TECNOLOGIA DEL PLASMA

ACTIVACIÓN POR PLASMA

¿QUE ES LA ACTIVACIÓN POR PLASMA?

La tensión superficial es una medida de la cohesión de las moléculas en la superficie de un líquido o la energía necesaria para aumentar la superficie de un líquido.

La activación por plasma puede modificar la energía de superficie de un material sólido y por extensión, cuando este material entra en contacto con un líquido, afecta la tensión superficial en la interfaz.

Esto se debe a que el plasma introduce grupos funcionales polares en la superficie del material, los cuales pueden formar enlaces de hidrógeno o dipolo-dipolo con las moléculas del líquido.

Como resultado, la superficie se vuelve energéticamente más favorable para la adherencia de moléculas, como las de agua, lo que se traduce en un aumento de la tensión superficial en esa interfaz.

Cuando hablamos de tensión superficial en términos de líquidos, el plasma no tiene tanto que ver directamente con líquidos a menos que estemos hablando de la preparación de una superficie sólida que va a interactuar con ellos. Por ejemplo, si se activa por plasma la superficie de un polímero para prepararlo para una aplicación de recubrimiento con un líquido específico, al líquido le resultará más fácil "mojar" la superficie tratada y dispersarse uniformemente sobre ella debido a la mayor tensión superficial resultante de la interacción con los nuevos grupos funcionales en la superficie del polímero.

El aumento en la tensión superficial (o energía de superficie en sólidos) debido a la activación por plasma es beneficioso para procesos como la pintura, el pegado, el recubrimiento y la impresión, ya que una mayor tensión superficial permite que el adhesivo o recubrimiento se extienda y adhiera más fácilmente, resultando en una mejor unión y acabado final.

La buena humectabilidad es un requisito previo para la buena adherencia de los componentes de unión en procesos de pintura, adhesivado, impresión o pegado. La humectación no sólo se ve afectada por la posible contaminación sobre la superficie de aceites y grasas.

Muchos materiales tienen superficies que, incluso estando limpias, no pueden humedecerse por muchos líquidos lo suficiente. Esto ocurre con muchos adhesivos y pinturas. El líquido se escurre, se desliza sobre la superficie y. normalmente después del curado o secado, no queda bien adherido a la superficie.

En muchos casos esto puede deberse a que la pieza a tratar (el sustrato) tiene una reducida energía superficial (tensión superficial en el caso de liquidos). Los materiales con baja energía de superfice son capaces de de extenderse sobre los que tienen una energía superficial alta, pero este proceso no sucede no al revés.

Por lo tanto, para ser efectivos en el proceso de recubrimiento, la energía superficial del líquido aplicado sobre el sustrato, debe ser menor que la del sustrato.

Activación por plasma

El plasma se utiliza para mejorar la humectacion de superficies: Activacion mediante la deposición de especies reactivas de plasma de oxigeno u otros elementos

¿CÓMO FUNCIONA LA ACTIVACIÓN POR PLASMA?

Algunos materiales principalmente del grupo de los plásticos tienen una estructura naturalmente apolar. Este es el caso por ejemplo de materiales como el polipropileno (PP) y el  teflón (PTFE).

Para poder decorar o procesar estos materiales plásticos es necesario modificar sus propiedades de superficie naturales mejorándo la humectabilidad que exhiben. La activación incrementa la energía superficial de una superficie. En este proceso se crean puntos de unión que van a servir para enlazar con el líquido aplicado.

La activación convencional utiliza imprimaciones químicas como promotores de adhesión líquidos que son altamente corrosivos y dañinos para el medio ambiente. Por un lado, requieren un tiempo de evaporación suficiente antes de su posterior procesamiento y, por otro lado, su duración de acción es en muchos casos corta. Los materiales no polares como las poliolefinas no se activan suficientemente con imprimaciones químicas.

Durante la activación mediante plasma de aire u oxígeno, los enlaces de hidrógeno no polares que están presentes en la superficie de los polímeros plásticos se reemplazan por nuevos enlaces de oxígeno que proporcionan electrones de valencia libres para unirse a las moléculas del líquido.

La activación por plasma a baja presión o presión atmosférica convierte materiales plásticos que se han considerado tradicionalmente como "dificilmente pegables,  en superficies con excelentes características de pegado y pintado. Es el caso de materiales polioximetileno (POM), polietileno (PE) y polipropileno (PP).

Esto mismo ocurre con otros materiales como el vidrio y la cerámica.

En el plasma de baja presión se pueden utilizar, además del aire y el oxígeno, otros gases que, en lugar de oxígeno, acumulan nitrógeno (N2), aminas (NHx) o grupos carboxilo (-COOH) como grupos reactivos.

La duración de la acción de los elementos depositados en la superficie varía, pudiendo durar desde algunos minutos a varios meses. En el caso del polipropileno, por ejemplo, es normal que se mantengan las nuevas propiedades lo que permite que se pueda seguir procesándolo varias semanas después del tratamiento.

Como consejo general es preferible no almacenar las piezas al aire libre, ya que atraen polvo, contaminación orgánica y humedad.

Para una demostración impresionante de la activación, sumerja un componente tratado por plasma y uno sin tratar en agua (solución polar). En la pieza que no ha sido tratada se formarán gotas, que es lo usual. Sin embargo, en la pieza que se haya tratado toda la superficie se humedecerá con el agua.

Activacion o hidrofillizacion de superficies por plasma atmosferico o baja presion en materiales plasticos aportando especies reactivas de Oxigeno, Hidrogeno.

Activación de metales, cerámica y vidrio

Por regla general, la energía superficial de los metales, cerámica y vidrio es superior a la exhibida por los materiales plásticos.

Sin embargo, existen aplicaciones en las que estos materiales se benefician de la activación por plasma favoreciendo procesos posteriores.

La tensión superficial de las aleaciones de soldadura también es alta pero es normal observar como es fácil que se desprenden de muchas superficies metálicas. La activación de metales con plasma también puede mejorar la humectación durante la soldadura.

La activación de metales es inestable y, tiene un tiempo de acción reducido. Una vez activada la superficie metálica, es necesario realizar los siguientes procesos (adhesión, pintura, etc) en cuestión de minutos u horas pues las impurezas del aire ambiente se adhieren a las superficies de forma rápida y permanente.

La activación del metal tiene sentido antes de procesos como la soldadura o el pegado.

Activación de sólidos (polvo)

Activación de polvo UHMWPE (polietileno de peso molecular ultra alto)

En muchas aplicaciones, el polvo de polietileno UHMW hidrófilo es utilizado como opción innovadora. Puede usarse como aditivo en caucho, lo que resulta en una mayor resistencia a la propagación del desgarro. Además, el polvo de PE hidrofílico puede aumentar la fuerza de unión entre el metal y el plástico.

Esta hidrofilización es posible gracias al tratamiento previo con plasma a baja presión. Los parámetros del tratamiento dependen en gran medida del tamaño de las partículas del polvo. El tratamiento con plasma puede durar entre 5 minutos y varias horas. Se puede descartar el riesgo de daño térmico a la energía ya que el proceso se realiza constantemente a bajas temperaturas para este tipo de tratamiento.

Igualmente, las propiedades básicas del polvo, como la temperatura de fusión, el grado de cristalización y el peso molar, no se ven afectadas. A través de una amplia gama de parámetros de proceso variables, se pueden lograr muchas propiedades de recubrimiento diferentes.

Aplicaciones

  •      Aditivo en pinturas (barnices lubricantes)
  •      Desinfección/reducción de gérmenes en semillas, especias.
  •      Fricción de deslizamiento minimizada gracias a la adición de polvo de PTFE tratado
  •      Producción de cajas de plástico rellenas de espuma PUR para aumentar la adherencia del PUR
  •      Activación de fibras, grabado.
  •      Activación de granulados de plástico, grabado.

UHMWPE

El polietileno de peso molecular ultraalto es un polietileno con un peso molecular muy alto.

El polietileno puede considerarse el plástico con la estructura más simple: una cadena de átomos de carbono, con sólo hidrógeno en los lados. Si se acumulan átomos de hidrógeno resulta una cadena es mucjho más larga larga. El material se describe como UHMWPE.

¿Alguna Pregunta?

Consulte a nuestros especialistas

+880 322448500 Beverly Boulevard Los Angeles