Activación con plasma

Para lograr la adherencia de las partes al pintar, pegar, imprimir o unir, es imprescindible una buena humectabilidad de la superficie. La humectación no solo se dificulta por contaminantes oleosos o grasosos, incluso las superficies limpias de muchos materiales no se humectan adecuadamente con muchos líquidos, pegamentos y tintas. El líquido forma gotas. No se adhiere a la superficie después del curado o el secado.

La causa es la escasa energía superficial del sustrato. Los materiales con escasa energía superficial humectan a los que tienen mucha energía superficial, pero no a la inversa. La energía superficial del líquido aplicado —en el caso de líquidos, la llamamos tensión superficial— debe ser menor que la del sustrato.

La mayoría de los plásticos tienen muy poca energía superficial, insuficiente para la humectación con pegamentos y pinturas. Esto se debe a la superficie no polar. Las moléculas del líquido no encuentran puntos de enlace en los que se puedan acumular.

Al activar la superficie aumenta su energía superficial. De ese modo, se crean puntos de acumulación para el líquido aplicado.

La activación se realiza tradicionalmente con una imprimación química, líquidos mejoradores de la adherencia. Suelen ser sumamente cáusticos y nocivos para el medio ambiente. Por un lado, es necesario esperar a que se evaporen antes de continuar con el tratamiento siguiente y, por otro lado, el tiempo de activación es limitado. Materiales no polares como la poliolefina no se activan suficientemente con la imprimación química.

También se puede activar superficies con una corona de arco eléctrico. Esta es una forma de tratamiento con plasma a presión atmosférica. Pero solo permite el tratamiento de superficies planas o convexas que se puedan introducir en el arco eléctrico.

En los sistemas de plasma a presión atmosférica de Diener electronic, se sopla el plasma del arco eléctrico a través de una boquilla. Esto permite activar también las superficies de componentes con curvaturas complejas.

En la activación con plasma de aire o de oxígeno, los enlaces no polares de hidrógeno del polímero de plástico se sustituyen por enlaces de oxígeno. Estos pueden disponer de electrones de valencia libres para el enlace de las moléculas de líquido.

Por medio de la activación con plasma a baja presión o a presión atmosférica también se logran pegar o pintar bien los plásticos «no pegables» como POM, PE y PP. La energía superficial pretendida se puede ajustar con mucha precisión, y se puede evitar la sobreactivación que lleva al mordentado.

En el caso del plasma a baja presión, se pueden usar otros gases además de aire y oxígeno, con los cuales en lugar de oxígeno se acumulan p. ej. nitrógeno (N2), grupos amino (NHx) o carboxilo (-COOH) como grupos reactivos.

La activación de superficies de plástico mantiene su efecto durante semanas o meses. Sin embargo, se debe continuar rápidamente el tratamiento, dado que con el paso del tiempo se pueden depositar nuevos contaminantes.

También el PTFE puede ser pegado después del tratamiento con plasma. Pero no es una activación sino un mordentado.

Los metales, la cerámica y el vidrio tienen básicamente una energía superficial superior a la de los plásticos. Pero incluso en estos materiales existen aplicaciones en las que la activación con plasma es ventajosa. La tensión superficial de las aleaciones de soldadura es alta y se forman gotas sobre muchas superficies de metal. Por eso, la activación con plasma de los metales puede mejorar la humectación durante la soldadura. La activación de metales solo suele durar unos minutos, por lo que debe realizarse inmediatamente antes del proceso de soldadura (en línea).

 

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