等離子處理在現(xiàn)在的市場應用范圍
(1)等離子處理在橡塑行業(yè)產(chǎn)品上的作用機理
我們在工業(yè)應用中發(fā)現(xiàn)一些橡膠塑料件在進行表面連接的時候會出現(xiàn)粘接困難的問題,這是因為聚丙烯、PTFE等橡膠塑料材料是沒有極性的,這些材料在未經(jīng)過表面處理的狀態(tài)下進行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差,甚至不進行。
有些工藝用一些化學藥劑對這些橡塑表面進行處理,這樣能改變材料的粘接效果,但這種方法不易掌握,化學藥劑本身具有毒性,操作非常麻煩,成本也較高,而且化學藥劑對橡塑材料原有的優(yōu)良性能也有影響。
利用等離子處理對這些材料進行表面處理,在高速高能量的等離子體的轟擊下,這些材料結(jié)構(gòu)表面得以大化,同時在材料表面形成一個活性層,這樣橡膠、塑料就能夠進行印刷、粘合、涂覆等操作,如圖2所示。應用等離子技術(shù)對橡塑表面處理,其操作簡單,處理前后沒有有害物質(zhì)產(chǎn)生,處理效果好,效率高,運行成本低。
(2)等離子處理在橡膠、塑料行業(yè)的應用
等離子表面處理技術(shù)的應用領(lǐng)域包括橡膠、復合材料、玻璃、布料、金屬等,涉及各行各業(yè),這篇文章中我們主要介紹其在橡膠、塑料領(lǐng)域一些行業(yè)的具體應用。
(3)等離子處理在汽車行業(yè)的應用
與金屬粘接的表面性能,而不能影響另一面的性能。工業(yè)中用萊鈉溶液處理雖然能在一定程度上提高粘接效果,但是卻改變了原有PTFE的性能。經(jīng)實驗證明,用等離子體轟擊需粘接的PTFE表面后,其表面活性明顯增強,與金屬之間的粘接牢固可靠,滿足了工藝的要求,而另一面保持原有的性能,其應用也越來越被廣泛認同。等離子體表面處理與常規(guī)處理的對比
等離子體表面處理
通過放電裝置將電離的等離子體中的電子或離子打到承印物表面,一方面,可以打開材料的長分子鏈,出現(xiàn)高能基團;另一方面,經(jīng)打擊使薄膜表面出現(xiàn)細小的針孔,同時還可使表面雜質(zhì)離解、重解。電離時放出的臭氧有強氧化性,附著的雜質(zhì)被氧化而除去,使承印物表面自由能提高,達到改善印刷性能的目的
電暈處理
利用高頻(中頻)高壓電源,在放電刀架和刀片的間隙產(chǎn)生一種電暈釋放現(xiàn)象,用這種方法對塑料薄膜在印刷前進行表面處理,叫電暈處理,也稱電子沖擊或電火花處理。其處理作用為:通過放電,使兩極之間的氧氣電離,產(chǎn)生臭氧,臭氧是一種強氧化劑,可以立即氧化塑料薄膜的表面分子,使其由非極性轉(zhuǎn)化為極性,表面張力得到提高。電子沖擊后,使薄膜表面產(chǎn)生微凹密集孔穴,使塑料表面粗化,增大表面活性。
化學處理法
印刷前利用氧化劑對PP、PE塑料薄膜的表面進行處理,使其表面生成羥基、羰基等極性集團,同時得到一定程度的粗化,以提高油墨與塑料薄膜的表面結(jié)合牢度。
化學處理法是應用較早的一種表面處理法,對于印刷,復合前薄膜的表面處理效果好,使用簡便、經(jīng)濟,但需較長的處理時間影響了生產(chǎn)效率。并且處理液一般都具有化學侵蝕性,造成環(huán)境污染及對人體的危害,目前較少采用這種工藝,一般只在不便使用其他處理方法的情況下才采用這種表面處理工藝
光化學處理法
一般是利用紫外線照射高聚物表面,使其引起化學變化,達到改善表面張力,提高潤濕性和粘合性的目的。和電暈處理一樣,紫外線照射也能使高聚物表面發(fā)生裂解、交聯(lián)和氧化。
要想得到較好的光化學處理效果,必須選擇適當波長的紫外線,例如用波長為184mm的紫外線照射聚乙烯表面,能使其表面發(fā)生交聯(lián),但如改用2537A的波長則難有相同的效果。
火焰處理法
適用于小型塑料容器的表面處理,其目的在于用高溫使表面去污,并溶化膜層表面,提高表面粘附油墨的性能。
聚烯烴經(jīng)火焰處理后形成了極性基團,潤濕性得以改善,而粘接性的改善則由于極性基團改善了潤濕性以及產(chǎn)生斷鏈而相對改善。
火焰處理效果較好,無污染,成本低廉,但操作要求嚴格,如不小心會導致產(chǎn)品變形,使成品報廢。目前主要應用于較厚的塑料制品的表面處理。
防靜電處理
塑料薄膜印刷中的靜電會給操作帶來一系列難題,直接影響印品的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如,在印刷小包裝塑料薄膜時,由于靜電粘連,薄膜間處于缺氧狀態(tài),會阻礙塑料印墨層固化的過程,若遇高溫高濕環(huán)境,更易形成墨層粘連,輕則使印刷墨色移染,增加印刷、分切、整理等工序的難度,重則薄膜互相粘連,撕不開,造成印品報廢。另外制袋后的儲運、存放過程中也會不斷放電,既影響熱封又影響袋內(nèi)實物與空間層次的透明度。在印刷大幅面薄膜時,因為生成的靜電多,在機速高、樹脂中未摻有抗靜電劑的情況下,很可能引起火災或爆炸事故。
塑料薄膜的靜電形成是由于PE和PP具有優(yōu)良的介電性能、電阻高、導電性差,薄膜在擠出收卷過程中因摩擦而產(chǎn)生靜電,在印刷過程中使靜電進一步產(chǎn)生和積累,并不易釋放,使薄膜表面聚積大量的靜電荷。印刷薄膜收卷后,薄膜與薄膜之間緊緊地卷在一起,使電荷不利于排斥而利于吸引,造成粘合。關(guān)于等離子表面處理機在表面發(fā)生的反應,需要先了解等離子體的概念。等離子體是一種高能量的物質(zhì)狀態(tài),由帶正電荷的離子和帶負電荷的電子組成。等離子體可以通過加熱、電離、激光等方式產(chǎn)生,具有高能量、高速度、高溫度等特點,可以對表面進行處理。
等離子表面處理機利用等離子體對表面進行處理,主要包括以下幾種反應:
1.離子轟擊反應:等離子體中的離子具有高能量,可以對表面進行轟擊,使表面發(fā)生化學反應。例如,氮離子轟擊金屬表面可以形成氮化物層,提高金屬的硬度和耐磨性。
2.化學反應:等離子體中的離子和分子可以與表面的原子或分子發(fā)生化學反應,形成新的化合物。例如,氧離子可以與金屬表面的氧化物反應,形成金屬氧化物層,提高金屬的耐腐蝕性。
3.氧化還原反應:等離子體中的離子和分子可以與表面的原子或分子發(fā)生氧化還原反應,改變表面的化學性質(zhì)。例如,氧離子可以將金屬表面的氧化物還原成金屬,提高金屬的導電性和導熱性。
4.晶格缺陷修復:等離子體中的離子和分子可以填補表面的晶格缺陷,提高表面的結(jié)晶度和機械性能。例如,氮離子可以填補金屬表面的晶格缺陷,提高金屬的強度和韌性。
以上是等離子表面處理機在表面發(fā)生的一些常見反應,不同的反應會對表面產(chǎn)生不同的影響。在使用等離子表面處理機時,需要根據(jù)具體的材料和處理要求選擇合適的處理參數(shù)和反應方式,以達到佳的處理效果。