Plasma modification of vinyl overlays
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Author
Date
2014-06-23
Department
Major/Subject
Puutuotetekniikka
Mcode
P3001
Degree programme
PUU - Puunjalostustekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
68 + 10
Series
Abstract
Plasma treatment is already widely used to improve adhesive bonding of different components in the plastics industry. However, industrial applications exploiting this technique in the wood products industry are still non-existent. In this study, an evaluation of whether plasma treatment can be utilized in improving the adhesion of polyurethane (PU) coatings on polyvinyl chloride (PVC) -based vinyl overlays is conducted. In the experiments, both raw vinyl films and vinyl films pressed on medium density fiberboard (MDF) were tested. The hypothesis is that the adhesion problem is related to the hydrophobicity of some of the vinyl overlays. Therefore, wettability of three different types of vinyl overlays was tested. First, samples were wiped with four different chemicals (thinner, NaOH, hexane, 1-octanol) and, as a control, with a dry cloth. Then, water contact angles on the vinyl surfaces were measured 1 h and 24 h after wiping. Second, samples were exposed to glow-discharge water vapour plasma in order to change the hydrophobicity of the overlays and further to increase their wettability. Samples exposed to vacuum acted as a reference. The efficiency of the treatments was evaluated by measuring contact angles at four different times after the treatments. Third, samples were first exposed to either plasma or to vacuum and then conditioned for different times before spraying them with PU. The adhesion between the vinyl surface and the PU was examined by conducting an X-cut test according to retold standard ISO 16276-2:2007. The results show that plasma decreases contact angles clearly more than any of the tested chemicals. However, plasma surprisingly seems to weaken the adhesion of the PU on the vinyl overlays. It can therefore be concluded that even though plasma surface treatment is an effective technique to increase the wettability of vinyl overlays, more industrial scale research on adhesion between PU and vinyl overlays is needed.Plasmakäsittelyä käytetään jo laajalti muoviteollisuudessa parantamaan eri komponenttien liimautuvuutta. Puutuoteteollisuudessa tätä tekniikkaa hyödyntäviä teollisia sovelluksia ei kuitenkaan ole vielä käytössä. Tässä tutkimuksessa selvitetään voiko plasmakäsittelyä käyttää parantamaan polyuretaanipinnoitteen (PU) ja polyvinyylikloridipohjaisten (PVC) päällysten välistä liimautuvuutta. Kokeissa testattiin sekä pelkkää vinyylifilmiä että MDF-levyn päälle painettua filmiä. Olettamuksena on että liimautuvuusongelma liittyy joidenkin testattavien vinyylipäällysteiden hydrofobisuuteen. Siitä syystä kolmen erilaisen vinyylityypin vettyvyyttä testattiin. Ensiksi, koekappaleet puhdistettiin pyyhkimällä ne neljällä eri kemikaalilla (tinneri, NaOH, heksaani, 1-oktanoli) ja vertailuksi kuivalla liinalla. Seuraavaksi veden kontaktikulmat vinyylipinnoilla mitattiin 1 h ja 24 h pyyhkimisen jälkeen. Toiseksi, näytteet käsiteltiin hohtopurkaus-vesihöyryplasmalla minkä tarkoituksena oli muuttaa päällikerrosten hydrofobisuutta ja näin ollen parantaa niiden vettyvyyttä. Vakuumikäsitellyt näytteet toimivat referenssinä. Käsittelyjen tehokkuutta arvioitiin mittaamalla kontaktikulmat neljänä eri ajankohtana käsittelyjen tekemisen jälkeen. Kolmanneksi, näytteet altistettiin joko plasmalle tai vakuumille, minkä jälkeen ne laitettiin olosuhdehuoneeseen eri pituisiksi ajoiksi ennen päällystämistä PU:lla. Vinyylipinnan ja PU:n välistä liimautuvuutta tarkasteltiin standardiin ISO 16276-2:2007 perustuvalla X-viiltokokeella. Tulokset osoittavat että plasma alentaa kontaktikulmia selvästi enemmän kuin mikään testatuista kemikaaleista. Yllättäen plasma näyttää kuitenkin heikentävän PU:n ja vinyylipintojen välistä liimautuvuutta. Lopuksi voidaan todeta, että vaikka pintakäsittely plasmalla parantaa tehokkaasti vinyylipäällikerrosten vettyvyyttä, teollisen mittakaavan lisätutkimuksia PU:n ja vinyylipäällikerrosten välisestä liimautuvuudesta tarvitaan vielä.Description
Supervisor
Hughes, MarkThesis advisor
Evans, PhilipKeywords
vinyl overlay, PVC film, glow-discharge plasma, surface modification, wetting, adhesion, polyurethane, PU coating, vinyylipäällyste, PVC-filmi, hohtopurkausplasma, pintojen modifiointi, vettyvyys, liimautuvuus, polyuretaani, PU-pinnoite
