Yüzey işlemleri
Malzemelerin işlenmesi ve nihai kullanımı için yüzey özellikleri çok önemlidir. Bu özellikler, mükemmel bir sonuç elde etmek için plazma ile spesifik yüzey işleminden olumlu olarak etkilenebilir. Yüzeyin temizliği ve ıslanabilirliği; yapıştırma, baskı, boyama veya kaplama işlemleri sırasında istenen yapışmanın gerçekleşmesi için belirleyici öneme sahiptir. Yüzeyin ıslanabilirliği, uygulamanın yapılacağı malzemenin yüzey gerilimine bağlıdır.
Şekil 1. Daha iyi ıslanabilirlik ve yapışma için plazma ile yüzey işlemi
Temiz durumda bile, birçok yüzeyin ıslanabilirliği yetersizdir ve bu durum kontaminasyon (kirlilik) nedeniyle daha da kötüleşir. Sonuç olarak, yapıştırıcı maddeler veya mürekkep gibi sıvılar yüzeyde damla şeklinde kalabilir ve yüzeye yapışmayabilir. Bu, katının düşük yüzey enerjisi durumu olarak adlandırılır. Mevcut yüzey enerjisi, ilgili sıvının yüzey geriliminden düşükse ıslanma olmayacağından yapışma da yetersiz kalacaktır. Bir yüzeyin plazma işlemi yoluyla aktivasyonu, yüzey enerjisini arttırır ve uygulanan sıvı için yüzeyde moleküler ankraj grupları oluşur. Bu durum kendini geliştirilmiş bir ıslanabilirlik ile gösterir ve ilgili sıvıların optimum şekilde yapışmasını sağlar.
Plazma aktivasyonundan sonra, temas açısı ölçümü ve test mürekkepleri kullanılarak elde edilen sonuç ölçümlenebilir.
Şekil 2. Plazma aktivasyonundan önce ve sonra çelik bileşenlerin yüzey enerjisinin belirlenmesi (Sol: İşlenmemiş numune: Ölçülen yüzey enerjisi 41,97 ± 0,55 mN/m Sağ: Plazma yüzey işlemi yapılmış numune: Ölçülen yüzey enerjisi 66,88 ± 2,10 mN/m)
Boya ve plastik bir parça yüzeyi gibi farklı malzemeler arasında, aşağıdaki gereksinimlerin karşılanmasıyla güçlü ve yüksek kaliteli bir yapışma bağı oluşturulabilir:
Ultra temiz yüzey: Yüzey kirleticilerden tamamen arındırılmış olmalıdır. Görsel olarak temiz yüzeyler bile malzeme tarafından emilmiş organik maddeler, su, monomerler, ayırıcı maddeler, yağlar gibi kirleticiler içerebilir. Genellikle kalıntı bırakan geleneksel temizleme teknikleriyle ultra ince temiz duruma ulaşmak zordur.
Oksit içermeyen metal yüzey: Metal yüzeylere en iyi yapışma, metal oksitlerden arındırıldıklarında elde edilir. Ancak metaller havada hızla oksitlenir. Bu nedenle, oksit tabakasının çıkarılması ile yapıştırıcının uygulanması arasındaki sürenin genellikle en aza hatta milisaniyeler seviyesine kadar indirilmesi gerekir.
Sağlam/güçlü yüzey: Kalıplama ve ekstrüzyon işlemleriyle oluşturulan plastik polimerler söz konusu olduğunda, en üstteki nm kalınlığındaki yüzey tabakası, düşük moleküler ağırlıklı ve çapraz bağlı olmayan polimer moleküllerinden oluşur. Bu yüzey tabakası mekanik olarak zayıftır. Bu zayıf tabakanın çıkartılması ve kalan tabakalardaki polimer moleküllerinin çapraz bağlanması, yapışma mukavemetini arttırır.
Islanabilir yüzey: Yapıştırıcının ilgili yüzeyi verimli bir şekilde kaplaması (ıslatması) için yapıştırıcı maddenin yüzey enerjisinin, yapıştırılması gereken yüzeyden daha düşük olması gerekir. Ancak mekanik olarak güçlü yapıştırıcılar ve boyalar genellikle yüksek yüzey enerjisine sahiptir. Bu durum, tipik olarak çok düşük yüzey enerjisine sahip olan çoğu plastik / polimerik malzemede kullanıldıklarında ciddi bir sorun teşkil etmektedir.
Polimerlerin difüzyonu ile amorf yüzey: Plastik polimerler ya kristal ya da amorf malzeme alanları içeren yarı kristalin bir yapıya sahiptir. Yapıştırıcılarla elde edilen difüzyon bağlanma, polimerler yapıştırıcıya geçiş yaparak yayılmakta serbest olduğunda, amorf malzeme ile daha güçlü şekilde elde edilir. Plazma işlemi, yüzeyde bulunan polimer moleküllerinin ayrılmasını destekler, bu da difüzyonlarını kolaylaştırır ve yapıştırıcı ile bağlarını güçlendirir.
Kimyasal olarak işlevsel yüzey: Moleküler düzeyde, iki malzeme arasındaki yapışma, ya yüzey molekülleri ile yapışkanın molekülleri arasındaki elektriksel çekim ya da bunların kimyasal bağları aracılığıyla sağlanır. Dağıtıcı yapışma adı verilen ilk tip, polar moleküller yüzeyi kapladığında güçlüdür. Plastik polimerlerin yüzeyleri tipik olarak polar olmasa da, polar molekül tabakasının oluşumu yüzeyi işlevselleştirir. Bu da daha ziyade yazdırma / baskı uygulamaları için yeterlidir. Kimyasal yapışma adı verilen ikinci tip, en güçlü bağlantıları oluşturur. Ancak, aynı olmayan malzemeler arasında kimyasal bağ mümkün değildir. Hem yüzeye hem de yapıştırıcıya karşı kimyasal afiniteye sahip bir ara molekül tabakası, yüzeyi çok güçlü kimyasal bağlanma sağlayarak işlevselleştirir.
Mikroskobik olarak pürüzlü yüzey: Yüzey yapıştırıcı tarafından iyice ıslatılabildiğinde, yapıştırıcı, kılcal etki nedeniyle yüzey gözeneklerini ve düzensizlikleri verimli bir şekilde doldurabilir. Bu, yapışma bağının mekanik dayanımını arttırır.
Sayfa içeriği relyon plasma GmbH tarafından sağlanmıştır. / Page content provided by relyon plasma GmbH.