等離子粘接影響設備強度的物理因素

1.表面粗糙度：

    當膠粘劑良好地浸潤被粘材料表面時（接觸角θ<90°），表面的粗糙化有利于提高膠粘劑液體對表面的浸潤程度，增加膠粘劑與被粘材料的接觸點密度，從而有利于提高粘接強度。反之，當膠粘劑對被粘材料浸潤不良時（θ>90°）,表面的粗糙化就不利于粘接強度的提高。

2.表面處理:

    粘接前的表面處理是粘接成功的關鍵，其目的是能獲得牢固耐久的接頭。由于被粘材料存在氧化層（如銹蝕）、鍍鉻層、磷化層、脫模劑等形成的“弱邊界層”，被粘物的表面處理將影響粘接強度。例如，聚乙烯表面可用熱鉻酸氧化處理而改善粘接強度，加熱到70-80時處理1-5分鐘，就會得到良好的可粘接表面，這種方法適用于聚乙烯板、厚壁管等。而聚乙烯薄膜用鉻酸處理時，只能在常溫下進行。如在上述溫度下進行，則薄膜的表面處理，采用等離子或微火焰處理。

對天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠表面用濃硫酸處理時，希望橡膠表面輕度氧化，故在涂酸后較短的時間，就要將硫酸徹底洗掉。過度的氧化反而在橡膠表面留下更多的脆弱結構，不利于粘接。

    對硫化橡膠表面局部粘接時，表面處理除去脫膜劑，不宜采用大量溶劑洗滌，以免不脫膜劑擴散到處理面上妨礙粘接。

鋁及鋁合金的表面處理，希望鋁表面生成氧化鋁結晶，而自然氧化的鋁表面是十分不規則的、相當疏松的氧化鋁層，不利于粘接。所以，需要除去自然氧化鋁層。但過度的氧化會在粘接接頭中留下薄弱層。

3.滲透：

    已粘接的接頭，受環境氣氛的作用，常常被滲進一些其他低分子。例如，接頭在潮濕環境或水下，水分子滲透入膠層；聚合物膠層在有機溶劑中，溶劑分子滲透入聚合物中。低分子的透入首先使膠層變形，然后進入膠層與被粘物界面。使膠層強度降低，從而導致粘接的破壞。

    滲透不僅從膠層邊沿開始，對于多孔性被粘物，低分子物還可以從被粘物的空隙、毛細管或裂縫中滲透到被粘物中，進而侵入到界面上，使接頭出現缺陷乃至破壞。滲透不僅會導致接頭的物理性能下降，而且由于低分子物的滲透使界面發生化學變化，生成不利于粘接的銹蝕區，使粘接完全失效。

4.遷移：

    含有增塑劑被粘材料，由于這些小分子物與聚合物大分子的相容性較差，容易從聚合物表層或界面上遷移出來。遷移出的小分子若聚集在界面上就會妨礙膠粘劑與被粘材料的粘接，造成粘接失效。

5.壓力：

    在粘接時，向粘接面施以壓力，使膠粘劑更容易充滿被粘體表面上的坑洞，甚至流入深孔和毛細管中，減少粘接缺陷。對于粘度較小的膠粘劑，加壓時會過度地流淌，造成缺膠。因此，應待粘度較大時再施加壓力，也促使被粘體表面上的氣體逸出，減少粘接區的氣孔。

    對于較稠的或固體的膠粘劑，在粘接時施加壓力是必不可少的手段。在這種情況下，常常需要適當地升高溫度，以降低膠粘劑的稠度或使膠粘劑液化。例如，絕緣層壓板的制造、飛機旋翼的成型都是在加熱加壓下進行。

為了獲得較高的粘接強度，對不同的膠粘劑應考慮施以不同的壓力。一般對固體或高粘度的膠粘劑施高的壓力，而對低粘度的膠粘劑施低的壓力。

6.膠層厚度：

    較厚的膠層易產生氣泡、缺陷和早期斷裂，因此應使膠層盡可能薄一些，以獲得較高的粘接強度。另外，厚膠層在受熱后的熱膨脹在界面區所造成的熱應力也較大，更容易引起接頭破壞。

7.負荷應力:

    在實際的接頭上作用的應力是復雜的，包括剪切應力、剝離應力和交變應力。

   （1） 切應力：由于偏心的張力作用，在粘接端頭出現應力集中，除剪切力外，還存在著與界面方向一致的拉伸力和與界面方向垂直的撕裂力。此時，接頭在剪切應力作用下，被粘物的厚度越大，接頭的強度則越大。

   （2） 剝離應力：被粘物為軟質材料時，將發生剝離應力的作用。這時，在界面上有拉伸應力和剪切應力作用，力集中于膠粘劑與被粘物的粘接界面上，因此接頭很容易破壞。由于剝離應力的破壞性很大，在設計時盡量避免采用會產生剝離應力的接頭方式。真空等離子表面處理機的特點和原理

真空等離子表面處理機由等離子發生器，氣體輸送管路及等離子噴頭等部分組成，等離子發生器產生高壓高頻能量在噴嘴鋼管中被激活和被控制的輝光放電中產生低溫等離子體，等離子體中粒子的能量一般約為幾個至幾十電子伏特，大于聚合物材料的結合鍵能，完全可以破裂有機大分子的化學鍵而形成新鍵；但遠低于高能放射性射線，只涉及材料表面，不影響基體的性能。處于非熱力學平衡狀態下的低溫等離子體中，電子具有較高的能量，可以斷裂材料表面分子的化學鍵，提高粒子的化學反應活性(大于熱等離子體)，而中性粒子的溫度接近室溫，這些優點為熱敏性高分子聚合物表面改性提供了適宜的條件。通過低溫等離子體表面處理，材料面發生多種的物理、化學變化。表面得到了清潔，去除了碳化氫類污物，如油脂，輔助添加劑等，或產生刻蝕而粗糙，或形成致密的交聯層，或引入含氧極性基團（羥基、羧基），這些基因對各類涂敷材料具有促進其粘合的作用，在粘合和油漆應用時得到了優化。在同樣效果下，應用等離子體處理表面可以得到非常薄的高張力涂層表面，有利于粘結、涂覆和印刷。不需其他機器、化學處理等強烈作用成份來增加粘合性。

真空等離子處理的特點是，一、對包裝盒表面處理深度較小但非常均勻。二、沒有紙屑飛沫出現，屬于環保處理。三、等離子噴頭距離包裝盒之間有一定的距離，只有通過噴頭把低溫等離子噴射到包裝盒需要涂膠處，可處理各類復雜形狀的包裝盒，連續性運作，產品質量穩定。四、工作中不需要消耗其他燃料，只需接上普通電源即可運行，大大降低包裝印刷成本。

真空等離子表面處理機，目前已經開發了單噴頭，雙噴頭，三噴頭，旋轉噴頭等多款型號，噴出的是低溫等離子，形狀像火焰，但不會點燃包裝盒。另外，為方便用戶，等離子表面處理機還具有安全連鎖功能，用戶可根據需要，安裝產線中自動控制裝置，一旦產線中無包裝盒經過，等離子表面處理機會立刻自動停止噴射等離子，而有包裝盒經過時，它又自動噴出等離子
還有真空等離子處理機，在一個密封艙體內設置電極，在真空泵的作用下是艙體內的氣壓達到5--10毫托，再在高頻發生器的作用下，電極之間產生等離子體，然后對樣品表面進行處理，來達到改變表面活性的目的。等離子處理在現在的市場應用范圍

（1）等離子處理在橡塑行業產品上的作用機理

我們在工業應用中發現一些橡膠塑料件在進行表面連接的時候會出現粘接困難的問題，這是因為聚丙烯、PTFE等橡膠塑料材料是沒有極性的，這些材料在未經過表面處理的狀態下進行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差，甚至無法進行。

有些工藝用一些化學藥劑對這些橡塑表面進行處理，這樣能改變材料的粘接效果，但這種方法不易掌握，化學藥劑本身具有毒性，操作非常麻煩，成本也較高，而且化學藥劑對橡塑材料原有的優良性能也有影響。

利用等離子處理對這些材料進行表面處理，在高速高能量的等離子體的轟擊下，這些材料結構表面得以大化，同時在材料表面形成一個活性層，這樣橡膠、塑料就能夠進行印刷、粘合、涂覆等操作，如圖2所示。應用等離子技術對橡塑表面處理，其操作簡單，處理前后沒有有害物質產生，處理效果好，效率高，運行成本低。

（2）等離子處理在橡膠、塑料行業的應用

等離子表面處理技術的應用領域包括橡膠、復合材料、玻璃、布料、金屬等，涉及各行各業，這篇文章中我們主要介紹其在橡膠、塑料領域一些行業的具體應用。

（3）等離子處理在汽車行業的應用

與金屬粘接的表面性能，而不能影響另一面的性能。工業中用萊鈉溶液處理雖然能在一定程度上提高粘接效果，但是卻改變了原有PTFE的性能。經實驗證明，用等離子體轟擊需粘接的PTFE表面后，其表面活性明顯增強，與金屬之間的粘接牢固可靠，滿足了工藝的要求，而另一面保持原有的性能，其應用也越來越被廣泛認同。