Dom / Wiadomości / Wiadomości branżowe / Podłoże części z tworzywa sztucznego zostało poddane obróbce — dlaczego powłoka nadal odkleja się po użyciu?
Wiadomości branżowe
1
Obrobiona powierzchnia plastiku nie oznacza, że stan powierzchni jest trwale stabilny
Plastik różni się od metalu – jego stan powierzchni może z czasem się zmieniać. Zwłaszcza w przypadku części formowanych wtryskowo podczas produkcji stosowane są środki antyadhezyjne i smary. Nawet po zakończeniu czyszczenia lub aktywacji powierzchni niektóre substancje niskocząsteczkowe mogą w dalszym ciągu stopniowo migrować z wnętrza tworzywa sztucznego w kierunku powierzchni. Powłoka wygląda dobrze zaraz po natryskiwaniu, ale po pewnym czasie stan styku powłoki z podłożem zmienia się, powodując spadek przyczepności.
2
Dlaczego ta sama powłoka na innym plastiku łatwo powoduje łuszczenie się?
Różne tworzywa sztuczne mają bardzo różne energie powierzchniowe, polarność i strukturę chemiczną. Na przykład popularne materiały PP i PE z natury mają niższą energię powierzchniową — powłoka ma trudności z naturalnym rozprowadzaniem, jak na podłożach o dużej energii powierzchniowej. Nawet jeśli utworzy się cały film, rzeczywista powierzchnia styku może być nadal niewystarczająca. Ta sytuacja może nie wykazać oczywistego problemu w prostym teście przyczepności bezpośrednio po nałożeniu, ale po zanurzeniu w wodzie, cyklicznym przełączaniu między zimnem a ciepłem lub długotrwałym użytkowaniu, słabe punkty powierzchni styku stopniowo stają się widoczne.
3
Nadmierna obróbka powierzchni nie zawsze jest lepsza
Aktywacja powierzchniowa nie jest im silniejsza, tym lepiej. Jeśli warunki obróbki są zbyt mocne, struktura powierzchni tworzywa sztucznego może ulec zmianie, a nawet może dojść do uszkodzenia powierzchni. Dodatkowo niektóre efekty aktywacji powierzchni mają określony czas trwania – jeśli czas odstania po zabiegu przed natryskiwaniem będzie zbyt długi, stan aktywowany może stopniowo zanikać, powodując pogorszenie pierwotnie poprawionej przyczepności. Należy wziąć pod uwagę siłę zabiegu, jednorodność, czas oczekiwania po zabiegu i rzeczywiste okno natryskiwania.
4
Dlaczego test przyczepności kwalifikuje się przy dostawie, ale odrywanie po pewnym czasie?
Badanie przyczepności przeprowadza się zwykle w określonym czasie i środowisku. Jednak rzeczywiste produkty mogą wymagać poddania ich działaniu wysokiej temperatury, niskiej temperatury, wilgotnego ciepła, zginania, tarcia i cyklom gorąco-zimno. Tworzywa sztuczne i folia mają różny stopień rozszerzalności i kurczenia termicznego — po zmianie temperatury podłoże i folia powodują zmianę wymiarów o różnej wielkości. Jeżeli przyczepność powłoki do tworzywa sztucznego jest niewystarczająca lub sama folia wykazuje duże naprężenia wewnętrzne, po wielu cyklach na styku mogą stopniowo pojawiać się mikropęknięcia.
5
Jeśli powłoka jest zbyt „twarda”, może również wystąpić łuszczenie się części z tworzywa sztucznego
Części plastikowe zazwyczaj charakteryzują się pewnym stopniem elastyczności. Jeżeli powłoka jest zbyt twarda i krucha, a samo podłoże łatwo ulega lekkiemu zginaniu lub odkształceniu, powłoka musi wytrzymać większe naprężenia. Gdy różnica w zdolności odkształcenia folii i tworzywa sztucznego jest duża, podczas długotrwałego użytkowania może pojawić się koncentracja naprężeń na granicy faz. Dlatego powłoki części z tworzyw sztucznych nie mają wyższej twardości, są lepsze — należy znaleźć odpowiednią równowagę między przyczepnością, elastycznością i wytrzymałością powłoki.
6
Dlaczego promotor przyczepności może pomóc, ale nie jest kompletnym rozwiązaniem?
W przypadku tworzyw sztucznych o niskiej energii powierzchniowej promotory adhezji mogą poprawić wiązanie międzyfazowe pomiędzy powłoką a podłożem. Nie mogą jednak zastąpić obróbki podłoża. Jeśli na powierzchni tworzywa sztucznego występuje oczywiste zanieczyszczenie olejem, środkiem antyadhezyjnym lub innym zanieczyszczeniem, samo zwiększenie środka zwiększającego przyczepność nie może rozwiązać podstawowego problemu. Promotor przyczepności musi być także dostosowany do układu żywicy – zbyt mała dawka może nie dać wystarczającego efektu; zbyt wysoka może mieć wpływ na twardość powłoki, wodoodporność i wydajność przemalowania.
7
Jak ustalić, czy problem dotyczy podłoża, czy powłoki?
Jeśli przyczepność jest bardzo dobra zaraz po zabiegu, ale zauważalnie spada po pewnym czasie odstania, należy skupić się na stabilności aktywacji powierzchniowej i migracji substancji niskocząsteczkowych. Jeśli różne podłoża z tworzyw sztucznych wykazują bardzo różne właściwości użytkowe tej samej powłoki, należy skupić się na energii powierzchniowej podłoża i zwilżaniu powłoki. Jeśli początkowa przyczepność jest wystarczająca, ale po cyklu zimnego i ciepłego następuje złuszczanie, należy skupić się na elastyczności powłoki, naprężeniach wewnętrznych i różnicach w rozszerzalności cieplnej pomiędzy podłożem a folią. Jeśli dodanie promotora przyczepności wyraźnie poprawia sytuację, należy dalej optymalizować rodzaj promotora i proporcje dodawania.
8
Jak poprawić długoterminową przyczepność powłok części z tworzyw sztucznych?
Najpierw sprawdź rodzaj podłoża z tworzywa sztucznego i rzeczywisty stan powierzchni. Następnie należy wybrać system powłokowy dopasowany do charakterystyki powierzchni podłoża, pozwalający na całkowite zwilżenie podłoża przez powłokę. W przypadku tworzyw sztucznych o niskiej energii powierzchniowej należy zastosować również odpowiedni system poprawiający przyczepność. Jednocześnie zrównoważyć twardość i elastyczność powłoki, unikając nadmiernie kruchych powłok, które generują nadmierne naprężenia międzyfazowe podczas zmian temperatury na zimno lub odkształceń mechanicznych. W rzeczywistej ocenie nie tylko wstępne testy przyczepności – obejmują także testy wodoodporności, wilgotnego ciepła, cykli zimnego i ciepłego oraz testy zginania, aby obserwować długoterminową wydajność.
Podsumowanie
Podłoże części z tworzywa sztucznego zostało już poddane obróbce, ale nadal się łuszczy, nie oznacza, że obróbka powierzchniowa nie ma wartości. Prawdziwym problemem może być niestabilny stan powierzchni po obróbce, niska energia powierzchniowa tworzywa sztucznego, migracja środka antyadhezyjnego, niewystarczające zwilżenie powłoki lub niedopasowanie zdolności odkształcania folii i tworzywa sztucznego. Bardziej racjonalnym podejściem jest zapewnienie wzajemnego dopasowania powierzchni podłoża, zwilżania powłoki, wiązania międzyfazowego i elastyczności folii — problem łuszczenia się części z tworzywa sztucznego zostanie naprawdę rozwiązany tylko wtedy, gdy zarówno początkowa przyczepność, jak i długotrwałe użytkowanie pozostaną stabilne.
Często zadawane pytania
Jak długo trwa efektywne okno po obróbce płomieniowej lub plazmowej PP, zanim zwilżalność zacznie się zmniejszać?
Aktywacja powierzchni w wyniku obróbki płomieniem i plazmą nie jest trwała. W przypadku PP podwyższona energia powierzchniowa zazwyczaj pozostaje znacznie powyżej poziomu bazowego nietraktowanego materiału przez około 24–72 godziny w normalnych warunkach przechowywania, po czym migracja powierzchniowa o niskiej masie cząsteczkowej stopniowo zmniejsza korzyści z aktywacji. Aby uzyskać najlepsze rezultaty przyczepności, zaleca się nakładanie powłoki w ciągu kilku godzin od obróbki powierzchni — konkretne okno zależy od intensywności obróbki, gatunku podłoża i warunków przechowywania. Pomiar kąta zwilżania wody w określonych odstępach czasu po zabiegu zapewnia ilościowe wskazanie, jak szybko energia powierzchniowa maleje dla określonej kombinacji podłoża i zabiegu.
Czy grunt na bazie chlorowanej poliolefiny (CPO) jest nadal standardowym podejściem do zapewniania przyczepności do podłoży PP i poliolefin?
Podkłady na bazie CPO są nadal szeroko stosowane w celu zapewnienia przyczepności poliolefin, ponieważ łańcuchy CPO mogą fizycznie splątać się i chemicznie oddziaływać z powierzchniami podłoża poliolefinowego, zapewniając przyczepność, która jest trudna do osiągnięcia przy użyciu konwencjonalnych promotorów przyczepności. Jednakże presja środowiskowa i regulacyjna dotycząca materiałów chlorowanych doprowadziła do opracowania alternatywnych podejść – w tym specjalnych dodatków poprawiających przyczepność, modyfikowanych systemów żywic i optymalizacji energii powierzchniowej podłoża – z których niektóre mogą zmniejszyć lub wyeliminować potrzebę stosowania CPO. Odpowiednie podejście zależy od konkretnego typu poliolefiny, systemu powłokowego, wymagań eksploatacyjnych i obowiązujących przepisów.
