Reduzieren von Oxiden mit Plasma
Limpieza con plasma

Limpieza con plasma

La limpieza ultrafina de superficies con plasma frío de presión atmosférica es un proceso de eliminación de contaminantes orgánicos, inorgánicos y microbianos de la superficie, así como partículas de polvo fuertemente adherentes. Es muy eficiente y al mismo tiempo muy suave a la superficie tratada. Con mayor resistencia, puede eliminar las capas superficiales débiles de la superficie, las moléculas de la superficie de reticulación e incluso reducir los óxidos de metal duro. La limpieza del plasma favorece la humectabilidad y la adhesión permitiendo un amplio espectro de procesos industriales que preparan las superficies para el pegado, pegado, revestimiento y pintura. Mientras se realiza utilizando aire o gases industriales típicos incluyendo hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, evita la química húmeda y el costoso equipo de vacío, lo que afecta positivamente sus costos, la seguridad y el impacto ambiental. Las rápidas velocidades de procesamiento facilitan además numerosas aplicaciones industriales.

Contaminantes típicos de la superficie

Múltiples capas de contaminantes suelen cubrir las superficies, incluso si el último visualmente parece estar limpio. Los contaminantes se forman naturalmente debido a la exposición al aire. Incluyen capas de óxidos, agua, sustancias orgánicas diversas y polvo. Además, los procesos tecnológicos dejan superficies cubiertas con aceites, agentes desprendedores, ingredientes compuestos, monómeros y especies exudadas de bajo peso molecular. Los contaminantes pueden reducir drásticamente la calidad de la unión adhesiva mediante la introducción de una capa intermedia débil. Además, su mojabilidad típicamente baja resulta en un recubrimiento superficial incompleto por el adhesivo, reduciendo adicionalmente la resistencia de unión.

Plasma atmosférico frío

El plasma es un gas parcialmente ionizado. Los arcos eléctricos, la barrera dieléctrica, la corona y las descargas directas piezoeléctricas ionizan los gases a presiones atmosféricas creando plasmas. Las partículas cargadas – electrones e iones – aceleran a energías muy altas. Sólo una pequeña fracción de las moléculas de gas se convierte en electrones e iones energéticos; El resto del gas permanece neutral y frío. Su temperatura alcanza sólo 50 C en el caso de la descarga directa piezoeléctrica, y 250-450 C en el caso de la descarga de arco. Al mismo tiempo, los muy energéticos electrones e iones chocan con las moléculas de gas que producen grandes cantidades de especies químicas de corta vida, como las especies atómicas H, N y O, los radicales OH y ON, el ozono, los ácidos nitroso y nítrico, así como varias otras moléculas en estados excitados metaestables. Hacen que este plasma sea químicamente muy activo.

Mecanismos de la limpieza con plasma

Al entrar en contacto con la superficie tratada, el plasma atmosférico frío químicamente activo inicia una multitud de procesos físicos y químicos. Los agentes de reacción principales son especies químicas neutras altamente reactivas de corta vida. Además, cuando la descarga eléctrica toca la superficie tratada, ésta también es irradiada por la luz VUV y bombardeada por los electrones e iones energéticos. Aunque las cantidades de las partículas cargadas son pequeñas, su naturaleza altamente reactiva aumenta fuertemente el efecto de limpieza. Los siguientes procesos contribuyen a la superficie ultra-limpia:

  • El plasma rompe los enlaces orgánicos de las moléculas orgánicas pesadas que producen moléculas más ligeras y más volátiles que se evaporan de la superficie.
  • Las especies químicas reactivas oxidan los contaminantes orgánicos que forman óxidos de carbono y vapor de agua.
  • Estos procesos también destruyen y eliminan las contaminaciones microbianas que esterilizan la superficie.
  • Con el aumento de la resistencia del tratamiento, el plasma elimina las capas superficiales con el peso molecular más bajo. También oxida la capa atómica más alta del polímero.
  • Los enlaces de los polímeros, rotos por el plasma, reticulan formando una capa superficial más fuerte.
  • Las descargas de plasma, encendidas en el gas de formación, que contienen típicamente 5% de hidrógeno y 95% de nitrógeno, producen grandes cantidades de especies reactivas de hidrógeno. Por contacto con superficies metálicas oxidadas, reaccionan con óxidos metálicos reduciéndolos a átomos metálicos y agua.
  • Las descargas eléctricas que tienen contacto directo con el substrato erosionan la superficie del substrato a escala micrométrica. Esto crea microestructuras que son llenadas por los adhesivos mejorando la unión mecánica de los adhesivos.
  • El plasma deposita los grupos OH y ON polares en la superficie limpiada aumentando significativamente la energía de la superficie y su humectabilidad. Como resultados, los adhesivos aplicados posteriormente humedecen eficientemente la superficie y llenan las microestructuras debido a la acción capilar.

    Ventajas de la limpieza con plasma

    A medida que los procesos de plasma, iniciados sobre la superficie tratada, rompen los contaminantes convirtiéndolos en vapor, no quedan restos en la superficie, dejando a este último en estado de limpieza ultrafina. Lo más importante es que el proceso de limpieza del plasma funciona a presión atmosférica. Sus ventajas comparadas con los procesos químicos y de vacío estándar de limpieza de plasma incluyen:

  • Limpieza ultrafina, sin residuos
  • Tratamiento superficial suave, no destructivo
  • No hay química húmeda
  • Aire o gases de trabajo baratos no tóxicos
  • Amistad medioambiental
  • Ningún equipo de vacío costoso
  • Velocidades de procesamiento rápidas
  • Fácil integración en líneas de producción existentes
  • Promoción de mojabilidad y adhesión

Productos de limpieza por plasma de Relyon Plasma GmbH

Para cubrir una amplia gama de aplicaciones industriales, médicas y de laboratorio, Relyon Plasma GmbH desarrolló una serie de productos adecuados para la limpieza de plasma:

  • Plasmabrush® PB3 es un generador de plasma universal altamente confiable basado en nuestra tecnología patentada Pulsed Atmospheric Arc (PAA). Con una potencia de 1 kW, unas dimensiones muy compactas y una excepcional estabilidad a largo plazo, este generador es ideal para su integración en líneas de producción industrial de alta velocidad.

 

  • Plasmacell P300 es una solución completa de tratamiento de plasma “llave en mano”. Incluye todos los componentes necesarios para establecer un procesamiento eficaz de plasma conforme a las normas y regulaciones de la industria: Plasmabrush PB3 montado en un sistema de posicionamiento X-Y programable de alta velocidad, sistemas de filtración de aire comprimido y de escape. Los recintos con electrónica y la cámara de tratamiento, junto con una pantalla electrónica, crean un entorno de trabajo limpio, seguro y eficiente, listo para funcionar.

 

  • Plasmatool es un instrumento portátil basado en Plasmabrush PB3, ergonómicamente optimizado para un funcionamiento manual seguro. Junto con un módulo portátil que incluye un suministro de alta tensión, un compresor de aire y electrónica de control, permite el procesamiento de plasma altamente eficiente de grandes estructuras, áreas de difícil acceso o donde la automatización no es posible o no es práctica.

 

  • Piezobrush® PZ2 es un generador de plasma de mano de baja potencia, basado en nuestra tecnología patentada de Piezoelectric Direct Discharge (PDD). Permite el procesamiento manual de plasma en laboratorios. Puede crear descargas de corona y barrera dieléctrica y aplicarlas para la limpieza de plasma ultrafina de precisión y la funcionalización química de componentes pequeños.

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