Tecnologia Plasma

Tecnologia Plasma Panoramica

La tecnologia del plasma è stato un importante strumento di produzione per molti decenni nella fabbricazione di dispositivi microelettronici, per esempio. In questo periodo, la tecnologia del plasma è diventata inestimabile anche in molti altri settori dell'industria, tra cui automobilistico, dispositivi medici, tessile e aerospaziale, per citarne solo alcuni.

Che cosa è il trattamento al plasma & che cosa fa ?

Il trattamento al plasma viene utilizzato per pulire e attivare le superfici e per migliorare le loro caratteristiche di adesione. La pulizia al plasma rimuove tracce di contaminazione organica dalla superficie, che altrimenti impedirebbe una buona adesione. Allo stesso tempo, il trattamento al plasma attiva la superficie, e la trasforma da uno stato energetico di superficie basso ad uno alto, in modo che diventi facilmente bagnabile con adesivi, vernice, colla ecc. Il trattamento al plasma risolve i problemi di scarsa adesione in molti settori.

I plasmi hanno una serie di proprietà uniche, che hanno portato ad applicazioni così diffuse:

  • Capacità di trattare oggetti 3D complessi.
  • Ecologico, senza rifiuti chimici.
  • Può essere sintonizzato quasi all'infinito per fornire proprietà specifiche della superficie.
  • Capacità di trattare materiali sensibili alla temperatura .
  • Trattamento di conduttori, semiconduttori e isolanti.
  • Costo unitario molto basso per trattamento.
  • Capacità di produrre beni ad alto valore aggiunto.
  • e molti, molti di più.

Cosè il trattamento al plasma?

I trattamenti al plasma sono utilizzati per alterare le proprietà superficiali di una vasta gamma di materiali, per renderli più facili da incollare, saldare e dipingere. Trattando le parti puliamo e attiviamo la superficie, migliorandone le caratteristiche di adesione.

È utile iniziare a definire cos'è un plasma. Solido, liquido e gas sono i tre stati della materia che tutti conosciamo. Possiamo muoverci tra gli stati aggiungendo o rimuovendo energia (ad es. riscaldamento/raffreddamento). Se continuiamo ad aggiungere abbastanza energia, le molecole di gas diventeranno ionizzate (perderanno uno o più elettroni) e quindi avranno una carica positiva netta. Se un numero sufficiente di molecole sono ionizzate per influenzare le caratteristiche elettriche generali del gas, il risultato è chiamato plasma. I plasmi sono, quindi, giustamente, spesso indicati come il quarto stato della materia.

Un plasma contiene ioni positivi, elettroni, atomi di gas neutro o molecole, luce UV e anche atomi di gas eccitati e molecole, che possono trasportare una grande quantità di energia interna (i plasma si illuminano perché la luce viene emessa da queste particelle neutre eccitate, che si rilassano ad uno stato di energia inferiore). Tutti questi componenti possono interagire con la superficie durante il trattamento al plasma. Scegliendo la miscela di gas, potenza, pressione ecc. possiamo regolare con precisione, o specificare, gli effetti del trattamento al plasma.

what is plasma treatment schematic drawing of the plasma process

Come funziona il Processo di Trattamento al Plasma

Il trattamento al plasma può essere eseguito in una camera o in una camera da vuoto. L'aria viene pompata e un gas viene lasciato fluire a bassa pressione prima che l'energia, sotto forma di energia elettrica, venga applicata. È importante notare che il trattamento al plasma è in realtà un processo a bassa temperatura, il che significa che i materiali sensibili al calore possono essere trattati piuttosto facilmente.


Plasma Cleaning

La pulizia al plasma è un metodo collaudato, efficace, economico e sicuro per l'ambiente per la preparazione delle superfici. La pulizia al plasma elimina olii e grassi, naturali e tecnici, su scala nanometrica e riduce la contaminazione fino a 6 volte rispetto ai metodi di pulizia a umido tradizionali, compresi i residui di pulizia con solvente. La pulizia al plasma produce una superficie incontaminata, pronta per l'incollaggio o l'ulteriore lavorazione, senza alcun materiale di scarto nocivo.

Come funziona la pulizia al plasma

La luce ultravioletta generata nel plasma è molto efficace nel rompere la maggior parte dei legami organici dei contaminanti di superficie. Questo aiuta a separare olii e grassi. Una seconda azione di pulizia viene effettuata dalle specie energetiche di ossigeno create nel plasma. Queste specie reagiscono con contaminanti organici formando principalmente acqua e anidride carbonica, che vengono continuamente rimossi (pompati via) dalla camera durante la lavorazione.

Se la parte da pulire al plasma è costituita da materiali facilmente ossidabili come argento o rame, si utilizzano gas inerti come argon o elio. Gli atomi e gli ioni attivati dal plasma si comportano come una sabbiatura molecolare e possono abbattere i contaminanti organici. Questi contaminanti vengono nuovamente vaporizzati ed evacuati dalla camera durante la lavorazione.

Plasma Cleaning 01 First Stage Schematic Drawing
Plasma Cleaning 02 Second Stage Schematic Drawing
Plasma Cleaning 03 Third Stage Schematic Drawing

Il Plasma Cleaning è adatto ad esempio per:

  • pulizia iper-fine di superfici metalliche
  • preparazione della superficie di plastica ed elastomeri
  • preparazione e pulizia delle superfici di prodotti oftalmici e di vetro in genere
  • ceramiche
  • rimozione dell'ossidazione dalle superfici

Attivazione della superficie con plasma, per migliorare l'adesione

L'attivazione della superficie con plasma è efficace nell'alterare la superficie di un polimero, fissando ad esso gruppi chimici polari (in questo caso contenenti ossigeno). Molti polimeri, in particolare poliolefine come polietilene e polipropilene, sono chimicamente inerti e non possono legarsi facilmente ad altri materiali, mostrando scarsa adesione con inchiostri, vernici e colle. La ragione di ciò è l'assenza di gruppi funzionali polari e reattivi nella loro struttura.

L'attivazione della superficie con plasma rende molti polimeri ricettivi agli agenti leganti e ai coatings. L'ossigeno è solitamente utilizzato come gas di processo, tuttavia, molte attivazioni con plasma possono essere effettuate anche con l'aria ambiente. Le parti rimangono attive per alcuni minuti fino a diversi mesi, a seconda del particolare materiale che è stato trattato al plasma. Il polipropilene, ad esempio, può essere ancora ritrattato diverse settimane dopo il trattamento.

Come funziona l'attivazione superficiale al plasma

Le radiazioni UV e le specie attive dell'ossigeno provenienti dal plasma si dissolvono in agenti di separazione, i siliconi e gli olii dalla superficie. Questi sono pompati via dal sistema di vuoto. Le specie attive di ossigeno (radicali) dal plasma si legano a siti di superficie attivi in tutto il materiale, creando una superficie che è altamente "attiva" agli agenti leganti.

Plasma Surface Activation 01 First Stage Schematic Drawing
Plasma Surface Activation 02 Second Stage Schematic Drawing
Plasma Surface Activation 03 Third Stage Schematic Drawing

Il trattamento di attivazione superficiale al plasma è adatto ad esempio per:

  • materie plastiche in generale e gomma
  • materie plastiche per uso medico
  • elettronica plastica "consumer"
  • componenti per autoveicoli
  • componenti aerospaziali

Plasma Coatings

Nel coating al plasma si forma uno strato polimerico su scala nanometrica su tutta la superficie di un oggetto posto nel plasma. Il processo di coating al plasma dura pochi minuti. Il coating prodotto è tipicamente inferiore a 1/100 di spessore di un capello umano, incolore, inodore e non pregiudica in alcun modo l'aspetto o la percezione del materiale. È anche un coating permanente, essendo legato alla superficie del materiale su scala atomica.v

I coatings al plasma sono una delle aree più interessanti della tecnologia al plasma, offrendo un enorme potenziale per migliorare la funzione e il valore di un materiale in un'ampia gamma di applicazioni. Essi forniscono due principali categorie di proprietà di superficie: totalmente liquido (acqua e olio) repellente, o totalmente bagnabile.

Come funziona il Plasma Coating

I monomeri liquidi sono introdotti con il gas di alimentazione del plasma. I monomeri sono piccole molecole che, nelle giuste condizioni, si legano tra loro per formare polimeri. I plasmi creano le giuste condizioni sulla superficie del materiale perché ciò avvenga in modo rapido ed efficiente. Diversi monomeri sono utilizzati per produrre permanentemente superfici idrofobiche e idrofile.

Plasma Coating 01 First Stage Schematic Drawing
Plasma Coating 02 Second Stage Schematic Drawing
Plasma Coating 03 Third Stage Schematic Drawing

Il coating al plasma è adatto ad esempio per:

  • materie plastiche in generale e gomma
  • tessuti ad alte prestazioni
  • mezzi di filtrazione
  • metalli, vetro, ceramiche e materiali compositi
  • materie plastiche per uso medico
  • elettronica plastica "consumer"
  • componenti per autoveicoli
  • componenti aerospaziali

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