注塑成型过程中塑料与金属之间的牢固粘接

塑料-金属复合部件已在工业制造中确立了牢固地位,在轻量化时代变得越来越重要。这种依照特性将两种材料的各自优势结合在一起的复合部件具有独特的优势:金属提供高强度和刚度,而塑料具有低密度,可提供更大的设计灵活性。

可靠的共价键是连接两种不同材料以产生高质、耐用和可重复制造产品的关键。 如果密封不当,塑料与金属材料之间的接合面将成为潜在危险因素。

与共混改性塑料制造商AKRO-PLASTIC GmbH合作,Plasmatreat开发了一种复合材料注塑成型工艺,不仅可以大大提高粘接附着力,而且还能集成到批量生产线中。PlasmaPlus®等离子镀膜技术是Plasma-SealTight®工艺的核心。这种涂层有助于在两种材料之间形成共价键结合,从而生产出强度高且抗介质渗透的混合部件。

Plasma-SealTight®等离子工艺:可靠、可重复生产且环保

Plasma-SealTight®涂层工艺被设计为供连续生产系统使用的自动化在线解决方案,可完全集成到注塑成型生产线中。整个概念中的所有工艺部件(等离子聚合物镀层、塑料配方、工艺参数)都精确匹配,以确保即使在高负荷生产条件下,该工艺也是可靠且可重复的。

第一步,使用Openair-Plasma®常压等离子处理技术对金属嵌件的表面进行精细清洗。清洗后,立即在金属表面涂覆一层促进粘附、耐腐蚀的等离子聚合物镀层。等离子清洗和等离子镀膜过程都在几秒钟内完成,并且具有区域选择性,即仅作用于目标区域。然后,在随后的注塑成型过程中将热塑性塑料注塑到已镀膜的金属上。

传统流程中采用的预处理工序,如溶剂型底涂对环境有害,它完全可以被Plasma-SealTight®涂层工艺取代,而且质量不输前者。

与使用附着力促进剂相比,粘合强度更高

Plasma-SealTight® 涂层在分子层面上与金属(不锈钢、铜、铝、钢)进行键合,同时形成的有机化合物(功能基团)可确保金属与塑料之间的牢固粘接。

采用Plasma-SealTight®涂层工艺处理后,塑料和金属之间的拉伸剪切强度可以达到40 MPa以上。  等离子体涂层工艺相比于使用附着力促进剂、激光微细加工或蚀刻等技术能够大大提升粘合强度。

抗介质渗透的混合粘接

水分可以穿透边界层,扩散到没有化学键合的材料表面。如果与氧气结合,水就会腐蚀混合材料中的金属嵌入物,从而导致零部件功能失效或层离。

Plasma-SealTight®涂层的功效

等离子聚合物层通过填充最小的空隙处并在金属表面形成共价键力来防止侵蚀性介质的渗透。这种密封保护性能长期稳定提供对水、盐溶液、油和气体的屏障,并防止这些介质渗入材料。

Plasma-SealTight®等离子技术的优势

  • 提高零部件质量 在接合面处抗介质渗透 可以完全集成到注塑成型生产线中 工艺可靠性高且可重复 完全不使用溶剂、底漆和酸 极少使用化学品(前驱体) 没有挥发性有机化合物排放

注塑成型过程中塑料与金属之间的牢固粘接。

采用Plasma-SealTight®工艺进行镀膜的全套解决方案

Plasmatreat开发的一站式全自动PTU1212等离子体处理单元,可安装在生产车间进行Plasma-SealTight® 涂层加工处理。该系统可适用于任何传统的注塑成型机,能够对大量生产的塑料-金属部件进行非常快速且环保的在线预处理。

从发生器、机器人、控制技术、PCU等离子体控制单元和等离子体喷枪到电缆与耗材,预处理工艺所需的装备在PTU1212内一应俱全。

等离子体工艺工程技术在混合部件自动化制造中的应用

并排布置两把等离子喷枪进行等离子处理。首先,机器人或者一套相对简单的XY轴系统会将金属嵌件送至Openair-Plasma® 喷枪下方。喷枪从这里对嵌件表面进行分子级精细清洗,去除所有污染物,并使表面获得最佳的润湿条件。清洗完成后,第二套等离子体系统会立即采用Plasma-SealTight® 工艺为金属嵌件喷镀功能性涂层。

Plasma-SealTight®工艺一览

创新和降低成本

  • 面向全球的行业解决方案 可在线集成到注塑成型生产线中(省去了外运的必要) 流程可靠且可重复 开发潜力大(新材料组合) 以超高速度完成区域选择性预处理

提升工件品质

  • 显著提高粘接附着力 金属嵌体的防腐保护 在接合面处抗介质渗透 高精度且可重复的复合工艺确保产品品质始终如一

环保和可持续性

  • 完全不使用溶剂、底漆和酸 没有挥发性有机化合物排放 极少使用化学品(前驱体) 通过能耗低的等离子体单元实现高能效 通过省去工件半成品的运输提高能效