Attivazione al plasma

Un prerequisito per l’adesione di agenti per la verniciatura, incollaggio, stampa o adesione è una buona bagnabilità della superficie. La mancata bagnablità non solo previene da segni di olio e grasso, ma anche la superficie pulita di molti materiali non può essere sufficientemente bagnata da molti liquidi, adesivi e inchiostri. Il liquido scorre. Inoltre, il liquido non aderisce alla superficie dopo l’indurimento o l’essiccazione.

La causa sussiste nella condizione di bassa energia superficiale del substrato. Le sostanze con una bassa energia superficiale bagnano quelle con elevata energia superficiale, ma non viceversa. L’energia superficiale del liquido applicato, indicata anche come tensione superficiale, deve essere inferiore a quella del substrato.

La maggior parte delle materie plastiche hanno un’energia superficiale molto bassa, troppo bassa per essere bagnata da adesivi e rivestimenti. Il motivo è la presenza di una superficie non polare. Le molecole del liquido non possono trovare punti di connessione dove possono accumularsi.

L’energia superficiale di una superficie è aumentata attraverso l’attivazione. Questo processo assicura che vengano creati dei punti di attacco per il liquido applicato.

L’attivazione è tradizionalmente realizzata utilizzando primers chimici, promotori di adesione liquidi. Essi sono spesso altamente corrosivi e nocivi per l’ambiente. Da un lato è necessario far asciugare prima di un ulteriore trattamento e dall’altro, spesso, la superficie non rimane attiva per un lungo periodo. I materiali non polari come poliolefine non sono sufficientemente attivati ​​con l’utilizzo di primers chimici. Essi, inoltre, non sono facilmente utilizzabili in processi in linea.

È possibile attivare le superfici in un sistema corona ad arco elettrico. Questa è una forma di trattamento al plasma a pressione atmosferica. Tuttavia, solo le superfici piane o convesse che possono essere introdotte nel arco elettrico possono essere trattati in questo modo.

Con i sistemi al plasma a pressione atmosferica PlasmaBeam di Diener electronic, il plasma per l’arco elettrico viene soffiato attraverso un ugello. Ciò consente anche l’attivazione delle superfici di componenti curvi complessi.

Dopo l’attivazione attraverso il plasma atmosferico, i legami di idrogeno non-polari dei polimeri plastici sono sostituiti da legami di ossigeno. Questi possono fornire elettroni di valenza liberi per il legame delle molecole di colle e vernici.

L’attivazione al plasma a bassa pressione o a pressione atmosferica permette anche che i materiali plastici “non-adesivi” come POM, PE e PP ottengano una capacità di incollaggio molto buona o di essere verniciabili. L’energia superficiale desiderata può essere regolata con molta precisione, in modo da evitare un’attivazione eccessiva che condurrebbe all’etching.

Nel plasma a bassa pressione, possono essere utilizzati altri gas al posto di ossigeno o aria, per esempio azoto (N2), ammine (NHx) o gruppi carbossilici (-COOH) vengono attaccati come gruppi reattivi.

L’attivazione di superfici plastiche rimane efficace per settimane e mesi. L’ulteriore lavorazione dovrebbe comunque avvenire rapidamente, dal momento che con l’aumento dell’invecchiamento verranno depositati altri contaminanti nuovi.

Anche il PTFE può essere incollato mediante il trattamento al plasma. Tuttavia, non attraverso l’attivazione, ma piuttosto grazie al processo di etching.

Generalmente, i metalli, le ceramiche ed i vetri hanno energie superficiali più elevate rispetto alle materie plastiche. Tuttavia, ci sono applicazioni anche per questi materiali, in cui l’attivazione al plasma crea vantaggi. La tensione superficiale di leghe per saldatura è alta e scorrono su molte superfici metalliche. Pertanto, l’attivazione al plasma di metalli migliora anche la bagnatura durante la saldatura. Tuttavia, l’attivazione dei metalli è generalmente efficace solo per pochi minuti e l’impianto al plasma deve essere installato direttamente a monte del processo di saldatura (in-line).