Rivestimento con il plasma

Idrofobico, idrofilo, protezione antigraffio, ...

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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)

Domande frequenti

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: 

  1. Attivazione ► 5 minuti O2
  2. Rivestimento ► 5 minuti HMDSO
  3. "Acidatura" ► 12 secondi O2
  4. Rivestimento ► 5 minuti HMDSO
  5. "Acidatura" ► 12 secondi O2
  6. 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).

Quali gas di trasporto vengono utilizzati per il rivestimento con plasma atmosferico? (plasma a pressione atmosferica)

Solitamente vengono utilizzati i seguenti gas:

  • elio (He)
  • argon (Ar)
  • azoto (N2)

Quali spessori dello strato si possono ottenere e come si possono misurare? (plasma a pressione atmosferica)

Lo spessore dello strato è di alcune centinaia di nanometri. Per misurare in modo affidabile questi strati sottili si può utilizzare il cosiddetto profilometro (ad es. Dektak).

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