TECNOLOGÍA DEL PLASMA

(Ultra)Limpieza por Plasma

¿QUE ES LA LIMPIEZA POR PLASMA?

Todas las superficies contienen trazas de contaminación no visitble. Casi siempre, la contaminación debe ser retirada como requisito previo para no obtener malos resultados en procesos como:

adhesivado | pegado | pintado | pegado | serigrafía | etching

La tecnología del Plasma ofrece soluciones para la retirada de cualquier tipo de contaminación sobre cualquier material que siempre es beneficioso para cualquier tratamient posterior.

Existen varios procesos de limpieza para cumplir con los requisitos existentes en cualquier caso

¿CÓMO FUNCIONA LA ULTRALIMPIEZA POR PLASMA?

La limpieza por Plasma es un importante proceso utlizado por la tecnología de modificación de superficies por plasma. Las partículas de contaminación se retiran principalmente por reacción quimica de gases que son ionizados.

Limpieza por plasma. Etapas

La limpieza por plasma es un método avanzado para limpiar superficies a nivel microscópico. Se utiliza en diversas industrias, como la electrónica, la aeroespacial, la médica, y la automotriz, donde se requieren condiciones de limpieza extremadamente altas. El plasma es el cuarto estado de la materia, formado por un gas de iones libres y electrones, que se crea al aplicar energía a un gas bajo condiciones controladas.

El proceso de limpieza por plasma se realiza en varias etapas clave:

  1. Preparación de la cámara de plasma: Se introduce la superficie o el objeto a limpiar dentro de una cámara de plasma. Esta cámara es capaz de mantener un vacío parcial cuando se bombea el aire fuera de ella.

  2. Introducción de gas: Se introduce en la cámara un gas precursor, que es típicamente un gas noble como el argón o un gas reactivo como el oxígeno o el flúor, dependiendo del tipo de limpieza deseado.


  1. Generación de plasma: La cámara de plasma se energiza utilizando una fuente de energía, como una RF (Radio Frecuencia) o un campo eléctrico de baja frecuencia, que ioniza el gas introducido, transformándolo en plasma.

    La energía aportada al gas permite romper los enlaces entre los átomos y las moléculas, creando una mezcla de partículas cargadas positivamente, electrones y especies neutras (átomos y moléculas en estado excitado y radicales).

  2. Limpieza: Las especies activadas en el plasma interaccionan con la superficie del objeto a limpiar. Los iones y radicales del plasma eliminan los contaminantes presentes en la superficie mediante reacciones químicas y/o sputtering físico (desgaste por impacto de iones).
    En el caso de limpieza con oxígeno, por ejemplo, los radicales de oxígeno pueden reaccionar con los contaminantes orgánicos para formar dióxido de carbono y agua, que se eliminan del sistema por el sistema de despresurización.

Limpieza por plasma

El plasma se utiliza para la retirada de contaminación de superficies
Limpieza por plasma para la retirada de oxidos

PROCESOS DE LIMPIEZA POR PLASMA

Retirada de Carbono con plasma de O2


Ultralimpieza - Desengrase con plasma de oxígeno.

En casi todas las superficies se encuentran hidrocarburos como residuos de grasas, aceites o agentes desmoldeantes. Estos recubrimientos reducen gravemente la adhesión de otros materiales durante el tratamiento superficial posterior.

Por este motivo, la eliminación química de los hidrocarburos en el plasma de oxígeno es un tratamiento estándar antes de recubrir, imprimir o pegar.

Los iones, los radicales y la radiación ultravioleta actúan juntos. La radiación ultravioleta de alta energía divide las macromoléculas. Los radicales de oxígeno, los iones y los radicales de hidrógeno disociados ocupan los extremos libres de las cadenas poliméricas de H2O y CO2.

Los productos de degradación de los hidrocarburos, que se encuentran en forma gaseosa en el plasma a baja presión, se extraen mediante el sistema de despresurización.

En las superficies poliméricas, la activación por radicales de oxígeno comienza en paralelo con la descomposición de la contaminación de la superficie. Esta activación es un requisito previo para la correcta adhesión de plásticos apolares. Para obtener más información, consulte Activación de materiales.

Los aceites, grasas o agentes desmoldantes que contienen aditivos no siempre pueden eliminarse completamente en plasma de oxígeno. Se pueden formar óxidos sólidos que se adhieren al sustrato. Si es necesario, estos pueden purificarse en procesos de purificación posteriores adicionales.

La limpieza con plasma de oxígeno funciona en prácticamente todos los materiales. A menudo, se puede utilizar aire seco purificado en lugar de oxígeno. Por consiguiente, los hidrocarburos pueden eliminarse tanto en plasma de baja presión como en plasma de presión atmosférica.

Ultralimpieza mediante microarenado


Plasma de argón

El plasma de gases nobles es un plasma particularmente simple. Se compone únicamente de iones, electrones y átomos de gases nobles.

Como el gas es siempre atómico, no hay radicales y, como los gases nobles no reaccionan químicamente, tampoco hay elementos que reaccionen.

Limpieza

La energía cinética que acumulan los iones hace que impacten sobre los átomos y moléculas que forman la capa de contaminación, descomponiéndolos gradualmente..

Esta técnica posibilita tratamientos de limpieza por plasma eficaces en prácticamente todas las superficies y, con cualquier tipo de contaminación.

Casi toda la contaminación que resiste el ataque químico se puede eliminar mediante la técnica del bombardeo iónico ocurrido durante el plasma.

A medida que los iones cargados positivamente se aceleran hasta un electrodo cargado negativamente, se produce la excitación del plasma en un reactor de placas paralelas.

Estructuración - grabado físico

Los iones de alta energía eliminan fragmentos no sólo del revestimiento de la superficie sino también del propio material del sustrato.

Esto da como resultado una mayor estructuración e incremento de la rugosidad de la superficie a escala molecular.

Al igual que con el chorro de arena o el esmerilado, esto conduce a un aumento de la superficie lo que mejora el rendimiento de la adhesión mecánica de los recubrimientos aplicados posteriormente.

A diferencia del efecto de grabado químico en el plasma de baja presión, el microchorro de arena no es isotrópico, es decir, no actúa de manera uniforme en todas las superficies de un componente, sino principalmente en la dirección del campo eléctrico, ya que los iones se aceleran en esta dirección.

Reducción de Óxidos por Plasma

Las capas de óxido son comunes en muchas superficies. Después de un almacenamiento prolongado, la mayoría de los metales tienden a formar óxidos.

En muchos metales se forman capas delgadas de óxido durante la limpieza del plasma en plasma de oxígeno.

Estas capas de óxido interfieren en todas las etapas posteriores del procesamiento:

  •      Adhesión de contactos eléctricos durante la unión y soldadura.
  •      Mal contacto eléctrico
  •      Mala adherencia al pegar o pintar


A menudo también es posible encuentrar depósitos sólidos oxidados en superficies de no metales, que a veces sólo se forman durante la limpieza en un plasma de oxígeno. Las capas de óxido suelen resistir cualquier ataque de los disolventes convencionales. Debido a su gran dureza, es incluso difícil eliminarlos mecánicamente, pero pueden eliminarse por reducción en plasma de hidrógeno.

Oxidación

Sometido a un plasma de oxígeno o plasma de aire es posible crear oxidar capas metálicas extremadamente finas del espesor de sólo unos pocos átomos. Estas capas invisibles endurecen y protegen el metal de ataques químicos y mecánicos y de una mayor oxidación. Garantizan un brillo metálico permanente.

La oxidación de la superficie a menudo se lleva a cabo en plasma a presión atmosférica.

En muchos casos, es necesario eliminar varios tipos de contaminantes de una superficie; en consecuencia, se aplican en secuencia diferentes procesos de limpieza, tales como:

1. Eliminación de agentes liberadores (hidrocarburos) en plasma de oxígeno.

2. Limpieza micromecánica ultrafina mediante microchorro de arena en plasma de argón

o:

1. Desengrasado en plasma de oxígeno.

2. Reducción de capas de óxido en plasma de hidrógeno.

Por otra parte, a la purificación del oxígeno le sigue directamente la activación de superficies apolares mediante radicales de oxígeno. Para ello, el proceso se continúa durante algún tiempo después de la limpieza. Para obtener más información, consulte Activación de materiales y, para una reacción aún más prolongada, grabado posterior de materiales.

SUPERFICIES PWIS

¿Cómo producir superficies libres de PWIS?

Las sustancias que perjudican la humectación de la pintura, abreviadas como PWIS (Paint wetting impairment substances), provocan defectos claramente visibles en el producto final, ya que impiden una humectación uniforme de las superficies a recubrir. En la capa de pintura aparecen impurezas y cráteres en forma de embudo. Estas sustancias pueden ser siliconas, sustancias fluoradas (PTFE), determinados aceites y grasas.

El proceso de plasma disuelve permanentemente todas las sustancias que perjudican la humectación de la pintura tanto de la superficie como del propio elastómero.

Se pueden limpiar componentes de una gran variedad de materiales, como PVC-U, PVC-C, PP, PE, ABS y PVDF, así como componentes metálicos.

Después de la limpieza, los componentes se someten a un tratamiento con plasma de hasta una hora, dependiendo del grado de contaminación. Para confirmar el éxito del tratamiento y garantizar que los componentes estén libres de PWIS, se realiza una prueba de PWIS después del tratamiento con plasma. La prueba que utilizamos cumple con el Reglamento de pruebas Volkswagen PV 3.10.7 y es una prueba rápida para la detección de siliconas residuales.

Para realizar este test, denominado LAB-TEST, se utiliza una placa de vidrio limpia, acetona y una pintura en aerosol disponible en el mercado que debe estar libre de siliconas. El color blanco ha demostrado ser especialmente adecuado para esta prueba. Para la prueba, el material se coloca sobre la placa de vidrio y se enjuaga con acetona. Después de purgar la acetona, se rocía la placa de vidrio en forma transversal con la pintura en aerosol. Después del secado de la pintura se puede ver claramente si quedan restos de silicona en la superficie. En estos lugares la superficie no se moja con la pintura y se produce la llamada formación de cráteres.

Sin embargo, mediante procesos especiales el tratamiento con plasma también es adecuado para el tratamiento de materiales de silicona. Incluso el caucho de silicona se puede fabricar sin PWIS.

La tecnología de plasma de baja presión, innovadora y compatible con el medio ambiente, puede eliminar las sustancias PWIS de las superficies de los componentes que se van a recubrir y puede resolver un problema cada vez más apremiante. Los procesos de limpieza por plasma integrados en la cadena de producción tienen, por ejemplo, los siguientes beneficios:

     Reducción de la tasa de retrabajo
     Reducción de la tasa de desperdicio
     Prevención de quejas de clientes.
     Mayor confiabilidad del proceso de producción.

Diener electronic también ofrece este proceso como servicio de tratamiento de superficies. Disponemos de varios sistemas de plasma y de personal cualificado y experimentado. De este modo podemos garantizar una calidad superficial óptima de sus componentes y piezas.

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