Wymagania dotyczące właściwości powierzchni przedmiotów użytkowych stają się coraz większe. Atrakcyjne wizualnie kształtowanie za pomocą lakierowania jest przy tym tak samo na pierwszym planie jak aspekty techniki środowiskowej. Polimery, ktore pod względem możliwości obróbkowych i w odniesieniu do możliwości kształtowania są idealne, tu – z powodu ich złych właściwości przyczepnych i zwilżających – dochodzą często do swoich granic. Dzięki fluoryzacji deficyty te dają się jednakże ekonomicznie i trwale wyrównać. W trakcie tylko jednej operacji technologicznej, bez obciążenia mechanicznego, naprężenie powierzchniowe zostaje w istotny sposób zwiększone. Przy tym atomy wodoru łańcucha cząsteczek zostają podstawione przez atomy tlenu i otrzymuje się ulepszone właściwości.
W przeciwieństwie do innych metod obróbki powierzchniowej (jak wystawianie na działanie płomienia, korona lub plazma niskociśnieniowa) fluoryzacja prowadzi do trwale odpornych, jak i (niezależnie od geometrii elementu konstrukcyjnego) równomiernych właściwości powierzchniowych.
Zasada funkcjonowania fluoryzacji
Przed fluoryzacją
Tworzywa sztuczne mają doskonałe właściwości jak prosta obróbka, niewielki ciężar i wysoka odporność chemiczna. Fluoryzacja oferuje efektywną możliwość istotnego rozszerzenia możliwości zastosowania.
Silna reaktywność gazu fluorowego prowadzi na powierzchni elementu konstrukcyjnego do substytucji atomów wodoru przez atomy fluoru i tlenu. Zmieniona warstwa powierzchniowa jest związana chemicznie i jest tym samym bardzo odporna.
Po fluoryzacji
Po fluoryzacji powierzchnia jest trwale zmodyfikowana, ma doskonałe właściwości przyczepne, względem wielu substancji wykazuje istotnie zmniejszoną przenikalność i posiada ulepszone zachowanie poślizgowe/ tarciowe.
Ulepszona przyczepność
Dzięki fluoryzacji wzrasta zwilżalność tworzyw sztucznych. Zwilżalność stanowi konieczne założenie dla wystarczającej przyczepności lakierów i klejów. Im wyższe jest naprężenie powierzchniowe, a tym samym zwilżalność uszlachetnianej powierzchni, tym lepiej można je lakierować. Względnie duża głębokość wnikania fluoru – leżąca w zakresie wielu µm – umożliwia dodatkowo stabilny i długo utrzymujący się efekt fluoryzacji. Tak też zachowana zostaje obróbka wstępna również w przypadku np. ruchow cząsteczek spowodowanych różnicami temperatury. Ta zmodyfikowana warstwa powierzchniowa o grubości większej ilość warstw cząsteczek, przede wszystkim w przypadku przedmiotów, które przed uszlachetnieniem narażone są na zwiększone obciążenie chemiczne, posiada względem zwyczajowych metod obróbki wstępnej istotne zalety.
Wykres pokazuje w porównaniu do nieobrobionych powierzchni PE istotnie wyższe wytrzymałości na ścinanie fluoryzowanych próbek polietylenu:
Zredukowaćt Przenikalność
Dzięki możliwości redukcji za pomocą fluoryzacji fazy gazowej przepustowości gazów i cieczy przez elementy konstrukcyjne z tworzywa sztucznego, udaje się połączyć ekonomiczne i ekologiczne aspekty. Z jednej strony unika się straty obętości i zmiany właściwości chronionych produktów, jak i ma miejsce redukcja obciążeń środowiska spowodowanych przez opary i zapachy, a z drugiej strony mogą zostać użyte również ekonomiczne, lekkie oraz przyjazne dla środowiska i zasobooszczędne materiały opakowaniowe.
Przenikalność cieczy (tu toluen) i gazów przez polimerowe elementy konstrukcyjne można zredukować za pomocą fluoryzacji często wielokrotnie.
Bezpieczeństwo dzięki zwiększonej energii powierzchniowej
Ulepszone za pomocą fluoryzacji właściwości powierzchniowe stwarzają bezpieczeństwo w dalszej obróbce uszlachetnianych części. W przypadku lakierowania można często zrezygnować z gruntowania bądź ze środka gruntującego, ponieważ fluoryzowana powierzchnia prezentuje optymalne podłoże przyczepne. Osiągalna poprawa energii powierzchniowej zależy przy tym w pierwszym rzędzie od czasu fuoryzacji, temperatury i od użytej ilości gazu fluorowego. Dostosowanie tych parametrów jest decydującym punktem w kompetencji firmy MAINCOR. Doradztwo jest dla MAINCOR kwestią kwalifikacji, ponieważ za każdym dostarczonym produktem stoi duża odpowiedzialność.
Energia powierzchniowa różnych materiałów [mN/m]
Zalety metody
Fluoryzacja faz gazowych offline to wypróbowana metoda wstępnej obróbki powierzchniowej tworzyw sztucznych. W porównaniu do innych metod jak wystawianie na działanie płomienia, korona i plazma, fluoryzacja ma jednakże istotne zalety:
Fluor wnika głęboko w materiał i w ten sposób dba o stabilną warstwę powierzchniową, na którą również nie będą miały wpływu ruchy cząsteczek. Przez wysoką rozszczepialność gazowego fluoru, fluoryzacja możliwa jest bezproblemowo nie tylko na stronach zewnętrznych, lecz także na stronach wewnętrznych korpusów drążonych. Powierzchnia nie zostaje wystawiona ani na mechaniczne ani na termiczne obciążenia. Materiał pozostaje w swoich podstawowych właściwościach niezmieniony, tylko warstwy blisko powierzchni zostają zmodyfikowane. Pod względem ochrony środowiska metodę zakwalifikować należy jako absolutnie nieszkodliwą.
Badanie i rozwój
Aby sprawdzić ogromne możliwości fluoryzacji fazy gazowej, MAINCOR zbadała zasadniczo teoretyczne i specyficzne dla danego zastosowania właściwości fluoryzacji wraz z partnerami z uczelni wyższych. Do tego zalicza się przede wszystkim zachowanie powierzchni polimerowych w zależności od parametrów fluoryzacji oraz czasu starzenia, ktore powinny stać w korelacji z technicznymi wielkościami przyczepności.
Fluoryzacja materiałowa przetestowana jest na próbkach do badań w ramach prób długotrwałych. Ustalenia z tych obserwacji dają klientowi pewność, że w przypadku zastosowania nie ma żadnego ryzyka.
Zakresy zastosowania
- Obróbka wstępna części z tworzywa sztucznego dla następujacego po tym laminowania skórą
- Zbiorniki cieczy ze zmniejszoną przenikalnością (przepuszczalnością gazów)
- Obróbka wstępna części z tworzywa sztucznego do późniejszego trwałego wklejania dalszych elementów konstrukcyjnych
- Ulepszanie właściwości ślizgowych/ tarciowych tworzyw sztucznych
- Zwiększenie przyczepności lakierów