MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA, UTÓMŰVELETEK

Hasonló dokumentumok
Plazmasugaras felülettisztítási kísérletek a Plasmatreater AS 400 laboratóriumi kisberendezéssel

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

Műanyag felületek módosítása a tapadás javítása érdekében

Abszorpciós fotometria

MTA AKI Kíváncsi Kémikus Kutatótábor Kétdimenziós kémia. Balogh Ádám Pósa Szonja Polett. Témavezetők: Klébert Szilvia Mohai Miklós

MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408

Poliaddíció. Polimerek kémiai reakciói. Poliaddíciós folyamatok felosztása. Addíció: két molekula egyesülése egyetlen fıtermék keletkezése közben

Útburkolati jelek. Elvárások és lehetőségek. Hajas Ákos

Nedves, sóterhelt falak és vakolatok. Dr. Jelinkó Róbert TÖRTÉNELMI ÉPÜLETEK REHABILITÁCIÓJA, VÁROSMEGÚJÍTÁS ORSZÁGOS KONFERENCIASOROZAT.

Áttörés a szolár-technológiában a Konarka-val?

Folyékony mikrominták analízise kapacitívan csatolt mikroplazma felhasználásával

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

1.7. Felületek és katalizátorok

Tárgyszavak: autógyártás; műszaki követelmények; permeáció; üzemanyag-emisszió; mérési módszer; áteresztés csökkentése.

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Festési hibák eredete: a felületkezeléstől a festék felhordásig

Tárgyszavak: kapilláris, telítéses porometria; pórustérfogat-mérés; szűrés; átáramlásmérés.

Szárítás kemence Futura

ADATHORDOZÓ LEMEZ. Különböző ADATHORDOZÓK. MO lemez. hajlékonylemez CDROM, DVDROM. lemez. merevlemez CDRAM, DVDRAM. lemez

Abszorpciós fotometria

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

SIGMACOVER 256 (SIGMACOVER CM PRIMER) 7412

Nyomdafestékek jellemzői. Viszkozitás Hígíthatóság Száradási idő

Aerogél alapú gyógyszerszállító rendszerek. Tóth Tünde Anyagtudomány MSc

Környezetvédelmi

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Tervezte és készítette Géczy László

Tervezte és készítette Géczy LászlL. szló

Gázelosztó rendszerek üzemeltetése V. rész

A légköri sugárzás. Sugárzási törvények, légköri veszteségek, energiaháztartás

Energiagazdálkodás és környezetvédelem 3. Előadás

Zárójelentés. ICP-OES paraméterek

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

DeLaval M45S matrac CSLH PP FSBE

1. Szerszámjavítás lézerhegesztéssel 2. Műanyagok lézeres feliratozása

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

RAGASZTÁSTECHNIKA. Járműfenntartás. Kalincsák Zoltán 2003

Munkagázok hatása a hegesztési technológiára és a hegesztési kötésre a CO 2 és a szilárdtest lézersugaras hegesztéseknél

XT - termékadatlap. az Ön megbízható partnere

Kis hőbevitelű robotosított hegesztés alkalmazása bevonatos lemezeken

A 29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

ATOMEMISSZIÓS SPEKTROSZKÓPIA

Kémiai reakciók sebessége

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA, UTÓMŰVELETEK

Milyen színűek a csillagok?

A PLAZMASUGARAS ÉS VÍZSUGARAS TECHNOLÓGIA VIZSGÁLATA SZERKEZETI ACÉL VÁGÁSAKOR

Szárazjeges tisztítás hatásai hegesztő szerszámokon 2012 GESTAMP 0

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Kísérleti üzemek az élelmiszeriparban alkalmazható fejlett gépgyártás-technológiai megoldások kifejlesztéséhez, kipróbálásához és oktatásához

Elgázosító CHP rendszer. Combined Heat & Power

TP-01 típusú Termo-Press háztartási műanyag palack zsugorító berendezés üzemeltetés közbeni légszennyező anyag kibocsátásának vizsgálata

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Loctite pillanatragasztók Ismerje meg a teljes termékcsaládot, köztük a legújabb fejlesztésű termékeinket

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Burkolati jelek Elvárások és lehetőségek

Gyakorlati Forduló Válaszlap Fizika, Kémia, Biológia

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

Kész polimerek reakciói. Makromolekulák átalakítása. Makromolekulák átalakítása. Természetes és mesterséges makromolekulák átalakítása cellulóz, PVAc

Speciális fluoreszcencia spektroszkópiai módszerek

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

Tömeg (2) kg/darab NYLATRON MC 901 NYLATRON GSM NYLATRON NSM Átmérő tűrései (1) mm. Átmérő mm.

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

3D bútorfrontok (előlapok) gyártása

Salming Running Technológiák

Anyagszerkezet vizsgálati módszerek

A PA és fém közötti ragasztási szilárdság függése a polimer előzetes plazmakezelésétől

MAGYARORSZÁGI HULLADÉKLERAKÓKBAN KELETKEZŐ DEPÓNIAGÁZOK MENNYISÉGE, ENERGIATARTALMA ÉS A KIBOCSÁTOTT GÁZOK ÜVEGHÁZ HATÁSA

Kiváló minőségű ragasztott kötés létrehozásának feltételei

Mit tartalmaznak a szigetelő krémek? Szilikonok

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

SIGMASHIELD 220 (SIGMA MULTIGUARD PRIMER) 7922

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Polimertechnika Tanszék. Polimerek. Üreges testek gyártása

A fény tulajdonságai

Íves UV: követendő eljárások. Walter Dreschel Vulcan Reeves PrintCity

A projekt rövidítve: NANOSTER A projekt időtartama: október december

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

A műanyagok szerves anyagok és aránylag kis hőmérsékleten felbomlanak. Hővel szembeni viselkedésük alapján két csoportba oszthatók:

1 ábra a) Kompaundálás kétcsigás extruderben, előtermék: granulátum, b) extrudált lemez vákuumformázásának technológiai lépései, c) fröccsöntés

Szilárd testek rugalmassága

A szilárd testek alakja és térfogata észrevehetően csak nagy erő hatására változik meg. A testekben a részecskék egymáshoz közel vannak, kristályos

Digitális karóra rögzítő. Felhasználói kézikönyv. (felvevő, kamera, mobil érzékelés, infravörös éjszakai karóra)

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

Az elválasztás elméleti alapjai

Abszorpciós spektroszkópia

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

Harmadik generációs infra fűtőfilm. forradalmian új fűtési rendszer

27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Kell-e cél és filozófiai háttér a multimédia oktatásnak?

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

Számítástudományi Tanszék Eszterházy Károly Főiskola.

Sugárzásos hőtranszport

HULLADÉKCSÖKKENTÉS. EEA Grants Norway Grants. Élelmiszeripari zöld innovációs program megvalósítása. Dr. Nagy Attila, Debreceni Egyetem

Átírás:

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA, UTÓMŰVELETEK Polimerfelületek funkcionalizálása Egyes műanyagokat csak felületük polaritásának növelése vagy tapadóréteg felvitele után lehet lakkozni, ragasztani. A felület aktivizálásának legrégebbi módszere a koronakisüléses kezelés, amelyet napjainkban egyre újabb eljárások követnek. Ezek egyike a kontrollált atmoszférában végzett plazmakezelés, amely hatékony és olcsó. Tárgyszavak: felületnemesítés; plazmakezelés; felületi érdesség; tapadásnövelés; koronakisülés; emissziós spektroszkópia Atmoszferikus plazmakezelés A légköri nyomáson végzett plazmakezelés és a koronakezelés már évtizedek óta alkalmazott ipari eljárás polimerek felületének nemesítésére, különösen extrúziós technológiák esetében. A légköri nyomású plazmakezelést azonban egyre újabb anyagokra, geometriákra, plazmaforrásokra és funkciós csoportokra alkalmazzák. A koronakezelés fő célja a felület polaritásának növelése a festékek, ragasztók, bevonatok tapadásának javítására. A kezelés nem befolyásolja a műanyag tömbtulajdonságait. Előnye a jó szabályozhatóság, az egyszerű kezelhetőség és az olcsóság. Az előkezelés során a koronakisülés egy sor reakciót indít meg az elektródok közötti légrésben, amelyek reagálnak a szerves polimerek felszínével, és oxigéntartalmú csoportokat, ketonokat, aldehideket, hidroxil-csoportokat, karboxil-csoportokat stb. hoznak létre. Ezek a poláris csoportok növelik a felület energiáját. A gyakorlatban a koronakezelés maximum néhány mm vastag síkfelületekre korlátozódik. Az úgynevezett lineáris plazma felületkezelési technika lehetővé teszi tetszőleges alakú termékek felületkezelését. Ezzel a módszerrel nanométeresnél vékonyabb rétegben lehet módosítani műanyag lemezek, habok, ragasztók, nyomdafestékek, kompozitok felületét. A nagy plazmateljesítmény lehetővé teszi, hogy érzékeny felületeket is rövid idő alatt kezeljenek. Többrétegű lemezeket vagy méhsejtszerkezeteket is aktiválni lehet ezzel a módszerrel. A nyílt pórusú habok pórusaiban nem lép fel részleges kisülés és a zárt pórusú habok sem perforálódnak. A peremek sem sérülnek a plazmakisülés miatt. Nem szükséges az anyagszélességet hozzáigazítani az elektród szélességéhez. A kezelőberendezés hozzáigazítható már működő extrúziós és felületkezelő sorokhoz. Felületmódosítás reaktív atmoszférában Az úgynevezett Aldyne eljárás a plazmakezelést kontrollált összetételű atmoszférában végzi, amely vetekszik a nedves kémiai felületkezelések hatékonyságával, de

töredék áron. Ezzel a módszerrel mind a gáztérbeli, mind a felületi reakciók célzottan befolyásolhatók. Előállíthatók gyakorlatilag monoréteg vastagságban (,3,4 nm) amid-, amin- vagy imincsoportok a felületen, és ez kiváló tapadást biztosít pl. epoxigyanta ragasztók számára. Sok olyan műanyagnál, ahol a plazmakezelés alkalmazható, egyébként folyékony primereket (előkezelő anyagokat) kell használni, aminél elkerülhetetlen az illékony szerves oldószerek használata. A kontrollált gáztérben végzett koronakezelés olyan polimerek primer nélküli ragasztását/nyomtatását is lehetővé teszi, mint a PE, PP vagy a PET. Ez azt jelenti, hogy a kezelés költségei mintegy a tizedükre csökkenthetők. Mivel nincsenek szilárd vagy folyékony felületkezelő anyagok, nincsenek eltávolításra váró anyagmaradványok sem. Nincs száradási idő, tisztítás stb. A kezeléshez alkalmazott gázok nem veszélyesek az egészségre, a képződő anyagok öszszetételük és mennyiségük miatt sem veszélyesek és a kovalens kötések miatt le sem válhatnak a felszínről. Vízhűtéses elektródok A nagy teljesítményű plazmagenerátorok elektródjait vízzel hűtik a túlhevülés ellen. Ez a megoldás szükséges ahhoz, hogy a kialakítás anyagtakarékos legyen, és ugyanakkor biztosítsa a kellő hatóanyag-koncentrációt a kezelt felületen. A geometria optimalizálásával és egy újszerű zsiliprendszerrel elérhető, hogy a felhasznált gázmennyiség csökkenjen, és olcsóbb legyen a rendszer működtetése. A készüléket tetszőleges anyagszélességhez és sebességhez lehet igazítani. A minőség-ellenőrzés szerepe a felületkezelésnél Ahhoz, hogy a felületi plazmakezelés reprodukálható eredményeket hozzon, a folyamatot szigorúan kézben kell tartani, de ehhez kevés bejáratott módszer áll rendelkezésre. Ezért a berendezéseket gyakran túlméretezik, hogy az esetleges technológiai ingadozások ne okozzanak problémát. A plazmában végbemenő folyamatok online ellenőrzésére kiválóan alkalmas az optikai emissziós spektroszkópia. Nem avatkozik be a folyamatba, könnyen kezelhető, robusztus módszer, amely olcsón megvalósítható. A félvezető technológiában ugyanezt a módszert alkalmazzák a fotoreziszt réteg maratásának ellenőrzésére. Ott annak jelzésére használják, hogy mikor távolította el teljesen a plazma a fotoreziszt réteget, és mikor lehet befejezni a kezelést. A továbbiakban néhány példát mutatunk be a módszer alkalmazására poliamid- és fluorpolimer-felületek kezelésénél. A kulcsot az jelenti, hogy sikerül-e megtalálni a minőséget alapvetően befolyásoló folyamatparamétereket. Az optikai emissziós spektroszkópia (OES) működésének alapelve Az OES a plazma által kibocsátott fény spektrumát használja a keletkező aktív csoportok azonosítására. A plazma által kibocsátott fényt kollimátoroptika gyűjti be egy üvegszálba, amely továbbítja a jelet a spektrométerbe, ennek eredményeit pedig

egy szoftver dolgozza fel (1. ábra). Az adatfeldolgozáshoz és a folyamatszabályozáshoz két különböző Plasus System EmiCon spektrométert és egy Windows alapú szoftvert használnak (Plasus EmiCon USB2 1,5 nm felbontással és Plasus EmiCon HR UV-VIS-NIR spektrométer,15 nm felbontással). kollimátoroptika spektométer, folyamatmontirozás itás intenzitás hullámhossz feldolgozás határa plazma üvegszál intenz idő 1. ábra Az optikai emissziós spektroszkópia (OES) működési elve Az egyik bemutatott alkalmazás a fluorpolimer felületkezelési idejének beállítása, a másik pedig a nedvességtartalom hatását vizsgálja poliamid felületkezelésére. A cél mindkét esetben a ragaszthatóság javítása. A plazma előállításához mindkét esetben egy kisfrekvenciás berendezést használnak (Pico, a Diener Electronic GmbH terméke, amelyet gyakran használnak polimer felületek előkezelésére). Fluorpolimer-felület előkezelése Első példaként nézzük a Dyneon GmbH TFTM 1635 jelű PTFE polimerje felületkezelési végpontjának megállapítását. A kezelést hidrogén (H 2 ) plazmában végzik, a vizsgálatban egyedül a kezelési idő hosszát változtatták (1. táblázat). Az üres kamrában képződő plazma emissziós spektrumának összehasonlítása a PTFE jelenlétében felvettel azt mutatja, hogy milyen új csoportok képződnek a műanyagfelülettel való

reakció során. Az új emissziós csúcsok (nem váratlanul) mind a fluorral kapcsolatosak. A kezelés idejének megállapításához azokat az időbeli változásokat (tranzienseket) kell figyelni, amelyek a fluorhoz rendelhetők (2. ábra). A maximum elérése után kb. 1 perces kezelési időig az intenzitás gyorsan csökken, utána lassabban. A tapadási szilárdság időfüggése (3. ábra) azt mutatja, hogy 1 perc után az már nem nő tovább lényegesen, ami teljes összhangban van a 3. ábrán bemutatott emisszió időfüggésével, a felületi feszültség változásával és a felületi CF 2 csoportok mennyiségének változásával. A fluoremisszó és a tapadási szilárdság között egyértelmű korreláció mutatható ki (4. ábra): ahogy csökken a fluoremisszió, úgy nő tapadási szilárdság a PTFE és az epoxigyanta ragasztó között. A fluoremisszió nagyságának követése tehát jó eszközt jelent a folyamat végpontjának megállapítására. 1. táblázat A PTFE plazmás felületkezelésének körülményei Kezelési idő Nyomás Gázáramlási sebesség Teljesítmény 1, 4, 7, 1, 24, 45 min 15 Pa 4 normál cm 3 /min 2 W relatív emisszió,6,5,4,3,2,1 PTFE-vel PTFE nélkül 5 1 15 2 25 3 35 2. ábra A fluorhoz tartozó emisszió intenzitásának időfüggése (relatív emisszió: az intenzitások hányadosa) Poliamidok plazmaemissziós spektrumai A poliamidok szerkezetük miatt különösen hajlamosak a vízfelvételre, ami számos fizikai tulajdonságot befolyásol. A következő példa egy PA6 (Durethan B3S, Lanxess) oxigénplazmás kezelésének monitorozását mutatja be (2. táblázat). A PA mintákat különböző mértékben szárították vagy vízben áztatással előkezelték. A szárított minta,5%, a beáztatott minta 1,33% nedvességet tartalmazott. Emellett változtatták a kezelési időt, a többi paraméter állandó volt. Ha összehasonlítjuk az üres kam

ra plazmaemissziós spektrumát a szárított PA minta fölött felvett plazmáéval, az új sávok nagyrészt a CO 2 -dal kapcsolatos csoportokhoz rendelhetők. 288,3 nm-nél levő sáv pl. a CO 2 + -hoz rendelhető. Kisebb intenzitással megjelennek az OH-csoporthoz rendelhető vonalak is, amelyek a nedves PA6-nál intenzívebbekké válnak. Az OH-val kapcsolatos sávok intenzitása a nedves PA6 mintánál eleinte nő, majd nem változik (5. ábra jobb oldala), ami arra utal, hogy az OH-csúcsok a mintából származnak. A CO 2 + - csúcsok intenzitása nem függ a nedvességtől (5. ábra bal oldala), de nő a kezelési idővel. tapadási szilárdság, MPa 7 6 5 4 3 2 1-1 5 1 15 2 25 3 35 4 45-2 3. ábra A plazmakezelt PTFE tapadási szilárdságának változása a kezelési idő függvényében optikai emisszió,8,7,6,5,4,3,2,1 1 2 3 4 5 6 tapadási szilárdság, MPa 4. ábra Az optikai emisszió és a tapadási szilárdság közti összefüggés A PA6 minta plazmás felületkezelésének körülményei 2. táblázat Kezelési idő Nyomás Gázáramlási sebesség Teljesítmény 5, 1, 15, 3 min 15 Pa 5 normál cm 3 /min 2 W

A plazmakezelés megmarja a polimer felületét, a felület érdessége nő. A felületi érdesség nő a kezelési idővel mind a száraz, mind a nedves mintáknál, de a nedves mintákon erősebb a maródás, a felület szivacsos szerkezetű lesz. A nanométer nagyságrendű felületdurvulás különösen hasznos a tapadási szilárdság szempontjából. Kezelés előtt a nedves mintáknál kisebb tapadást lehet elérni epoxigyanta ragasztókkal, de ez a plazmakezelés hatására megnő és összevethetővé válik a kezeletlen száraz mintákon mért értékekkel. A felületi érdesség a CO 2 + sávok intenzitásával hozható összefüggésbe: a növekvő sávintenzitás nagyobb érdességre, és ezzel összefüggésben nagyobb tapadási szilárdságra utal (6. ábra). Ez a sáv tehát alkalmas a folyamat előrehaladásának követésére. Az OH sávok intenzitása viszont a minta nedvességtartalmára enged következtetni. Az OH emisszió intenzitásának növekedése nedves mintákban nagyobb felületi érdességre, jobb ragaszthatóságra utal. Az OH sáv intenzitásának követése minőség-ellenőrzésre (pl. nedvességtartalom-ellenőrzésre) is használható. intenzitások hányadosa,12,9,6,3 üres 1 2 3 A./ CO 2 + emissziós vonalak intenzitások hányadosa üres,2,15,1,5 1 2 3 B./ OH 39 emissziós vonalak 5. ábra PA6 plazmakezelése során a kiválasztott emissziós vonalak változása optikai emisszió,12,1,8,6,4,2 1 2 3 felület érdessége, nm optikai emisszió,18,16,14,12,1,8,6,4,2 5 1 15 2 25 3 felület érdessége, nm m A./ CO 2 + emissziós vonalak B./ OH emissziós vonalak 6. ábra Az optikai emisszió és a felületi érdesség közötti összefüggés

A műanyagok felületkezelése tehát kiválóan alkalmas a felületi energia és érdesség célzott megváltoztatására, és a modern emissziós spektroszkópiai eszközök azt is lehetővé teszik, hogy pontosan kövessék a folyamat előrehaladását. Összeállította: Bánhegyi György Förster, F.: Molekulare Funktionalisierung von Polymeroberflächen = Kunststoffe, 1. k. 1. sz. 21. p. 183 184. Michaeli, W.; von Fragstein, F.; Bahroun, K.: Oberflächen funktionalisieren = Kunststoffe, 99. k. 9. sz. 29. p. 64 68.