第021篇｜火焰處理
第021篇｜火焰處理
Flame Treatment
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一句話定義
火焰處理（Flame Treatment）是一種利用高溫氧化火焰活化材料表面的表面改質技術，藉由增加表面極性官能基與提升表面能，改善材料的潤濕、塗裝、印刷與接著性能。
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為什麼重要
聚烯烴材料長期是接著工程的重要挑戰。
PP、PE、TPO與部分工程塑膠具有低表面能特性。
接著劑與塗料難以有效鋪展。
印刷油墨附著力亦容易不足。
大型塑膠製品更面臨另一項問題。
部分產品尺寸過大。
不適合進入Corona或Plasma設備處理。
例如：
• 汽車保險桿
• 大型吹塑容器
• 工業儲槽
• 管材系統
• 大型塑膠板材
Flame Treatment因此成為重要解決方案。
設備結構相對簡單。
處理速度快。
可直接整合於連續生產線。
因此廣泛應用於汽車、包裝、建材與工業塑膠產業。
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基本原理
火焰處理利用可燃氣體燃燒產生高能量火焰。
常見燃料包括：
• Propane（丙烷）
• Natural Gas（天然氣）
• Butane（丁烷）
• LPG（液化石油氣）
火焰燃燒過程中產生：
• 活性氧原子
• 氫氧自由基
• 氧自由基
• 高溫能量場
這些活性粒子與材料表面接觸後。
表面碳氫鍵開始斷裂。
表面逐漸形成：
• Hydroxyl Group（羥基）
• Carbonyl Group（羰基）
• Carboxyl Group（羧基）
材料表面極性因此提升。
Surface Energy增加。
Contact Angle下降。
Wetting能力改善。
最終有利於Interface形成與Adhesion建立。
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火焰處理作用機制
表面氧化
增加極性官能基數量。
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表面活化
提高界面反應能力。
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表面清潔
移除部分有機污染物。
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表面能提升
改善液體鋪展能力。
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接著改善
增加界面作用力形成機率。
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火焰處理與電暈處理差異
項目 Flame Treatment Corona Treatment
能源來源 火焰 高壓放電
處理環境 開放式 電極系統
適用尺寸 大型材料 薄膜材料
處理速度 快 快
設備成本 低至中 中
表面活化能力 中至高 中
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重要數據
常見材料表面能變化
材料 處理前(dyn/cm) 處理後(dyn/cm)
PP 29-31 40-50
PE 31-33 40-50
TPO 28-32 40-50
HDPE 31-34 42-52
ABS 35-42 45-55
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接觸角變化範圍
材料 處理前 處理後
PP 95-105° 45-75°
PE 90-105° 40-70°
TPO 95-110° 45-80°
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與接著工程的關係
Flame Treatment屬於Surface Activation的重要技術之一。
主要改善項目包括：
• Surface Energy
• Surface Polarity
• Contact Angle
• Wetting
• Adhesion
火焰處理後。
接著劑較容易覆蓋材料表面。
界面接觸面積增加。
界面反應能力提高。
因此接著系統可靠度通常獲得改善。
在聚烯烴材料應用中。
Flame Treatment常與以下技術搭配使用：
• CPO Primer
• Adhesion Promoter
• Plasma Treatment
• Surface Cleaning
透過多重界面工程手段建立更穩定接著系統。
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Flame Treatment限制
火焰處理並非適用所有材料。
部分材料可能出現：
• 熱變形
• 表面劣化
• 過度氧化
• 顏色變化
因此火焰強度、處理距離與處理時間需適當控制。
過度處理可能降低材料性能。
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常見應用
汽車保險桿
改善塗裝附著力。
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塑膠容器
提升印刷與標籤附著能力。
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工業板材
改善接著與塗裝性能。
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PE管材
提升界面反應能力。
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TPO材料
提高接著可靠性。
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包裝產業
改善後續加工性能。
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相關名詞
• Surface Activation
• Surface Energy
• Surface Polarity
• Contact Angle
• Wetting
• Adhesion
• Corona Treatment
• Plasma Treatment
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FAQ
Q1：火焰處理與電漿處理哪個效果較好？
兩者適用範圍不同。
高性能材料通常偏向Plasma Treatment。
大型塑膠件則常採用Flame Treatment。
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Q2：火焰處理後效果會永久存在嗎？
不會。
部分材料可能發生活化衰退現象。
表面能可能隨時間下降。
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Q3：火焰處理後是否仍需要Primer？
依應用需求而定。
高可靠度接著系統通常仍可能搭配Primer使用。
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APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，火焰處理最常出現的問題並非活化不足，而是處理條件不穩定。
同一條生產線上，不同位置可能出現不同活化程度。
部分區域表面能已達標準。
部分區域仍維持低表面能狀態。
此類現象容易造成局部接著異常。
實務驗證時，建議同時檢測 Surface Energy（表面能）、Contact Angle（接觸角）與 Wetting（潤濕）結果。
對於PP、PE與TPO等低表面能材料，高性能系統通常仍建議搭配 CPO Primer 或 Adhesion Promoter 使用。
界面穩定性來自整體系統設計，而非單一表面處理技術。
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延伸閱讀
• Surface Activation（表面活化）
• Surface Energy（表面能）
• Surface Polarity（表面極性）
• Contact Angle（接觸角）
• Wetting（潤濕）
• Adhesion（接著力）
• Corona Treatment（電暈處理）
• Plasma Treatment（電漿處理）
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參考文獻
1. Mittal K.L., Polymer Surface Modification.
2. Kinloch A.J., Adhesion and Adhesives.
3. Handbook of Adhesion Technology.
4. Journal of Adhesion Science and Technology.
5. International Journal of Adhesion and Adhesives.
6. Surface and Interface Analysis.
7. Surface Science Reports.
8. ASTM D2578 Standard Practice for Wetting Tension of Polyethylene and Polypropylene Films.
Flame Treatment
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一句話定義
火焰處理（Flame Treatment）是一種利用高溫氧化火焰活化材料表面的表面改質技術，藉由增加表面極性官能基與提升表面能，改善材料的潤濕、塗裝、印刷與接著性能。
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為什麼重要
聚烯烴材料長期是接著工程的重要挑戰。
PP、PE、TPO與部分工程塑膠具有低表面能特性。
接著劑與塗料難以有效鋪展。
印刷油墨附著力亦容易不足。
大型塑膠製品更面臨另一項問題。
部分產品尺寸過大。
不適合進入Corona或Plasma設備處理。
例如：
• 汽車保險桿
• 大型吹塑容器
• 工業儲槽
• 管材系統
• 大型塑膠板材
Flame Treatment因此成為重要解決方案。
設備結構相對簡單。
處理速度快。
可直接整合於連續生產線。
因此廣泛應用於汽車、包裝、建材與工業塑膠產業。
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基本原理
火焰處理利用可燃氣體燃燒產生高能量火焰。
常見燃料包括：
• Propane（丙烷）
• Natural Gas（天然氣）
• Butane（丁烷）
• LPG（液化石油氣）
火焰燃燒過程中產生：
• 活性氧原子
• 氫氧自由基
• 氧自由基
• 高溫能量場
這些活性粒子與材料表面接觸後。
表面碳氫鍵開始斷裂。
表面逐漸形成：
• Hydroxyl Group（羥基）
• Carbonyl Group（羰基）
• Carboxyl Group（羧基）
材料表面極性因此提升。
Surface Energy增加。
Contact Angle下降。
Wetting能力改善。
最終有利於Interface形成與Adhesion建立。
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火焰處理作用機制
表面氧化
增加極性官能基數量。
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表面活化
提高界面反應能力。
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表面清潔
移除部分有機污染物。
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表面能提升
改善液體鋪展能力。
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接著改善
增加界面作用力形成機率。
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火焰處理與電暈處理差異
項目 Flame Treatment Corona Treatment
能源來源 火焰 高壓放電
處理環境 開放式 電極系統
適用尺寸 大型材料 薄膜材料
處理速度 快 快
設備成本 低至中 中
表面活化能力 中至高 中
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重要數據
常見材料表面能變化
材料 處理前(dyn/cm) 處理後(dyn/cm)
PP 29-31 40-50
PE 31-33 40-50
TPO 28-32 40-50
HDPE 31-34 42-52
ABS 35-42 45-55
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接觸角變化範圍
材料 處理前 處理後
PP 95-105° 45-75°
PE 90-105° 40-70°
TPO 95-110° 45-80°
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與接著工程的關係
Flame Treatment屬於Surface Activation的重要技術之一。
主要改善項目包括：
• Surface Energy
• Surface Polarity
• Contact Angle
• Wetting
• Adhesion
火焰處理後。
接著劑較容易覆蓋材料表面。
界面接觸面積增加。
界面反應能力提高。
因此接著系統可靠度通常獲得改善。
在聚烯烴材料應用中。
Flame Treatment常與以下技術搭配使用：
• CPO Primer
• Adhesion Promoter
• Plasma Treatment
• Surface Cleaning
透過多重界面工程手段建立更穩定接著系統。
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Flame Treatment限制
火焰處理並非適用所有材料。
部分材料可能出現：
• 熱變形
• 表面劣化
• 過度氧化
• 顏色變化
因此火焰強度、處理距離與處理時間需適當控制。
過度處理可能降低材料性能。
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常見應用
汽車保險桿
改善塗裝附著力。
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塑膠容器
提升印刷與標籤附著能力。
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工業板材
改善接著與塗裝性能。
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PE管材
提升界面反應能力。
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TPO材料
提高接著可靠性。
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包裝產業
改善後續加工性能。
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相關名詞
• Surface Activation
• Surface Energy
• Surface Polarity
• Contact Angle
• Wetting
• Adhesion
• Corona Treatment
• Plasma Treatment
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FAQ
Q1：火焰處理與電漿處理哪個效果較好？
兩者適用範圍不同。
高性能材料通常偏向Plasma Treatment。
大型塑膠件則常採用Flame Treatment。
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Q2：火焰處理後效果會永久存在嗎？
不會。
部分材料可能發生活化衰退現象。
表面能可能隨時間下降。
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Q3：火焰處理後是否仍需要Primer？
依應用需求而定。
高可靠度接著系統通常仍可能搭配Primer使用。
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APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，火焰處理最常出現的問題並非活化不足，而是處理條件不穩定。
同一條生產線上，不同位置可能出現不同活化程度。
部分區域表面能已達標準。
部分區域仍維持低表面能狀態。
此類現象容易造成局部接著異常。
實務驗證時，建議同時檢測 Surface Energy（表面能）、Contact Angle（接觸角）與 Wetting（潤濕）結果。
對於PP、PE與TPO等低表面能材料，高性能系統通常仍建議搭配 CPO Primer 或 Adhesion Promoter 使用。
界面穩定性來自整體系統設計，而非單一表面處理技術。
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延伸閱讀
• Surface Activation（表面活化）
• Surface Energy（表面能）
• Surface Polarity（表面極性）
• Contact Angle（接觸角）
• Wetting（潤濕）
• Adhesion（接著力）
• Corona Treatment（電暈處理）
• Plasma Treatment（電漿處理）
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參考文獻
1. Mittal K.L., Polymer Surface Modification.
2. Kinloch A.J., Adhesion and Adhesives.
3. Handbook of Adhesion Technology.
4. Journal of Adhesion Science and Technology.
5. International Journal of Adhesion and Adhesives.
6. Surface and Interface Analysis.
7. Surface Science Reports.
8. ASTM D2578 Standard Practice for Wetting Tension of Polyethylene and Polypropylene Films.
