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La technologie du traitement de surface modifie les propriétés du matériau et crée une couche superficielle dont les caractéristiques mécaniques, physiques et chimiques sont différentes de celles du matériau de base.
L'objectif du traitement de surface est de répondre aux exigences fonctionnelles uniques du produit en matière de résistance à la corrosion, d'ornementation et d'autres facteurs. Une méthode de traitement de surface connue sous le nom de technique de traitement au plasma est utilisée pour créer la surface polymère idéale sur laquelle les encres, les peintures et les revêtements peuvent s'accrocher.
Cet article explore le traitement de surface par plasma, le fonctionnement du processus, ses meilleures utilisations et ses domaines d'application. Poursuivez votre lecture pour acquérir des connaissances approfondies.
Qu'est-ce que le plasma ?
Le fondement du plasma, le quatrième état de la matière, est une idée physique simple. Lorsque de l'énergie est appliquée à la matière, les solides deviennent des liquides, et les liquides plasmatiques se transforment en états gazeux. Si l'on ajoute de l'énergie, les molécules de gaz sont ionisées lorsqu'elles sont chauffées et portent une charge positive nette. Lorsque suffisamment de molécules de plasma sont ionisées, un plasma est créé pour modifier les propriétés électriques globales du gaz.
Qu'est-ce que le traitement de surface par plasma ?
Le terme "traitement de surface par plasma" fait référence à une procédure qui peut modifier ou augmenter l'énergie de surface d'un matériau afin d'améliorer sa capacité à recevoir un revêtement ou à être lié à un autre matériau.
Le traitement est adapté aux applications de colle et de peinture et influence divers matériaux de revêtement qui favorisent l'adhérence. L'application du traitement au plasma à la surface permet d'obtenir une surface de revêtement extrêmement fine et à haute tension, idéale pour le collage, l'enrobage et l'impression. Les matériaux trop hydrophiles ou trop hydrophobes pour l'usage auquel ils sont destinés peuvent être traités au plasma.
La technologie plasma est utilisée pour les processus de traitement de surface tels que le nettoyage, le revêtement, l'impression, la peinture et le collage. Elle constitue souvent la norme industrielle pour le traitement des métaux, du verre, des papiers et des polymères plastiques.
Pourquoi utilise-t-on le traitement de surface par plasma ?
Le traitement de surface par plasma est principalement utilisé pour nettoyer, améliorer l'adhérence des surfaces et créer des couches minces.
1. Nettoyage au plasma
Le nettoyeur plasma prépare une surface en éliminant tous les débris organiques de divers matériaux dans une chambre à vide. Il produit une surface impeccable, idéale pour le collage ou le traitement ultérieur, sans créer de déchets nocifs. En outre, ce procédé permet de réduire considérablement les problèmes de contamination par rapport aux méthodes de nettoyage traditionnelles.
Dans le traitement par plasma d'oxygène, les espèces énergétiques de l'oxygène remplissent également des fonctions de nettoyage en interagissant avec les impuretés pour produire principalement de l'eau et du dioxyde de carbone. Au cours de ce processus de nettoyage, les contaminants organiques sont expulsés par les ions activés par le plasma, qui les décomposent afin qu'ils puissent être évaporés et évacués de la chambre.
2. Activation de la surface
La surface d'un matériau polymère est souvent préparée pour le collage ou l'impression par activation de la surface par plasma. Le polymère est décomposé et des radicaux libres sont produits lorsque des espèces énergétiques sont exposées à la chimie de surface. Bien que cette procédure nécessite souvent de l'oxygène, de nombreuses activations par plasma peuvent être réalisées à l'air ambiant.
3. Revêtement par plasma
Le traitement de surface par plasma débarrasse la surface du matériau des impuretés étrangères, ce qui le rend plus apte à être transformé. La méthode de revêtement par plasma consiste à appliquer une couche de polymère à l'échelle nanométrique sur la surface d'un objet. Le revêtement obtenu est incolore, inodore et n'a aucune incidence sur le toucher ou l'aspect du matériau, ce qui permet d'obtenir un revêtement permanent.
4. Gravure au plasma
La gravure au plasma permet d'éliminer le silicium, le plastique et d'autres matériaux non métalliques en excitant des ions dans un gaz pour former du plasma. En l'absence d'agents de gravure chimiques, le matériau est enlevé lorsque les ions excités du plasma entrent en collision au niveau atomique. Pour obtenir un processus de gravure cohérent, la densité des ions, la température des électrons et le potentiel du plasma doivent être contrôlés.
Comment fonctionne le traitement de surface par plasma ?
Le traitement par plasma se produit lorsqu'un gaz est soumis à une source d'énergie telle que l'électricité ou les micro-ondes. Le gaz se transforme en un mélange d'ions, de radicaux, d'électrons libres et d'autres fragments moléculaires. Le processus par lequel toutes les traces de contamination organique sont éliminées est le traitement ultérieur au plasma.
Une buse à plasma, une conduite d'alimentation en gaz et un générateur de plasma constituent le processeur de surface à plasma dans le traitement au plasma. La surface de la pièce est recouverte de plasma. La surface de l'objet à traiter se modifie au contact du plasma et des réactions chimiques se produisent.
Le fonctionnement du traitement de surface par plasma peut être divisé en deux catégories : atmosphérique et basse pression ou vide.
● Traitement par plasma sous vide
Une chambre ou une enceinte sous vide peut être utilisée pour la thérapie par le plasma. Avant que l'énergie sous forme de courant électrique ne soit fournie, l'air à l'intérieur de la chambre est pompé pour créer un environnement de vide élevé. On laisse ensuite le gaz s'écouler dans l'enceinte à basse pression.
Rappelons que le traitement au plasma est essentiellement une procédure à basse température, ce qui permet de traiter efficacement les matériaux sensibles à la chaleur du plasma. Le plasma sous vide est utilisé comme technologie plasma car l'absence de molécules de gaz dans la chambre permet au gaz de traitement plasma de se diffuser plus efficacement une fois qu'il a été injecté dans la chambre.
En règle générale, le gaz thérapeutique peut se diffuser plus efficacement car il y a moins de risques qu'il entre en collision avec d'autres molécules de gaz dans la chambre et qu'il se disperse et se réoriente.
● Traitement au plasma atmosphérique
L'utilisation de plasmas atmosphériques à "buses de jet" est une autre méthode de traitement des surfaces. Les plasmas atmosphériques fonctionnent à la pression atmosphérique. Ils sont particulièrement intéressants lorsqu'ils sont utilisés avec un robot ou pour le traitement localisé de pièces dans un processus en ligne.
Outils et équipements utilisés pour le traitement de surface par plasma
Les deux principaux types de traitement au plasma sont la chambre et l'enceinte sous vide. Comme la thérapie par le plasma fonctionne à basse température, cet équipement aide à créer la température idéale et le vide élevé à l'intérieur de la chambre. Le plasma à jet atmosphérique est un autre dispositif de traitement du plasma. Différentes machines de traitement au plasma sont utilisées pour les différentes techniques.
Les machines de nettoyage au plasma avec film PP et revêtement UV peuvent être traitées au plasma pour que l'adhésif à base d'eau adhère fermement. Cette fantastique technologie plasma améliore également la tension superficielle, empêche les ruptures d'adhésif et de collage et facilite le nettoyage de diverses surfaces. Il élimine efficacement les débris minéraux des surfaces ainsi que l'oxydation superficielle. En outre, il est utilisé pour nettoyer les céramiques et préparer les surfaces des plastiques et des élastomères.
Les producteurs industriels des secteurs de l'assemblage, de l'impression et de la décoration bénéficient d'un contrôle reproductible du processus d'adhésion fourni par les équipements à plasma tels que les appareils de traitement de surface à flamme. Le traitement de surface par plasma remplace souvent les apprêts risqués et les préparations de surface manuelles inadéquates.
Quels sont les avantages et les inconvénients du traitement de surface par plasma ?
Pour
Les avantages de la chambre à plasma sont innombrables ; en voici quelques-uns :
- Des modifications chimiques infinies peuvent être apportées en sélectionnant des gaz ou des produits chimiques appropriés.
- Le procédé plasma est plus respectueux de l'environnement que les autres méthodes de traitement de surface.
- En raison de sa consommation minimale de produits chimiques et de ses dépenses réduites en produits chimiques et en eau, la modification de surface offre un avantage financier par rapport au traitement par voie humide traditionnel.
- En outre, cette technique de modification de la surface utilise moins d'eau et d'énergie pour sécher les matériaux traités.
- L'équipement de traitement par plasma en ligne améliore l'adhérence des surfaces sur les composites, les plastiques, les métaux et les surfaces en verre.
- Le traitement au plasma permet d'irradier complètement les produits chimiques dangereux et toxiques, car il possède l'énergie nécessaire pour modifier la structure atomique des substances.
- Le plasma est déjà utilisé comme un scalpel très précis dans les procédures médicales. Le plasma chaud pourrait être utilisé en médecine pour percer des cavités, stériliser et cautériser des plaies.
- Le traitement de surface par plasma est un traitement peu coûteux par rapport aux autres traitements de surface.
- Le traitement au plasma favorise l'adhérence des adhésifs, des produits d'étanchéité, des vernis et des peintures.
Cons
En revanche, le traitement au plasma présente également certaines limites, notamment
- La détermination de la profondeur de pénétration du plasma peut s'avérer déconcertante.
- Les mécanismes d'adaptation peuvent être difficiles à gérer.
- Le coût d'investissement peut également être un problème dans le traitement de surface au plasma.
- Trouver la dose efficace de plasma pour différents matériaux peut s'avérer difficile.
Applications industrielles du traitement de surface par plasma
Le traitement de surface par plasma est utilisé dans diverses applications industrielles, dont certaines sont présentées ci-dessous :
1. Industrie de l'emballage
Les industries de l'emballage utilisent le traitement de surface au plasma pour coller et sceller les bouteilles de boisson ou de confiture afin de garantir la fermeté et la fiabilité de l'emballage. Il permet principalement de résoudre les problèmes de colle de pelliculage et d'ouverture par UV.
2. Industrie automobile
Le plasma permet de traiter la surface de collage de l'automobile, ce qui permet d'obtenir des propriétés telles qu'un collage plus serré, une isolation acoustique, une étanchéité à l'humidité et à la poussière. D'autre part, l'utilisation du plasma comme traitement de pré-impression garantit l'absence d'altération de la couleur ou de chute de la peinture. Le traitement de surface au plasma est généralement utilisé pour les plaquettes de frein, les joints d'huile, les pare-chocs, etc.
3. Industrie médicale
La technologie du plasma incorporée dans l'industrie médicale a des applications passionnantes. Les matériaux des implants humains sont traités en surface avec du plasma afin de les rendre comparables. De plus, le collage des cathéters médicaux est amélioré. Cette technique permet également de désinfecter les équipements médicaux.
4. Industrie du plastique
Les surfaces en plastique sont traitées au plasma afin d'augmenter l'adhérence pour l'impression. En outre, différents objets sont traités pour garantir la fermeté du collage. Le traitement de surface au plasma s'applique généralement aux jouets, aux bouchons de bouteilles de boissons et aux appareils ménagers.
5. Industrie du câble
Le marquage des fils et des câbles est un autre objectif du traitement au plasma. En général, le traitement au plasma atmosphérique favorise l'adhésion des encres aqueuses, des adhésifs et des revêtements pour offrir une résistance remarquable à la salissure et à l'abrasion. Toutefois, l'utilisation de marquages par jet d'encre augmente le rendement des marqueurs de câbles.
6. Industrie textile
Le traitement de surface par plasma est également applicable à l'industrie textile. Il permet principalement de nettoyer les fibres afin d'améliorer leurs propriétés, notamment l'imprimabilité, la mouillabilité, la capillarité des fibres et la teinture. Ainsi, outre la pré-stérilisation de différents textiles de qualité médicale, l'adhérence de l'encre et la teinture des fils, filaments et bandes textiles sont améliorées. Il augmente également l'hydrophilie et l'absorption des fibres protéiniques.
Conclusion
Nous espérons que cet article vous aura aidé à mieux comprendre comment le traitement au plasma peut être bénéfique aux objets en améliorant leur finition de surface et leur capacité de collage. Le large éventail d'applications du traitement de surface par plasma le rend populaire dans différentes industries manufacturières.
