العربية 
English 
Español 
Français 
Русский 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Nederlands (Formeel) 
日本語 
Türkçe 
Українська 
تعمل تقنية المعالجة السطحية على تغيير خواص المواد وإنشاء طبقة سطحية ذات خصائص ميكانيكية وفيزيائية وكيميائية مختلفة عن المادة الأساسية.
والهدف من المعالجة السطحية هو تلبية المتطلبات الوظيفية الفريدة للمنتج من حيث مقاومة التآكل والزخرفة وعوامل أخرى. تُستخدم طريقة المعالجة السطحية المعروفة باسم تقنية المعالجة بالبلازما لإنشاء سطح بوليمر مثالي لتلتصق به الأحبار والدهانات والطلاءات.
تستكشف هذه المقالة المعالجة السطحية بالبلازما، وكيفية عمل العملية، وأفضل استخداماتها، وأين يمكن تطبيقها. اقرأ المزيد لمعرفة المزيد من المعرفة المتعمقة.
ما هي البلازما؟
إن أساس البلازما، وهي الحالة الرابعة للمادة، هو فكرة فيزيائية مباشرة. عند تطبيق الطاقة على المادة، تتحول المواد الصلبة إلى سوائل، وتتحول سوائل البلازما إلى حالات غازية. وإذا أضفنا الطاقة، تتأين جزيئات الغاز عند تسخينها وتحمل شحنة موجبة صافية. وعندما يتأين عدد كافٍ من جزيئات البلازما، تنشأ بلازما تغير الخواص الكهربية الكلية للغاز.
ما هي المعالجة السطحية بالبلازما؟
يشير مصطلح "المعالجة السطحية بالبلازما" إلى إجراء يمكن أن يغير أو يزيد من طاقة سطح المادة لتعزيز قدرتها على أخذ طلاء أو الالتصاق بمادة أخرى.
المعالجة مصممة خصيصًا لتطبيقات المواد اللاصقة والطلاء وتؤثر على مواد الطلاء المختلفة التي تعزز الالتصاق - حيث ينتج عن تطبيق المعالجة بالبلازما على السطح سطح طلاء رقيق للغاية وعالي التوتر مثالي للربط والطلاء والطباعة. يمكن معالجة المواد التي تكون إما محبة للماء للغاية أو كارهة للماء للغاية للاستخدام المقصود منها بالبلازما.
تُستخدم تقنية البلازما في عمليات المعالجة السطحية مثل التنظيف والطلاء والطباعة والطلاء والربط اللاصق، وغالبًا ما تكون معيار الصناعة للتعامل مع المعادن والزجاج والأوراق والبوليمرات البلاستيكية.
لماذا تُستخدم المعالجة السطحية بالبلازما؟
تُستخدم المعالجة السطحية بالبلازما في المقام الأول لتنظيف الأسطح وتحسين التصاقها وإنشاء طلاءات رقيقة.
1. تنظيف البلازما
يقوم منظف البلازما بإعداد السطح عن طريق إزالة جميع المخلفات العضوية من المواد المختلفة في غرفة تفريغ الهواء. وتنتج سطحًا نقيًا مثاليًا للربط أو المعالجة الإضافية دون إحداث نفايات ضارة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه العملية أن تقلل بشكل كبير من مخاوف التلوث مقارنةً بطرق التنظيف التقليدية.
في المعالجة ببلازما الأكسجين، تقوم أنواع الأكسجين النشطة أيضًا بوظائف التنظيف من خلال التفاعل مع الشوائب لإنتاج الماء وثاني أكسيد الكربون في الغالب. وأثناء عملية التنظيف هذه، يتم تفجير الملوثات العضوية عن طريق الأيونات المنشطة بالبلازما التي تعمل على تكسيرها بحيث يمكن تبخيرها وإخلائها من الغرفة.
2. تنشيط السطح
كثيرًا ما يتم إعداد سطح مادة البوليمر للربط أو الطباعة عن طريق تنشيط سطح البلازما. يتم تكسير البوليمر، ويتم إنتاج الجذور الحرة عندما تتعرض الأنواع النشطة لكيمياء السطح. على الرغم من أن الأكسجين مطلوب في كثير من الأحيان في هذا الإجراء، يمكن إجراء العديد من عمليات تنشيط البلازما باستخدام هواء الغرفة.
3. طلاء البلازما
تنظف المعالجة السطحية بالبلازما سطح المادة من الشوائب الغريبة، مما يجعلها أكثر قبولاً للمعالجة. تطبق طريقة الطلاء بالبلازما طبقة بوليمر نانوية على سطح الجسم. والطلاء الناتج ليس له لون ولا رائحة وليس له تأثير على ملمس المادة أو مظهرها، مما يؤدي إلى طلاء دائم.
4. الحفر بالبلازما
يزيل الحفر بالبلازما السيليكون والبلاستيك والمواد غير المعدنية الأخرى عن طريق إثارة الأيونات في غاز لتكوين البلازما. وبدون الحفر الكيميائي، تتم إزالة المادة عندما تتصادم أيونات البلازما المثارة على المستوى الذري. ولتحقيق عملية حفر متناسقة، يجب التحكم في كثافة الأيونات ودرجة حرارة الإلكترون وإمكانات البلازما.
كيف تعمل معالجة الأسطح بالبلازما؟
تحدث المعالجة بالبلازما عندما يتعرض الغاز لمصدر طاقة مثل الكهرباء أو الميكروويف. ويتحول الغاز إلى مزيج من الأيونات والجذور والإلكترونات الحرة والأجزاء الجزيئية الأخرى. العملية التي يتم من خلالها التخلص من جميع آثار التلوث العضوي هي المعالجة اللاحقة بالبلازما.
تشتمل فوهة البلازما، وخط أنابيب توصيل الغاز، ومولد البلازما على معالج سطح البلازما في المعالجة بالبلازما. يتم تغطية سطح قطعة العمل بالبلازما. يتغير سطح الجسم المراد معالجته عندما تلامسه البلازما، وتحدث تفاعلات كيميائية.
يمكن تقسيم عمل المعالجة السطحية بالبلازما إلى المعالجة الجوية والضغط المنخفض أو التفريغ.
● المعالجة بالبلازما الفراغية
يمكن استخدام غرفة أو حاوية مفرغة من الهواء للعلاج بالبلازما. وقبل توفير الطاقة في شكل طاقة كهربائية، يتم ضخ الهواء داخل الغرفة لخلق بيئة تفريغ عالية. ثم يُسمح للغاز بالتدفق إلى الضميمة عند ضغط منخفض.
تذكّر أن المعالجة بالبلازما هي في الأساس عملية ذات درجة حرارة منخفضة، مما يجعل من الممكن معالجة المواد الحساسة للحرارة بالبلازما بكفاءة. وتُستخدم بلازما التفريغ كتقنية بلازما لأن نقص جزيئات الغاز داخل الحجرة يسمح لغاز المعالجة بالبلازما بالانتشار بفعالية أكبر بمجرد حقنه في الحجرة.
عادةً، يمكن لغاز العلاج أن ينتشر بفعالية أكبر حيث تقل فرصة تصادم غاز العلاج مع جزيئات الغاز الأخرى في الحجرة لتشتت الغاز وتغيير مساره.
● المعالجة بالبلازما في الغلاف الجوي
يعد استخدام بلازما "الفوهات النفاثة" في الغلاف الجوي طريقة أخرى لمعالجة الأسطح. تعمل البلازما الجوية عند الضغط الجوي. وهي مفيدة للغاية عند استخدامها مع الروبوت أو للمعالجة الموضعية للأجزاء في عملية مدمجة.
الأدوات والمعدات المستخدمة في معالجة الأسطح بالبلازما
والقطعتان الرئيسيتان من أنواع العلاج بالبلازما هما الحجرة والحاوية المفرغة. ونظراً لأن العلاج بالبلازما يعمل في درجات حرارة منخفضة، فإن هذه المعدات تساعد في عملية خلق درجة الحرارة المثالية والفراغ العالي داخل الغرفة. وتُعد البلازما النفاثة الجوية النفاثة جهازاً آخر للعلاج بالبلازما. وتستخدم آلات مختلفة للعلاج بالبلازما لتقنيات مختلفة.
يمكن معالجة ماكينات التنظيف بالبلازما مع غشاء PP وطلاء الأشعة فوق البنفسجية بالبلازما لجعل المادة اللاصقة ذات الأساس المائي تلتصق بقوة. بينما تعمل تقنية البلازما الرائعة أيضًا على تحسين التوتر السطحي، كما أنها تمنع انكسار المادة اللاصقة والالتصاق وتوفر سهولة تنظيف الأسطح المختلفة. فهو يزيل بفعالية الحطام المعدني من الأسطح ويزيل الأكسدة السطحية. بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم لتنظيف السيراميك وتحضير أسطح البلاستيك واللدائن.
ويستفيد المنتجون الصناعيون في صناعات التجميع والطباعة والتزيين من التحكم في عملية الالتصاق القابلة للتكرار التي توفرها معدات البلازما مثل أجهزة معالجة الأسطح باللهب. وكثيراً ما تحل المعالجة السطحية بالبلازما محل متطلبات المواد الأولية المحفوفة بالمخاطر والتحضيرات السطحية اليدوية غير الملائمة.
ما هي إيجابيات وسلبيات معالجة الأسطح بالبلازما؟
الإيجابيات
إن إيجابيات غرفة البلازما لا حصر لها؛ وفيما يلي بعض منها:
- يمكن إجراء تعديلات كيميائية لا نهائية عن طريق اختيار الغازات أو المواد الكيميائية المناسبة.
- تعتبر عملية البلازما أكثر صداقة للبيئة من طرق المعالجة السطحية الأخرى.
- وبفضل الحد الأدنى من استهلاك المواد الكيميائية وانخفاض نفقات المواد الكيميائية بالإضافة إلى المياه، يوفر التعديل السطحي فائدة مالية مقارنةً بالمعالجة الرطبة التقليدية.
- بالإضافة إلى ذلك، تستخدم هذه التقنية لتعديل السطح كمية أقل من المياه والطاقة لتجفيف المواد المعالجة.
- تعمل معدات المعالجة بالبلازما المدمجة على تحسين التصاق الأسطح على المركبات والبلاستيك والمعادن والأسطح الزجاجية.
- معالجة البلازما لديها القدرة على تشعيع المواد الكيميائية الخطرة والسامة بالكامل لأنها تمتلك الطاقة اللازمة لتعديل الهياكل الذرية للمواد.
- تُستخدم البلازما بالفعل كمشرط عالي الدقة في الإجراءات الطبية. ويمكن استخدام البلازما الساخنة في الطب لحفر التجاويف وتعقيم وكي الجروح.
- تُعد المعالجة السطحية بالبلازما معالجة منخفضة التكلفة مقارنةً بالمعالجات السطحية الأخرى.
- يتم تشجيع الترابط اللاصق بالمواد اللاصقة والمواد المانعة للتسرب والورنيش والدهانات عن طريق المعالجة بالبلازما.
السلبيات
على العكس من ذلك، فإن العلاج بالبلازما له بعض القيود التي تشمل:
- قد يكون تحديد عمق اختراق البلازما أمرًا شاقًا.
- قد يكون من الصعب إدارة آليات التكيف.
- يمكن أن تكون تكلفة الاستثمار أيضًا مشكلة في المعالجة السطحية بالبلازما.
- قد يكون من الصعب العثور على الجرعة الفعالة من البلازما لمختلف المواد.
التطبيقات الصناعية لمعالجة الأسطح بالبلازما
وتوجد المعالجة السطحية بالبلازما في العديد من التطبيقات الصناعية، والتي نناقش بعضها أدناه:
1. صناعة التعبئة والتغليف
تستخدم صناعات التعبئة والتغليف المعالجة السطحية بالبلازما للصق وإغلاق زجاجات المشروبات أو المربى لضمان صلابة وموثوقية العبوة. وهي تساعد بشكل أساسي على حل مشاكل غراء التصفيح والفتح بالأشعة فوق البنفسجية.
2. صناعة السيارات
تساعد البلازما على معالجة السطح المترابط للسيارة، مما يؤدي إلى خصائص تشمل الترابط الأكثر إحكامًا وعزل الصوت ومقاومة الرطوبة والغبار، ومن ناحية أخرى، يضمن استخدام البلازما كمعالجة ما قبل الطباعة عدم بهتان اللون أو سقوط الطلاء. وعادةً ما تُستخدم المعالجة السطحية بالبلازما لبطانات فرامل السيارات، وموانع تسرب الزيت، والمصدات، وما إلى ذلك.
3. الصناعة الطبية
تتمتع تقنية البلازما المدمجة في الصناعة الطبية بتطبيقات مثيرة. تتم معالجة سطح مواد الزرع البشري بالبلازما لتلبية قابلية المقارنة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تعزيز ترابط القسطرة الطبية. وتساعد هذه التقنية أيضًا في تطهير المعدات الطبية.
4. صناعة البلاستيك
تتم معالجة الأسطح البلاستيكية بالبلازما لزيادة الالتصاق للطباعة. وبالإضافة إلى ذلك، تتم معالجة الأشياء المختلفة لضمان ثباتها عند لصقها. وعادةً ما تكون معالجة الأسطح بالبلازما قابلة للتطبيق على الألعاب وأغطية زجاجات المشروبات والأجهزة المنزلية.
5. صناعة الكابلات
يُعد وسم الأسلاك والكابلات غرضًا آخر من أغراض المعالجة بالبلازما. وبوجه عام، تشجع المعالجة بالبلازما في الغلاف الجوي التصاق الأحبار المائية والمواد اللاصقة والطلاءات لتوفير مقاومة ملحوظة للتلطخ والتآكل. ومع ذلك، فإن استخدام العلامات النافثة للحبر يزيد من إنتاجية إنتاجية علامات الكابلات.
6. صناعة المنسوجات
المعالجة السطحية بالبلازما قابلة للتطبيق أيضًا في صناعة المنسوجات. وهي تساعد في المقام الأول على تنظيف الألياف لتعزيز خصائصها، بما في ذلك قابلية الطباعة وقابلية التبلل وشعيرية الألياف وقابلية الصباغة. ومن ثم، بالإضافة إلى التعقيم المسبق للمنسوجات الطبية المختلفة، يتم تحسين التصاق الحبر بالإضافة إلى صبغ خيوط النسيج والخيوط والشبكات. كما أنه يزيد من قابلية الماء والامتصاص للألياف البروتينية.
الخاتمة
نأمل أن تكون هذه المقالة قد ساعدتك على فهم أفضل لكيفية الاستفادة من المعالجة بالبلازما في تحسين تشطيب الأسطح وقدرة الترابط. إن المجموعة الواسعة من تطبيقات المعالجة السطحية بالبلازما تجعلها شائعة في الصناعات التحويلية المختلفة.
