Pre-treatment before printing
Impresión

Mejora de la impresión mediante plasma

La funcionalización de la superficie mediante el procesamiento de plasma mejora la adhesión de las pinturas y los barnices a las superficies y mejora la calidad de la impresión. Las superficies de muchos materiales incluyendo metales, vidrio, cerámica e incluso materiales naturales tales como maderas y textiles son susceptibles a la funcionalización del plasma. Es importante destacar que muchos polímeros con superficies típicamente “antiadherentes” pueden ser pintados e impresos con éxito después del tratamiento con plasma.

El procesamiento de plasma consigue el efecto de funcionalización superficial a través de una combinación de limpieza superficial ultrafina de contaminantes orgánicos, modificación de la topografía superficial y deposición de grupos químicos funcionales.

La funcionalización de superficies por plasma puede realizarse a presión atmosférica usando aire o gases industriales típicos incluyendo hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. Evita costosos equipos de vacío o química húmeda, lo que afecta positivamente sus costos, seguridad e impacto ambiental. Las rápidas velocidades de procesamiento facilitan además numerosas aplicaciones industriales.

Requisitos para una fuerte unión por adhesivo y de alta calidad

Se pueden crear una fuerte unión adhesiva de alta calidad entre distintos materiales, tales como pintura y una sustratos de plástico se pueden formar mediante el cumplimiento de los siguientes requisitos:

  • Superficie ultra-limpio. La superficie tiene que estar libre de contaminantes. Incluso superficies visualmente limpio puede contener contaminantes tales como: compuestos orgánicos adsorbidos, agua, monómero, agentes de liberación, aceites. Ultrafino estado limpio es difícil de lograr con las técnicas de limpieza convencionales que a menudo dejan residuos.
  • Superficie fuerte. En el caso de polímeros plásticos, formados por procesos de moldeo y extrusión, la capa superficial nm de anchura superior besteht de bajo peso molecular y moléculas de polímero no reticulados. Esta capa de superficie es mecánicamente débil. La eliminación de esta capa débil y la reticulación de las moléculas de polímero en las capas restantes Mejora la resistencia de adhesión.
  • Superficie humectable. Para que el adhesivo se cubre (en húmedo) de la superficie de manera eficiente, la energía superficial del adhesivo debería ser menor que la de la superficie que deben estar unidos a. Sin embargo, adhesivos y pinturas mecánicamente fuerte Por lo general, tienen alta energía superficial. Esto plantea un problema serio para su uso con la mayoría de polímero plástico, que normalmente tienen la energía superficial muy baja.
  • Superficie químicamente funcional. En el nivel molecular, la adhesión entre dos materiales es mediada por cualquiera de atracción eléctrica entre las moléculas de la superficie y las moléculas del adhesivo, o por sus enlaces químicos. El primer tipo, llamado adhesión dispersiva, es fuerte Cuando las moléculas polares cubren la superficie. Mientras que las superficies de polímeros plásticos son no polares Típicamente, la formación de la capa de moléculas polares funcionaliza la superficie. Esto es suficiente para más aplicaciones de impresión. El tipo de los Últimos, llamado adhesión química, forma las articulaciones más fuertes. Sin embargo, la unión química entre materiales diferentes en no es posible. Una capa intermedia de moléculas que tienen afinidad química para ambos, la superficie y el adhesivo, funcionaliza la superficie permitiendo muy fuerte unión química.

Plasma frío atmosférico

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. En el caso de la descarga directa del piezoeléctrico, su temperatura alcanza solamente 50 C. En el caso de la descarga del arco, el volumen del arco alcanza temperaturas de 6.000-12.000 C. Sin embargo, después de dejar el volumen de la descarga, el gas se enfría rápidamente a 250- 450 C. Estas temperaturas no dañan las superficies mediante rápidas velocidades de procesamiento. Mientras el plasma permanece frío, los electrones e iones muy enérgicos 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, los ácidos ozono, nitroso y nítrico. Así como varias otras moléculas en estados excitados metastables. Hacen este plasma químicamente muy activo.

Mejora de la adhesión de las pinturas mediante el tratamiento 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 de vida corta altamente reactivas, que son producidas por el plasma en grandes cantidades. 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 los efectos del plasma. Los siguientes procesos contribuyen a la promoción de la adherencia por el tratamiento con plasma:

  • Plasma limpia la superficie. 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. Además, las especies químicas reactivas oxidan los contaminantes orgánicos que forman óxidos de carbono y vapor de agua. A medida que el plasma rompe los contaminantes convirtiéndolos en vapor, no quedan restos en la superficie, dejando a este último en estado de limpieza ultrafina.
  • El plasma refuerza la superficie. Con el aumento de la resistencia al tratamiento, el plasma elimina las capas superficiales débiles de escala nm que tienen el peso molecular más bajo. Los enlaces de los polímeros, rotos por el plasma, reticulan formando una capa superficial más fuerte.
  • El plasma deposita grupos químicamente funcionales e incrementa la humectabilidad superficial. Al reaccionar con las moléculas de polímero, las especies de plasma depositan grupos OH y ON sobre la superficie limpiada aumentando significativamente la energía de la superficie y su humectabilidad. Como resultados, la pintura posteriormente aplicada moja la superficie de manera eficiente y llena las microestructuras debido a la acción capilar.

Ventajas del procesamiento de plasma

El plasma limpia, fortalece y funcionaliza químicamente la superficie. Todos estos efectos, que son necesarios para una unión adhesiva mejorada, se consiguen simultáneamente en una sola etapa. Lo más importante es que el procesamiento de 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 y no destructivo
  • No hay química húmeda
  • Aire o gases de trabajo no tóxicos baratos
  • Amistad medioambiental
  • Ningún equipo de vacío costoso
  • Velocidades de procesamiento rápidas
  • Fácil integración en líneas de producción existentes

 

 

 

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