3. PLASTÄ°K MALZEMELERDE YÜZEYHAZIRLAMA

Yapıştırmada yüzeylerin yapışmaya karşı gösterdiÄŸi mekanikbir direnç vardır. Uygulanan iÅŸlem ile yapışma olacak bölgelerde bir iyileÅŸtirme yapılır, fakat bu sırada malzemenin yoÄŸunluÄŸunda veya genel özelliklerinde bir deÄŸiÅŸim gerçekleÅŸmez.Plastik yüzey enerjisinde bir artış, polimer zincirlerininbirleÅŸmesi ile oluÅŸur. HalojenlenmiÅŸ polimerler, örneÄŸin florlupolimerler için, yüzey modifikasyonu önemli bir halojenasyon,klorin ve florin atomu verdiÄŸinde, yüzey moleküllerininkaldırılmasını içerir. Genel olarak, yüzey iÅŸlemleri plastik yüzey için bir enerji transferi olarak görülebilir. Plastik malzemeler arasında oluÅŸan düÅŸük yüzey enerjilerinin yenilebilmesi için özel bazı yapıştırıcılar imal edilmektedir. Özellikle epoksi-poliamid yapıştırıcılar, plastik malzeme yüzeylerindeiyi sonuçlar alınmasını saÄŸlamaktadır. Özel durumlarda malzeme yüzeyine yapıştırma öncesi ön hazırlık iÅŸlemleri uygulanırken, bazı durumlarda uygulanmadan yapıştırmanın gerçekleÅŸmesi saÄŸlanabilmektedir. Fakat özellikle PTFE, PE,PP gibi malzemeler, düÅŸük yüzey enerjilerinden dolayı yapıştırma öncesi ön yüzey iÅŸlemlerine tabi tutulmadan, birleÅŸme saÄŸlanamamaktadır. Plastik malzeme yüzeylerinde oluÅŸan gerilme deÄŸerleri ve yapıştırma sırasında malzeme yüzeyinde herhangi bir iÅŸlem uygulanmadan yapılan yapıştırma iÅŸlemlerinde karşılaşılan baÅŸarısız durumlara ait deÄŸerler, Tablo 2’deverilmiÅŸtir.

Tablo 2. Plastik Malzemelerin Yapıştırılma Sonrası Yüzey Durumları [5]PlastikMalzemeGerilme DeÄŸeri(N/mm2)BaÅŸarısız Yüzeyler

PTFE 1,2 Ara yüzey

PVF 26,4 Ara yüzey/Alt yüzey

PE (LD) 0,7 Ara yüzey

Nylon 11 16,7 Ara yüzey/Alt yüzey

PET 17,2 Ara yüzey/Alt yüzey

Nylon 6 11,2 Ara yüzey/Alt yüzey

Nylon 6.6 18,6 Ara yüzey/Alt yüzey

Plastik malzemelerin yapıştırılması sırasında iyi bir yapışmanın elde edilebilmesi için sadece baÄŸ oluÅŸturmasını istediÄŸimiz yüzeyler uygun ÅŸekilde hazırlanmalıdır. Yüzey ileilgili iÅŸlemler bittikten sonra baÄŸ oluÅŸturulmalıdır. Plastik malzemelerin sahip oldukları düÅŸük yüzey enerjisi deÄŸerini arttırabilmek için, malzeme yüzeyine uygulanan iÅŸlemler ile ıslanabilirlik miktarı arttırılarak, yapışma adına daha saÄŸlıklı yüzey baÄŸlarının kurulması amaçlanır. Genel olarak yüzey iÅŸlemlerinin uygulanma nedeni, plastik malzeme yüzeyineenerji transferi saÄŸlamaktır  Mekanik aşındırma veya sıvı esaslı kimyasal teknikler kullanılmadan yüzeyin deÄŸiÅŸtirilmesi amacıyla birkaç iÅŸlem geliÅŸtirilmiÅŸtir. Bunlar özellikle fiziksel olarak uyarılmış, oksidatif iÅŸlemler tarafından plastik yüzeylerin uygun kimyasal deÄŸiÅŸimi saÄŸlaması amacıyla geliÅŸtirilmiÅŸtir. Bu iÅŸlemlerin bazıları aynı zamanda iÅŸlenen yüzeyin deÄŸiÅŸtirilmesi sırasında diÄŸer kimyasal elementleri ortaya çıkarır.  

Tablo 3’te plastik malzemeleriçin uygulanan temel yüzey hazırlama metotları verilmiÅŸtir[6].

Plastik malzemelerin yüzey enerjileri ve yapışma kaliteleri,

mekanik aşındırma,

kimyasal daÄŸlama,

alev ile daÄŸlama,

korona ve plazma iÅŸlemleri ile arttırılabilmektedir. Bu yüzey iÅŸlemleri  detaylı olarak incelenecek olursa;

3.1 Mekanik Aşındırma

Mekanik aşındırma ile elde edilen yüzey pürüzlendirme vezımparalama iÅŸlemi, plastik malzemelerde de aynı metal malzemelerdeelde edilen özelliÄŸin saÄŸlanması için uygulanır [7].Plastiklerde yapılan mekanik aşındırmada amaç, gevÅŸek kararsız polimerlerin temas yüzeylerini arttırmaktır. Mekanikaşındırma için uygulama yapılacak plastik yüzeyde dekoratifamaçlı kullanım söz konusu olmamaktadır. Ayrıca malzemeninüstüne kaplama ya da film ÅŸeklinde bir tabaka da var iseyöntem baÅŸarılı sonuç vermez. Yapıştırmanın kolaylığı açısındanmalzeme yüzeyinin mümkün olduÄŸu oranda geniÅŸ olmasıistenir. Malzeme yüzeyine kazandırılacak belirli bir pürüzlülükoranı sayesinde malzeme üzerinde yapıştırıcının yoÄŸun olarakdağılması ve tutunacak geniÅŸ bir alan bulması saÄŸlanır. Böylece arada oluÅŸan kimyasal baÄŸ daha güçlü olacaktır. Mekanikaşındırma yöntemi de temelinde bunu amaçlar [4,5]. Mekanikaşındırma bir tür zımparalama iÅŸlemidir. Plastik malzemeninyapısına ve istenilen yüzey pürüzlülük miktarına baÄŸlı olarakseçilecek uygun zımpara ile yapıştırılmaya uygun yüzey eldeedilir. Zımparalanacak yüzey ile kullanılan zımpara kalitesiuyumlu olmalıdır. Aksi takdirde yapılacak zımparalama iÅŸlemiyüzeye zarar verebilir ve istenilen baÄŸlantı dayanımı düÅŸer.

3.2 Kimyasal DaÄŸlama

Kimyasal daÄŸlama yöntemi plastik malzemeler için en etkin yüzey iÅŸlemlerinden biridir. Kimyasal daÄŸlama iÅŸlemlerin de farklı kimyasalların karışımından oluÅŸan ve her malzeme içinfarklı daÄŸlama çözeltisi ve daÄŸlama reaktifleri kullanılmaktadır.Yüzeyde su, alkol, gliserin, glikol, asit ve alkali gibi kimyasallarınkarıştırılmasından elde edilen çözeltiler kullanılır.Çözelti, yapıştırılacak olan yüzey üzerine dökülerek belirlibir süre etki ettirilir. Çözelti, numune üzerine döküldüÄŸündemalzeme yapısında bulunan fazlar ve tane sınırları anot, diÄŸerbölgeler ise katot görevi yapar. Anot olan bölgeler aşınır, katotbölgeler ise aşınmazlar. Aşınan yüzey yapışmanın daha dayanıklıolabilmesi için olanak saÄŸlar. Genellikle poliolefin, ABS,polistiren, polipenoloksit ve asetal gibi plastikler için kromikasit daÄŸlaması önerilmektedir. DaÄŸlamanın etkisi malzemeleregöre farklılıklar göstermektedir. DaÄŸlama zamanı ve sıcaklığınartması, polipropilende sadece daÄŸlama derinliÄŸini arttırırken,polietilende derinlikle birlikte oksidasyon derecesini de arttırmaktadır.Yapılan iÅŸlem ile kimyasal kompozisyon ve morfolojideÄŸiÅŸtirilerek yüzey enerjisi maksimum seviyeye çıkarılır.Kimyasal daÄŸlama genellikle hidrojen, dipol, van der Waals,iyon ve kovalent baÄŸa sahip malzemelerde uygulanabilir. BuiÅŸlem ile malzemenin kimyasal ve mekanik özellikleri deÄŸiÅŸtirilir.Ä°ÅŸlem öncesi yüzey kontrol edilmelidir. Ä°ÅŸlemin yapılacağıyüzey öncelikle bir deterjan veya sabun ile temizlendiktensonra iÅŸlem uygulanabilir [4]. Yüzey temiz deÄŸilse yapışmayısaÄŸlayacak ıslanma enerjisi yeterli olmayacaktır. Bu durumdakimyasal bir daÄŸlayıcı kullanmak faydalıdır. Kullanılan çözeltideasit, baz, oksitleyici veya klorlayıcı aktif kimyasallarvardır. Kimyasal daÄŸlama tek başına yapılabileceÄŸi gibi, öncesindeyüzey üzerine uygulanan bir zımparalama sonrası da mekanikaşındırma ile birlikte kullanılabilir. Ä°ÅŸlem sonrası yüzeyyüksek sıcaklıkta kurutulur ve su ile yıkanır. Yapıştırıcı sürülmedenönce kimyasal daÄŸlayıcı, yüzeyden uzaklaÅŸtırılmalıdır.

3.3 Alev ile DaÄŸlama

Alev ile daÄŸlama yüzey iÅŸlemleri içerisinde en çok kullanılanyöntemlerden biridir. Düzensiz ve eÄŸimli yüzeylerde dikkatlikullanılması durumunda esnek ve güvenilir yüzey  birleÅŸtirmelerisaÄŸlar. Alev ile yüzey hazırlama, çoÄŸunlukla polietilenve polipropilen yüzeylerin yapıştırılmasında kullanılmaktadır.Poliefin, poliasetal ve politeraftalat gibi birçok plastikmalzeme de, yüzey enerjilerini artırmak için alev ile daÄŸlanabilir.Ä°ÅŸlem sırasında oksijence zengin hidrokarbonlardanoluÅŸan bir gaz kullanılır. Bu gaz yüzeyde bulunan hidrojenoksijenarasında elektrokimyasal deÄŸiÅŸim ile yüzey iÅŸleminingerçekleÅŸtirilmesini saÄŸlar. Alev yüzeyde biraz oksidasyonaneden olur ancak yüzey enerjisini artırır [4]. Plastik malzemeninbileÅŸenleri uygun alev uygulaması açısından önemlidir.Ayrıca hava oranı, brülör tipi, gaz akış hızı, alev mesafesi vealev geçiÅŸ hızı, gaz tipi, uygulamanın doÄŸru yapılabilmesi içinönemlidir. Genellikle uygun koÅŸulların saÄŸlanması ve deneyindikkatli yapılması önemli bir noktadır.

3.4 Korona Ä°ÅŸlemi

Korona, bir elektriksel alan içerisinde elektron hızlandırılmışiyon ve yüklü parçacıkların bir akışı ÅŸeklinde meydana gelir.Hava veya diÄŸer gazlar ile doldurulmuÅŸ bir boÅŸluk içerisindedaha fazla iyon üretimi ile nötr moleküller oluÅŸturulur.Yüksek bir gerilim altında hızlı parçacık çarpışmaları ile birkorona oluÅŸturulur. Korona, atmosferik basınç altında gerçekleÅŸtirilir.Plazma iÅŸleminde ise vakum ve düÅŸük sıcaklıkgerekmektedir. Bu durum korona için avantaj saÄŸlamaktadır.Genellikle poliolefin (PO) film malzemelerde kullanılır. Buyöntemde, plastik madde, yüksek frekanslı, yüksek gerilim ilealternatif akım tarafından üretilen bir korona deÅŸarjına maruzkalmaktadır. Korona iÅŸleminde iyonize olmuÅŸ hava üzerindenyüksek voltaj geçirilerek elektrik enerjisinin yüzeye deÅŸarjolma mantığı kullanılır [4]. Polietilen gibi hem amorf hemde kristalli yapıya sahip malzemelerin sahip oldukları amorf,ÅŸekilsiz bölge hedef alınır ve yüzeydeki pürüzlülük miktarıarttırılır. Yüzeyde meydana gelen kama etkisinden dolayı yapıştırıcınıntutunacağı yüzey alanı daha fazla olacaktır.Plastik film tabakalarda, korona ile saÄŸlanan elektriksel boÅŸalım,yüzeyin ıslanabilirliÄŸini arttırmaktadır 

yapılacak bir kaplama, boya, baskı vb. için bir elektrot, uygulanacakfilm tabakası, iletken bir rulo ve elektrik akımınınoluÅŸmasını saÄŸlayacak bir hava akım boÅŸluÄŸunun olmasıgerekir. Güçlü bir korona iÅŸlemi için, daha aktif olan yüzey,farklı kutup ara yüzleri ile reaksiyona girer. Sistemde elektrotiletken rulo ile etkileÅŸim içerisinde oluÅŸturacağı elektrikkıvılcımı yardımıyla film tabakanın üzerinde istenilen yüzeygeometrisi oluÅŸturulur.

3.5 Plazma Ä°ÅŸlemi

Genellikle poliolefin, polyester ve birçok malzemede kullanılabilir.Plazma yüzeyi temizlemek için kullanılabilir. Plastikmalzeme yüzeyi düÅŸük basınç altında argon, helyum, oksijengibi bir asal gaz ile bombardımana tutulur [9]. Burada amaçyüzeydeki molekülleri, aktive edilmiÅŸ asal gaz iyonları ileçapraz baÄŸlayarak yapıştırmanın kuvvetini arttırmaktır. Busüreçte, atomlar güçlü, ıslatılabilir ve çapraz baÄŸlanmış birpolimer yüzeyi elde etmeyi amaçlar. Yüzey üzerinde birikebilengaz, oluÅŸan reaksiyonda kullanılabilir. Malzeme yüzeyindeoluÅŸan iÅŸleme soÄŸuk plazma denilir. Sistem oda sıcaklığındaçalıştırıldığı için bu ÅŸekilde adlandırılmıştır. SoÄŸukplazma, vakum ortamında radyo frekansı (13,56 MHz) veyamikrodalga fırın (2450 MHz) akımı kullanılarak istenilen gazında bulunduÄŸu bir vakum odasında gerçekleÅŸtirilir (Åžekil3). Plastik yüzeylerinde genellikle 13,56 MHz frekans tercihedilmektedir. Gazın içerisinde bulunan enerji vakumlu oda içinde elektronlar, iyonlar, serbest radikallerve yarı kararlı ürünler halinde enerji oluÅŸtururlar[4, 10]. Aslında plazma yüzey iÅŸlemlerindebirçok gaz kullanılabilir, fakat özellikle soÄŸukplazma uygulamalarında oksijen yoÄŸun olarakkullanılır. Sistemde kullanılan gaz ile oluÅŸanreaksiyon çemberinde atomlar, moleküller,iyonlar, elektronlar, serbest radikaller ve yarıkararlı yapılarla karşılaşılır. Plazma iÅŸlemindeoluÅŸan elektronlar ve serbest yüzey radikalleripolimer yüzeyindeki kovalent baÄŸları koparıpÅŸekillendirebilir. OluÅŸan serbest elektronlaristenilen ÅŸekilde bir yüzey için kombinasyonoluÅŸtururlar. Öncesinde belirlenen süreye vesıcaklığa ulaşıldığında radyo frekansı kapanırve yüzeyde oluÅŸan ÅŸekil kendisini korur. Plastiklerinyüzey deÄŸiÅŸiklikleri için elveriÅŸlidirancak ekipmanın pahalı olması ve iÅŸlemin vakumortamında gerçekleÅŸtirilmesi geniÅŸ çaptakullanımını sınırlamaktadır.