International - English
Nederland - Nederlands
Belgique - Français
Deutschland - Deutsch
Hechting op lastig verlijmbare kunststoffen
Kunststoffen zijn onmisbaar geworden in hedendaagse productieomgevingen. Ze worden toegepast in diverse industrieën vanwege hun veelzijdigheid en lage gewicht. In dit artikel bespreken we de verschillende mogelijkheden qua oppervlaktebehandelingen en introduceren we enkele specifieke lijmsystemen.
Realiseer een goede hechting op lastig verlijmbare kunststoffen
Kunststoffen zijn een hoeksteen geworden in de hedendaagse productie. Ze worden toegepast in allerlei industrieën vanwege hun veelzijdigheid en lage gewicht. Polyethyleen (PE), polypropyleen (PP) en polyamide (PA) zijn de meest gebruikte kunststoffen. Ze staan bekend om hun uitdagingen als het gaat om hechting. Het chemisch verbinden van deze kunststoffen vraagt vaak om een zorgvuldige oppervlaktevoorbereiding in combinatie met een geschikt lijmsysteem. We geven in dit artikel een overzicht van de verschillende mogelijkheden qua oppervlaktebehandelingen. Daarnaast introduceren we enkele specifieke lijmsystemen die in staat zijn een goede hechting op deze materialen te bekomen zonder dat ze specieke voorbehandeling vereisen:
- Permabond TA46xx-serie
- Cyanoacrylaten met POP primer
- Permabond TA4550 (toepassing zonder uitgebreide voorbehandeling)
Oppervlakte voorbehandelingen voor kunststoffen
Bij moeilijk verlijmbare kunststoffen zoals PE en PP, is het verhogen van de oppervlaktespanning en het creëren van reactieve bindingsgroepen essentieel. Er zijn verschillende oppervlaktebehandelingen die hierbij kunnen helpen, zoals vlambehandeling, coronabehandeling, plasmabehandeling, vacuüm-UV en laserbehandeling. Elk van deze technieken, indien correct toegepast, kan de oppervlakte-energie verhogen en reactieve groepen op het oppervlak creëren.
1. Vlambehandeling
Vlambehandeling is een snelle techniek waarbij het kunststofoppervlak kort wordt blootgesteld aan een open vlam. De hitte zorgt voor oxidatie, waardoor de oppervlaktespanning verhoogt en de hechting verbetert. Vlambehandeling is vooral effectief bij PE en PP, omdat het oppervlak reactieve bindingsgroepen krijgt. Deze techniek vereist nauwkeurige controle qua tijd en intensiteit om schade aan het materiaal te voorkomen.
2. Coronabehandeling
Coronabehandeling gebruikt hoogfrequente elektrische ontlading om het oppervlak van het materiaal te ioniseren, waardoor reactieve groepen ontstaan zoals hydroxyl- en carbonylgroepen. Aangezien het oppervlak wordt blootgesteld aan hoogspanning is coronabehandeling niet geschikt voor elektronica applicaties of toepassing op metalen. In de verpakkingsindustrie en folie industrie is coronabehandeling een vaak toegepaste techniek.
3. Plasmabehandeling
Plasmabehandeling is een effectieve methode waarbij geïoniseerd gas (plasma) gebruikt wordt om het kunststofoppervlak te reinigen en activeren. Het basisprincipe is zeer vergelijkbaar met een coronabehandeling. Het grote verschil is dat de plasma toorts in het geval van plasmabehandeling potentiaalvrij is. Dit proces verhoogt de oppervlaktespanning en voegt reactieve groepen toe. Het is effectief voor niet-polaire kunststoffen zoals PE en PP en polaire kunststoffen zoals PA.
Bij plasmabehandeling kan een onderscheid worden gemaakt tussen atmosferisch plasma en vacuüm. Het verschil ligt in de werkomgeving en toepassingen. Atmosferisch plasma werkt bij normale luchtdruk, met relatief eenvoudige apparatuur. Het wordt vooral gebruikt om oppervlakken te reinigen of te activeren voor betere hechting. Vacuümplasma daarentegen vindt plaats in een vacuümkamer onder gecontroleerde omstandigheden en specifieke gassen. Het biedt meer precisie en consistentie waardoor het geschikt is voor complexe of gevoelige materialen en het aanbrengen van functionele coatings. Hoewel vacuümplasma duurder is, levert het hoogwaardige resultaten voor toepassingen waar nauwkeurigheid essentieel is. Het biedt een stabiele basis voor hechting, zelfs als de verlijming enige tijd na de behandeling plaatsvindt.
4. Vacuüm-UV behandeling
Vacuüm-UV behandeling gebruikt ultraviolette straling in een vacuümomgeving om verontreinigingen te verwijderen en zuurstof houdende groepen op het oppervlak aan te brengen. Hierdoor wordt de hechting bevorderd. Deze techniek is effectief voor gladde kunststoffen zoals PE en PP, maar is relatief duur en vaak alleen geschikt voor specialistische toepassingen.
5. Laserbehandeling
Laserbehandeling maakt gebruik van een laserstraal om energie aan het kunststofoppervlak toe te voegen, wat micro-ruwheid en een verhoogde oppervlaktespanning creëert. Dit bevordert de hechting. Lasers zijn nauwkeurig en geschikt voor complexe of kleine onderdelen, maar de apparatuur is duur. Laserbehandeling wordt vaak toegepast in de elektronica industrie en bij precisie toepassingen.
Overzicht
Principes van hechting
Een sterke en duurzame hechting ontstaat door verschillende fysische en chemische interacties tussen de lijm en het kunststofoppervlak. De belangrijkste hechtingsprincipes zijn: mechanische verankering, diffusie, fysische wisselwerking en chemische hechting.
Mechanische Verankering
Mechanische verankering treedt op wanneer de lijm zich fysiek vastzet in de microstructuur van het oppervlak. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren wanneer het oppervlak ruw is, waardoor de lijm kleine poriën of gaten kan opvullen en een stevige grip heeft op het materiaal. Voor kunststoffen die van nature glad zijn, zoals PE en PP, kan een oppervlaktebehandeling zoals plasmabehandeling of laserbehandeling de ruwheid verbeteren en mechanische verankering bevorderen.
Interdiffusie
Diffusie vindt plaats wanneer de moleculen van de lijm doordringen in de kunststof en zich vermengen met de oppervlaktelagen. Dit zorgt voor een sterke intermoleculaire binding, die met name effectief is bij thermoplasten zoals PA die een zekere mate van flexibiliteit en moleculaire mobiliteit vertonen. Diffusie vereist dat zowel de lijm als het substraat thermodynamisch compatibel zijn, wat het vooral geschikt maakt voor polaire kunststoffen.
Fysische wisselwerking
Fysische wisselwerkingen, zoals Vanderwaalskrachten, zorgen voor bindingen tussen de lijm en het oppervlak van de kunststof. Hoewel deze bindingen doorgaans zwakker zijn dan chemische bindingen, kunnen ze bijdragen aan een goede hechting bij materialen die moeilijk chemisch binden. Vooral bij niet-polaire kunststoffen kan een plasmabehandeling deze krachten versterken door de oppervlaktespanning te verhogen.
Chemische hechting
Chemische hechting is de sterkste vorm van adhesie en ontstaat wanneer er een chemische reactie plaatsvindt tussen de lijm en het kunststofoppervlak. Hierdoor ontstaan covalente bindingen die een permanente verbinding vormen. Chemische hechting treedt voornamelijk op bij kunststoffen zoals PA, die polaire groepen hebben zoals amine- en carbonylgroepen die chemisch kunnen binden met geschikte lijmsystemen.
