Pa Rôl Mae Garwedd Arwyneb Gwain y PFA yn ei Chwarae o ran Osgoi Baeddu Gludiol o Doddiadau Polymer?

Problem weithredol sy'n codi dro ar ôl tro wrth wresogi toddi polymer gludedd uchel fel gludyddion toddi poeth, polyethylen, polypropylen neu thermoplastigion peirianneg yw'r adlyn sy'n cronni ar wyneb y gwresogydd. Mae polymerau tawdd yn tueddu i gadw at arwynebau solet yn eithaf hawdd yn enwedig os yw'r tymheredd lleol ymhell dros bwynt toddi y polymer. Mae haen fach yn glynu ac yn carboneiddio, gan insiwleiddio a rhoi hwb i dymheredd y wain leol hyd yn oed yn uwch, sy'n cyflymu'r baeddu ymhellach mewn cylch atgyfnerthu -. Mae rhinweddau cynhenid ​​nad ydynt yn glynu PFA yn rhoi lefel sylfaenol o ryddhad, fodd bynnag nid yw pob arwyneb PFA yn cael ei greu yn gyfartal. Mae maint yr ardal gyswllt rhwng y polymer tawdd a'r wain fflworopolymer yn cael ei bennu gan baramedr garwedd wyneb (Ra, gwyriad cyfartalog uchder wyneb o'r llinell gymedrig). Mae arwynebau llyfnach yn lleihau cyd-gloi mecanyddol ond gallant adael yr haen ffin o bolymer llonydd wrth ymyl y wal yn gyfan. Ar raddfa ficrosgopig, mae cyswllt gwirioneddol yn is ar gyfer arwynebau garw ac eto mae holltau'n cael eu ffurfio lle gall polymer sydd wedi'i ddifrodi gronni. Mae angen gwybodaeth am ymddygiad rheolegol y toddi polymer unigol a'r amodau cneifio wrth ddod i gysylltiad â'r gwresogydd wrth ddewis y garwedd mwyaf priodol.

Mecanwaith Baw Gludydd ar Arwynebau Fflworopolymer
Mae proses baeddu gludiog gwain PFA yn broses dri-cham, gan gynnwys gwlychu, cadw a charboneiddio. Yn ystod y cam gwlychu, mae polymer tawdd yn cwrdd ag arwyneb PFA ac yn ymledu yn ôl yr hafaliad Young-Dupre sy'n cysylltu'r ongl gyswllt ag egni arwyneb y solid a'r hylif. Mae egni arwyneb isel PFA (18-20 mN/m) yn arwain at onglau cyswllt mawr (100-120 gradd fel arfer ar gyfer thermoplastigion tawdd) ac felly grym gyrru isel ar gyfer lledaenu. Fodd bynnag, nid yw arwynebau go iawn yn hollol wastad. Mae'r wain PFA yn cynnwys copaon a dyffrynnoedd microsgopig sy'n ffurfio rhyngwyneb cyfansawdd, gyda'r polymer yn cysylltu â'r mannau uchaf yn unig. Ar wyneb ynni isel, mae'r garwedd yn cynyddu'r ongl cyswllt effeithiol hyd yn oed yn fwy, oherwydd bod aer neu anwedd yn cael ei ddal yn y cymoedd; mae model Cassie-Baxter yn rhagweld hyn. Mae'r effaith hon yn awgrymu y dylid arsylwi adlyniad polymer llawer llai ar arwynebau PFA mwy garw. Mae'r duedd hon yn cael ei chadarnhau gan ddata arbrofol ar gyfer nifer o doddi polymer: mae gan arwyneb PFA gyda Ra=1.5 µm onglau cyswllt statig 15-25 gradd yn uwch nag arwyneb tebyg fel arall gyda Ra=0.1 µm . Mae'r ardal gyswllt lai yn arwain at lai o wlychu ar y dechrau, gan hwyluso'r broses o gael gwared ar y defnynnau a lynir trwy symudiad hylif neu ddirgryniad cyn iddynt gyfuno'n ffilm barhaus.

Mae'r cam cadw yn fater gwahanol. Os yw gludedd y polymer yn ddigon isel ar y tymheredd gweithio, gall y grymoedd capilari lusgo'r deunydd tawdd i'r dyffrynnoedd pan fydd y polymer yn gwlychu'r copaon uchaf. Mewn achos o bolymer yn toddi gyda gludedd gwael (mynegai llif toddi > 20 g/10 munud) mae'r dyffrynnoedd yn gweithredu fel cronfeydd dŵr lle mae'r polymer wedi'i ddal ac yn diraddio'n raddol oherwydd yr amser preswylio hir ar dymheredd uwch. Mewn achos o doddi gludedd uchel (MFI < 5 g/10 munud) ni all y polymer lifo'n hawdd i ddyffrynnoedd is-micromedr ac felly mae'r garwedd uwch yn dal yn fanteisiol. Mae'r trawsnewid critigol yn digwydd ar gludedd 500–1,000 Pa. Mae arwynebau mwy garw yn arwain at adlyniad is uwchben y trothwy hwn ac oddi tano mae arwynebau llyfnach yn cael eu ffafrio wrth i ddyffrynnoedd ddod yn safleoedd cychwyn baeddu.

Carboneiddio a'r Cylch Budr Sy'n Cyflymu Ei Hun
Mae'r trydydd cam yn diffinio bywyd gwasanaeth ymarferol rhwng glanhau. Dadelfeniad thermol o bolymer wedi'i ddal mewn cafnau arwyneb neu glytiau ynghlwm ar arwynebau gwastad. Ar dymheredd gwresogydd PFA sy'n nodweddiadol ar gyfer prosesu polymer (200-260 gradd ar wyneb y wain) mae polymerau hydrocarbon yn cychwyn sisialiad cadwyn ac ocsidiad. Mae cynhyrchion diraddio yn creu golosg carbonaidd ag egni arwyneb uwch na PFA glân (~40-50 mN/m). Mae'r haen torgoch hon yn annog gwlychu ac adlyniad pellach, gan arwain at osod mwy o bolymerau yn yr un man. Mae swyddogaeth insiwleiddio'r haen torgoch yn rhoi hwb i'r tymheredd gwain lleol 10-30 gradd, felly mae'n dirywio'n gyflym. Unwaith y bydd torgoch wedi'i ffurfio, mae nodwedd fanteisiol anffon PFA yn cael ei cholli gan nad yw'r polymer yn cysylltu â PFA, mae'n cysylltu â torgoch sydd wedi dirywio. Yn dibynnu ar garwedd yr arwyneb PFA gwreiddiol, gellir tynnu'r haen torgoch gyntaf wrth lanhau. Gellir glanhau arwyneb llyfn PFA (Ra < 0.2 µm) trwy sychu'n fecanyddol neu fflysio toddyddion i ddileu'r rhan fwyaf o gynhyrchion dadelfennu. Nid yw glanhau ymosodol yn tynnu gronynnau torgoch o'r cafnau o PFA garw (Ra > 1.0 µm), sy'n gweithredu fel safleoedd cnewyllol ar gyfer ail-baeddu cyflym wrth ailgychwyn. Mae data o arsylwadau maes o osodwyr gludiog toddi poeth yn awgrymu bod yr optimwm yn yr ystod o 0.4 i 0.8 µm Ra ar gyfer gwresogyddion wedi'u gorchuddio â PFA. Mae hyn yn ddigon garw i osgoi gwlychu cychwynnol gan gludedd uchel yn toddi, ond yn ddigon llyfn i ganiatáu glanhau gweddillion torgoch yn llwyr gan doddyddion safonol neu abrasiad ysgafn.

Mesur yr ystod optimaidd o garwedd ar gyfer gwahanol fathau o bolymerau.
Rhoddir arweiniad meintiol ar gyfer manyleb garwedd arwyneb gan arbrofion baeddu rheoledig ar wresogydd PFA graddfa labordy wedi'i drochi mewn gwahanol doddi polymer. Mae'r gyfradd baeddu (màs polymer glynu fesul uned arwynebedd gwresogydd fesul uned amser) ar gyfer toddi polyolefin (polyethylen, polypropylen) sy'n cael ei drin ar 200-240 gradd yn amrywio ar hyd yr ystod garwedd o 0.1 i 2.0 µm gan ffactor o chwech. Ra=0.6–0.9 µm sy’n rhoi’r gyfradd baeddu isaf. Mae arwyneb llyfnach yn rhoi gwell gwlychu, fel bod gorchudd tenau, unffurf, ymlynol yn cael ei sicrhau sy'n carbonoli mewn 4 i 6 awr. Mae arwynebau garwach yn dal polymerau mewn cymoedd, ac felly'n ynysu nodiwlau torgoch sy'n ffurfio dyddodion macrosgopig mewn 8-12 awr. Mae'r garwedd optimwm yn arwain at gyswllt ysbeidiol lle mae'r polymer tawdd yn cysylltu dim ond brigau'r copaon â gofodau aer yn y dyffrynnoedd ac mae'r copaon wedi'u gwahanu'n ddigonol (y bylchiad brig ar gyfer Ra=0.8 µm yw 50–100 µm) i atal trapio capilari. Mae thermoplastigion peirianneg sy'n cael eu prosesu ar dymheredd uwch (260-300 gradd) fel polyamid neu polycarbonad yn diraddio'n thermol yn gyflymach, mae unrhyw swynau polymer sydd wedi'u dal o fewn 1-2 awr. Ar gyfer y deunyddiau hyn, mae arwyneb llyfnach (Ra=0.2–0.4 µm) yn cael ei ffafrio, gan ei fod yn lleihau agennau lle gall polymer aros am gyfnodau hir. Mae'r tymheredd prosesu uwch hefyd yn meddalu PFA ychydig (er bod ei bwynt toddi yn 305-315 gradd), sy'n ei gwneud hi'n haws i'r polymer wlychu arwynebau ynni isel hyd yn oed. Mae'r cyfnod glanhau a ganiateir byrrach yn golygu arwynebau y gellir eu hadfer yn llwyr heb fawr o ymdrech.

Gwain PFA - Siart Dewis Garwedd y Gwasanaeth Toddwch Polymer
Mae'r tabl isod yn cynnig ystodau o garwedd arwyneb ar gyfer gwain gwresogydd PFA yn seiliedig ar y teulu polymerau, tymheredd prosesu, gludedd toddi a'r weithdrefn lanhau ddisgwyliedig. Mae'r holl ganllawiau yn awgrymu trochi parhaus yn y toddi polymer heb unrhyw sychu mecanyddol na chrafwyr yn cyffwrdd â'r arwyneb gwresogi.

Teulu polymer ac amodau prosesu Ystod a argymhellir o Ra (μm) Prif fodd o wrthsefyll baeddu Cydweddoldeb glanhau
Hot melt adhesives (EVA, polyolefin) 150–180 °C high viscosity (>5,000 Pa·s) 0.7–1.0 Ongl cyswllt uchel yn atal gwlychu cychwynnol Mae'r cymoedd wedi'u llenwi ag aer oherwydd gludedd uchel Mae mwydo toddyddion yn tynnu'r gweddillion; dim glanhawyr sgraffiniol
Polyethylen (LDPE, HDPE), 200-230 gradd, gludedd canolig (500-2,000 Pa·s) 0.5–0.8 Cytbwys llai o wlybedd heb gafnau dwfn ar gyfer cronni toddyddion fflysio toddyddion cyfnodol neu lanhau meddal gyda weipar heb ei wehyddu
Polypropylen, gludedd canolig (400-1,500 Pa·s) 0.4–0.7 Tebyg i PE ond ychydig yn llyfnach i atal caethiwo torgoch tymheredd uchel Cemegau glanhau alcalïaidd ar gyfer gweddillion ocsidiedig
Polyamid (neilon) 250-280 gradd gludedd gwael (100-400 Pa·s) 0.2–0.4 Mae arwyneb llyfn yn osgoi tynnu capilari i mewn i ddyffrynnoedd; tymheredd uchel yn caniatáu ar gyfer glanweithdra trylwyr Glanhau toddyddion ymosodol neu costig; arwyneb llyfn yn caniatáu tynnu torgoch cyflawn Pholycarbonad, 280-300 gradd, gludedd cymedrol (50-200 PET neu PBT polyester 250-270 C Gludedd isel i ganolig 0.3-0.5 Pa s 0.15-0.30 llyfn iawn i osgoi unrhyw bolymer breswylio mewn holltau llyfn; dirywiad thermol arwyneb garw-18 Amlach o oriau glanhau cyflym); gyda dyffrynnoedd caboledig (gorffeniad arbennig) Angen cymysgedd o doddydd a sgraffiniad ysgafn
Toddiad fflworopolymer (FEP, PFA ei hun), 320-340 gradd (prin) 0.8-1.2 Angen arwyneb mwy garw gan nad yw fflworopolymerau yn glynu'n dda hyd yn oed ar dymheredd uchel Oeri a phlicio mecanyddol; arwyneb garw yn helpu rhyddhau
Polymer yn toddi gyda llenwyr (ffibr gwydr, mwynau, carbon du) 0.5-0.9 Digon garw i atal ymlyniad tawdd wedi'i lenwi; gall gronynnau llenwi sgraffinio arwynebau llyfn Mae traul sgraffiniol PFA yn debygol o Mae arwyneb cychwynnol garwach yn cynyddu bywyd 14.
Dulliau Cynhyrchu i Gael y Garwedd Angenrheidiol
Mae gan diwbiau PFA allwthiol safonol garwedd arwyneb mewnol mor-allwthiol o Ra=0.3–0.6 µm a garwedd arwyneb allanol o Ra=0.5–1.2 µm yn dibynnu ar ansawdd marw a chyfradd oeri. Mae gweithdrefnau pesgi allwthiad postio ar gael i gyflawni rheolaeth garwedd fanwl ar gyfer cymwysiadau sy'n mynnu hyn. Gall caboli mecanyddol sy'n defnyddio cyfryngau sgraffiniol mwy manwl yn olynol ostwng Ra i 0.05-0.1 µm, sy'n ddelfrydol ar gyfer polymerau tymheredd uchel gludedd isel. Fodd bynnag, mae sgleinio yn cael gwared ar orchudd allanol y PFA a gall ddatgelu bylchau neu halogion dyfnach. Ffordd fwy dibynadwy o ddarparu garwedd wedi'i reoleiddio yw nodi marw allwthio gweadog. Mae wyneb allanol y tiwb PFA yn cael y patrwm o'r arwynebau sy'n cael eu trin gan beiriannu rhyddhau trydanol (EDM) neu weadu laser yn ystod allwthio. Mae'r dull hwn yn cynhyrchu garwedd unffurf, atgenhedladwy heb unrhyw brosesau eilaidd. Gall y patrwm gwead fod yn isotropig (ar hap) neu wedi'i gyfeirio'n gyfochrog â chyfeiriad yr allwthio. Y cyfaddawd delfrydol ar gyfer gwasanaeth toddi polymer yw gwead isotropig gyda bylchau brig o 50-150 um, gan fod cyfeiriadedd ar hap yn dileu gwlychu ffafriol ar hyd marciau offer. Opsiwn arall yw rhoi haen denau o PFA (0.1-0.3mm) ar graidd metelaidd garw gan ddefnyddio cotio powdr electrostatig neu orchudd dip. Mae'r cotio yn cymryd siâp y topograffeg metel is-haenu ac mae'r garwedd arwyneb yn cael ei reoli gan baratoi'r swbstrad metel yn hytrach na'r fflworopolymer yn unig. Mae'r adeiladwaith cyfansawdd hwn yn galluogi goddefiannau garwedd mwy manwl gywir (±0.05 µm) na PFA allwthiol (±0.2–0.3 µm).

Goblygiadau ar gyfer Dilysu a Chynnal Maes
Ar gyfer gwresogyddion sydd eisoes yn cael eu defnyddio, gellir mesur y garwedd arwyneb go iawn gyda phroffiliomedr cludadwy neu dâp copi. Mae arwynebau PFA yn destun dirywiad dros amser oherwydd heneiddio thermol a sgraffiniad glanhau. Mae'n bosibl y bydd gwresogydd newydd sydd â Ra=0.6 µm yn datblygu Ra=1.2 µm ar ôl 2,000 o oriau gweithredu oherwydd chwyddo cymedrol o ganlyniad i dreiddiad cemegol a chracio micro o ganlyniad i feicio thermol. Os yw'r wyneb yn fwy garw na'r terfyn uchaf a argymhellir ar gyfer y polymer dan sylw, bydd baeddu yn digwydd yn gyflymach. Mae monitro garwder o bryd i'w gilydd yn caniatáu ailosod rhagfynegol cyn i faeddu fynd allan o reolaeth. Ar gyfer cymwysiadau gwresogi polymer pwysig, mae goddefgarwch garwedd arwyneb o ±0.1 μm o amgylch y gwerth targed yn gwarantu perfformiad ailadroddadwy. Yn ogystal, dylai'r fanyleb gynnwys paramedr cyfrif brig (Rpc, copaon y centimetr) i atal arwynebau sy'n bodloni gofynion Ra ond sydd â bylchau brig amhriodol- Ra=0.7 µm prin gyda chopaon wedi'u gwasgaru 300 µm oddi wrth ei gilydd yn trapio polymer yn wahanol i'r un Ra gyda bylchau o 50 µm. Gall manyleb lawn fod yn Ra=0.6 +/{- 0.1 um gyda Rpc > 50 copa/cm ac Rz (uchder uchaf cyfartalog) < 5.0 um. Gyda'i gilydd, mae'r tri ffactor hyn yn rhoi disgrifiad mwy trylwyr o'r rhyngweithio arwyneb â thoddiadau polymer na Ra yn unig.

Casgliad: Paru Rheoleg Toddwch, Ddim yn Rhagdybiaeth Heb Gludiad Cyffredinol, â Garwedd
Mae nodwedd anffon PFA yn darparu sylfaen ar gyfer ymwrthedd i baeddu gludiog gan doddi polymer, ond mae p'un a yw'r sail honno'n cael ei gwireddu'n ymarferol yn dibynnu ar garwedd yr arwyneb. Mae arwynebau ychydig yn arw (Ra=0.5-0.9 mm) yn lleihau gwlychu -toddiadau gludedd uchel cyntaf a gynhyrchir ar dymheredd cymedrol trwy gadw rhyngwyneb polymer aer cyfansawdd. Mae arwynebau llyfn (Ra=0.15–0.4 µm) ar gyfer toddi gludedd isel neu dymheredd uchel yn atal polymerau rhag cael eu dal yn y capilarïau mewn dyffrynnoedd arwyneb ac yn caniatáu tynnu cynhyrchion dadelfennu yn drylwyr. Yn aml mae nodi "PFA llyfn" heb oddefgarwch garwedd yn gadael y gorffeniad gwirioneddol i ddull diofyn y gwneuthurwr, a all fod yn optimaidd ar gyfer un math o bolymer ond nid ar gyfer un arall. Dylai peirianwyr sy'n prynu gwresogyddion PFA ar gyfer cymwysiadau toddi polymer dderbyn y gwerth Ra gan y cyflenwr a gofyn am adroddiad proffilometreg arwyneb, yna cydberthyn y garwedd â'r perfformiad baeddu a ragwelir gan ddefnyddio'r argymhellion yn y tabl dewis uchod. Y dull symlaf, cost rhataf, os yw'r amser segur sy'n gysylltiedig â baeddu yn fwy na'r terfynau derbyniol, yn aml yw newid y garwedd arwyneb rhagnodedig, nid newid pŵer neu geometreg y gwresogydd.