不同材质间的贴合技术

发表时间:2016/6/29 浏览:10137

标签:贴合技术 贴合  所属专题:模切加工专题

愈来愈多的塑胶材料被广泛的使用在电子市场上,而这些材料中有些为低能量表面 (Low Surface Energy) 的材质。由于低能量材质的表面在贴合时,会发生黏性不佳的限象。必要时,可经由表面处理的技术,来提升材料间的接合强度。因此,针对低能量表面的材质,其表面处理的方式,及技术探讨的内容将会是重要的话题。
将不同材质贴合在一起的化学物质称为接著剂 (Adhesive),而不同材质间所形成的接合强度称之为黏性 (Adhesion) ,相对于接著计本身内部的强度则称为内聚力 (Cohesion)。当一种高性能的胶或胶带被创造出来时,其本身就已具备良好的内聚力。此时,增加表面的黏性对整体的贴合强度是非常重要地。

当接著剂涂佈在被贴物的表面以后,时间与温度是表面湿润 (Surface Wetting) 重要的因素。时间愈长,接著剂在表面的湿润愈好,而温度愈高,则接著剂愈容易流动。所以说,升高温度可以帮助缩短表面湿润所需要的时间。
另一方面,被涂物的表面能量 (Surface Energy) , 也是引响接著剂在表面湿润的重要因素,其物质表面能量的大小,会直接引响接著剂在表面的贴合强度。所以,选择表面张力较低的接著剂,将对黏性有决定性的引响。例如,金属及玻璃的材质,其表面能量大于200 (dyne/cm) ,选择接著剂较为容易。反观,PP及PE塑胶材质,其表面能量小于31 (dyne/cm),则选择接著剂较为困难。
被贴物表面能量与贴合加工所需的成本有直接的关系,表面能量愈低的材质,愈不容易贴合,必须藉由表面处理的技术或其它材料改质的方法,将表面能量提升。因此,贴合加工所需的成本,会明显的增加,所以对于不同的材质,依其表面能量与贴合成本的关系如下:
有效的表面处理包含1). 表面的清洁,2). 表面的研磨,3). 底胶的涂佈。首先,表面清洁的理由在于清除油渍及灰尘等表面污染物,一般可使用温和的清洁剂或溶剂来清洁,无论接著剂的黏性有多强或是表面能量有多高,不清洁的表面往往是造成贴合失败的主因。其次,表面研磨的目标著重于增加接处的总表面积,及除去表面的氧化层 (如生鏽),进而大幅提高表面能量的可能性。最后,底胶涂佈的主要策略,是让表面能够承受最大量的接著剂或上胶涂层,而不同底胶间的效能比较,则依其个别成份有所差异。
一般而言,粗造的表面最好于上胶涂佈前,能轻轻地研磨至较为平整。同时,使用较厚的胶层,不但有利于将表面的间隙填满,而且有助于避免在贴合线 (bond line) 上,产生微小的气泡,需要特别注意表面是否产生黏性较脆弱的氧化层或边界层 (boundary layer) 。反之,对于光滑的表面,如果接著剂的能量低于被贴物的表面能,则有利于表面湿润。同样地,轻度地研磨有助于增加接触的总表面积。此时,表面能量是黏性最早大的因素,需特别注意表面是否含有可塑剂等物质,此类会游离到表面,进而产生黏性较脆弱的边界层。

涂底胶的目的是改善表面能量,使接著剂在被涂物上更容易流动或表面湿润,可以增加单位面积内,所能够承受最大量的接著剂或上胶涂层。底胶的功能,除改善表面能量外,同时还包含增加总表面积、增加表面的官能基、以及提升分子与分子间的交互作用等不同的目的。

电晕 (Corona) 或 火燄 (Flame) 的表面处理技术,可用来快速提升表面能量。但是,其效能会随著与空气接处的时间拉长而慢慢地消失,特别是对PP/PE及PET塑胶材质等。所以接著剂必须在表面处理后,儘快地涂佈完成。另外,此种表面处理方式,可单独使用或结合底胶的作用,达到最佳的贴合强度。

对于一般较难贴合的低表面能塑胶材质,有下列常用的底胶供大家参考使用。

除了上述的表面处理技术之外,变更接著部位设计 (bond join design) ,也是一个非常有效的方法。

良好的部位设计,如使用剪切力 (Shear) 及正向力 (Tensile) 的组合,是增强接合强度的基础设计。

同时,儘量避免使用开裂力 (Cleavage) 及拨离力 (Peel) 的设计,可以减少接合强度的设计问题产生。

下列为一些基础的接著设计,可供大家参考。


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陈桂林 发表于:2016/6/30 0:14:38
还是不错,可以支持一下....
何丽梅 发表于:2016/6/29 23:49:18
发现要充充电了,不然都落伍了。
刘文平 发表于:2016/6/29 23:19:52
这个行业做久了,发现企业都会要经过一些不同的发展阶段。
叶汉清 发表于:2016/6/29 22:14:45
有些点分析的透彻,小编还是有水平的。
黄福添 发表于:2016/6/29 20:43:32
是个值得深思的问题。