Спосіб обробки поверхні полімерного матеріалу

Винахід належить до галузі хімії, зокрема до технології обробки поверхні як штучних так і природних полімерних матеріалів під дією хвильової енергії або опромінення частками і може бути використаний для підвищення адгезивних властивостей при нанесенні лакофарбового, клейового або металевого покриття на рулоні та формуванні вироби із пластмас. Відомо спосіб обробки поверхні полімерного матеріалу в плазмі газового розряду при атмосферному тиску (див., напр., Технологическое применение низкотемпературной плазмы: Р. Оулет и др. пер. с англ. под ред. Семашко Н. Н., М.: Энергоатомиздат, 1983, C.37-38). Недоліком цього способу обробки поверхні полімерного матеріалу є необхідність використання високовольтних (більше 5000 В) високочастотних генераторів для підтримання газового розряду, що значно погіршує умови роботи обслуговуючого персоналу. Крім того, проведення обробки в плазмі газового розряду на повітрі в практично некерованій атмосфері, обмежує її е фективність. Відомо також спосіб обробки поверхні полімерного матеріалу (в плазмі газового розряду при пониженому тиску і визначеному складі газу), наприклад, в аргоні (див. пат. Японії N 2-84444, кл. С08 J 7/00, 1991 р.). В результаті обробки поверхня виробу стає стійкою до впливу вологи. Недоліком цього способу обробки поверхні полімерного матеріалу є неможливість значного підвищення адгезивних характеристик. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого є, вибраний як прототип, спосіб обробки поверхні полімерного матеріалу в плазмі газового розряду при пониженому тиску і визначеному складі газу (суміш аргону з азотом) (пат. Японії N 3-16975, кл. С08J7/00, 1991p.). Спосіб забезпечує підвищення адгезивних характеристик матеріалів, що містять фтор. Недоліком цього способу обробки поверхні полімерного матеріалу є незначне підвищення адгезивних характеристик матеріалів на основі поліолефінів. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб обробки поверхні полімерного матеріалу шляхом запровадження нових те хнологічних режимів, що дозволило б забезпечити суттєве підвищення адгезивних характеристик широкого класу полімерних матеріалів, як на основі поліолефінів, так і матеріалів, що містять фтор. Поставлена задача вирішується тим, що відповідно до запропонованого способу обробки поверхні полімерного матеріалу в плазмі газового розряду при пониженому тиску і визначеному складі газу, обробка проводиться в атмосфері, що містить від 75% до 85% кисню і від 25% до 15% аргону, при тиску від 0,1Па до 50Па і потужності від 1 до 10Вт×с/см 2. Обробка поверхні полімерного матеріалу в кисневій плазмі утворює на його поверхні летучі сполуки, які покидають поверхню, вільні радикали, перекисні групи, забезпечуючи при цьому підвищення поверхневої енергії і відповідно підвищення адгезивних характеристик поверхні. Добавка до складу газу від 25% до 15% аргону дозволяє підвищити ефективність утворення в умовах плазми атомарного кисню, який має високу хімічну активність. Вказане співвідношення кисню і аргону є оптимальним, оскільки підвищення вмісту аргону ви ще 25% призводить до зменшення концентрації хімічно активного газу, а зменшення вмісту аргону нижче 15% спричинює нестабільність плазми. Пониження тиску нижче 0,1Па призводить до різкого зменшення вкладу хімічної складової в загальний процес взаємодії частинок плазми з поверхнею, що обробляється, і, як наслідок, до зниження ефективності процесу. В свою чергу, підви щення тиску вище 50Па призводить до значного зростання потужності, необхідної для підтримки плазми. Зменшення потужності процесу обробки поверхні полімерного матеріалу нижче 1Вт×с/см 2 призводить до суттєвого зниження ефективності процесу, а підвищення потужності вище 10 Вт×с/см 2 може призвести до деструкції матеріалу, що обробляється, із зміною фізико-механічних характеристик і навіть форми виробів. Приклади виконання способу. В робочій камері установки для плазмохімічної обробки полімерних плівок встановлюють рулон полімерного матеріалу, наприклад, поліетилену шириною 60см, кінець плівки проводять за допомогою направляючих роликів через зону обробки і закріпляють на приймальному барабані. Робочу камеру установки відкачують до одержання тиску 0,01Па і відкривають подачу робочого газу (80% - кисень, 20% - аргон) до одержання тиску 0,6Па. Вмикають механізм протяжки полімерної плівки, який забезпечує швидкість переміщення плівки, наприклад, 5см/с. Після цього вмикають високочастотний (13,56МГц) магніторозрядний пристрій потужністю 350Вт і проводять обробку поверхні полімерної плівки при постійній швидкості її переміщення. Для припинення процесу обробки вимикають магніторозрядний пристрій, потім зупиняють протяжку полімерної плівки, перекривають подачу робочого газу, напускають в робочу камеру установки повітря, розгерметизують її і достають з неї приймальний барабан. Оцінка поверхневої енергії полімерної плівки показала підвищення її поверхневої енергії з 22,8мДж/м 2 (перед обробкою) до 47,5мДж/м 2 (після обробки). Вказане підвищення поверхневої енергії плівки забезпечило суттєве підвищення адгезії, як металевого алюмінієвого, так і лакофарбових покриттів.