Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок "коронным разрядом" на свойства поверхности Нгуен Куок Хунг

Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок
<
Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Нгуен Куок Хунг. Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок "коронным разрядом" на свойства поверхности : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.06 / Нгуен Куок Хунг; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева].- Москва, 2009.- 121 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1386

Содержание к диссертации

Введение

1. Литературный обзор 6

1.1. Природа коронного разряда 6

1.2. Применение коронного разряда для улучшения адгезии плёночных материалов 8

1.3. Изменение поверхностных свойств полимерных плёнок при обработке коронным разрядом 11

1.4. Электретное состояние полимеров 14

1.5. Взаимодействие активных частиц плазмы коронного разряда с полимерными плёнками 18

1.5.1. Плазмохимическое окисление 19

1.5.2. Плазмохимическое азотирование 21

1.6. Эффект старения полимерных плёнок, обработанных в плазме коронного разряда 22

1.7. Факторы, влияющие на процесс обработки коронным разрядом... 24

1.8. Адгезия 25

1.8.1. Основные теории дгезии 25

1.8.1.1. Механическая теория 26

1.8.1.2. Диффузионная теория 27

1.8.1.3. Адсорбционная теория адгезии 29

1.8.1.4. Электрическая теория адгезии 30

1.8.1.5. Молекулярная теория адгезии 32

1.8.2. Работа адгезии 32

1.8.3. Механизм процессов формирования адгезионого взаимодействия 35

1.9. Метод ИК- спектроскопии 37

1.9.1. Исследование поверхностных слоев полимеров 40

1.9.2. Изучение состава и структуры полимеров 42

Заключение по литературному обзору 45

2. Объекты и методы исследований 47

2.1. Полимерные пленки, используемые в работе 47

2.2. Устройства для обработки пленок коронным разрядом 48

2.3. Измерение краевого угла смачивания и расчет работы адгезии 51

2.4. Методика ИК-спектроскопических исследований с использованием приставки МШТВО 54

2.5. Измерение плотности поверхностного заряда 56

2.6. Печатные краски 58

2.7. Пробопечатное устройство FlexiProof 100 59

2.8. Топография поверхности: методы и аппаратура 61

3. Результаты научных исследований 65

3.1. Зависимость угла смачивания и работа адгезии жидкости от параметров обработки КР 65

3.1.1. От толщины плёнки 65

3.1.2. От силы тока 66

3.1.3. От скорости протяжки пленок 71

3.1.4. От ширины обрабатывающих электродов 73

3.2. Кинетика изменения угла смачивания и работа адгезии при хранении обработанных пленок 76

3.2.1. От времени воздействия при обработке пленок 77

3.2.2. От времени хранения после обработки 19

3.2.3. Влияние внешней среды на эффективность обработки 80

4. Обсуждение экспериментальных результатов 87

4.1. Влияние КР на качество печати 87

4.2. Зависимость распределения порошка на обработанной пленке 89

4.3. Исследование поверхности пленок, обработанных коронным разрядом, методами зондовой микроскопии 90

4.4. ИК-спектроскопия плёнок 95

4.5. Корреляция между углом смачивания и натяжения смачивания при контроле эффективности обработки поверхности 97

4.6. Зависимость поверхностной плотности заряда от зазора коронного разряда 99

4.7. Определение оптической плотности краски до и после отслаивания 101

Заключение 109

Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов 111

Список использованной литературы 112

Введение к работе

Актуальность темы. Обработка «коронным разрядом» широко применяется при производстве многослойных пленок для упаковки и при нанесении на них печати. Однако конкретных рекомендаций, позволяющих направленно обеспечивать требуемый уровень адгезионного взаимодействия, до сих пор не выработано, либо они являются предметом «ноу-хау» фирм, производящих соответствующее оборудование. Но даже при соблюдении рекомендаций на производстве часто возникают ситуации, приводящие к возникновению брака по показателю адгезионной прочности. Поэтому выявление взаимосвязи технологических параметров, а также и условий окружающей среды с энергетическими характеристиками поверхности пленок, которые определяют формирование адгезионного взаимодействия, является актуальной задачей.

Цель и направления исследования. Задачей данного исследования было установить зависимости между технологическими параметрами процесса обработки коронным разрядом гидрофобных (полиэтилен, полипропилен), и более гидрофильных полимерных пленок (полиэтилентерефталат), и энергией смачивания поверхности. Для этого определяли краевой угол смачивания пленок разной толщины и рассчитывали энергию смачивания. В качестве параметров процесса приняли:

- зазор и напряжение между электродами, число электродов и их конфигурация, скорость протяжки пленок, частоту генератора «коронного разряда», влагосодержание пленок, состав атмосферы в «коронаторе», удельную мощность обработки пленок, время и условия хранения пленок до и после обработки!

Применение коронного разряда для улучшения адгезии плёночных материалов

Широкое распространение в качестве физического метода обработки поверхностей полимерных пленок для улучшения взаимодействия (сцепления) с печатными красками, лаками, клеями и другими материалами получила обработка коронным разрядом. Основной характеристикой процесса обработки коронным разрядом считается электрическая энергия коронного разряда С, потребляемая на единицу поверхности материала: C=Kp Ws/m2 (1.1) где Кр - эмпирический коэффициент, зависящий от природы полимера; Ws - рабочая мощность электродной системы; т - линейный размер обрабатываемой поверхности. Эффект коронирования линейно зависит от скорости ленты и мощности электродов. Так, увеличение мощности вдвое позволяет наполовину сократить количество электродов. Эффект зависит также от таких факторов, как, например, температура кристаллизации и морфология поверхности пластмассовых материалов, которые, в свою очередь, определяются технологией изготовления пленочного материала. Можно рассчитать необходимые характеристики установки, если задан тип полимера и адгезионная прочность соединения. Удельную мощность электродов нельзя увеличивать слишком сильно, так как теплота, выделяющаяся при электрическом разряде, может отрицательно повлиять на качество пленки, вызывая образование микроскладок, нежелательные изменения структуры, снижение прозрачности пленок. [1]

Считается, что эффект обработки коронным разрядом сводится к следующему. Электроны после эмиссии получают в электрическом поле ускорение и отдают свою энергию на поверхности полимера. При этом происходит разрыв макромолекулярных цепей. В результате образования свободных радикалов и их взаимодействия с другими продуктами разряда, такими, как озон, оксид азота и вода, образуются пероксиды, озониды, кетоны, альдегиды, карбоновые кислоты и т.д. Функциональные группы образующихся соединений участвуют в формировании адгезионных связей между пленками. Механизм действия коронного разряда можно представить следующим образом. При сближении электрода и полимера на расстояние около 10А возникает так называемый электростатический двойной слой. Между поверхностями происходит разряд, в ходе которого образующиеся ионы в наложенном электрическом поле получают большое ускорение; при этом создаются химические адгезионные связи, способствующие увеличению адгезионной прочности. Для увеличения адгезии при экструзионном нанесении полимеров на различные подложки успешно используют так называемые озонирующие электроды. Они превращают кислород воздуха в озон; который подается на расплав: Сильное окисление также способствует образованию адгезионных связей между слоями материалов, аналогично обработке коронным разрядом. При одновременной обработке коронным разрядом основы и озоном расплава можно достичь прочности соединения в два раза большей, чем при обработке только коронным разрядом.

Для защиты обслуживающего персонала от соприкосновения с электродами, их устанавливают вместе с несущими роликами в корпусе с откидной крышкой. Предохранительный выключатель обеспечивает отключение электродов при открывании крышки. Такое устройство позволяет производить удаление озона, который образуется при коронировании. На участках, где используют растворители, необходимо применение установок во взрывобезопасном исполнении. Для этого установку дополнительно оборудуют камерами-шлюзами, размещаемыми на входе и выходе пленки, в которые нагнетают свежий воздух. Это предотвращает попадание взрыво- и пожароопасных паров и газов в рабочую зону. Одновременно через отводящие штуцеры удаляют озон. При этом дополнительной системы вентиляции не требуется. При большой толщине пленок и лент (2—3 мм) обычные устройства для коронной обработки оказываются непригодными. В таких случаях используют специальные устройства. Использование коронного разряда для увеличения адгезии особенно эффективно в случае склеивания таких пленок, как, например, полиэтилентерефталатные (лавсановые). [1,2,10]. Основными параметрами, определяющими процесс активации лавсановой пленки коронным разрядом, являются сила тока, напряжение, время обработки и величина электродного зазора. Увеличение силы тока (при постоянном напряжении) или напряжения (при постоянной силе тока) повышает эффективность обработки и приводит к резкому росту адгезионной прочности. Увеличение электродного зазора при постоянстве остальных параметров, снижая напряженность электрического поля и эффективность его действия, значительно уменьшает адгезионную прочность пленки. Повышение скорости протягивания пленки через активирующую зону (или уменьшение времени обработки) несколько снижает адгезионную прочность материала. Об эффективности действия коронного разряда при обработке пленок из полиэтилентерефталата можно судить по следующим данным. Адгезионная прочность образцов ПЭ-ПЭТ без предварительной обработки пленок из ПЭТ составляет 10-45 Н/м, а после обработки коронным разрядом - 100-Н10 Н/м. Для экструзионных образцов эти значения составляют 20- -25 и 18СИ-190 Н/м соответственно. 0] Действие коронного разряда сводится, по-видимому, к окислению ПЭТ по месту расположения метиленовых групп с образованием гидропероксидов. Однако кратковременное действие разряда приводит к окислению очень тонкого поверхностного слоя, и концентрация активных групп (пероксидов) очень мала и не фиксируется даже методом ИК-спектроскопии. Зависимость адгезионной прочности от продолжительности ю озонирования пленки ПЭТ свидетельствует о том, что оно также приводит к ее увеличению, но время, требуемое для этого, во много раз больше, чем при обработке коронным разрядом. Обработанная коронным разрядом поверхность плёнки быстро теряет свою активность. Так, активность полиэтилентерефталатной плёнки снизилась более чем на 50% в течение 7 суток. Поэтому обработку плёнок следует проводить непосредственно перед их дальнейшей переработкой (нанесением клея, покрытия, краски). Эффективность обработки коронным разрядом зависит от атмосферы, в которой она происходит.[11]

Так, эффективность обработки в атмосфере, содержащей более 5% окиси углерода, значительно выше, чем в обычной. Коронирование полипропиленовой плёнки в этой атмосфере приводит к повышению её адгезии к полиуретановому клею более чем в 100 раз.[6] Активация плёнки в атмосфере определённого состава проводится на специальных установках, имеющих несколько камер, в каждую из которых можно подавать газовую смесь определённого состава. Состав и пространственное распределение продуктов, образующихся на поверхности и в поверхностном слое полимера при взаимодействии с коронным разрядом, изменяются во времени после прекращения процесса. Этот эффект называется процессом "старения" и зависит от времени хранения, структуры полимера, состава окружающей среды и температуры. 1.3. Изменение поверхностных свойств полимерных плёнок при обработке коронным разрядом Известно, что под действием электрического поля, полимерный материал переходит в электретное состояние. Повышение гидрофильности поверхности связывают с величиной гомозаряда, образующегося в поверхностном слое полимера. В тоже время есть работы, в которых экспериментально подтверждено, п что повышение гидрофильности поверхности полимерных материалов, обработанных коронным разрядом, объясняется образованием свободных радикалов в поверхностном слое и протеканию окислительных процессов под действием образующегося в разряде озона. До недавнего времени воздействие коронного разряда на полимеры рассматривали как процесс, связанный с изменением только их поверхностных свойств.

Устройства для обработки пленок коронным разрядом

Система обработки коронным разрядом предназначена для повышения поверхностной энергии полимерных пленок, фольги и бумаги с целью увеличения смачиваемости и адгезии к печатным краскам, покрытиям и клеям. Проходя сквозь разрядный промежуток, поверхность пленки окисляется, а ее поверхностная энергия возрастает. В результате обработанный материал демонстрирует более высокие печатные и адгезионные свойства, а также более высокую прочность ламинирования. Система состоит из двух основных элементов: - блок питания, - установка для обработки. Систему обработки коронным разрядом в самой простой форме можно сравнить с конденсатором (рис. 2.1). Напряжение подается на верхнюю обкладку, в роли которой выступает электрод. Диэлектрическая часть конденсатора в системе обработки коронным разрядом состоит из покрытия валика, воздуха и субстрата. Роль последнего компонента — нижней обкладки — здесь играет заземленный валик. При работе системы нарастающее напряжение ионизирует воздух в воздушной прослойке, создавая коронный разряд на поверхности субстрата, проходящего по заземленному валику.

Блок питания установки генерирует высокое напряжение, которое создает ионизированное поле, или коронный разряд. Блок питания работает на стандартном бытовом электрическом токе (50/60 Гц), преобразуя его в однофазный ток более высокой частоты (10-КЗО кГц), который через трансформатор высокого напряжения подается на установку для обработки коронным разрядом. В данной работе использовали блоки питания, создающие разряд как с высокой частотой, так и с частотой 50 Гц.

Генератор выдает синусоидальное переменное напряжение (Н30 кВ. Частота достигает 20- 40 кГц, что благоприятствует равномерной и эффективной обработке материала. Энергия генератора передается на поверхность полимерной пленки через систему электродов. Узлы установки должны быть оптимально «подстроены» друг к другу. Установки снабжены системой автоматической настройки, обеспечивающие заданный режим работы в зависимости от конструкции электродов. Изменения геометрической формы электродов и расстояния их до пленки, типа диэлектрика, толщины и ширины пленки корригируются автоматически, что обеспечивает передачу энергии с наименьшими потерями. [1,10]

Электроды могут быть различных типов (рис.2.3) , например U-образньте, ножевые, проволочные или профилированные!!]. Самое большое применение получили вращающиеся профилированные электроды. Эти электроды сохраняют свои свойства, например, прочность, при высоких температурах, имеют большую рабочую ширину и выдерживают значительные механические нагрузки, возникающие, в частности, при прохождении стыков ленты. Очень эффективны электроды со специальными ребрами. В зависимости от вида изделий используют электроды различной конструкции.

При проведении экспериментальных работ мы могли использовать ножевые электроды различной ширины, которые дают наиболее стабильные показатели при обработке пленок и моделируют остальные типы обрабатывающих приспособлений. Число электродов можно было варьировать от 1 до 4. 2.3. Измерение краевого угла смачивания и расчет работы адгезии

На исследуемую поверхность полимерного образца микрошприцом наносилась капля жидкости объемом около 1 10"2 см3. С помощью горизонтального оптического микроскопа с гониометрической приставкой определялся равновесный (не изменяющийся во времени) краевой угол смачивания.

Микроскоп является монокулярным. Основными частями микроскопа являются основание, тубус, тубусодержатель и гониометрическая приставка. Тубус микроскопа с объективом, гониометрической приставкой, окуляром, а также светофильтром установлен на кронштейне, который позволяет перемещаться по горизонтальным и вертикальным направляющим при помощи маховиков. Нижняя часть тубусодержателя может перемещаться вправо и влево параллельно плоскости капли по направляющим также при помощи маховика.

Эксперимент проводится следующим образом. Свет от лампы 12 попадает на измеряемую каплю 13, нанесенную на подложку 14, находящуюся на предметном столике 15. Изображение контура капли, получаемое в проходящем свете, проектируется объективом в плоскость окуляра, причем оно получается обратным и увеличенным. Перекрестья и лимб устанавливаются в правильном положении по отношению к оси проверяемой капли. Поворотом лимба и перекрестий добиваются совпадения их изображения с концом капли. Угол определяется непосредственно по градусной шкале лимба при помощи перекрестий.

Абсолютная ошибка при определении краевого угла смачивания составляла не более 0,5 градуса. Оценку адгезионной способности полимерных плёнок, активированных коронным разрядом, проводи путём расчёта работы адгезии по уравнению Дюпре-Юнга из изменения краевого угла смачивания.

Так как смачивание количественно характеризуется косинусом краевого угла, то в соответствии с уравнением (2.3) оно определяется отношением работы адгезии к работе когезии для смачивающей жидкости.

Из уравнения (2.3) можно сделать следующие выводы: 1) при 0 = 0 cos = 1, Wa=l/2WK, т.е. работа адгезии равна работе когезии смачивающей жидкости; 2) при 0 = 90 cos = 0, Wa=WK, т.е. работа адгезии в два раза меньше работы когезии смачивающей жидкости; 3) при 0 = 180 cos = -1, Wa = 0, такое состояние на практике не реализуется, поскольку некоторая адгезия всегда существует, поэтому полного несмачивания в реальных системах также быть не может. Например, одно из самых больших значений краевого угла при смачивании водой наблюдается на поверхности фторопласта, соответственно для этой системы характерна и наименьшая адгезия. Учитывая, что краевой угол равен 108, а2,\ = 72,0 мДж/м2(при 25С), из уравнения (2.2) получим работу адгезии, равную 50,3 мДж/м2 (cos 108 = —0,31).

От толщины плёнки

Сравнивая данные, представленные на рисунках 3.2 - 3.5 с зависимостями степени обработки от зазора между электродами, можно сделать вывод, что увеличение силы тока оказывает большее влияние на эффективность обработки, чем уменьшение зазора между электродами.

При этом следует отметить, что зависимости от силы тока линейны не во всей области изменения параметров, как это декларировано во многих исследованиях. Представляло интерес выяснить, как при одной мощности обработки (одинаковой силе тока) изменяется эффективность обработки при использовании разного числа электродов. Плёнка ПЭТ толщиной 200 мкм обрабатывалась I, 2, 3 и 4 электродами в зазоре 2мм при силе тока в обмотках трансформатора от 0,5 до ЗА. Соответствующие зависимости представлены на рисунках 3.6.

Зависимости угла смачивания и работы адгезии от силы тока в обмотке трансформатора при различном числе электродов (постоянный зазор 2 мм). Анализ графиков позволяет сделать вывод, что при одной и той же мощности увеличение числа электродов приводит к росту эффективности обработки. При этом выигрыш в эффективности может оказаться большим, чем от увеличения мощности.

Зависимости угла смачивания и работы адгезии (ПЭТ 50 мкм) по ширине пленки при разных скоростях и при постоянном зазоре и напряжении между электродами. Из рисунков 3.7 - 3.9 видно, что повышение скорости протяжки, хотя и приводит к снижению эффективности обработки поверхности, но этот эффект значительно слабее, чем зависимость от зазора или, например, числа электродов. Интересно, что как скорость протяжки, так и величина зазора в большей степени сказываются на стороне, обращенной к валу с изоляцией, т.е. на необрабатываемой разрядом стороне, хотя суммарный эффект обработки здесь оказывается меньшим. Равномерность обработки пленок по ширине примерно одинакова для всех режимов обработки.

Представляло интерес выяснить, как изменяется степень обработки пленки вдоль ширины электрода. Для этого использовали электроды разной ширины и блоки электродов разной ширины, последовательно обрабатывающие поверхность при протяжке пленки. Плёнка ПЭТ толщиной 200 мкм обрабатывалась одним электродом шириной 40 мм при силе тока 1А при различных зазорах.

В литературе описаны общие закономерности изменения параметров поверхности и связанной с этим адгезионной способности пленок в результате обработки пленок электрическим разрядом. Однако представляется полезным для понимания процесса выяснить, как количество единичных разрядов, воздействующих на поверхность, влияет на ее свойства. Кроме того, поскольку обработка пленок коронным разрядом обычно приводит к увеличению гидрофильности и полярности поверхности, естественно предположить, что молекулы воды, сорбируемые поверхностью полимера, будут приводить к изменению их свойств, что некоторыми исследователями квалифицируется как «эффект старения». Поэтому было изучено влияние этих факторов на свойства пленок.

Обрабатывали ПЭТ и ПП пленки при напряжении между электродами U= 20 кВ, зазоре 2 мм, использовали 1 электрод. Пленки при обработке не перемещались. Генератор разряда с помощью таймера включали на определенное короткое время обработки. После обработки определяли угол смачивания по ширине пленки (нулевая точка на оси абсцисс соответствует проекции электрода на пленку).

Отсюда можно рассчитать, какая частота генератора необходима, чтобы получить сплошную обработку требуемой эффективности при заданной скорости протяжки пленки. Например, при скорости пленки 100 м/мин и частоте разряда 50 Гц мы будем иметь каждые следующий участок обработки длиной 0,5 мкм через 3,3 мм. Обработка будет «полосатой». Области обработки при скорости 100 м/мин сольются при частоте около 3,5 кГц. Можно также рассчитать, при какой скорости протяжки пленки и частоте обработки мы получим всю поверхность материала, обработанную до заданного уровня энергии адгезии, используя соответствующую этой величине ширину обработки пленки на полученных графиках.

Как видно из графиков, в начальный период хранения происходит значительное снижение адгезионной способности пленок, затем скорость изменения ее уменьшается и, наконец, стабилизируется на уровне, превышающем характеристики необработанной пленки. Такая зависимость характерна для обеих сторон пленки. Аналогичные зависимости наблюдаются и при других режимах обработки пленок.

Как следует из приведенных на рисунках графиков, подача азота не только не привела к снижению эффекта обработки, но даже усилила его. Особенно интересно, что разница между степенью обработки поверхности в воздушной и обогащенной инертным газом среде в большей степени проявилась для стороны, обращенной не к ножевому электроду, а к валу с изолятором, который огибает пленка. Следовательно, на эту поверхность изменение концентрации кислорода должно оказывать меньшее влияние, чем на поверхность, контактирующую с модифицированной атмосферой в области разряда. Такой характер зависимости позволяет предположить более сложный механизм обработки пленок, который требует более детального исследования и выявления сложных механизмов обработки, проявляющихся в процессе взаимодействия с плазмой коронного разряда.

Как видно из рисунков, для ПЭ и ПП и обращенная к электроду (обработанная), и противоположная (необработанная) сторона пленок характеризуются идентичным поведением во времени. Разница между сторонами проявляется только в уровне изменений энергии адгезии при обработке «коронным разрядом». Следует отметить, что необработанная сторона ПЭ и ПП пленки оказалась более чувствительной к влажности окружающей среды

В то же время разница между поведением гидрофобной ПЭ, ПП и гидрофильной ПЭТ пленкой весьма существенна и проявляется не только в уровне достигаемого при обработке эффекта, но и в поведении пленок при дальнейшем хранении.

Зависимость распределения порошка на обработанной пленке

Исследование образцов пленок с помощью мульти-микроскопа СММ-2000 проводилось в АСМ режиме. Для этого образцы пленок крепились к поверхности столика на торце пьезокерамического «ползуна» с помощью двухстороннего скотча. Сканирование производилось с использованием кантилеверов MSCT-AU, самой длинной его балкой с номинальной жёсткостью 0,02 Н/м.

Режимы сканирования: Поскольку поверхность пленки обладает достаточной прочностью к истиранию, назначался относительно высокий нажим кантилевера 20 нН. Приемлемые по четкости результаты получались при скорости сканирования 2-9 м/с, количество отсчетов при сканировании -16 для каждого пиксела. Размер сканируемой области, позволяющей получить представление о структуре поверхности, выбирался не менее 5x5 мкм. Кадры имеют удовлетворительную четкость при рекомендованном разрешении — около 512/512 точек.

На этих же иллюстрациях представлены профилограммы, полученные расчетным путем с помощью программного модуля, встроенного в драйвер мультимикроскопа СММ. Линия трассировки выбиралась в окне с изображением топограммы на экране монитора, причем так, чтобы она не пересекала выраженные дефекты поверхности. Изучение топограмм и параметров профилограммы показывает, что для обоих типов пленок структура поверхности до и после обработки коронным разрядом — практически одинаковые. Однако у рассчитанных таким образом профилограмм — короткая база сканирования: 17-19 мкм, что не позволяет накопить достаточно статистических данных для надежного вычисления параметров шероховатости поверхности.

С целью более точного определения параметров шероховатости были измерены профилограммы вдоль более длинной базы: 4-7 мм. (рис. 4.8 и 4.9) Измерение профилограмм выполнено с использованием профилометра ПРОФИ-130. Чтобы микронеровности подложки не повлияли на результаты, образцы пленок приклеивались к кремниевой пластине с шероховатостью не более 1нм (ниже, чем у всех других материалов) по всей пластине. При этом был использован алмазный зонд с радиусом закругления - 20 мкм, сканирование которым не приводит к формированию видимых невооруженным глазом или в лупу царапин на поверхности пленок.

С целью более детального изучения возможных микронеровностей на рис.4.8 сверху представлен «увеличенный» участок трассы с длиной порядка десятых долей миллиметра. Но этом участке также никаких особенностей не обнаружено, что согласуется с результатом анализа топограмм, снятых с помощью атомно-силового микроскопа.

При обработке пленок в среде азота также происходят изменения спектра, соответствующие появлению новых кислородсодержащих групп. Это можно объяснить тем, что в процессе окисления поверхности пленок могут участвовать не только молекулы кислорода, присутствующие в атмосфере установки коронного разряда, но и сорбированные поверхностью пленки молекулы и кислород, растворенный в объеме полимера. 4.5. Корреляция между углом смачивания и натяя ением смачивания при контроле эффективности обработки поверхности

Зависимость угла смачивания и натяжения смачивания от напряжения между электродами. Как видно из таблиц и графика, угол смачивания оказывается более чувствительной характеристикой, позволяющей оцепить качество обработки поверхности пленок коронным разрядом. Фактически с помощью смачивающих жидкостей можно оценить обработку пленок при напряжениях между электродами только в пределах 15-21 кВ. Если учесть, что смачивающие жидкости со временем могут менять свойства в результате испарения компонентов, то можно утверждать, что для производства более эффективно использовать метод оценки состояния поверхности пленок, определяя угол смачивания, как более чувствительный и стабильный.

Похожие диссертации на Влияние параметров процесса обработки полимерных пленок "коронным разрядом" на свойства поверхности