Activación con plasma
Para mejorar el lacado, el pegado, la impresión o la unión por hilo
Es necesario, para la adhesión de ligandos durante las operaciones de lacado, pegado, impresión o unión por hilo, que la superficie presente una buena humectabilidad. La humectación no solamente se ve impedida por contaminantes con aceites y grasas, sino que la superficie limpia de muchos materiales también puede presentar una humectabilidad insuficiente debido a muchos líquidos, incluidos adhesivos y pinturas. El líquido se agrupa en forma de gotas esféricas y no se adhiere a la superficie, ni siquiera después del endurecimiento o el secado.
La causa es una energía superficial reducida del sustrato. Las sustancias con una energía superficial menor humectan aquellas cuya energía superficial es mayor, pero no a la inversa. Por lo tanto, la energía superficial del líquido aplicado (en el caso de los líquidos, también se habla de tensión superficial en este contexto) debe ser obligatoriamente inferior que la del sustrato.
grupo reactivo
Oxígeno
Algunos plásticos, como, p. ej., el polipropileno o el PTFE, tienen una estructura no polar por su propia naturaleza. Esto implica que dichos plásticos deben someterse a pretratamiento antes de la impresión, el lacado y el pegado. De manera análoga, la energía superficial del vidrio y la cerámica se incrementa activando la superficie en cuestión. En el proceso, se crean puntos de acumulación del líquido aplicado.
La activación suele tener lugar con iniciadores químicos: agentes adhesivos líquidos. A menudo, se trata de sustancias muy corrosivas y nocivas para el medio ambiente. Por un lado, debe conseguirse que dichos líquidos se sequen lo suficiente antes de continuar con el tratamiento; por el otro, no suelen permanecer activos durante mucho tiempo. Algunos materiales no polares, como las poliolefinas, tampoco se activan suficientemente con iniciadores químicos.
Durante la activación en el plasma de aire u oxígeno, se sustituyen enlaces de hidrógeno no polares de los polímeros plásticos por enlaces de oxígeno. Estos pueden proporcionar electrones de valencia libres para unir moléculas de líquidos.
La activación con plasma de baja presión o presión atmosférica también permite pegar o lacar a la perfección plásticos "no pegables", como POM, PE y PP. La energía superficial deseada puede ajustarse con gran precisión, de modo que sea posible evitar el exceso de activación y el consiguiente grabado.
En el plasma de baja presión, aparte de aire y oxígeno, pueden aplicarse otros gases, con los que se acumulan, p. ej., nitrógeno (N2), aminas (NHx) o grupos carboxílicos (-COOH) como grupos reactivos en vez de oxígeno.
Las piezas permanecen activas entre algunos minutos y varios meses.El polipropileno puede someterse a un tratamiento posterior al cabo de varias semanas del tratamiento. No obstante, se recomienda no optar por espacios abiertos para almacenar estas piezas, puesto que atraen el polvo, la contaminación orgánica y la humedad del aire.
La activación puede demostrarse de forma bien impactante sumergiendo una pieza de trabajo tratada y una no tratada en agua (solución polar). En la pieza no tratada, se forman, como es habitual, gotas. La pieza tratada se humecta con agua por completo.
Radiación UV
Polímero de carbono
Oxígeno
Hidrógeno
Los metales, las cerámicas y los vidrios poseen por lo general unaenergía superficial mayor que los plásticos. No obstante, para estos materiales también existen aplicaciones en las que una activación con plasma implica ventajas. La tensión superficial de las aleaciones de soldadura también es elevada, y se forman gotas esféricas en muchas superficies metálicas. Por este motivo, la activación de metales con plasma también puede mejorar la humectación en los trabajos de soldadura.
Aun así, la activación de metales es muy inestable y, en consecuencia, de breve duración. Si se activa un metal, el tratamiento posterior (pegado, lacado, etc.) debe efectuarse a los pocos minutos u horas, ya que las superficies se unen con agentes contaminantes del aire ambiente de forma rápida y permanente.
Una activación de metales resulta conveniente antes de efectuar procesos como la soldadura o la unión por hilo.
Activación con polvo de plasma
Activación de polvo de polietileno UHMW (de ultraalto peso molecular)
Para muchas aplicaciones, existe la posibilidad innovadora de emplear polvo de polietileno UHMW hidrófilo. Puede utilizarse como aditivo en la goma, con lo que obtiene una resistencia al desgarro mayor. Además, es posible aumentar la fuerza de adhesión entre metal y plástico con polvo de PE hidrófilo. Esta hidrofilización se consigue gracias a un tratamiento con plasma en el procedimiento de baja presión. Los parámetros de tratamiento dependen enormemente del tamaño de partícula del polvo. La duración del tratamiento con plasma puede oscilar entre 5 minutos y varias horas. Quedan descartados los daños térmicos en el polvo, puesto que la temperatura del proceso permanece siempre baja con este método de tratamiento. Las características básicas del polvo, como, p. ej., la temperatura de fusión, el grado de cristalinidad y la masa molar, tampoco se ven afectadas. Debido a la gran cantidad de parámetros variables en el proceso, es posible lograr numerosas propiedades de recubrimiento.
Aplicaciones
- Aditivos en pinturas (pinturas antifricción)
- Desinfección/reducción de gérmenes en semillas y especias
- Disminución de la fricción cinética añadiendo polvo de PTFE tratado
- Fabricación de cajas de plástico selladas con espuma de PUR para su adhesión
- Activación y grabado de fibras
- Activación y grabado de granulado de plástico
Polietileno UHMW
El polietileno UHMW (Ultra-High Molecular Weight) es un polietileno de ultraalto peso molecular. El polietileno puede considerarse el plástico de formación más sencilla: una cadena de átomos de carbono y simplemente hidrógeno a los lados. Si esta cadena es muy larga, el material recibe el nombre de polietileno UHMW.
FAQ Preguntas frecuentes
¿Qué superficies se pueden activar en instalaciones de plasma de baja presión?
Con el equipo de plasma de baja presión de Diener electronic se pueden activar las siguientes superficies: plásticos, metales, vidrio, cerámica y textiles.
¿Durante cuánto tiempo se pueden almacenar las piezas activadas antes de su posterior procesamiento?
El tiempo de almacenamiento de los componentes depende del tiempo de activación y del material, y varía entre unos pocos minutos y varios meses. Por ello, a menudo es necesario realizar ensayos in situ.
Metales, cerámica, vidrio y elastómeros: unas pocas horas
; plásticos (excepto los elastómeros): varios días, semanas o meses
¿Cómo se deben almacenar las piezas tratadas?
Tras el tratamiento con plasma, se recomienda no almacenar las piezas a la intemperie, ya que atraen el polvo, la contaminación orgánica y la humedad del aire.
Las piezas envasadas en bolsas selladas tienen una vida útil considerablemente mayor que las almacenadas a la intemperie.
Las piezas que tratamos por encargo se embalan en estrecha colaboración con el cliente, por ejemplo, en bolsas de PE sin silicona homologadas, embalajes ESD o material de embalaje específico del cliente que este nos facilite.
¿Cuáles son las principales ventajas que nos aporta la activación con plasma a presión atmosférica?
La tecnología PlasmaBeam se puede aplicar en procesos en línea, por ejemplo, para la activación por plasma de perfiles de goma sin fin o mangueras antes de su impresión, encolado, flocado o lacado.
Esta tecnología es compatible con robots, es decir, las superficies bidimensionales o tridimensionales pueden escanearse con el haz de plasma mediante robots.
PlasmaBeam permite una activación local de la superficie sin necesidad de enmascarar; el resto de la superficie no se ve afectada.
¿Cómo se puede medir la activación del plasma?
Ángulo de contacto / Ángulo
de borde El ángulo de contacto es el ángulo que se forma, al observar la proyección de la gota en reposo sobre el sólido, entre la tangente al contorno de la gota y la superficie del sólido en el punto trifásico. Según la definición física, una superficie con un ángulo de contacto inferior a 90° es hidrófila (humectable), mientras que si es superior a 90°, es hidrófoba (no humectable). Mediante un tratamiento con plasma se puede modificar el ángulo de contacto (aumentarlo o reducirlo). Mediante un proceso de plasma adecuado o la aplicación de un recubrimiento adecuado en un proceso de plasma, se pueden transformar superficies hidrófilas en hidrófobas (y viceversa, mediante capas hidrófilas).
Tintas de prueba de Diener electronic
Instrumentos de medición para estimar la energía superficial: Si la tinta de prueba se contrae tras su aplicación sobre la superficie, la energía superficial del sólido es menor que la de la tinta; si se mantiene la humectación, la energía superficial del sólido es igual o mayor que la del líquido. Mediante el uso de series de tintas de prueba con energía superficial gradual, se puede determinar así la tensión superficial total de un sólido. Sin embargo, con este método no se puede determinar la componente polar y la no polar de la energía superficial.
Ensayo de corte en rejilla
Para comprobar la adherencia de los recubrimientos, se realiza un ensayo de corte en rejilla (normas: DIN EN ISO 2409 y ASTM D3369-02). Tras el recubrimiento, se realizan cortes en forma de rejilla en la capa de pintura de la pieza de plástico. A continuación, se pega una cinta adhesiva normalizada sobre la rejilla de incisiones, se presiona y se retira bruscamente. Si queda pintura adherida a la cinta adhesiva, la adherencia del recubrimiento es deficiente. La prueba de corte en rejilla muestra, por tanto, la resistencia a la tracción de las capas de pintura sobre piezas de plástico.
