تمیزکاری سطح توسط پلاسما

پردازش با پلاسما سطح در حقیقت یک عملیات سطحی است که تنها لایه بالایی را تحت تأثیر قرار می دهد. در فرایند تمیز کاری سطح، گاز های بی اثر(ارگون، هلیوم) و اکسیژن استفاده می شود. در فرایند تمیزکاری سطح آلودگی های آلی مانند روغن، پلیمرها و ... از طریق کنده شدن از سطح حذف می شوند. حذف آلودگی از سطح مانند آلودگی های پلیمری طی کاهش هیدروژن با تشکیل رادیکال های آزاد و گسستن پیوندهای زنجیره ای تحت تأثیر یون، رادیکال های آزاد و الکترون پلاسما انجام می گیرد تا آنجا که وزن مولکولی مواد روی سطح آنقدر کم می شود که در خلاء بخار می شوند. فرآیندهای فعال سازی سطح توسط پلاسما توسط گازهایی مانند اکسیژن، آمونیاک، و یا اکسید نیتروژن و گازهای دیگری که حاوی کربن نیستند، انجام می شود. در نتیجه این فرایند عوامل مختلف گاز و سطح با هم پیوند می خورند.
مثلا برای یک سطح پلی اتیلنی که به طور معمول کربن و هیدروژن اندکی دارد، طی پردازش پلاسمایی سطح می تواند فعال شود و تولید گروه های عاملی مانند هیدروکسیل ، کربونیل، پراکسی، کربوکسیلیک، آمینو و آمین اتفاق می افتد. جدا شدن هیدروژن سبب تولیدرادیکال در پلاسما و تشکیل گروه های عاملی در زنجیره پلیمری سطح می شود. ایجاد این عامل های شیمیایی فعال در سطح تقریباً هر فیبر یا سطح پلیمری سبب تغییر ویژگی های چسبندگی آن می شود که یک نکته مهم در تولید پارچه های فنی است.
تصاویر SEM یک نمونه سطوح الیاف پنبه اصلاح شده با پلاسما در نشان داده شده است. مورفولوژی نمونه پنبه تغییرات کوچکی در سطح تحت پردازش با پلاسما کرونای هوا و پلاسمای بخار آب در فشار کم نشان می دهد. تصویر میکروسکوپ الکترونی از الیاف پنبه پردازش نشده (شکل 1- 1a) نشان می دهد مورفولوژی سطح پردازش نشده شیاردار با ماکرو فیبریل هایی که عمدتاً در جهت محور الیاف قرار گرفته می باشد. خطوط ماکرو فیبریل هنوز هم قابل مشاهده هستند و به واسطه حضور یک لایه آمورف که فیبر را می پوشاند، صاف و مجزا هستند.
سطح پنبه پردازش شده با پلاسمای کرونا راه راه، تمیز و دارای میکروفیبریل هایی متمایزتر است(شکل 1- 1 b). ساختار الیاف پنبه پردازش شده با پلاسما بخار آب با فشار کم همان اثر را دارد (شکل 1- 1 c) و شیاردار و دارای ساختار میکروفیبریل با طرحی بسیار واضح تر است. مورفولوژی سطح الیاف پنبه پردازش شده با پلاسمای CF4 نسبت به سطوح پردازش شده با پلاسمای کرونا وپلاسمای بخار آب کم فشار بسیار متفاوت است (شکل 1- 1 d). سطح الیاف پنبه پردازش شده با پلاسمای CF4بسیار زبر و دارای نانو ساختاری با ابعاد دانه ها تقریبا بین 150 و 500 نانومتر است. گسستگی انرژی مولکول پلاسما دلیل چنین سطح پر از کنده کاری است. رادیکال های OH و O بسیار واکنش پذیر هستند و کنده کاری زیادی را بر سطح سلولز سبب می شوند. اتم فلوئورین در گسستن پیوند هیدروژن در مرحله اول از واکنش اکسیداسیون کارآمد است. علاوه بر این، حضور اتم فلوئور در پلاسما افزایش تفکیک اکسیژن، افزایش بیشتر نرخ کندن است. CF4 رایج ترین گاز است که به اکسیژن اضافه شده و اکسیژن اتمی در پلاسما و نرخ کنده کاری پلیمر را افزایش می کند. در حالی که خصوصیات سطح پنبه تحت پردازش با پلاسما تغییرمی کند، خواص مکانیکی پارچه های پنبه ای بعد از پلاسما تغییر نمی کند.


شکل 1- 1: تصاویر SEM الیاف پنبه (a)پردازش نشده، (b) تحت پردازش با پلاسمای کرونا، (c) تحت پردازش با پلاسمای بخار آب کم فشار ، (d) پردازش شده با پلاسمای CF4.



  • تاریخ درج: 1395/06/06

ثبت درخواست پیش فاکتور کاتالوگ عمومی نظر سنجی صندوق انتقادات و پیشنهادات عضویت در خبرنامه
طراحی سایت و سئو توسط کاسپید