疏水性恢復
重點摘要
- 處理過的表面不會一直保持處理後的狀態。處理過的聚合物自處理停止的那一刻起，便開始逐漸回到未處理時的表面能。
- 推動因素有四：極性基團向本體內部重新排向、氧化碎片遷移、添加劑析出（起霜），以及空氣中的污染。
- 衰退先快後慢。大部分損失發生在最初數小時至數日；之後的平穩期，才是油墨或黏著劑實際面對的表面狀態。
- 時間窗是一項規格項目。聚烯烴可在數小時至數日內維持油墨等級的達因值，PET、PC 與 ABS 可維持數週至數月，矽橡膠則僅有數分鐘至數小時。
疏水性恢復
疏水性恢復是指經電漿、電暈放電或火焰處理的聚合物表面，在處理後表面能逐漸下降的現象：氧化所產生的極性基團被掩埋、覆蓋或稀釋，表面逐漸回到原本低能量、拒水的狀態。又稱為處理衰退或處理老化，這也是為什麼在處理設備端量得的達因值，不等於油墨或黏著劑實際所面對的數值。
處理可將聚烯烴從 29–31 dyne/cm 提升至 44–56 dyne/cm。恢復很少會完全回到原點；它會停在兩者之間的某個平穩期，而該平穩期與製程所需數值之間的差距，決定了可用的時間窗。
機制
四種過程同時進行；何者占主導，取決於聚合物、添加劑配方與儲存條件。
動力學與典型時間窗
若以表面能對時間的對數作圖，恢復曲線是先陡降、後趨於平穩。在電暈處理的聚丙烯上，於室溫下，高於未處理水準的增益可能在 24–72 小時內消失約一半，之後曲線趨平，並可能維持數週。速率取決於分子鏈的活動性：聚丙烯（Tg 低於 0 °C）、聚乙烯與矽氧樹脂在室溫下呈橡膠態，可自由重新排向；PET（Tg 約 70–80 °C）、ABS（約 105 °C）與聚碳酸酯（約 147 °C）則為玻璃態，重新排向幾乎被凍結。
量測衰退
請在生產材料與生產儲存條件下量測潤濕性，以特性化其恢復過程：於 0、1、4、24 與 72 小時，再加上第 7、14 與 28 天。
- 依 ASTM D2578 的潤濕張力測試液可得到以 2 dyne/cm 為級距的區間值，速度夠快，足以涵蓋整個量測時程。
- 靜滴法接觸角（電暈處理薄膜可用 ASTM D5946，或使用接觸角儀搭配水與二碘甲烷）可得到連續數值，並且藉由兩種液體分離出極性成分，也就是會衰退的部分。達因筆能偵測衰退，但無法描繪其變化。
每個樣品請量測三個位置，因為處理程度從邊緣到中心各不相同，並將處理設備設定、樹脂批號、儲存溫度與包裝記錄於每個數據點。表面能計算器可用來比對達因值或接觸角數據，是否符合油墨或黏著劑所需的餘裕。
縮短或延長時間窗的因素
處理時間窗的訂定與驗證
恢復無法關閉，因此製程必須圍繞它來設計：採用線上處理（薄膜用電暈放電，成型零件用大氣電漿或火焰電漿，並在上墨或黏接前數秒內完成）；對批次處理訂定處理到黏接的時間窗，其最大間隔取自衰退曲線；或對老化的庫存重新處理，此舉可逆轉重新排向，但無法逆轉添加劑析出。
規格接著應載明：
- 使用點所需的表面能，例如依 ASTM D2578 最低 42 dyne/cm，或水接觸角低於 60°，而非處理設備端的數值。
- 處理到黏接的最大間隔，不得超過實測曲線跨越該要求值所需時間的一半。
- 儲存條件範圍：溫度範圍、包裝方式，且不得接觸未處理的聚烯烴、瓦楞紙板或矽氧樹脂。
- 驗證：每班次量測一次，並於使用存放超過 24 小時的庫存前再量測。
電漿表面處理能維持多久將此原則應用於成型零件產線；表面前處理則涵蓋方法選擇。
故障排除
相關術語與延伸閱讀
實際應用於生產
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常見問題
電漿或電暈處理後，疏水性恢復的速度有多快？
最初數小時最快。在電暈處理的聚丙烯上，高於未處理水準 29 dyne/cm 的增益，約有一半可能在 24–72 小時內流失，之後曲線趨平進入平穩期，可能維持數週。矽橡膠在數分鐘至數小時內即恢復；玻璃態的 PET、聚碳酸酯與 ABS 則需數週至數月。
表面會完全回到未處理的狀態嗎？
通常不會。重新排向只是將極性基團掩埋而非移除，且處理所產生的交聯會限制表面，因此多數聚合物的平穩期仍高於未處理數值。這個平穩期能否使用，取決於所用的液體：聚丙烯上的 38 dyne/cm 適用於部分溶劑型油墨，但不適用於 42 dyne/cm 的水性油墨。
老化的庫存可以直接重新處理嗎？
若主要機制是重新排向，則可以：重新處理會將極性基團轉回表面，表面表現如同新料。若成因是添加劑析出，重新處理活化的是析出物而非聚合物，達因值會在數小時內再度崩落。重新處理前，請先以溶劑擦拭一個樣品；若僅有該樣品能維持，則問題出在添加劑析出。
處理到黏接的時間窗該如何寫入規格？
在生產材料與生產儲存條件下量測衰退曲線，找出其跨越油墨或黏著劑所需數值的時間點，並將最大間隔訂為該時間的一半。規格中須載明使用點的數值、測試方法（ASTM D2578 或水接觸角）、儲存溫度與包裝，以及每班次的驗證檢查。
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