Fluorace předúprava povrchů plastových materiálů v průmyslových aplikacích

Plasty mají mnoho předností: jsou lehké, levně vyrobitelné, nerezaví, jsou lehce tvarovatelné, a proto se jejich používání stále rozšiřuje i do oblasti automobilového průmyslu. Důležitá kritéria při výběru plastů jsou: mechanické vlastnosti, tepelné vlastnosti, zpracovatelnost a cena. Najde-li se vhodný materiál, dochází však často k tomu, že jeho povrch neodpovídá požadavkům. Povrch je jedinou vlastností materiálů, kterou lze nezávisle na ostatních měnit. Tak se předúprava povrchů stává častou alternativou, nebo dokonce jedinou možností, jak dosáhnout vytčených cílů. Jednou z možných předúprav povrchů je fluorace, která se úspěšně používá v automobilovém průmyslu, leteckém průmyslu, elektrotechnice, textilním průmyslu, lékařské technice nebo při výrobě obalů. Při fluoraci se povrchy ošetřovaných plastových dílů vystavují působení fluorové směsi ve vakuové komoře. Díky vysoké reaktivitě způsobuje fluor žádoucí povrchové změny. Není potřeba je iniciovat dalším přívodem elektrické energie, tím je proces jednoduchý a bezpečně kontrolovatelný. Povrch materiálu získá pomocí fluorace: . lepší smáčivost . vyšší přilnavost . vhodný koeficient tření . bariérové vlastnosti. Fluorace umožňuje měnit vlastnosti povrchu materiálu, aniž by došlo k ovlivnění jeho mechanických a tepelných vlastností. Reakce: při fluoraci plastů dochází k postupnému nahrazování vodíkových atomů atomy fluoru. Počet nahrazovaných atomů lze řízeně regulovat, a tak dosáhnout požadovaných vlastností povrchu při zachování vlastností plastu jako celku. Speciálními vlastnostmi či požadavky na povrch jsou: lepivost, potisknutelnost, lakovatelnost, smáčivost, minimalizace difúze a permeace i dosažení definované hodnoty tření. KONKRÉTNÍ APLIKACE: Lakování U lakování jsou tři veličiny, které podstatně ovlivňují výslednou kvalitu laku na hotových konstrukčních dílech: smáčivost, tvorba filmu a přilnavost. Fluorace pozitivně ovlivňuje všechny tyto vlastnosti. Dochází ke zvýšení povrchové energie, tím je zaručena lepší smáčivost a silnější přilnutí laku. Smáčivost dále zaručuje dobrou soudržnost filmu a celkovým výsledkem jsou pak optimální vlastnosti laku. Dochází tak k úsporám na základovém laku, při používání hydrolaků, na vrstvách nátěru. Fluorací lze navíc dosáhnout rovnoměrnou úpravu povrchů i u geometricky složitých tvarů. Semišování dílů je proces lepení, který vyžaduje vysoké adhezní síly, má celou řadu aplikací, pro které je společné vynikající přilnutí lepidla na substrát. Problémy s přilnavostí lze řešit fluorací. V konkrétních případech se jedná o minimalizaci tření: okenní skla automobilů se pohybují mezi semišovými těsnicími profily, ohebné hřídele jako ovládací táhla, vedení posuvných střech. Dále pak těsnění proti prachu (opět okna) a proti hluku (přístrojové desky, výstelky zavazadlového prostoru). Minimalizace kluzného tření Fluorací lze docílit zřetelného snížení kluzného tření u konstrukčních dílů ze syntetické pryže (např. NBR, EPDM), a tím značně zvýšit počet možných aplikací. Jedním z efektů je i snížení "vrzavosti" dílů. Zabránění permeace Plasty jsou svojí podstatou pro určité plyny a kapaliny prostupné. Týká se to zejména rozpouštědel a benzínu. Tomuto procesu se říká permeace - kterou lze snížit silnou fluorací. Jako klasický příklad v automobilovém průmyslu lze uvést fluoraci plastových palivových nádrží za účelem minimalizace permeace benzínu. Dalším příkladem může být i omezení migrace změkčovadel a dalších přísad v syntetické pryži. Těmito těsnicími vrstvami se také docílí zvláštní ochrany povrchu. Odolnost proti chemikáliím (kyselinám a louhům) se zvýší. Podobných aplikací lze v průmyslu najít celou řadu. Zvláště v automobilovém průmyslu je běžné používání polymerních materiálů s nízkým povrchovým napětím pro vytvoření tvarově náročných 3D výrobků. To znamená, že výrobci zařízení pro povrchové úpravy musí nacházet nové způsoby tak, aby splnily zvýšené požadavky i na aktivaci povrchu. Fluorace umožňuje použití levných a moderních polyolefínů pro širokou řadu aplikací a zajišťuje značné úspory při výrobě polotovarů. POSTUP OFFLINE trojrozměrné tvarované díly se ošetřují offline vakuovou metodou. Tento postup používá směs fluor/dusík v poměru 10/90. Doba působení a odpovídající rozložení koncentrací příměsí se ve spolupráci se zákazníkem pro daný výrobek "vyladí" a předem se ověří na zkušebních vzorcích. KONTINUÁLNÍ POSTUP Při kontinuálním postupu se fluorace pásů materiálů provádí plynule. Lze provádět fluoraci fólií, technických textilií, a také pěnových materiálů. Fluorací se dosáhne speciálních vlastností co do polarity a dlouhodobé stability, kterých alternativními postupy nelze dosáhnout. Použití: hydrofilace plastů před povrchovým zušlechtěním, polepením nebo lakováním. BEZPEČNOST PRÁCE A OCHRANA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Zařízení pracuje pouze s fluorovou směsí F2/N2 10/90, tj. 10 % fluoru v 90 % dusíku. Pro tuto směs existují konstrukčně přípustné standardní a redukční ventily. Odpadní vzduch soustavy vakuových čerpadel a fluorového okruhu se vede přes pohlcovač s uhličitanem vápenatým. Výrobcem technologie fluorace pro zvýšení adheze materiálů při lakování, potiskování, laminování a lepení je německá společnost Fluor Technik System GmbH.