Adhesive and tribological characteristics of polymer surfaces treated with atmospheric cold-plasma process  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
113039
Type K
Principal investigator Kalácska, Gábor
Title in Hungarian Atmoszférikus hidegplazma eljárással kezelt polimer-felületek adhéziós és tribológiai tulajdonságai
Title in English Adhesive and tribological characteristics of polymer surfaces treated with atmospheric cold-plasma process
Keywords in Hungarian polimer, hidegplazma, felületmódosítás, adhézió, ragasztás, tribológia
Keywords in English polymer, cold-plasma, treated surface, adhesion, bond, tribology
Discipline
Mechanics (Council of Physical Sciences)70 %
Ortelius classification: Mechanical engineering
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)30 %
Ortelius classification: Plastics technology
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Gépipari Technológiai Intézet (Szent István University)
Participants Andó, Mátyás
Károly, Zoltán
Keresztes, Róbert
Klébert, Szilvia
Szakál, Zoltán
Zsidai, László
Starting date 2015-01-01
Closing date 2019-03-31
Funding (in million HUF) 27.999
FTE (full time equivalent) 7.71
state running project





 

Final report

 
Results in Hungarian
A kutatás során atmoszférikus hidegplazmával (DBD eljárás) kezeltünk kilenc különböző, a mérnöki gyakorlatban fontos műszaki polimer felületet. 1) az általános és HPM műszaki műanyagok közül: PEEK, PET, PA6-E, PA66, POM-C 2) tömegtermékek közül: PP, UHMW-PE HD500 és HD1000, PTFE Megállapítottuk, hogy a kezelés a legtöbb polimer esetén növeli a felületen lévő poláris funkciós csoportok részarányát. Ennek hatására a felületi energia nő, a felület adhéziója javul. A polimer/polimer és a polimer/acél ragasztott kötések nyírószilárdsága növekszik a különféle ragasztórendszerek esetén, habár az egyes polimereknél eltérő arányban. Kimutattuk, hogy a polírozott plazmakezelt polimer felületek 3D érdessége általában csökkent. Ahol a felületi érdesség csökken és a felületi energia (poláris és diszperzív komponensek) nő, ott a felületek képesek kenőanyagmegtartó hatást kifejteni, így kedvezőbb eredő súrlódást biztosítanak kent rendszerekben, mint a natúr polimer felület. Az elért eredmények az ipar számára közvetlenül is hasznosíthatók a polimer gépelemek tervezésében, felhasználásában, a csomagolástechnikában, stb.
Results in English
In the research project, we investigated the surface treatment of engineering polymers (nine different types) by cold atmospheric plasma (DBD) technique: 1) General and HPM technical grade plastics: PEEK, PET, PA6-E, PA66, POM-C 2) Plastics from mass production: PP, UHMW-PE HD500 és HD1000, PTFE It was found that plasma treatment increases the polar functional moities on the surface for most of the polymers. As a result, the surface energy increases, the adhesion improves. Shear strength of the glued bonded surfaces improved for either polymer/polymer or polymer/steel bond pairs, although improvement varied in the function of the applied adhesive and the type of the polymer. We showed that the surface roughness of the treated polymers usually decreases. In combination of decreased roughness and increased surface energy (polar and dispersive components) the surface can exert higher oil retention capability that provides better friction than the pristine polymer. The achieved results can be directly exploited in various industrial sectors such as design and application of mechanical parts, packaging, etc.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=113039
Decision
Yes





 

List of publications

 
G. Kalácska, Z. Károly, Sz. Klébert, A. Eleőd: NPIII treatment towards to cold atmospheric plasma as surface modification technics of engineering polymers., International Multidisciplinary Conference, Baia Mare, Nyíregyháza. Edition 11. pp 83 – 89., 2015
Károly Z., Klébert Sz., Kalácska G., Zsidai L., Szakál Z., Keresztes R.: Hidegplazmák alkalmazása polimerek felületmódosítására., Polimerek I. vol. 5. pp 147 - 152, 2015
G. Kalácska, Z. Károly, Sz. Klébert: NPIII and cold atmospheric plasma surface modification of polymers., Mechanical Engineering Letters. vol. 12. pp 78 - 90., 2015
H. Al-Maliki, G. Kalácska, R. Keresztes, P. DeBaets: Adhesion of polymer surfaces: brief review., Mechanical Engineering Letters. vol. 12. pp 43 - 50., 2015
G Kalacska, R Keresztes, L Foldi, Sz Klebert, Z Karoly, L Zsidai: Thermal conductivity of plasma modified polyethylene terephthalate and polyamide-6 layers, EXPRESS POLYMER LETTERS, 2016
AL-MALIKI Hayder, ZSIDAI László, KALÁCSKA Gábor, KERESZTES Róbert, SZAKÁL Zoltán: Friction Tests Of Different Polymers Treated By Plasma Technology, PROCEEDINGS OF THE 4th INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE ON ADVANCES IN MECHANICAL ENGINEERING (ISCAME 2016), 2016
Szakál Zoltán, Hayder Al-Maliki, Odrobina Miklós, Sarankó Ádám: Extrudált PA 6 és POM C lemezanyagok ragasztott kötésének nyíróvizsgálata, Műanyagipari Szemle, 2016
Z. Károly – Sz. Klébert - H. Al-Maliki – T. Pataki: Comparison of NPIII and DBD Plasma Treatment in Terms of Wettability of PTFE and PA6, pp 85-88, CEurSIS 2016 THE INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE CARPATHIAN EURO-REGION’S SPECIALISTS IN INDUSTRIAL SYSTEMS - 11th EDITION – BAIA MARE 2nd – 4th June 2016 ISBN 978-606-73, 2016
R. Keresztes- A. Kári-Horváth, T. Pataki: Strength Examinations of Adhesive Contact of the Hardly be Bonded Polymers,, CEurSIS 2016 THE INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE CARPATHIAN EURO-REGION’S SPECIALISTS IN INDUSTRIAL SYSTEMS - 11th EDITION – BAIA MARE 2nd – 4th June 2016 ISBN 978-606-73, 2016
L.,Zsidai, H. Al-Maliki, M. Odrobina, A. Kári-Horváth: Strength Behaviour of Joint Polymer and Steel Surfaces with Different Adhesive Materials, CEurSIS 2016 THE INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE CARPATHIAN EURO-REGION’S SPECIALISTS IN INDUSTRIAL SYSTEMS - 11th EDITION – BAIA MARE 2nd – 4th June 2016 ISBN 978-606-73, 2016
Al-Maliki, H., Zsidai, L., Samyn, P., Szakál, Z., Keresztes, R., Kalácska, G.: Effects of atmospheric plasma treatment on adhesion and tribology of aromatic thermoplastic polymers, Polymer Engineering & Science, Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com),DOI: 10.1002/pen.24689, 2017
Al-Maliki, H., Kalácska, G.: Friction Behavior of Engineering Polymers Treated by Atmospheric DBD Plasma, Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, Vol. 61(4), pp. 303-308., 2017
Al-Maliki, H., Kalácska, G.: The effect of atmospheric DBD plasma on Surface energy and shear strength of adhesively bonded polymer, Hungarian Agriculture Engineering, Vol. 31, pp. 52-58. DOI: 10.17676/HAE.2017.31.52, 2017
Sukumaran, J., Keresztes, R., Kalácska, G., Al-Maliki, H., Neis, P. D., De Baets, P.: Extruded and injection moulded virgin PA 6/6 as abrasion resistant material, Hindawi. Advances in Tribology, Volume 2017 (2017), Article ID 1035017, 9 pages., 2017
Al-Maliki, H., Károly, Z., Klébert, Sz.: Surface morphology and chemical composition of PP and PETP treated by atmospheric plasma, Mechanical Engineering Letters SZIE R & D, Vol. 15, pp. 47-55., 2017
Zoltán Szakál, Tamás Pataki, Attila Kári-Horváth, Mátyás Andó, Rajini Nagarajan: Shear strength of overlap bonds of plasma treated PA6 and PEEK, Mechanical Engineering Letters SZIE R & D, Vol. 15, pp. 35-47., 2017
Sarankó Á., Szakál Z., Kalácska G., Samyn P., Sukumaran J., Klébert Sz., Károly Z.: Adhesion and sliding tribological properties of polyolefins treated by diffuse coplanar surface barrier discharges., eXPRESS Polymer Letters. Vol. 12. No.11. (2018) 972-985, 2018
H. Al-Maliki, Z. Károly, Sz. Klébert, G. Kalácska: Surface characterization of polytetrafluoroethylene treated by atmospheric plasma, International Review of Applied Sciences and Engineering. Akadémiai Kiadó. Vol. 9(1), pp. 1–7, 2018
Károly Z., Kalácska G., Zsidai L., Mohai M., Klébert Sz: Properties of Polyamide 6 and Polyoxymethylene-Copolymer by Atmospheric Cold Plasma Treatment., Polymers 2018, 10(12), 1380; pp 1-11,, 2018
Zoltan Karoly, Gabor Kalacska, Jacob Sukumaran, Dieter Fauconnier, Adam Kalacska, Miklos Mohai, Szilvia Klebert: Effect of Atmospheric Cold Plasmatreatment on the Adhesion and Tribological Properties of PA66 and Poly(tetrafluoroethylene), Materials., 2019
Hayder Lateef Radhi Al-Maliki: Adhesive and tribological behaviour of cold atmospheric plasma-treated polymer surfaces, SZIE, Mechanical Engineering PhD School, 2018




Back »