Attivazione con il plasma
Per un migliore risultato di verniciatura, incollaggio, stampa o bonding
Una buona bagnabilità della superficie è un prerequisito per l'adesione delle parti leganti nel processo di verniciatura, incollaggio, stampa o bonding. La bagnatura non è ostacolata soltanto dallo sporco contenente olio e grasso; anche la superficie pulita di molti materiali, infatti, non viene bagnata a sufficienza a contatto con molti liquidi, adesivi e vernici. Il liquido scorre via e non aderisce alla superficie neppure dopo l'indurimento o l'asciugatura.
La causa è una bassa energia superficiale del substrato. Le sostanze a bassa energia superficiale impregnano quelle ad alta energia superficiale, ma non viceversa. L'energia superficiale del liquido applicato, denominata anche tensione superficiale nel caso dei liquidi, deve quindi essere sempre inferiore a quella del substrato.
gruppo reattivo
Ossigeno
Le materie plastiche come il polipropilene o il PTFE hanno una struttura propria di tipo apolare . Ciò significa che questo tipo di materie plastiche deve essere sottoposto a trattamento preliminare prima della stampa, della verniciatura e dell'incollaggio . Lo stesso vale per il vetro e la ceramica. L'energia superficiale viene aumentata attivandoli. Questo crea punti di deposito del liquido applicato.
L'attivazione avviene tradizionalmente con primer chimici e agenti adesivizzanti liquidi. Si tratta spesso di sostanze molto corrosive e dannose per l'ambiente. Da un lato occorre provvedere ad una sufficiente aerazione prima dell'ulteriore lavorazione e dall'altro si tratta spesso di materiali non attivi a lungo. I materiali apolari, come le poliolefine, non vengono sufficientemente attivati neppure da primer chimici.
Attivando in plasma ad aria o in ossigeno, i legami di idrogeno apolari dei polimeri della plastica vengono sostituiti da legami di ossigeno. In questo modo si possono fornire elettroni di valenza liberi per legare le molecole liquide.
Mediante l'attivazione al plasma a bassa pressione o a pressione atmosferica, anche le plastiche "non adesive" come POM, PE e PP possono essere incollate o verniciate in modo ottimale. L'energia superficiale desiderata può essere impostata in modo molto preciso per evitare la sovra-attivazione, che causerebbe l'acidatura.
Nel plasma a bassa pressione si possono utilizzare gas diversi oltre all'aria e all'ossigenoche, in sostituzione dell'ossigeno, consentono di accumulare gruppi reattivi come azoto (N2), ammine (NHx) o gruppi carbossilici (-COOH).
I pezzi restano attivi per alcuni minuti o per diversi mesi . Il polipropilene può essere processato ulteriormente a distanza di molte settimane dal trattamento. Tuttavia, si consiglia di non conservare i pezzi all'aperto in quanto soggetti a polvere, contaminazione organica e umidità.
L'attivazione può essere dimostrata in modo efficace immergendo un pezzo trattato e un pezzo non trattato in acqua (soluzione polare) . Sul pezzo non trattato si formano come di consueto delle gocce. Il pezzo trattato viene inumidito completamentedall’acqua.
Radiazione UV
Polimero di carbonio
Ossigeno
Idrogeno
Di solito i metalli, la ceramica e il vetro hanno una maggiore energia superficiale rispetto alla plastica. Tuttavia, esistono anche applicazioni con questi materiali in cui una attivazione al plasma presenta dei vantaggi. Anche la tensione superficiale delle leghe di saldatura è elevata ed esse tendono a scorrere via su molte superfici metalliche. Pertanto, l'attivazione al plasma dei metalli può contribuire a migliorare anche la bagnatura in fase di saldatura.
Occorre sottolineare che l'attivazione dei metalli è molto instabile e quindi di breve durata. In caso di attivazione del metallo, esso deve essere ulteriormente lavorato (incollato, verniciato, ecc.) entro pochi minuti o ore poiché le superfici si legano rapidamente e permanentemente con le impurità dell'aria ambiente.
È opportuno attivare il metallo prima di processi come la saldatura o il bonding.
Attivazione della polvere di plasma
Attivazione della polvere UHMWPE (peso molecolare ultraelevato)
Per molte applicazioni viene utilizzata la polvere di polietilene UHMW idrofilo come opzione innovativa. Può essere utilizzato come additivo della gomma, con conseguente maggiore resistenza allo lacerazione. È inoltre possibile utilizzare la polvere di PE idrofilo per aumentare la forza adesiva tra metallo e plastica . Questo processo di idrofilizzazione è reso possibile dal trattamento al plasma a bassa pressione . I parametri di trattamento dipendono sostanzialmente dalla dimensione delle particelle di polvere. Il tempo di trattamento al plasma può variare da 5 minuti a molte ore. Con questo metodo di trattamento si esclude il danneggiamento termico della polvere, poiché la temperatura del processo rimane costantementebassa . Non vengono alterate neppure le proprietà di base della polvere, come la temperatura di fusione, il grado di cristallinità e la massa molare. I numerosiparametri di processo variabili consentono di ottenere moltepliciproprietà di rivestimento .
Applicazioni
- Additivo nelle vernici (vernici lubrificanti)
- Disinfezione / riduzione dei germi in sementi, spezie
- Riduzione al minimo dell'attrito di scorrimento tramite l'aggiunta di polvere di PTFE trattato
- Produzione di scatole di plastica riempite con schiuma PUR, per favorirne l’adesione
- Attivazione e acidatura della fibra
- Attivazione e acidatura del granulato di materie plastiche
UHMWPE
UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) è un polietilene con un peso molecolare molto elevato. Il polietilene può essere considerato la plastica con la struttura più semplice: una catena di atomi di carbonio, affiancati unicamente da idrogeno. Se la catena è molto lunga, il materiale prende il nome di UHMWPE.
FAQ Domande frequenti
Quali superfici possono essere trattate negli impianti al plasma a bassa pressione?
Con l'impianto al plasma a bassa pressione di Diener electronic è possibile attivare le seguenti superfici: materie plastiche, metalli, vetro, ceramica e tessuti.
Per quanto tempo è possibile conservare i pezzi attivati prima della lavorazione successiva?
Il tempo di stoccaggio dei componenti dipende dal tempo di attivazione e dal materiale e varia da pochi minuti a diversi mesi. Per questo motivo è spesso necessario effettuare prove in loco.
Metalli, ceramica, vetro ed elastomeri: poche ore
; materie plastiche (ad eccezione degli elastomeri): diversi giorni, settimane, mesi
Come vanno conservati i pezzi trattati?
Dopo il trattamento al plasma, si raccomanda di non conservare i pezzi all’aria aperta, poiché attirano polvere, contaminanti organici e umidità.
I componenti sigillati in buste hanno una durata di conservazione notevolmente superiore rispetto a quelli conservati all’aperto.
I pezzi trattati presso la nostra azienda in conto terzi vengono imballati in stretta collaborazione con il cliente, ad esempio in sacchetti in PE certificati privi di silicone, imballaggi ESD o materiale di imballaggio specifico fornito dal cliente stesso.
Quali sono i principali vantaggi dell'attivazione con plasma a pressione atmosferica?
La tecnologia PlasmaBeam è applicabile ai processi in linea, ad esempio per l’attivazione al plasma di profili in gomma continui e tubi flessibili prima della stampa, dell’incollaggio, della floccatura o della verniciatura.
Questa tecnologia è compatibile con i robot, ovvero le superfici bidimensionali o tridimensionali possono essere scansionate con il getto di plasma tramite l'ausilio di robot.
PlasmaBeam consente un’attivazione superficiale locale senza necessità di mascheratura: le restanti superfici non vengono toccate.
Come si può misurare l'attivazione del plasma?
Angolo di contatto / Angolo
al bordo L’angolo di contatto è l’angolo formato dalla tangente al contorno della goccia e dalla superficie del solido nel punto di tripla fase, osservando la proiezione della goccia distesa sul solido. Secondo la definizione fisica, una superficie con un angolo di contatto inferiore a 90° è idrofila (bagnabile), mentre se superiore a 90° è idrofoba (non bagnabile). Mediante il trattamento al plasma è possibile modificare l’angolo di contatto (aumentandolo o diminuendolo). Attraverso un adeguato processo al plasma o l’applicazione di un rivestimento adeguato in un processo al plasma, è possibile trasformare superfici idrofile in idrofobe (e viceversa, mediante strati idrofili).
Inchiostri di prova di Diener electronic
Strumenti di misura per la valutazione dell’energia superficiale: se l’inchiostro di prova si ritira sulla superficie dopo l’applicazione, l’energia superficiale del solido è inferiore a quella dell’inchiostro; se invece la bagnabilità rimane invariata, l’energia superficiale del solido è uguale o superiore a quella del liquido. Utilizzando serie di inchiostri di prova con energia superficiale graduata, è possibile determinare la tensione superficiale totale di un solido. Tuttavia, con questo metodo non è possibile determinare la componente polare e quella apolare dell’energia superficiale.
Prova del taglio a griglia
Per verificare l’adesione delle verniciature, viene eseguita una prova del taglio a griglia (norme: DIN EN ISO 2409 e ASTM D3369-02). Dopo la verniciatura, lo strato di vernice del componente in plastica viene inciso a forma di griglia. Successivamente, si applica un nastro adesivo standardizzato sulla griglia di incisioni, lo si preme con forza e lo si rimuove con un movimento brusco. Se sulla pellicola adesiva rimane della vernice, l’adesione della verniciatura è insufficiente. Il test a griglia evidenzia quindi la resistenza all’adesione degli strati di vernice sui componenti in plastica.
