Plasmabehandling för bättre limresultat

Plasmabehandling av plastdetaljer som ska limmas blir vanligare och vanligare och kan ersätta behovet av andra förbehandlingar.

Plasmabehandling kan möjliggöra för limning även av svårlimmade ”feta” plaster och minska användningen av kemikalier så som primers, etsning eller tuffa rengöringar.

Vad är plasma?

I skolor lär man ut att det finns tre olika tillstånd: fast, flytande och gas, men det finns faktiskt fyra. Det fjärde tillståndet är just plasma, som också är den vanligaste materian som förekommer i hela universum. Plasma är det fjärde tillståndet!

Plasma är en samling atomer (se det som en behållare fylld med en gas) som har absorberat tillräckligt med energi för att separera elektronerna från sina kärnor. Dessa elektriskt laddade partiklar kallas joner. Plasma är en blandning av dessa joner, radikaler, elektroner och neutroner.

När detta händer, fungerar plasma inte längre som en gas. Denna ”laddade partikelsoppa” har nu elektriska egenskaper, och skapar ett magnetfält (på grund av det elektriska fältet). Dessa laddade partiklar avger ljus och andra former av elektromagnetisk strålning.

Gaser kan bli till plasma på flera sätt, men det handlar alltid om att pumpa in en gas och tillföra energi. En gnista i en gas kommer att skapa en plasma som är användbar i industriella processer vid exempelvis rengöring. Plasmabrännare används t.ex. inom tung industri för att skära i metall.

Solen är den största samling av plasma närmast jorden. Solens enorma hetta sliter elektroner från väte och helium molekyler som bildar plasma. Solen, är som de flesta stjärnor, är en gigantisk plasmaboll.

Plasma-tekniken har många möjligheter

Plasma används inom många områden där man i slutändan önskar sammanfoga olika material, ändra deras ytor, minska kontaktvinkeln (= öka vätningen) och få större adhesion. Med plasmabehandling kan nästan alla ytor ändras på något sätt. Detta genom rengöring, aktivering, etsning och/eller beläggning med till exempel hydrofoba och hydrofila skikt, barriärer, friktionsminskande beläggningar eller liknande.

Inom limningsteknik används plasma framförallt för rengöring (alla material), kemisk aktivering av svårlimmade ytor (plaster) och för att förändra ytstrukturen på substratet. Med hjälp av dessa effekter fås en bättre vätning av ytan och en bättre vidhäftning, även för traditionellt svårlimmade typer av ytor, så som för feta plaster.

Exempel från verkligheten

Skjuvstyrka uppmätt på överlappsfogar limmade med 2-komponentsepoxi.

Material Obehandlad

[N/mm2]

Plasmabehandlad

[N/mm2]

Polyamid (PA) 6,1 28,5
Polyeten (PE) 2,7 22,5
PET 3,8 12,0
Polypropen (PP) 2,7 22,2
Polystyren (PS) 4,1 28,9
Teflon (PTFE) 0,5 5,4
Polyvinylfluorid (PF) 2,0 9,2

Vad händer vid plasmabehandling?

Plasmabehandlingen brukar sägas ha tre huvudsakliga effekter:

Rengöring

Gasen som tillförs plasmakammaren, ofta syrgas, som alltså har blivit till en plasma reagerar med organiska föroreningar på ytan och bränner i grund och botten bort föroreningarna. Biprodukterna från förbränningen sugs bort tack vare vakuum eller lågt tryck. Metallers oxider reduceras också.

Aktivering

Vid användning av syrgas, luft eller vattenånga som gas, kan polära grupper fås att sätta sig på ytan av det som behandlas. Dessa polära grupper förbättrar vätningen av ytan och gör det alltså lättare att få god vidhäftning. Denna del av processen håller bara under en viss tid som kan vara olika för olika plaster.

Etsning

När plasmans innehåll peppras på ytan skapas en relativt kontrollerad ytgrovhet. Denna effekt är permanent och kan vara både en kemisk och fysisk effekt.

Coating

En fjärde effekt kan uppnås vid användning av specifika gaser. Ytan kan funktionaliseras med specifika grupper och på så sätt få andra egenskaper. Detta kan utnyttjas till exempel för att få en hydrofob yta.

Olika typer av plasmautrustning

Det finns dessutom olika sorters plasma beroende på vad du ska göra och vad du vill att din plasmabehandling ska uppnå..

Lågtrycksplasma

Lågtrycksplasma, är liten mängd gas i ett vakuum (en kammare) som aktiveras med en radiofrekvens. Energirika joner och elektroner skapas tillsammans med andra reaktiva partiklar som utgör själva plasman. Nu kan ytor ändras mycket effektivt.

Lågtrycksplasman har tre effekter:

  • Mikrosandblästring: Tack vare att joner bombarderar ytan.
  • Kemisk reaktion: Den joniserade gasen reagerar kemiskt med ytan.
  • UV-strålning: UV-strålning bryter ner långa komplexa kolväteföreningar, dvs rengör genom att förvandla smuts på ytan till gas. Med hjälp av att variera processparametrar som tryck, effekt, tid, gasflöde och gas (vanligast: syre, vattenånga eller argon) ändrar sammansättningens operativa egenskaper i plasman. Flera effekter kan uppnås i ett enda processteg.
Plasmabehandling för bättre limresultat
Diener Femto, Pico och Nano
Atmosfärisk plasma (”Luft-plasma”/Plasma beam)

I atmosfärisk plasmateknik, strömmar en gas (luft) vid atmosfärstryck genom ett munstycke en hög spänning på ett sådant sätt att ett plasma skapas. Plasma strömmar då ut ur munstycket.

Vid en atmosfärisk plasmabehandling fås två effekter som sker genom de reaktiva partiklarna i plasman:

  • Precisionsrengöring
  • Aktivering

I tillägg avlägsnas eventuellt löst vidhängande partiklar ifrån ytan som ska rengöras/aktiveras med hjälp av den komprimerade tryckluften som ger en aktiv gasstråle.

Med hjälp av att variera processens parametrar såsom tid och avstånd från substrat ytan påverkas behandlingen på olika sätt. Med plasman följer en del värme.

Diener Plasma beam

Hitta din plasma här

Copyright © T Gawalewicz. GA Lindberg AB

Tel: +46 8 703 02 00

Hur kan jag få bort lim?

Hu kan du lättast få bort lim? Det beror på vilken typ av lim du använt, hur fogen ser ut, vilka material som limmats och vad dina substrat är känsliga för.

Det är inte ofta vi tänker på att få bort lim när limvalet görs.

Vi vill ju oftast att lim ska hålla så bra som möjligt och vara så starkt som möjligt. Men ibland kan det hända att man vill ta isär något som är limmat, kanske för underhåll eller för att något blivit fel. Därför kan det vara bra att redan vid limvalet tänka på hur starkt limmet behöver vara och om du någonsin kommer att behöva ta isär de limmade delarna i framtiden.

Vissa produkter är framtagna med just detta i tanken. Exempel är anaeroba gänglåsningar och flexibla sk. ”Form-in-Place gaskets”, packningar som är formulerade för att kunna tas bort på ett enkelt sätt utan att skada mjukare metaller. Detta endast genom att ha anpassat styrkan på produkten.

Andra typer av produkter, så som strukturella limmer, är framtagna just för att ha högsta möjliga styrka samt även vara så beständiga mot värme och kemikalier som möjligt. Det säger sig själv att de är svåra att ta bort alls och framför allt utan att skada de limmade detaljerna.

Få bort ohärdat lim eller spill

Om limmet inte har hunnit härda än så är det oftast enkelt att få bort det. Ett lösningsmedel så som iso-propanol brukar oftast räcka för att torka bort lim-spillet.

Om det skulle bli för kladdigt att torka bort, till exempel vid användning av ett fukthärdande silikon, MS-polymer eller polyuretan, kan det vara värt att vänta en lagom lång stund och sedan ta bort limmet eller tätningsmedlet mekaniskt. På så sätt görs borttagningen när limmet känns torrt eller åtminstone mindre kladdigt samtidigt som någon vidare vidhäftning eller styrka inte hunnit byggas upp ännu.

Om det är möjligt, försök alltså att ta bort lim innan det har härdat, stelnat eller med vilken metod limmet nu övergår från vätska till fast form.

Få bort lim som redan har härdat

Att få bort lim som redan härdat är en svårare utmaning. Helst vill vi ju kunna ta isär de hoplimmade bitarna utan att förstöra dem.

Härdande lim (epoxi, akryl, anaerob, silikon etc.) är i grund och botten härdplaster. En härdplast kan inte smälta eller lösas upp utan det enda sättet är att ”förstöra” plasten, det vill säga bryta de kemiska bindningarna i polymererna som plasten är uppbyggd av. Det innebär att när limmet väl är förstört så går det inte att få tillbaka till sin ursprungliga form.

Ett reversibelt lim som är superstarkt men släpper helt vid specifika betingelser är inte uppfunnet än (i alla fall inte i kommersiell skala). Till dess får vi alltså nöja oss med de metoder som finns och kombinationer av dessa:

  • Upplösning
  • Värme
  • Mekaniskt

Vi behöver alltså gå på det som limmet är känsligt för och försvaga det. Vi tar en titt på olika typer av lim och hur du bäst och lättast får bort dem.

Hur du kan få bort lim beroende på typ

Anaeroba lim

Anaeroba lim kan, som nämnts ovan, vara framtagna just för demontering. Detta genom att de har en låg styrka så att det är enkelt att mekaniskt ta loss. Ett vanligt exempel är för gänglåsning eller gängtätning där limmet tätar och håller bra för exempelvis vibrationer men det bara är att med lite kraft (skiftnyckel) skruva loss skruven. Anaeroba packningar är ofta lite mjukare och brukar också gå att ta isär relativt enkelt genom att använda en platt skruvmejsel och bända isär delarna.

Andra anaeroba lim är menade att sitta permanent och har en väldigt hög styrka. I dessa fall behövs värme eller kemikalier (se till att dina delar tål dessa!). Genom att stoppa in delarna i en ugn eller använda en blåslampa för att värma limmet så försvagas fogen. Försök då att bryta isär delarna medan fogen fortfarande är varm – använd värmeskyddande handskar! Tänk på att styrkan kommer tillbaka igen när fogen svalnar.

När delarna tagits isär kan du ha kvar limrester på delarna. Detta bör tas bort innan du limmar igen och görs bäst genom att skrubba loss det med en metallborste till exempel. Är det svårt att få loss kan lösningsmedel som aceton eller metylenklorid hjälpa.

Går det fortfarande inte att få bort limmet så kan hela den limmade detaljen blötläggas i lösningsmedel över natten. Var försiktig och se till att allt lösningsmedel evaporerat bort innan du värmer på fogen.

En annan sak att tänka på vid användning av anaeroba lim är att även ett anaerobt lim med låg styrka kan ge en väldigt hög fogstyrka om det är stora ytor som limmats.

Cyanoakrylat

Cyanoakrylat (snabblim) kan vara svårt att få bort eftersom att de oftast används till limning av plast och gummi som inte tål speciellt höga temperaturer eller aggressiva kemikalier.

Generellt är cyanoakrylat ganska spröda och tål speciellt fläkning sämre. Använd alltså fläkning för att försöka mekaniskt ta isär delarna.

Om möjligt kan fogen värmas till över 80 grader (de flesta cyanoakrylat förlorar en stor del av sin styrka vid denna temperatur även om det finns variationer) för att sedan tas isär. Även lösningsmedel så som aceton kan hjälpa eller en blötläggning i varmt vatten med tvål en längre stund.

Har du råkat limma ihop fingrarna med snabblim? Försök inte att slita loss dem utan använd återigen en klyvning/fläkningsrörelse (fingertopparna sist). Om det känns svårt så kan du prova att rulle en penna mellan fingrarna. Använd inte lösningsmedel i detta fall då det kan skada huden. Istället kan varmt vatten och tvål hjälpa dig.

limmat ihop fingrarna

Strukturella lim (epoxy, polyuretan, akryl)

Strukturella lim är framtagna för att ha så hög styrka som möjligt och kan därför vara svåra att få bort. Många produkter har dessutom både hög skjuv-, drag-, fläk och klyvstyrka vilket gör att det är svårt att bryta isär bitarna oavsett metod.

Det första du bör göra är att kontrollera produktens värmetålighet. Den brukar stå i det tekniska databladet. Utvärdera sedan om det skulle vara möjligt att höja temperaturen så pass mycket för att vid den temperaturen mekaniskt bryta isär delarna.

Lösningsmedel som etylenklorid kan långsamt lossa på ett lim och kan vara ett alternativ vid små limfogar. Att få bort lim med denna metod för en större fog skulle ta enormt lång tid. Lösningsmedlet skulle troligtvis bara lossa på kanterna.

UV-lim

Om substraten tål det så värm så högt som möjligt (över 200 grader) för att bryta ner limmet permanent, d.v.s bränna bort det. Det kan fungera om det till exempel är glas mot glas som limmas. Glas mot metall å andra sidan är svårare då skillnader i termisk expansion troligtvis skulle leda till att glaset knäcks.

Precis som för strukturella lim är ett alternativ blötläggning i lösningsmedel. Denna metod är inte att rekommendera för plaster som till exempel polykarbonat (PC) eller Plexiglas (PMMA) då lösningsmedel också attackerar plasten.

I vissa fall absorberar UV-lim ganska mycket vatten. Titta i databladet efter vattenabsorptionen. Om denna är hög så kan limmet efter vattenbad mjukas upp så pass att det går att skrapa loss. Observera att styrkan återkommer om limmet torkar igen.

Silikon

Även om det mekaniskt är ganska enkelt att till exempel skära bort silikon, så är det svårt att bli av med alla rester. Var försiktig och se till att inte få silikon på ytor som senare ska målas eller lackas.

En produkt så som DowSil DS-2025 kan hjälpa dig genom att depolymerisera och lösa upp silikon från ytan.

Smältlim

Som namnet antyder går ett traditionellt smältlim att smälta om och om igen (se upp bara så att det inte är ett härdande smältlim!). Är det svårt att få bort limmet mekaniskt är det alltså värme som gäller i detta fall.

3 vanliga misstag i en limningsprocess

Här ger vi några tips om misstag som kan vara bra att undvika i en limningsprocess:

Vanligt misstag 1 – Orena ytor

Ett bättre limresultat fås i princip alltid när väl rengjorda ytor limmas. Rengöring ger bra förutsättningar för att få god vidhäftning mellan lim och material och i din limningprocess lägger du med fördel till ett rengöringssteg. Kanske har du inte kommit ihåg att rengöra ytan alls eller så kanske ytan är ordentligt rengjord men sedan någonstans på vägen smutsas ner igen innan limmet appliceras. Det kan handla om till exempel att någon tar på ytan och lämnar ett fingeravtryck fullt med salter och fetter, att någons skyddshandskar kanske skulle bytts ut för länge sedan eller att ytan får stå och damma i något hörn innan det är dags för limningen.

I videon ovan ser du ett test där ett bläck men en specifik ytspänning testas mot en plastyta. På den rengjorda ytan så flyter bläcket (som här representerar limmet) ut fint. På de smutsiga ställena vill det inte alls ligga på plats. Inte konstigt om då limningen fungerar sisådär.

Vanligt misstag 2 – Förändra sin limningsprocess utan att verifiera

När en limningsprocess satts upp och fungerar bra är det viktigt att den följs varje gång. Innan några förändringar införs, hur små de än må verka, är det viktigt att först verifiera resultatet av dessa. Det kan handla om till exempel:

  • Byta lim (även limleverantören kan ibland byta recept).
  • Ändra, lägga till eller ta bort något processteg.
  • Byta material/tillverkaren av material byter recept.
  • Ändra övriga hjälpmedel som till exempel handskar, spatlar, blandningsburkar eller dylikt.

I videon så ser vi ett exempel på när ett material byts. Båda plasterna är PMMA men det visar sig att den nya plasten innehåller UV-blockerare. Det gör att UV-ljuset som används för att härda limmet inte längre når limmet. Då härdar det inte längre! Andra förändringar hos en plast kan också handla om till exempel additiv av olika slag som sänker ytspänningen och därmed ger sämre vätning och således också sämre vidhäftning. I värsta fall kanske ett nytt additiv i plasten kanske till och med förgiftar limmets härdningsprocess.

Vanligt misstag 3 – Välja fel lim

Att välja lim till sin applikation eller limningsprocess kan vara svårt och det finns mycket att tänka på för att allt ska blir rätt. I många fall ser vi att en kund tagit första bästa lim som ligger till hands. Ibland kanske det inte fungerar alls. Detta kanske faktiskt är resultatet att föredra istället för att det ser ut att fungera i stunden men att reklamation efter reklamation kommer in efter en tid då det visar sig att limmet kanske inte var helt anpassat för applikationen trots allt.

Bara för att ett lim fungerar på ett material finns det ingen garanti att det fungerar på ett annat, även om de är lika.

Att två lim är väldigt lika (i både typ, namn och utseende) garanterar inte att de fungerar på samma sätt eller i samma tillämpningar.

Ta gärna hjälp av oss och fundera igenom vilka egenskaper som är viktiga för just din applikation.