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A tecnologia de tratamento de superfície altera as propriedades do material e cria uma camada superficial com caraterísticas mecânicas, físicas e químicas distintas do material de base.
O objetivo do tratamento de superfície é satisfazer os requisitos funcionais únicos do produto em termos de resistência à corrosão, ornamentação e outros factores. Um método de tratamento de superfície conhecido como a técnica de tratamento de plasma é utilizado para criar a superfície de polímero ideal para tintas, pinturas e revestimentos.
Este artigo explora o tratamento de superfície por plasma, o modo como o processo funciona, as suas melhores utilizações e onde é aplicável. Continue a ler para obter um conhecimento aprofundado.
O que é o Plasma?
A base do plasma, o quarto estado da matéria, é uma ideia física simples. Quando a energia é aplicada à matéria, os sólidos tornam-se líquidos e os líquidos do plasma transformam-se em estados gasosos. Se adicionarmos energia, as moléculas de gás são ionizadas quando aquecidas e carregam uma carga positiva líquida. Quando moléculas de plasma suficientes são ionizadas, é criado um plasma que altera as propriedades eléctricas gerais do gás.
O que é o tratamento de superfície por plasma?
O termo "tratamento de superfície por plasma" refere-se a um procedimento que pode alterar ou aumentar a energia de superfície de um material para melhorar a sua capacidade de receber um revestimento ou de ser ligado a outro material.
O tratamento é adaptado para aplicações de adesivos e tintas e influencia vários materiais de revestimento que promovem a aderência - a aplicação do tratamento de plasma à superfície resulta numa superfície de revestimento extremamente fina e de alta tensão, ideal para colagem, revestimento e impressão. Os materiais que são demasiado hidrofílicos ou demasiado hidrofóbicos para a sua utilização pretendida podem ser tratados com plasma.
A tecnologia de plasma é utilizada para processos de tratamento de superfícies como a limpeza, o revestimento, a impressão, a pintura e a colagem de adesivos e é frequentemente o padrão da indústria para o manuseamento de metais, vidro, papéis e polímeros plásticos.
Porque é que o tratamento de superfície por plasma é utilizado?
O tratamento de superfícies por plasma é utilizado principalmente para limpar, melhorar a aderência das superfícies e criar revestimentos finos.
1. Limpeza do plasma
A máquina de limpeza a plasma prepara uma superfície eliminando todos os detritos orgânicos de vários materiais numa câmara de vácuo. Produz uma superfície imaculada, ideal para colagem ou processamento posterior, sem criar resíduos nocivos. Além disso, este processo pode reduzir significativamente as preocupações com a contaminação do que os métodos de limpeza tradicionais.
No tratamento com plasma de oxigénio, as espécies energéticas de oxigénio também desempenham funções de limpeza, interagindo com as impurezas para produzir predominantemente água e dióxido de carbono. Durante este processo de limpeza, os contaminantes orgânicos são eliminados por iões activados por plasma, que os decompõem para poderem ser evaporados e evacuados da câmara.
2. Ativação de superfície
A superfície de um material polimérico é frequentemente preparada para ligação ou impressão através da ativação da superfície por plasma. O polímero é decomposto e os radicais livres são produzidos quando as espécies energéticas são expostas à química da superfície. Embora o oxigénio seja frequentemente necessário neste procedimento, muitas activações por plasma podem ser realizadas utilizando ar ambiente.
3. Revestimento por plasma
O tratamento de superfície por plasma limpa a superfície do material de impurezas estranhas, tornando-o mais aceitável para o processamento. O método de revestimento por plasma aplica uma camada de polímero em nanoescala à superfície de um objeto. O revestimento resultante não tem cor, não tem cheiro e não tem impacto no aspeto ou na sensação do material, o que leva a um revestimento permanente.
4. Gravação por plasma
A gravação por plasma remove o silício, o plástico e outros materiais não metálicos através da excitação de iões num gás para formar plasma. Sem gravadores químicos, o material é removido quando os iões de plasma excitados colidem ao nível atómico. Para um processo de gravação consistente, a densidade dos iões, a temperatura dos electrões e o potencial do plasma devem ser controlados.
Como funciona o tratamento de superfície por plasma?
O tratamento por plasma ocorre quando um gás é submetido a uma fonte de energia como a eletricidade ou um micro-ondas. O gás transforma-se numa mistura de iões, radicais, electrões livres e outros fragmentos moleculares. O processo pelo qual todos os vestígios de contaminação orgânica são eliminados é o tratamento de plasma subsequente.
Um bocal de plasma, uma tubagem de fornecimento de gás e um gerador de plasma constituem o processador de superfície de plasma no tratamento de plasma. A superfície da peça de trabalho é coberta por plasma. A superfície do objeto a ser processado altera-se à medida que o plasma a toca e ocorrem reacções químicas.
O funcionamento do tratamento de superfície por plasma pode ser dividido em atmosférico e de baixa pressão ou vácuo.
Tratamento por plasma a vácuo
Uma câmara ou recinto evacuado pode ser utilizado para a terapia com plasma. Antes de a energia sob a forma de energia eléctrica ser fornecida, o ar no interior da câmara é bombeado para fora para criar um ambiente de alto vácuo. Em seguida, permite-se que o gás flua para o compartimento a baixa pressão.
Lembre-se que o tratamento por plasma é essencialmente um procedimento a baixa temperatura, o que permite processar eficazmente materiais sensíveis ao calor por plasma. O plasma de vácuo é utilizado como tecnologia de plasma porque a ausência de moléculas de gás dentro da câmara permite que o gás de tratamento de plasma se difunda mais eficazmente depois de ter sido injetado na câmara.
Normalmente, o gás de terapia pode difundir-se mais eficazmente, uma vez que há menos hipóteses de o gás de tratamento colidir com outras moléculas de gás na câmara para se dispersar e redirecionar.
Tratamento com Plasma Atmosférico
A utilização de plasmas atmosféricos "jet nozzle" é outro método de tratamento de superfícies. Os plasmas atmosféricos funcionam à pressão atmosférica. São mais úteis quando utilizados com um robot ou para o tratamento localizado de peças num processo em linha.
Ferramentas e equipamentos utilizados no tratamento de superfícies com plasma
As duas peças principais dos tipos de tratamento por plasma são uma câmara e um invólucro evacuado. Como a terapia de plasma funciona a baixas temperaturas, este equipamento ajuda no processo de criação da temperatura ideal e do vácuo elevado no interior da câmara. O plasma de jato atmosférico é outro dispositivo de tratamento do plasma. Para várias técnicas, são utilizadas várias máquinas de tratamento de plasma.
As máquinas de limpeza por plasma com película PP e revestimento UV podem ser processadas por plasma para fazer com que o adesivo à base de água adira firmemente. Enquanto a sua fantástica tecnologia de plasma também melhora a tensão superficial, evita quebras de adesivo e de ligação e oferece a facilidade de limpeza de várias superfícies. Limpa eficazmente os resíduos minerais das superfícies e remove a oxidação da superfície. Além disso, é utilizado para limpar cerâmica e preparar as superfícies de plásticos e elastómeros.
Os produtores industriais das indústrias de montagem, impressão e decoração beneficiam do controlo reprodutível do processo de adesão proporcionado pelo equipamento de plasma, como os tratadores de superfícies por chama. O tratamento de superfícies por plasma substitui frequentemente a necessidade de primários arriscados e de preparações manuais inadequadas das superfícies.
Quais são os prós e os contras do tratamento de superfícies com plasma?
Prós
As vantagens da câmara de plasma são inúmeras; algumas delas são as seguintes
- Podem ser efectuadas infinitas alterações químicas através da seleção de gases ou produtos químicos adequados.
- O processo de plasma é mais amigo do ambiente do que outros métodos de tratamento de superfícies.
- Devido ao seu consumo mínimo de produtos químicos e às menores despesas com produtos químicos e água, a modificação da superfície oferece uma vantagem financeira em relação ao processamento tradicional por via húmida.
- Além disso, esta técnica de modificação da superfície utiliza menos água e energia para secar os materiais tratados.
- O equipamento de tratamento por plasma em linha melhora a aderência da superfície em compósitos, plásticos, metais e superfícies de vidro.
- O processamento por plasma tem o potencial de irradiar completamente produtos químicos perigosos e venenosos, uma vez que tem a energia necessária para modificar as estruturas atómicas das substâncias.
- O plasma já é utilizado como um bisturi de alta precisão em procedimentos médicos. O plasma quente poderia ser utilizado em medicina para perfurar cavidades e esterilizar e cauterizar feridas.
- O tratamento de superfície por plasma é um tratamento de baixo custo em comparação com outros tratamentos de superfície.
- A ligação adesiva com adesivos, selantes, vernizes e tintas é encorajada pelo tratamento de plasma.
Contras
Pelo contrário, o tratamento com plasma também possui algumas limitações que incluem:
- Determinar a profundidade da penetração do plasma pode ser assustador.
- Os mecanismos de adaptação podem ser difíceis de gerir.
- O custo do investimento também pode ser um problema no tratamento de superfície por plasma.
- Encontrar a dose eficaz de plasma para vários materiais pode ser um desafio.
Aplicações industriais do tratamento de superfícies com plasma
O tratamento de superfícies com plasma é utilizado em várias aplicações industriais, algumas das quais são abordadas de seguida:
1. Indústria de embalagens
As indústrias de embalagem utilizam o tratamento de superfície por plasma para colar e selar garrafas de bebidas ou de compota, a fim de garantir a firmeza e a fiabilidade da embalagem. Ajuda principalmente a resolver os problemas de cola de laminação e de abertura por UV.
2. Indústria automóvel
O plasma ajuda a tratar a superfície de ligação do automóvel, o que conduz a propriedades que incluem uma ligação mais apertada, isolamento acústico e resistência à humidade e ao pó - por outro lado, a utilização do plasma como tratamento de pré-impressão garante que a cor não desbote nem a tinta caia. Normalmente, o tratamento de superfície por plasma é utilizado para pastilhas de travão de automóveis, vedantes de óleo, para-choques, etc.
3. Indústria médica
A tecnologia de plasma incorporada na indústria médica tem aplicações interessantes. Os materiais de implantes humanos são tratados à superfície com plasma para se tornarem comparáveis. Além disso, a ligação de cateteres médicos é melhorada. Esta técnica também ajuda na desinfeção de equipamento médico.
4. Indústria do plástico
As superfícies de plástico são tratadas com plasma para aumentar a aderência da impressão. Além disso, diferentes objectos são tratados para garantir a firmeza quando colados. Normalmente, o tratamento de superfície por plasma é aplicável a brinquedos, tampas de garrafas de bebidas e electrodomésticos.
5. Indústria de cabos
A marcação de fios e cabos é outro objetivo do tratamento por plasma. De um modo geral, o tratamento por plasma atmosférico favorece a adesão de tintas aquosas, adesivos e revestimentos, oferecendo uma notável resistência a manchas e à abrasão. No entanto, a utilização de marcações a jato de tinta aumenta o rendimento dos marcadores de cabos.
6. Indústria têxtil
O tratamento de superfície por plasma é também aplicável na indústria têxtil. Ajuda principalmente a limpar as fibras para melhorar as suas propriedades, incluindo a capacidade de impressão, a molhabilidade, a capilaridade das fibras e a capacidade de tingimento. Assim, para além da pré-esterilização de diferentes têxteis de qualidade médica, a aderência da tinta e o tingimento de fios têxteis, filamentos e teias são melhorados. Também aumenta a hidrofilicidade e a absorção das fibras proteicas.
Conclusão
Esperemos que este artigo o tenha ajudado a compreender melhor como o tratamento por plasma pode beneficiar os objectos para melhorar o seu acabamento superficial e capacidade de ligação. A vasta gama de aplicações do tratamento de superfícies por plasma torna-o popular em diferentes indústrias transformadoras.
