekil düzensizliklerine kıyasla daha kolaydır. Islatma testlerini küçük alanlarda ve yoğun dokulu yüzeylerde yapmak zordur.
• Malzeme elleçleme otomasyonu: İletken bantlar ve zincirler, klasik elektriksel korona deşarjı ve nokta işlem cihazlarında elektrik arkına neden olabilir. Alternatif olarak alev, soğuk gaz plazması veya düşük potansiyelli atmosferik plazma kullanmayı düşünün.
• Aşırı işlemden kaçının. Aşırı plazma oksitlenmiş yüzeyler, ısıyla yapıştırma/kaynak gibi sonraki montaj proseslerini olumsuz etkileyebilir.
• Tüm ön işlem ekipmanları eşit değildir. Kurulmuş sistemlerin kalitesini çalışırken inceleyin. Elektriksel işlem proseslerinde plazma deşarjının homojenliğini gözlemleyin; alev işleminde şerit ile delikli port brülörler ve yanma sistemi bileşenleri arasındaki farkları göz önünde bulundurun; soğuk gaz plazmasında ise oda yapısının, elektrot raflarının ve özellikle vakum pompası üreticisinin kalitesini inceleyin.

Polimerik yapıştırma sorunları yaygındır ve yapıştırıcılarla sınırlı değildir. Adhezyon ile birleştirme hatasıyla önemli maliyet sonuçları ilişkilidir. Plazma yüzey ön işlemleri en yaygın modifikasyon yöntemidir; uygun maliyetli ve güvenlidir. Herhangi bir uygulamada hangi yöntemin kullanılacağının seçimi, kısmen yanlış anlamalar ve kafa karıştırıcı terminoloji nedeniyle zor olabilir.

Temas açıları, yüzey ıslatması ve kimyasal aktivasyon bilimi anlaşılarak, en zorlayıcı polimerik ve elastomerik malzemeler kullanıldığında bile hemen her yapıştırma sorunu başarıyla çözülebilir.

The Sabreen Group; adhezyon ile birleştirme prosesleri, plazma ön işlemi ve ileri üretim teknikleri konusunda kapsamlı yerinde eğitim ve öğretim sunar. Ön işlem ekipmanı gösterimi, gerçek üretim parçaları ve gerçek zamanlı testlerle şirket içinde gerçekleştirilir. Garantili sonuçlar.

Scott R. Sabreen, plastik ikincil işleme proseslerinde – lazer markalama, yüzey ön işlemleri, yapıştırma, dekorasyon ve yüzey işleme ile ürün güvenliği – uzmanlaşmış bir mühendislik şirketi olan The Sabreen Group, Inc.'in kurucusu ve başkanıdır. Sabreen, 30 yılı aşkın süredir öncü teknolojiler geliştirmekte ve üretim sorunlarını çözmektedir. Kendisine 972.820.6777 numaralı telefondan veya www.sabreen.com ya da www.plasticslasermarking.com adresini ziyaret ederek ulaşabilirsiniz.

Kaynaklar

• 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

---