Il plasma consente di temprare i pezzi di lavorazione con vari rivestimenti. A tale scopo, vengono immessi materiali di base liquidi e gassosi. Nel plasma, le sostanze di base , per lo più monomeri a catena corta, si collegano in rete per formare polimeri a catena lunga . La selezione delle materie prime incide sulle proprietà degli strati:
idrofobica (idrorepellente) | idrofila (idrorepellente all'acqua / bagnabile) | protezione antigraffio, protezione dalla corrosione | strati di carbonio | barriera / antidiffusione | simile al PTFE | rivestimenti scorrevoli / rivestimenti antiadesivi | promotori di adesione / primer | barriera all'acqua / al vapore acqueo | metallizzazione | nano-argento
Vantaggi del rivestimento al plasma
✓ Possibilità di strati estremamente sottili, a livello nm
✓ Possibilità di processi costanti, idonei alla produzione in serie grazie alla completa automazione
✓ Possibilità di un'ampia gamma di varianti
✓ Senza registrazione della temperatura
✓ Senza solventi
✓ Ottimo accesso alle fessure
✓ Adatto per pezzi e materiale sfuso
Rivestimento mediante polimerizzazione al plasma
Per il rivestimento con plasma a bassa pressione si immettono monomeri (gassosi o liquidi), che successivamente polimerizzano per effetto del plasma. Gli spessori dello strato ottenuti con la polimerizzazione al plasma hanno uno spessore di un micron. L'adesione degli strati alla superficie è ottima.
Per il rivestimento con il processo a getto di plasma (plasma atmosferico) i monomeri sono immessi direttamente nel fascio di plasma in forma gassosaper mezzo di gas di trasporto. In tal modo il monomero viene focalizzato e polimerizzato sulla superficie tramite il plasma. Lo spessore dello strato è di alcune centinaia di nanometri.
La tecnologia del processo è molto più complessa rispetto all'attivazione e allo sgrassaggio.
Ad es., possono essere prodotti strati barriera nei serbatoi di carburante, strati antigraffio su fari e CD, strati simili al PTFE, strati idrofobici, ecc.
Esistono tre processi di rivestimento affermatisi su scala industriale:
Rivestimenti idrofobici ► Monomero: ad esempio Esametildisilossano (HMDSO)
Strati simili al PTFE ► Monomero: gas di processo contenenti fluoro - vedere anche Epilamizzazione
Strati idrofili ► Monomero: acetato di vinile, esametildisilossano miscelato ad ossigeno (con quantità molto superiore di HMDSO rispetto a O2)
Polimero di carbonio
Fluoro
Plasma
Tetrafluormethane CF4
Quali sono gli effetti del rivestimento dei metalli mediante polimerizzazione al plasma?
Il rivestimento dei metalli tramite polimerizzazione al plasma rende possibili diversi effetti, ad es.: attivazione di più settimane e applicazione di strati decorativi e funzionali .
Nel caso dei metalli , è particolarmente indicato l'uso di un impianto di sputtering. .
Per uno strato idrofilo permanente con HMDSO, occorre miscelare i gas come segue: HMDSO : O2 = 1:4
Per uno strato idrofobico con HMDSO, miscelare i gas al contrario, cioè: HMDSO : O2 = 4:1
Si possono rivestire le materie plastiche con la polimerizzazione al plasma?
Le materie plastiche possono essere rivestite con la massima facilità mediante polimerizzazione al plasma .
Ad esempio, CD e DVD possono essere dotati dirivestimento antigraffio, senza comprometterne la qualità .
Gli strati simili al PTFE possono essere applicati per aumentare la capacità di scorrimentodei prodotti trattati. Inoltre, è possibile applicare in modo mirato gruppi funzionali alla superficie plastica (ad es. gruppi amminici per applicazioni bioanalitiche).
La polimerizzazione può anche avvenire in vari stadi:
Esempio:
- Attivazione ► 5 minuti O2
- Rivestimento ► 5 minuti HMDSO
- "Acidatura" ► 12 secondi O2
- Rivestimento ► 5 minuti HMDSO
- "Acidatura" ► 12 secondi O2
- Rivestimento ► 5 minuti HMDSO
Successivamente si può indurire lo strato esponendolo per qualche secondo al plasma di ossigeno. In questo modo, però, lo strato diventa idrofilo!
È possibile rivestire vetro e ceramica con la polimerizzazione al plasma?
L'unica difficoltà nel rivestire vetri e ceramiche è quella di preparare la superficie in modo adeguato (vedere capitolo Attivazione e acidatura). Non appena questa difficoltà è stata superata , non vi sono ostacoli alla varietà di applicazioni dei rivestimenti. La rispettiva forza di adesione del rivestimento deve essere verificata in ogni singolo caso. In caso di “incompatibilità“ tra strato e materiale del substrato, può essere necessario applicare strati intermedi per favorire l'adesione . Nell'immagine è riportato un esempio di rivestimento idrofobico e oliofobico riuscito.
È possibile rivestire i tessuti con la polimerizzazione al plasma?
I tessuti possono essere rivestiti perfettamente al plasma. Attualmente, la difficoltà consiste nel raggiungere una resistenza a lungo termine dei rivestimenti ai tensioattivi. I rivestimenti idrofobici si ottengono con gas / monomeri contenenti fluoro .
Quali strati possono essere generati con il plasma atmosferico e quali monomeri vengono utilizzati allo scopo? (plasma a pressione atmosferica)
Il plasma atmosferico è indicato principalmente per la produzione di strati idrofili, che favoriscono l'adesione e prevengono la corrosione.
Come monomeri vengono utilizzate sostanze contenenti silicio e carbonio. Tra di essi si annoverano vari acrilati e monomeri comuni contenenti silicio del tipo HMDSO.
Quali monomeri non possono essere utilizzati? (plasma a pressione atmosferica)
A causa dell'effetto altamente tossico , non è consentito l'uso di gas alogeni e monomeri con plasma atmosferico (F2, CL2, Br2, I).
