在工業(yè)生產(chǎn)中,常因產(chǎn)品特點(diǎn)、升級工藝等原因,需在原工藝的基礎(chǔ)上增加新的生產(chǎn)工藝,以滿足增加產(chǎn)品可靠性和工藝的合理性等要求。當(dāng)然增加新的工藝時(shí)要瞭解新工藝的特點(diǎn),必要時(shí)針對其特點(diǎn)適當(dāng)?shù)膶Ξa(chǎn)線進(jìn)行調(diào)整,才能發(fā)揮新工藝的作用,更好的利用好新工藝,滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。
等離子處理工藝是一種新興的工藝,應(yīng)用領(lǐng)域較廣,但無論應(yīng)用於哪個(gè)行業(yè),等離子工藝的原理及注意事項(xiàng)等是基本相同的,只不過是不同產(chǎn)品處理目的不同,所使用的等離子裝置和工藝參數(shù)不同。以下為等離子清洗原理、處理後的時(shí)效性產(chǎn)生、處理效果衰退原因及實(shí)際生產(chǎn)中注意事項(xiàng)的簡單介紹:
一、等離子清洗原理
1、分解材料表面上被吸收的原子和分子,對材料表面起到清洗作用;
2、低溫等離子體中的粒子能量一般約為幾個(gè)至十幾電子伏特,大於聚合物材料的結(jié)合能(幾個(gè)至十幾電子伏特),光子能量也有幾個(gè)電子伏特,可以打破許多有機(jī)大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵,產(chǎn)生如=CO,-OH,HOO-,-CN,=CS及-COOH等自由基,容易與其他材料接枝或聚合,提高表面分子的化學(xué)反應(yīng)活性;
3、斷鍵的表面分子與空氣中的粒子反應(yīng),形成大量極性基團(tuán),材料由非極性變?yōu)闃O性,從而提高了材料表面的活性;
4、重粒子的持續(xù)轟擊,對材料表面進(jìn)行(反應(yīng)性)刻蝕,產(chǎn)生許多微孔,使材料表面粗糙度增大,表面能增強(qiáng),增大了表面分子與其他材料的接觸面,增強(qiáng)浸潤;
5、剛處理過的材料表面帶有一定靜電荷,具有一定靜電吸引能力,等等。
二、處理後的時(shí)效性產(chǎn)生及處理效果效果衰退原因
實(shí)際應(yīng)用中,等離子體處理對材料改性的效果並不持久,隨著時(shí)間的推移,部分處理效果會逐漸失去,這種現(xiàn)象稱為等離子處理的時(shí)效性或老化。等離子處理的時(shí)效性產(chǎn)生的機(jī)理非常複雜,主要是由材料表面的動態(tài)重組引起的。
1、等離子體處理後,活性基團(tuán)被引入材料表面,使材料表面能升高,但這種狀態(tài)並不穩(wěn)定。為了降低表面自由能,分子鏈將自由旋轉(zhuǎn)或者自由遷移,使活性基團(tuán)逐漸轉(zhuǎn)向臨近分子或基團(tuán),甚至材料內(nèi)部,使系統(tǒng)趨於穩(wěn)定,導(dǎo)致表面活性降低;
2、長時(shí)間放置使得活性表面吸附各種雜質(zhì)導(dǎo)致表面能下降;
3、材料中含一種或多種聚合物及多種小分子添加劑,如低抗氧化劑、增塑劑、抗靜電劑、潤滑劑、著色劑、顏料和穩(wěn)定劑等,隨著放置時(shí)間的延長或溫度升高而導(dǎo)致分子鏈遷移性增強(qiáng),一方面使表面活性鍵位遠(yuǎn)離表面或快速複合,另一方面一些添加劑會從材料內(nèi)部向表面遷移,溫度越高遷移率越大,從而影響材料表面能。存放時(shí)間越長、保存溫度越高或某些添加劑的含量(如爽滑劑)越高,其表面能的變化也越大;
4、表面受外力作用(如摩擦)而使部分表面分子脫落或複合,表面粗糙度降低,導(dǎo)致表面能下降,等等。
總之,等離子處理的時(shí)效性主要受處理氣體的種類、處理參數(shù)、被處理材料的化學(xué)成分、結(jié)晶結(jié)構(gòu)以及處理後材料的存儲環(huán)境等影響。
三、等離子處理後的注意事項(xiàng)
實(shí)際生產(chǎn)中,材料表面經(jīng)處理後,也要保證表面清潔、不被磨損、保存溫度不宜較高,而且儘快實(shí)施印刷、噴塗或膠粘等工藝,以免處理效果衰減造成材料表面適應(yīng)性變差。
實(shí)際操作時(shí)的應(yīng)注意事項(xiàng):
1、等離子處理是納米級的處理,清洗、活化和刻蝕等作用僅僅發(fā)生在材料表面,約幾到幾十個(gè)納米,所以處理後的表面不可進(jìn)行擦拭,物理性的摩擦?xí)?dǎo)致部分表面分子脫落或複合,表面粗糙度降低,導(dǎo)致表面能下降;
2、等離子處理後的產(chǎn)品不可進(jìn)行高溫烘烤或放置在溫度過高的地方,溫度過高會導(dǎo)致被處理表面分子鏈自由旋轉(zhuǎn)或者自由遷移的速度加快,加速活性基團(tuán)轉(zhuǎn)向臨近分子或基團(tuán),從而導(dǎo)致處理效果加快衰退。
3、處理後的表面不可用酒精、丙酮等活性液體清洗,酒精等活性液體會與被處理表面的活性基團(tuán)直接反應(yīng),使活性基團(tuán)還原,加速處理效果的衰退。
4、基於以上基理,在實(shí)際生產(chǎn)中還應(yīng)注意不要直接用手直接觸摸被處理面,以免摩擦、手汗、油污等造成被處理表面損壞。
綜上所述,等離子處理為納米級的清洗與活化,對微觀汙物的去除和材料表面的活化有著很好的效果,且不會改變材料原有的性能。
處理後的表面無需再進(jìn)行其他處理,可直接進(jìn)行印刷、粘合等工藝。
如在等離子處理後進(jìn)行其他處理反而會造成反效果,導(dǎo)致被處理面的處理效果衰退。若產(chǎn)品品質(zhì)要求較高或基材表面污染嚴(yán)重,通常性況下是在等離子工藝前加入酒精擦拭或超聲波清洗等工藝,以達(dá)到更好的效果。