Vliv povrchového napětí materiálů na jejich označování

Prezentace na téma: "Vliv povrchového napětí materiálů na jejich označování"— Transkript prezentace:

1 Vliv povrchového napětí materiálů na jejich označování
Ing. Hana Šourková Prof. RNDr. Petr Špatenka, CSc. SurfaceTreat a.s. © SurfaceTreat All rights reserved.

2 © SurfaceTreat 2016. All rights reserved.
Povrchové napětí Povrchové napětí pevné látky hodnota v mN/m nelze přímo stanovit → odhad z povrchového napětí kapalin (fixy, inkousty) Povrchové napětí je jedno z rozhodujících kritérií pro adhezi (přilnavost) tiskařské barvy, lepidel, laků, nátěrů atd. na jakémkoli povrchu. Povrchové napětí – síla, potřebná ke zvětšení obvodu povrchu o jednotku …. γ [N/m] - vektor Povrchová energie – energie, potřebná ke zvětšení plochy povrchu o jednotku …. E [J/m2 ] - skalár Obě veličiny jsou si číselně rovny (ale ne typ) Povrchové napětí kapalin lze měřit přímo Úhel smáčení lze měřit přímo Povrchové napětí pevné látky – odhad z povrchového napětí kapalin rozhodující kritérium pro adhezi (přilnavost) např. tiskařských barev, laků, lepidel © SurfaceTreat All rights reserved.

3 © SurfaceTreat 2016. All rights reserved.
Kontaktní úhel Měření úhlu smáčení dobré smáčení → ostrý úhel (hydrofilní povrch) špatné smáčení → tupý úhel (hydrofobní povrch) Dokonalé smáčení fixa se rovnoměrně rozprostře, špatné smáčení udělá kapičky © SurfaceTreat All rights reserved.

4 © SurfaceTreat 2016. All rights reserved.
Schéma smáčení Silová rovnováha Systém se snaží zaujmout nejvýhodnější en. uspořádání = konfigurace o nejmenší energii Plocha fázového rozhraní se mění – kapalina zaujme nejvýhodnější en. uspořádání (kapka – rozlítí) Povrchy: Smáčivé γGS > γ LS, nesmáčivé γGS < γLS Smáčivé: povrch smáčený kapalinou zaujímá v systému menší energii než stejný povrch pokrytý vzduchem Čím více jsou od sebe dané povrchové napětí vzdálené tím jsou rozdílné velikosti kapiček (úhel smáčení) (povrchu co je smáčen) Tím hraje roli i vliv drsnosti povrchu pro Smáčivé drsnost zlepšuje adhezi, Nesmáčivé drsnost zhoršuje adhezi resp. Čím větší povrch díky hrubosti tím větší energie (celková) Systém sestávající ze tří fází se uspořádá tak, aby součet energií všech fázových rozhraní a potenciálních energií všech fází byl minimální © SurfaceTreat All rights reserved.

5 Vybraná povrchová napětí
Dobré smáčení povrchu → povrch. en. materiálu > kapaliny – pro ideální smáčení min. rozdíl 10 mN/m (materiál-kapalina) Plasty jsou špatně smáčeny X taveniny plastů velmi dobře smáčejí Povrchové napětí pevných látek kapalina ether Líh benzen olej voda rtuť γ [mN/m] 15 20 30 33 73 480 Povrchové napětí pevných látek pevná látka plasty PE PP organické látky sklo kov keramika γ [mN/m] 20-30 25 30 PP 31 mN/m PE 25 mN/m Voda + detergent mN/m Teflon <20 mN/m Povrchové napětí lepidla (barvy) musí být vždy nižší než povrchové napětí lepeného povrchu, jinak nedojde k dokonalému smočení povrchu lepidlem. Vliv drsnosti povrchu – drsný povrch = větší povrch než hladký → drsnost zlepšuje adhezi pro smáčivé kapaliny X drsnost ještě více zhoršuje adhezi pro nesmáčivé kapaliny © SurfaceTreat All rights reserved.

6 Proč je dobré znát povrchové napětí?
Odhad adheze před aplikací materiálů (38 mN/m), odhalení znečištění (olej, otisky prstů …), kontrola kvality: procesu, čištění (čistících prostředků) Mastné povrchy např mN/m → vyčištění = zvýšení hodnoty Vyšší povrchové napětí materiálu → lepší přilnavost látek na jeho povrch Většina plastů – nízké povrchové napětí → nutno ošetření (chemické, fyzikální) = zvýšení přilnavosti © SurfaceTreat All rights reserved.

7 © SurfaceTreat 2016. All rights reserved.
Předúpravy povrchu Čištění - odstranění nečistot (x přilnutí k nečistotám) - odmaštění (isopropylalkohol, detergenty…) Oxidace povrchu → zvýšení polarity, hydrofilizace Úprava plamenem (vysoké teploty) Chemické úpravy (nebezpečná rezidua) Plazmatické úpravy – modifikace povrchů (aktivace povrchu) Úprava plamenem - ožehnutí povrchu plastu oxidačním plamenem o teplotě 700—900 °C; omezení - ne u velmi tenkých výrobků a výrobků komplikovaných tvarů s nízkou reprodukovatelností Chemická úprava - kontinuální nebo diskontinuální ponoření výrobku do reakční směsi a reagování povrchu plastu s aktivními složkami směsi; velmi účinná a homogenní, navíc při ní dochází i k mikročistění upravovaných povrchů. © SurfaceTreat All rights reserved.

8 Chemická reakce NA POVRCHU POLYMERU = NOVÉ FUNKČNÍ SKUPINY
Plazmové procesy AKTIVNÍ ČÁSTICE PRACOVNÍ PLYN PLAZMOVÝ VÝBOJ Chemická reakce NA POVRCHU POLYMERU = NOVÉ FUNKČNÍ SKUPINY © SurfaceTreat All rights reserved.

9 Nové funkční skupiny – OH; COOH smáčivost; adheze
HYDROFOBNÍ CHARAKTER HYDROFILNÍ CHARAKTER © SurfaceTreat All rights reserved.

10 Atmosférická plazmová tryska
Kontinuální procesy Před lepením Před potiskem Před lakováním Max. rychlost posuvu: 10 cm/s Šířka záběru: od 1 cm do 3 cm, dle vzdálenosti trysky od substrátu a velikosti průtoku stlačeného vzduchu Spotřeba stl. vzduchu – cca l/min © SurfaceTreat All rights reserved.

11 Atmosférická plazmová tryska
Tryska umístěná na ploter – pohyb (x,y,z) Stacionárně umístěná tryska v průmyslové lince – pohyb: díl (robot. rameno) © SurfaceTreat All rights reserved.

12 Výrobky - aktivace povrchu před lepením - PP
© SurfaceTreat All rights reserved.

13 Výrobky - aktivace povrchu před potiskem – (TPU)
Před úpravou – kontaktní úhel 92° Po úpravě – kontaktní úhel 40° © SurfaceTreat All rights reserved.

14 Laboratorní nízkotlaký systém LA 400
MW zdroj Práškové mat. cca 250 g Plastové součástky – cca 50 ks Textilie - vzorky v návinu © SurfaceTreat All rights reserved.

15 Aktivace povrchu před lepením – krytka s vnitřním závitem (PEEK)
Před úpravou – povrchové napětí < 36 mN/m Po úpravě – povrchové napětí > 44 mN/m © SurfaceTreat All rights reserved.

16 Nízkotlaký systém pro testovací i malosériovou výrobu LA650
Práškové materiály Ruční dávkování Automatické plnění Velikost várky kg Výrobky Ruční dávkování-pohyblivé dno až 400 ks krytek 2x2 cm © SurfaceTreat All rights reserved.

17 Výroba strojů na zakázku – ST650
Automatické plnění/vyprazdňování Signalizace stavu procesu PC řízení Instalace Zaškolení Servis © SurfaceTreat All rights reserved.

18 © SurfaceTreat 2016. All rights reserved.
Komplexní přístup STUDIE VÝVOJ PROCESU OPTIMALIZACE VZORKOVÁNÍ VELKOVÝROBA DODÁVKA ZAŘÍZENÍ PORADENSTVÍ SERVIS © SurfaceTreat All rights reserved.

19 Výhody plazmové technologie
Šetrná k životnímu prostředí Široké spektrum procesů Stabilita a homogenita procesu PRÁŠKY Bez dispergačních činidel Bez shluků Rychlé a snadné zamíchání VÝROBKY Mechanické zdrsňování Chemické mokré procesy Plamen © SurfaceTreat All rights reserved.

20 Děkuji za pozornost a budeme se těšit na setkání v Českém ráji
Provozovna: Na Lukách 669 51101 Turnov Tel © SurfaceTreat All rights reserved.