Plasmatechnologie
Diepgang en vernieuwing in oppervlaktetechnieken
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Wie de branche van de opper- vlakte- behande- lingen en de coating- technolo-gieën van nabij volgt, kan er moeilijk omheen: deze bedrijfstak is bijzonder vitaal en vernieuwt zichzelf voortdurend. Het aantal verschillende oppervlaktebehandelings- technieken is veelvoudig. Steeds duiken nieuwe technieken op terwijl sommige andere – om welke reden dan ook – dan weer in onbruik beginnen te geraken. Zij worden ofwel vervangen door reeds bestaande technieken ofwel worden er nieuwe procédés ontwikkeld.
Er zijn vrijwel geen metalen producten die niet voor, tijdens of na het vervaardigen worden onderworpen aan één of meerdere oppervlaktebehandelingen. Het doel van een oppervlaktebehandeling kan zeer verschillend zijn. Ook de belangrijkheid van deze behandeling voor het product is sterk uiteenlopend. De eenvoudige functie van verfraaiing heeft bijvoorbeeld voor technische onderdelen, meestal een secundaire betekenis, maar voor luxeproducten is een fraai uiterlijk van zeer groot belang. In andere gevallen is de oppervlaktebehandeling zo essentieel, dat zonder deze bewerking het voorwerp niet voor gebruik geschikt is.
De drijfveren van de innovatie
Coatings en oppervlaktebehandelingen zijn in veel gevallen behoorlijk modegevoelig, zeker als het om decoratieve toepassingen gaat. In de bouw bijvoorbeeld wordt een steeds breder kleurenpalet gebruikt voor het lakken van aluminium en staal. Ook is er een aanzienlijke toename van het gebruik van roestvast staal. Dat heeft ondermeer tot gevolg dat de producenten van coatings en andere oppervlaktebehandelingen alsmaar flexibeler moeten gaan werken. Zij moeten meteen kunnen inspelen op de snel wisselende modetrends. Ook het aanbrengen van de coating zelf wordt steeds verbeterd: snellere kleurwissels, nieuwe en milieuvriendelijke voorbehandelingen die zorgen voor een betere hechting, gebruiks- en onderhoudsvriendelijke installaties, enz.
Een andere en wellicht nog belang- rijkere drijfveer van de innovatie is de milieuzorg. De milieuwetgeving wordt steeds strenger en dat blijkt in de praktijk de vindingrijkheid behoorlijk te stimuleren. Steeds vaker worden de klassieke laksoorten op solventbasis vervangen door milieuvriendelijkere poederlakken. En voor het aanbrengen van antislijtlagen neemt de belangstelling van vacuümtechnologie (PVD, CVD, …) hand over hand toe. Dat laatste is bijvoorbeeld duidelijk zichtbaar bij de ontwikkeling van mallen en matrijzen.
Ook door de eindigheid van voorraden aan grondstoffen op onze aardbol, gaat de oppervlaktebehandeling een steeds belangrijkere rol spelen bij het zuiniger gebruik van onze grondstoffen. Dit is mogelijk door een voorwerp alleen aan zijn oppervlak de gewenste eigenschappen te geven en de kern te vervaardigen van een minder schaars materiaal.
De voornaamste eigenschappen die men door een oppervlaktebehandeling aan een product kan geven zijn onder meer:
Ø Weerstand tegen atmosferische corrosie
Ø Bescherming tegen oxidatie bij hoge temperaturen
Ø Verfraaiing
Ø Herkenning
Ø Strakheid
Ø Verwijdering van bramen
Ø Stroefheid
Ø Slijtweerstand
Ø Weerstand tegen chemische stoffen
Al deze eigenschappen, en vaak ook combinaties ervan, kunnen door één of meer oppervlaktebehandelingen gerealiseerd worden. Echter bij de keuze van een oppervlaktebehandeling krijgt men ook te maken met voornamelijk volgende drie factoren:
- Technische factoren: doel van de bewerking; gebruiksomstandigheden; grondmateriaal; toestand grondmateriaal; oppervlaktegesteldheid; vorm van de producten; constructie, maattolerantie en onderhoud.
- Esthetische factoren: glas en glasbehoud; matheid; speciale oppervlakte effecten; kleur en kleurgelijkheid; kleurvastheid; strakheid en oppervlaktedefecten.
- Economische factoren: kosten van de behandeling; seriegrote; verhoging verkoopwaarde; gevraagde levensduur; de mogelijkheid tot onderhoud en de gevraagde kwaliteit.
Plasmaproces
Plasmatechnologie is in de micro-elektronica niet meer weg te denken. Al jaren speelt zij een belangrijke rol bij het vervaardigen van chips. Vooral deze bedrijfstak is dan ook verantwoordelijk voor de ontwikkeling van plasmaprocessen en -apparatuur. Maar wat is plasma eigenlijk en wat heeft het te maken met oppervlaktebehandeling?
Binnen de natuurkunde bedoelen we met plasma een gasvormig medium waarin geladen deeltjes, zoals elektronen en ionen zich bevinden. Vanwege de verschillende interacties tussen de geladen en neutrale deeltjes, zijn de eigenschappen van een plasma anders dan van een gewoon gas. Plasma’s onderscheiden zich doordat ze licht uitstralen. Bekende voorbeelden in de natuur zijn vuur, zon en bliksem. Iedereen kent ook TL-buizen en energiezuinige halogeenlampen. Hieruit blijkt al dat we in het dagelijks leven door plasma’s omringd worden en dat plasma’s vele verschijningsvormen kunnen hebben.
De rol van plasma’s in de hedendaagse samenleving is echter nog groter dan velen vermoeden. Plasmatechnologie vormt o.a. ook de basis voor de productie en bewerking van veel moderne materialen. Mechanische eigenschappen worden verbeterd door het aanbrengen van roestwerende en/of slijtvaste lagen, onder andere op gereedschap en auto-onderdelen. Ook de productie van optisch actieve materialen zoals zonnecellen, is veelal gebaseerd op plasmatechnieken.
In de praktijk wordt een plasma veelal opgewekt door een elektrische spanning over twee metalen platen (elektroden). Er ontstaat een ontlading, vergelijkbaar met de TL-buis, waarin het gas gedeeltelijk geïoniseerd is. Een oppervlaktebewerkingsplasma is chemisch zeer reactief; naast ionen en elektronen ontstaan er ook actieve neutrale radicalen. Samen met de ionen reageren ze met het oppervlak. Dit samenspel kan leiden tot de depositie van een dunne vaste laag of juist het verwijderen (etsen) van de toplaag van het oppervlak. Deze processen kunnen beïnvloed worden door het gebruik van verschillende gassen en het instellen van globale parameters zoals de gasdruk, de elektrische spanning en de temperatuur. In de industrie wordt het ets- en depositieproces over het algemeen empirisch gecontroleerd door parameters te variëren totdat er een bruikbaar product ontstaat. Bij het plasmaproces komt tevens harde UV-straling vrij die een oppervlak kan modificeren.
Kenmerkend voor het plasmaproces is dat de reacties verlopen bij temperaturen tussen 30 – 200°C. Dergelijke reacties zouden onder atmosferische druk pas bij veel hogere temperaturen mogelijk zijn. Ondanks de hoge energie van de aangeslagen deeltjes vindt maar geringe energieoverdracht plaats op neutrale deeltjes. Het totale plasma blijft daardoor chemisch ‘koud’. Hierdoor kunnen kunststoffen die niet aan grote thermische belasting mogen blootstaan, toch uitstekend worden behandeld.
Plasmasystemen
Er bestaan verschillende plasmasystemen. Welk systeem men gebruikt is afhankelijk van de toepassing. Het procesverloop is over het algemeen discontinu doordat het een proces in vacuüm betreft en sluitsystemen tamelijk bewerkelijk zijn. Dit hoeft echter geen bezwaar te zijn, omdat een werkdruk van bijvoorbeeld
1 mbar al snel kan worden bereikt.
Bij een typisch plasmaproces wordt het oppervlak van een materiaal gedurende enkele seconden tot minuten blootgesteld aan het in een vacuümkamer opgewekte gassamenstelling. Door de juiste gassamenstelling en een bepaalde instelling van de overige parameters te kiezen, kan een voorbehandeling op maat worden gegeven aan het materiaal. In het algemeen kan gesteld worden dat alleen de bovenste atoomlagen worden bereikt. De dieper liggende lagen worden niet beïnvloed, zodat de eigenschappen die karakteristiek zijn voor het substraat onveranderd blijven. Het plasmaproces veroorzaakt veranderingen in de topologie of de chemische structuur van het oppervlak:
Ø door oxydatie verbetert de bevochtiging
Ø etsen geeft een betere mechanische verankering bij bijvoorbeeld lijmen
Ø de conformatie van moleculen verandert
Ø olefinegroepen crosslinken door UV-straling
Ø mechanisch zwakke oppervlaktelagen worden verwijderd
Veel van deze fenomenen treden tegelijkertijd op. Welk effect de overhand heeft, is afhankelijk van het reactor-ontwerp, de gebruikte procesgassen en de overige procesparameters. De bevochtiging van een oppervlak kan bijvoorbeeld worden verbeterd door polaire groepen zoals hydroxylgroepen in te bouwen. In dit geval worden vrije-radicaalverbindingen verbroken in een zuurstof bevattend plasma. Een bijkomend voordeel van het plasmaproces is dat werkstukken met een complexe vorm uitstekend te behandelen zijn. Oppervlakten in spleten kunnen in het micrometerbereik probleemloos door het procesgas worden bereikt.
Toepassingen
Kunststoffen worden vanwege hun speciale eigenschappen steeds vaker toegepast als constructiemateriaal. De eisen die de industrie en/of eindgebruiker stellen aan kwaliteit en ontwerp, brengen vaak met zich mee dat het oppervlak gelakt, verlijmd of gemetalliseerd moet worden. Daarnaast komen er steeds nieuwe eisen ten aanzien van vormgeving, hergebruik, milieu-aspecten, duurzaamheid en kwaliteitsnormen. Al deze factoren leiden ertoe dat de belangstelling voor plasmabehandeling toeneemt. De belangrijkste toepassingsmogelijkheden zijn:
Ø voorbehandeling van oppervlakken
Ø coaten
Ø reinigen
Voorbehandeling van oppervlakken
Gerichte modificatie en/of etsen van polymere oppervlakken kan de eigenschappen voor hechten, bedrukken en lakken verbeteren. Het oppervlak wordt daarbij geactiveerd met een bepaald gas dat reageert met het oppervlak. Eerst wordt het oppervlak geëtst, vervolgens worden enkele lagen verwijderd en functionele groepen ingebouwd. Het kan ook zijn dat men juist een slecht te bevochtigen oppervlaktelaag wenst, die de penetratie van bepaalde chemicaliën remt. Voorbehandeling van oppervlakken kan ook nodig zijn om de lakbaarheid van materialen te verbeteren zodat geen primer nodig is, of gebruik te kunnen maken van oplosmiddelvrije lak en loodvrije verf, of de bedrukbaarheid of verlijmingsproces van materialen te verbeteren. Een goede voorbehandeling is vaak bepalend voor het verkrijgen van een optimale hechting. Omdat het oppervlak van materialen veelal bloot staat aan allerlei verontreinigende invloeden, is dit vaak de zwakke schakel in een behandeling.
In andere gevallen is het oppervlak inert en is een voorbehandeling noodzakelijk om het substraat te activeren. Deze activering kan bestaan uit de functionalisering van het oppervlak door het creëren van polaire groepen of het aanbrengen van een coating door plasmapolymerisatie. Vooral de mogelijkheid om het oppervlak van complexe vormen effectief voor te behandelen maakt plasmatechnologie interessant.
Coaten
Met behulp van plasmapolymerisatie kan een functionele coating op het materiaal worden opgebouwd. Hierbij wordt de plasma-energie gebruikt om gasfase polymerisatie te initialiseren en via depositie een polymere laag aan te brengen op het te bewerken oppervlak. Door ent processen worden vrije radicalen op het oppervlak gecreëerd, dat vervolgens wordt behandeld met de damp van een monomeer met onverzadigde functies. Plasmapolymerisatie wordt onder meer gebruikt voor het produceren van materialen met gedefinieerde, instelbare, fysische en chemische eigenschappen ten aanzien van bevochtiging, de permeabiliteit voor vloeistoffen en het geleidingsvermogen; het verbeteren van de krasvastheid van transparante kunststoffen; het aanbrengen van een transparante laag als bescherming tegen UV-licht, enz.
Reinigen
De kinetische energie van de plasmadeeltjes in een plasma is voldoende om oppervlakken via een ‘droog’ proces te reinigen van vet of andere verontreinigingen. Een voordeel van het plasmaproces is onder meer dat de gasfase geen oppervlaktespanning kent, waardoor bevochtiging van het oppervlak tijdens het reinigingsproces geen probleem is. De afgassen worden samen met het procesgas afgezogen.
De praktijk
Er is een duidelijke uitbreiding waar te nemen van het aantal industriële toepassingen van lagedruk-plasmatechnologie. Ook de aandacht voor het milieu en de daarop betrekking hebbende wetgeving maken dat plasmatechnologie in de belangstelling staat als vervanger voor bepaalde reinigingsprocessen, want de behandeling verloopt in een hermetisch afgesloten proceskamer. Dit heeft o.a. als voordeel dat de arbeidsplek schoon blijft en dat er minder opslag en aan- en afvoer van chemicaliën nodig is. Zoals reeds aangehaald wordt de plasmatechnologie al geruime tijd toegepast in de elektronica- en autoindustrie. In dit laatste geval betreft het vooral objecten vervaardigd uit polypropeen, polyetheen, EPDM en dergelijke, die voor een deel ook glasvezelversterkt zijn. Ook spoilers, bumpers, reflectoren en andere onderdelen die in het zicht vallen, worden vóór het lakken met plasma voorbehandeld. Bij reflectoren wordt daarbij een dunne polymeerfilm als corrosiebeschermer op het substraat aangebracht. Het moge duidelijk zijn dat de mogelijkheden van toepassing in de industrie talrijk zijn. Materialen als kunststoffen, metalen, keramiek en vezels kunnen – afhankelijk van de geometrie van het onderdeel – worden behandeld met plasma. Het materiaal kan in de vorm van een poeder, folie, stukgoed of schudgoed voorhanden zijn. Men kan gerust stellen dat de plasmatechnologie een relatief eenvoudige, economisch interessante en veelzijdige methode is om oppervlakken van zeer uiteenlopende materialen en vormen te modificeren, te reinigen en te conditioneren. In de praktijk betekent dit dat het bedrukken, verlijmen en lakken van materialen aanzienlijk beter verloopt dan wel juist onmogelijk wordt gemaakt. Het proces is in de praktijk goed te automatiseren en biedt in bepaalde gevallen een uitstekend alternatief voor bestaande processen, zodat kan worden verwacht dat het aantal industriële toepassingen in de nabije toekomst snel kan toenemen.
M.M.
La technologie plasma
Amélioration et modernisation des techniques de traitement de surface
Celui qui suit de près les traite-ments de surface et les techniques de revêtement peut difficilement le nier : cette branche d’activité est particulièrement active et innove sans arrêt. Il existe une multitude de techniques de traitement de surface différentes. Des nouvelles techniques ne cessent de voir le jour tandis que d’autres tombent, pour l’une ou l’autre raison, en désuétude. Elles sont alors remplacées par des techniques déjà existantes ou par de nouveaux procédés.
Il n’existe pour ainsi dire aucun produit métallique qui ne subisse avant, pendant ou après sa fabrication un ou plusieurs traitements de surface. Le but d’un traitement de surface peut être très divers. L’importance de cette opération pour le produit est, elle aussi, très variée. La simple fonction d’embellissement joue par exemple un rôle secondaire pour les pièces techniques alors que l’aspect extérieur est très important pour les produits de luxe. Dans d’autres cas, le traitement de surface est à ce point capital que l’objet ne pourrait être utilisé sans cette opération.
Les moteurs de l’innovation
Les revêtements et traitements de surface sont souvent sensibles à la mode, surtout lorsqu’il s’agit d’applications décoratives. La construction recourt par exemple à une palette de couleurs toujours plus vaste pour le laquage de l’aluminium et de l’acier. L’acier inoxydable connaît aussi une utilisation croissante. Les fabricants de revêtements et d’autres traitements de surface doivent donc faire preuve de toujours plus de flexibilité. Ils doivent pouvoir réagir rapidement aux tendances de mode évolutives. L’application du revêtement s’améliore aussi : des changements de couleur plus rapides, de nouveaux prétraitements écologiques qui assurent une meilleure adhésion, des installations conviviales et faciles d’entretien… Le souci environnemental constitue un autre stimulant, probablement plus important encore. La législation environnementale devient toujours plus stricte, ce qui semble sérieusement stimuler l’ingéniosité. Les variétés de laques classiques à base de solvants sont remplacées de plus en plus souvent par des laques en poudre écologiques. Et pour l’application des couches anti-usure, la technologie du vide (PVD, CVD…) suscite un intérêt croissant. Le développement de gabarits et de moules en est un exemple très clair. Le traitement de surface joue un rôle toujours croissant dans l’utilisation plus économique de nos matières premières, bien évidemment épuisables sur notre globe terrestre. Il est de fait possible de conférer à un objet les caractéristiques souhaitées uniquement en surface et de réaliser le noyau dans un matériau moins rare. Les principales caractéristiques que l’on peut donner à un produit par le biais d’un traitement de surface sont notamment :
- Une résistance à la corrosion atmosphérique
- Une protection contre l’oxydation à des températures élevées
- Un embellissement
- Une reconnaissance
- Une rigidité
- Une suppression des morfils
- Une rugosité
- Une résistance à l’usure
- Une résistance aux produits chimiques
Toutes ces caractéristiques ainsi que leurs combinaisons peuvent être réalisées par un ou plusieurs traitements de surface. Cependant, le choix d’un traitement de surface nous confronte principalement aux trois facteurs suivants:
- facteurs techniques : l’objectif du traitement, les conditions d’utilisation, le matériau de base, l’état du matériau de base, l’état de surface, la forme des produits, la construction, la tolérance des mesures et l’entretien
- facteurs esthétiques : le verre et le maintien du verre, la matité, les effets spéciaux de surface, la couleur et l’uniformité de la couleur, la longévité des couleurs, la rigidité et les défauts de surface
- facteurs économiques : les frais liés au traitement, la taille de la série, la hausse du prix de vente, la longévité demandée, la possibilité d’entretien et la qualité demandée
Le processus plasma
La micro-électronique n’est plus pensable sans la technologie plasma. Depuis des années, celle-ci joue un rôle crucial dans la réalisation des puces. Ce secteur est dès lors responsable du développement des procédés et équipements plasma. Mais en quoi consiste le plasma et quel est son lien avec le traitement de surface ? En physique, le plasma est un média gazeux comprenant des particules chargées comme des électrons et des ions. En raison des différentes interactions entre les particules chargées et neutres, le plasma présente des caractéristiques différentes de celles d’un simple gaz. Les plasmas se caractérisent par la lumière qu’ils émettent. Citons, parmi les exemples connus que l’on retrouve dans la nature, le feu, le soleil et la foudre. Chacun connaît aussi les tubes TL et les lampes halogènes économes en énergie. Voilà déjà une preuve que nous sommes entourés dans notre vie quotidienne de plasmas. Et ces plasmas se manifestent sous plusieurs formes. Le rôle des plasmas dans notre société actuelle est toutefois plus important que ne le supposent beaucoup. La technologie plasma constitue notamment la base de production et du traitement de nombreux matériaux modernes. Les caractéristiques mécaniques sont améliorées par l’application de couches anticorrosives et/ou résistantes à l’usure, notamment sur les outils et pièces de voiture. La production de matériaux actifs sur le plan optique, comme les cellules solaires, se base elle aussi, souvent sur les techniques plasma. Dans la pratique, un plasma est souvent généré par une tension électrique appliquée sur deux plaques métalliques (électrodes). Il s’ensuit une décharge, comparable au tube TL, dans laquelle le gaz est partiellement ionisé. Un plasma de traitement de surface est très réactif sur le plan chimique. Outre les ions et électrons, apparaissent aussi des radicaux neutres actifs. Combinés aux ions, ils réagissent avec la surface. Ce jeu d’ensemble peut entraîner le dépôt d’une fine couche résistante ou justement la suppression (attaque) de la couche supérieure de la surface. Ces processus peuvent être influencés par l’utilisation de différents gaz et le réglage de paramètres globaux comme la pression du gaz, la tension électrique et la température. Dans l’industrie, le processus d’attaque et de dépôt est en général contrôlé de façon empirique en variant les paramètres jusqu’à l’obtention d’un produit utilisable. Le procédé plasma dégage également un rayonnement UV intense pouvant modifier une surface. Le procédé plasma se caractérise par le fait que les réactions se produisent à des températures variant entre 30 et 200 °C. A la pression atmosphérique, ces réactions exigeraient des températures nettement supérieures. Malgré la grande énergie des particules attaquées, le transfert d’énergie aux particules neutres reste faible. Le plasma dans sa globalité reste dès lors chimiquement ‘froid’. De ce fait, les plastiques qui ne peuvent être exposés à une forte charge thermique, peuvent bénéficier d’un excellent traitement.
Procédés plasma
Il existe différents procédés plasma. Le choix du procédé dépend de l’application. Le déroulement du processus est en général discontinu car il s’agit d’un processus sous vide et les systèmes de fermeture exigent beaucoup de travail. Cela ne présente toutefois pas un inconvénient de taille car une pression de travail d’environ 1 mbar peut être obtenue rapidement. Dans le procédé plasma classique, la surface d’un matériau est exposée de quelques secondes à plusieurs minutes à une composition gazeuse générée dans une pièce sous vide. En choisissant la bonne composition gazeuse et un réglage adéquat des autres paramètres, il est possible d’apporter un prétraitement sur mesure au matériau. En règle générale, seules les couches supérieures d’atomes sont touchées. Les couches plus profondes ne sont pas influencées. Les caractéristiques propres au support restent ainsi inchangées. Le procédé plasma provoque des changements dans la topologie ou la structure chimique de la surface :
- l’oxydation améliore l’humidification
- l’attaque assure une meilleure fixation mécanique, par exemple lors du collage
- la structure moléculaire change
- les groupes d’oléfines se croissent suite au rayonnement UV
- les couches de surface mécaniquement faibles sont supprimées
Bon nombre de ces phénomènes se manifestent simultanément. L’effet qui dominera dépend du concept du réacteur, des gaz de processus utilisés et des autres paramètres du procédé. L’humidification d’une surface peut par exemple être améliorée en intégrant des groupes polaires comme des groupes d’hydroxyles. Dans ce cas, les liaisons de radicaux libres sont brisées dans un plasma contenant de l’oxygène. Le procédé plasma offre de surcroît un traitement parfait des pièces de forme complexe. Le gaz de processus permet d’atteindre sans aucun problème, dans une portée d’un micromètre, les surfaces dans des recoins.
Applications
Vu leurs caractéristiques spécifiques, les matières plastiques sont de plus en plus souvent utilisées comme matériau de construction. Les exigences que posent l’industrie et/ou l’utilisateur final en termes de qualité et de concept impliquent souvent une surface laquée, collée ou métallisée. D’autres impératifs viennent se rajouter quant à la forme, la réutilisation, les aspects environnementaux, la durabilité et les normes de qualité. Tous ces facteurs accroissent sans cesse l’intérêt pour le traitement plasma.
Les principales possibilités d’application sont :
- le prétraitement de surface
- le revêtement
- le nettoyage
Prétraitement de surface
Une modification et/ou une attaque ciblée des surfaces polymères peut améliorer les caractéristiques d’adhésion, d’impression et de laquage. La surface est activée avec un gaz déterminé qui réagit avec la surface. La surface est d’abord attaquée, ensuite plusieurs couches sont enlevées avant d’y intégrer des groupes fonctionnels. Il se peut aussi que l’on souhaite juste une couche de surface difficile à humidifier afin de freiner la pénétration de certains produits chimiques. Un prétraitement de surface peut également s’avérer nécessaire pour améliorer la possibilité de laquage des matériaux sans recourir à l’utilisation de primer, pour pouvoir utiliser une laque exempte de solvants et une peinture sans plomb ou encore pour améliorer la possibilité d’impression ou le collage des matériaux. Un bon prétraitement est souvent déterminant pour l’obtention d’une adhésion optimale. Comme la surface des matériaux est souvent exposée à de nombreuses influences polluantes, cette adhésion constitue souvent le maillon faible du traitement.
Dans d’autres cas, la surface est inerte. Le prétraitement sera alors nécessaire pour activer le support. Cette activation permet de rendre la surface fonctionnelle par la création de groupes polaires ou l’application d’un revêtement par polymérisation plasma. La technologie plasma est surtout intéressante pour sa possibilité de prétraitement effectif des formes complexes.
Revêtement
La technique de polymérisation plasma permet d’appliquer un revêtement fonctionnel sur le matériau. L’énergie plasma est alors utilisée pour initialiser la polymérisation de la phase gazeuse et pour appliquer une couche de polymère par dépôt sur la surface à traiter. Les processus d’attaque créent des radicaux libres sur la surface qui est ensuite traitée avec de la vapeur de monomère à fonction insaturée. La polymérisation plasma est entre autres utilisée pour produire des matériaux dotés de caractéristiques physiques et chimiques précises et ajustables en termes d’humidification, de perméabilité aux liquides et de pouvoir de conductibilité. On y recourt également pour améliorer la résistance aux griffes des matières plastiques transparentes, pour appliquer une couche de protection transparente contre la lumière UV…
Nettoyage
L’énergie cinétique des particules de plasma est insuffisante pour nettoyer la graisse ou d’autres saletés présentes sur les surfaces au moyen d’un processus ‘sec’. Le procédé plasma présente l’avantage que la phase gazeuse ne connaît pas de tension de surface. L’humidification de la surface durant le processus de nettoyage ne constitue dès lors aucun problème. Les gaz dégagés sont aspirés avec le gaz de processus.
La pratique
Nous constatons une nette extension du nombre d’applications industrielles de la technologie plasma à basse pression. L’intérêt porté à l’environnement et la législation afférente rendent attractive la technologie du plasma en tant que substitut à certains processus de nettoyage puisque le traitement se déroule dans une pièce de processus hermétiquement fermée. Ainsi, le lieu de travail reste propre, le stockage est moins important et cela requiert l’acheminement et l’évacuation de moins de produits chimiques.
Comme nous l’avons déjà dit, la technologie plasma est appliquée depuis un bon bout de temps dans l’industrie de l’électronique et automobile. Dans ce dernier cas, il s’agit surtout d’objets fabriqués en polypropylène, polyéthène, EPDM et autres, qui sont en partie renforcés par de la fibre de verre. Les spoilers, les pare-chocs, les réflecteurs et autres pièces visibles, sont prétraités au plasma avant d’être laqués. Un fin film de polymère est appliqué sur le support des réflecteurs afin de les protéger contre la corrosion. Il est clair qu’il existe une pléthore de possibilités d’applications industrielles. Selon la géométrie de la pièce, des matériaux comme les plastiques, les métaux, la céramique et les fibres peuvent être traités au plasma. Le matériau peut être disponible sous la forme de poudre, de film, de produits isolés ou à agiter. On peut franchement affirmer que la technologie plasma constitue une méthode relativement simple, économiquement intéressante et polyvalente pour modifier, nettoyer et conditionner des surfaces de matériaux et formes très divers. En d’autres termes, la technologie plasma améliore les opérations d’impression, de collage et de laquage des matériaux, de plus en plus difficiles à réaliser. Dans la pratique, le processus se prête parfaitement à une automatisation et offre, dans certains cas, une excellente alternative aux processus existants. Nous sommes donc en droit de nous attendre, dans un proche avenir, à une forte croissance du nombre d’applications industrielles.
M.M.
