Enduction au plasma

Hydrophobe, hydrophile, protection contre les rayures, ...

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Le plasma permet de bonifier des pièces avec diverses enductions. Pour cela, des substances de base gazeuses et liquides sont alimentées. Dans le plasma, les matières premières, principalement des monomères à chaîne courte et des polymères à chaîne longue se réticulent.  La sélection des matières premières détermine ensuite les propriétés de la couche : 

hydrophobe (hydrofuge) | hydrophile (attirant l'eau / mouillant) | protection contre les rayures, protection anticorrosion | couches de carbone | barrière / barrière de diffusion | simulaires à PTFE | revêtements anti-friction | revêtement anti-adhésif / primaires | eau / barrière de vapeur d'eau | métallisation | nano-argent 

Avantages de l'enduction au plasma

✓ Couches extrêmement minces dans le domaine des nm possibles
✓ Processus constants, compatibles pour séries possibles, grâce à une automatisation complète
✓ Multitude de variantes réalisable
✓ Pas d'apport de température
✓ Aucun solvant
✓ Excellente activité dans les interstices
✓ Convenant aux pièces et matériaux en vrac

Enduction par polymérisation au plasma

Pour l'enduction au plasma basse pression, des monomères (gazeux ou liquides) sont introduits, qui se polymérisent ensuite sous l'influence du plasma. Les épaisseurs de couche obtenues par polymérisation plasma sont de l'ordre du micromètre. L'adhérence des couches à la surface est très bonne.

Pourl'enduction par jet de plasma (plasma atmosphérique), les monomères sont introduits directement sous forme gazeuse dans le faisceau de plasma à l'aide de gaz porteur. Le monomère est ainsi focalisé et polymérisé en surface par plasma. La couche a une épaisseur de plusieurs centaines de nanomètres.

La technologie des processus est beaucoup plus complexe que l'activation et le dégraissage.

Il est possible de réaliser, par exemple, des couches barrières dans des réservoirs de carburant, des couches résistantes aux rayures sur les phares et CD, des couches de type PTFE, des couches hydrophobes, etc.

Trois processus de revêtement se sont imposés à l'échelle industrielle : 

Revêtements hydrophobes ► Monomère : par exemple Hexaméthyldisiloxane (HMDSO)

Couches semblables au PTFE ► Monomère : gaz de traitement contenant du fluor - voir aussi Épilamisation

Couches hydrophiles ► Monomère : acétate de vinyle, hexaméthyldisiloxane défini en mélange avec de l'oxygène (beaucoup plus HMDSO que O2)

Questions fréquentes

Quels effets permet l'enduction de métaux par polymération plasma ?

Le revêtement de métaux à l'aide de polymérisation plasma permet divers effets, comme p. ex. : une activation durable pendant plusieurs semaines et l'application de couches non seulement décoratives mais aussi fonctionnelles. 

Pour des métaux, on recommande en général l'utilisation d'une installation de pulvérisation

Pour une couche hydrophile permanente de HMDSO, les gaz sont mélangés de la manière suivante : HMDSO : O2 = 1:4

Pour une couche hydrophobe de HMDSO, les gaz sont mélangés de la manière suivante : HMDSO : O2 = 4:1

Est-il possible de revêtir des plastiques par polymérisation plasma ?

Les plastiques peuvent être revêtus en majeure partie et sans problème par polymérisation plasma. 

C'est ainsi qu'il est possible de revêtir p. ex. des CD et DVD de manière résistante aux rayures, sans que leur qualité n'en souffre pour autant.

Il est possible d'appliquer des couches ressemblant au PTFE pour augmenter la glisse des produits à traiter.  Il s'avère en outre possible d'appliquer des groupes fonctionnels sur la surface de matières plastiques (p. ex. groupes aminés pour applications bioanalytiques)

La polymérisation peut également s'effectuer en plusieurs étapes :

Exemple : 

  1. Activation ► 5 minutes O2
  2. Enduction ► 5 minutes HMDSO
  3. « Gravure » ► 12 secondes O2
  4. Enduction ► 5 minutes HMDSO
  5. « Gravure » ► 12 secondes O2
  6. Enduction ► 5 minutes HMDSO

Ensuite, durcissement éventuel de la couche pendant quelques secondes en plasma d'oxygène. Au cours de cette séquence, la couche devient cependant hydrophile !

Est-il possible de revêtir des verres et céramiques par polymérisation plasma ?

La seule difficulté pour revêtir des verres et céramiques est de préparer la surface en conséquence (voir le chapitre consacré à l'activation et à la gravure). Une fois cette difficulté surmontée, rien ne vient contrecarrer la multitude d'applications d'enductions. L'adhérence correspondante de l'enduction doit être contrôlée en fonction du cas. En cas « d'incompatibilité » entre la couche et le substrat, il convient d'appliquer éventuellement des couches intermédiaires pour assurer l'adhérence.  L'illustration montre un exemple d'enduction hydro- et oliophobe réussie.

Est-il possible de revêtir des textiles par polymérisation plasma ?

Les textiles  peuvent très bien être enduits de plasma. Ce qui reste difficile à l'heure actuelle est l'obtention à long terme d'une résistance des couches aux agents tensioactifs. On obtient des couches hydrophobes en utilisant des gaz / monomères contenant du fluor.

Quelles couches peuvent être produites avec le plasma atmosphérique et quels monomères sont pour cela utilisés ? (Plasma à pression atmosphérique)

Le plasma atmosphérique convient principalement à la génération de couches hydrophiles, favorisant l'adhérence et prévenant la corrosion.

Des substances contenant du silicium et du carbone sont utilisées en tant que monomères. Il s'agit, par exemple, de divers acrylates et de monomères usuels contenant du silicium du type HMDSO.

Quels sont les monomères à ne pas utiliser ? (Plasma à pression atmosphérique)

À cause de l'effet fortement toxique, des gaz et monomères contenant des agents halogénés ne doivent pas être utilisés avec le plasma atmosphérique (F2, CL2, Br2, I).

Quels sont les gaz porteurs utilisés pour l'enduction au plasma atmosphérique ? (Plasma à pression atmosphérique)

Les gaz suivants sont normalement utilisés :

  • Hélium (He)
  • Argon (Ar)
  • Azote (N2)

Quelles épaisseurs de couches peut-on obtenir et comment sont-elles mesurées ? (Plasma à pression atmosphérique)

La couche a une épaisseur de plusieurs centaines de nanomètres. Pour la mesure de telles couches fines, il est possible de recourir au profilomètre (p. ex. Dektak) en tant que méthode fiable. 

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