Efektivita plazmovej �pravy v z�vislosti od vzdialenosti v�boja od substr�tu - atmosf�rick� plazmov� tryska

Abstrakt:

Ke zjišt�ní povrchové energie byl pou�it testovací fix Quicktest 38. Výsledky ukázaly, �e v p�ípad� pou�ití daného plazmového systému m��e být variabilita vzdálenosti výboje od substrátu a� 2 cm p�i stále stejném záb�ru trysky i výsledném efektu.

Úvod:

V technické praxi se pro zvýšení povrchové energie p�ed lepením �i lakováním standardn� pou�ívá, o�eh plamenem nebo alternativní metody zalo�ené na elektrickém výboji p�i atmosférickém tlaku (dielektrický bariérový, korónový, obloukový výboj).

Korónový výboj je lokalizovaný pouze v nejbli�ším okolí elektrody, která m��e mít rozm�ry �ádov� jednotky metr�. Tento typ výboje je tak vhodný zejména pro rovinné, velkoformátové substráty – nap�. obalové fólie. Korónový výboj je v technické praxi hojn� rozší�en, co� vedlo ke vzniku všeobecného dojmu, �e plazmové úpravy jsou vhodné pouze pro rovinné, �i tvarov� stálé substráty.

Atmosférické trysky zalo�ené na obloukovém výboji vykazují oproti korón� výrazn� vyšší energetickou hustotou �ástic, tedy vyšší výkonost. Rozdíl oproti korón� v principu spo�ívá v unášení aktivních �ástic, vzniklých v plazmovém výboji mezi dv�ma elektrodami, pracovním plynem na delší vzdálenosti od elektrod. Díky odlišnému typu výboje nedosahují trysky velkoformátového rozsahu. N�kolikacentimetrový záb�r a vysoká ú�innost plazmové úpravy jsou ovšem velmi vhodné nap�. pro úpravu substrátu p�ed lepením nebo potiskem, kde se setkáváme s vyšší tvarovou rozmanitostí �i tvarovou nep�esností výrobk�, zp�sobenou nap�. pnutím materiálu (díly ze vst�ikovacích lis� apod.).

Práv� variabilní tvarová odchylka je v praxi velmi �asto �ešena, a proto byly realizovány série m��ení odhalující závislost efektivity plazmové úpravy v závislosti na výšce výboje nad substrátem. Jako typový substrát byla vybrána t�ko modifikovatelná polypropylenová deska. Zm�na modifika�ní výšky byla tak na tomto substrátu dob�e identifikovatelná (pro standardn� modifikované materiály PE, PC/ABS atd. je rozdíl mén� výrazný).

Popis m��ení:

Testování bylo provedeno pomocí plazmové atmosférické trysky (výrobce SurfaceTreat a.s. viz obr. 1) se standardním nastavením parametr� (posuvu 100 mm/s, pr�tok stla�eného vzduchu 25 SCFH) umíst�né na jednoduchém 3D plotru. Prom�nná byla pouze vzdálenost (výška) trysky nad substrátem. (viz Tab. 1)

Obr. 1: Atmosférická plazmová tryska se zdrojem - GVN-1k-2011

Pro testování byly vybrány výšky od 5 do 30 mm. Doporu�ená výška trysky nad substrátem je 10–15 mm. Následující tabulka porovnává prom�nnou výšku trysky nad substrátem s odpovídající plazmov� upravenou desti�ku s pou�itým testovacím fixem Quicktest 38 (fy Arcotest) s povrchovou energií 38 mN/m. Tato hodnota je obecn� uvád�na jako limitní pro dobrou adhezi p�i lepení, potisku �i lakování.

Obr. 1 a 2: Výboj ve vzdálenosti H = 5 mm od substrátu, výsledky m��ení Quicktest (38 mN/m)

Obr. 3 a 4: Výboj ve vzdálenosti H = 10 mm od substrátu, výsledky m��ení Quicktest (38 mN/m)

Obr. 5 a 6: Výboj ve vzdálenosti H = 15 mm od substrátu, výsledky m��ení Quicktest (38 mN/m)

Obr. 7 a 8: Výboj ve vzdálenosti H = 20 mm od substrátu, výsledky m��ení Quicktest (38 mN/m)

Obr. 9 a 10: Výboj ve vzdálenosti H = 25 mm od substrátu, výsledky m��ení Quicktest (38 mN/m)

Obr. 11 a 12: Výboj ve vzdálenosti H = 30 mm od substrátu, výsledky m��ení Quicktest (38 mN/m)

Obr. 13: Srovnání vzdálenosti trysky od substrátu – desti�ky s Quicktestem (38 mN/m)

Záv�r:

Zkušební vzorky potvrdily, �e nejvhodn�jší výška atmosférické trysky nad substrátem je 10–15 mm. Garantovaná ší�ka záb�ru trysky jsou 2 cm. Tento záb�r spl�uje výška od 5–25 mm. Variabilita pracovní vzdálenosti (výšky) trysky nad substrátem je tedy 2 cm pro tento materiál.

V p�ípad� pot�eby lze dosáhnout i širšího modifika�ního záb�ru trysky a to kombinací více trysek s �áste�ným p�ekryvem. V sou�asné dob� probíhají práce na vývoji trysky s ší�kou záb�ru 10 cm.
Bylo tedy ov��eno, �e atmosférickou plazmovou trysku by bylo mo�né, v p�ípad� diskutované variabilní tvarové odchylky, v ur�itém rozsahu pou�ít p�i zachování stejného záb�ru i efektu povrchové úpravy.