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Tratamiento superficial
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Tratamiento superficial con plasma

Para el procesamiento y el uso final de materiales, sus propiedades superficiales son de enorme importancia. Estos pueden ser influenciados positivamente por un tratamiento superficial específico con plasma para lograr un resultado final perfecto. Por ejemplo, la pureza y la humectabilidad de la superficie tienen una importancia decisiva para la adhesión durante el pegado, la impresión, la pintura o el revestimiento. La humectabilidad de la superficie depende de la tensión superficial del material de soporte.

Pre-treatment plants ensure efficient surface modification & surface activation of various materials such as plastic, glass, metal and many more. Surface pretreatment by plasma activation.

Incluso cuando están limpias, muchas superficies tienen una humectabilidad insuficiente, que se ve agravada por la contaminación. Como resultado, los líquidos como el pegamento o la tinta ruedan y no pueden adherirse. Esto se llama un estado de baja energía superficial del sólido. Si esta energía superficial es inferior a la tensión superficial del líquido, la humectación y, por tanto, la adhesión son insuficientes. La activación por plasma de una superficie aumenta su energía superficial y crea grupos de anclaje molecular para el líquido aplicado. Esto se manifiesta en una mejor humectación y conduce a una adhesión optimizada de los líquidos adecuados.

Tras el tratamiento de la superficie con plasma, el éxito puede medirse mediante la medición del ángulo de contacto y las tintas de prueba.

Determination of the steel components surface energy before and after the plasma treatment

Fig. 4: Determinación de la energía superficial de los componentes del acero antes y después del tratamiento con plasma

Requisitos de la superficie

Se pueden producir uniones adhesivas fuertes y de alta calidad entre materiales disímiles, como la pintura y un sustrato de plástico, si se cumplen los siguientes requisitos relativos a la superficie:

  • Superficie ultralimpia: La superficie debe estar libre de impurezas. Incluso las superficies ópticamente limpias pueden contener contaminantes como sustancias orgánicas adsorbidas, agua, monómeros, agentes desmoldantes, aceites. La limpieza ultrafina es difícil de conseguir con las técnicas de limpieza convencionales, que suelen dejar residuos.
  • Superficie metálica libre de óxidos: La mejor adhesión a las superficies metálicas se consigue cuando éstas están libres de óxidos metálicos. Sin embargo, los metales se oxidan rápidamente en el aire. Por lo tanto, el tiempo entre la eliminación de la capa de óxido y la aplicación del adhesivo debe reducirse normalmente a milisegundos.
  • Superficie fuerte: En los polímeros plásticos producidos por procesos de moldeo y extrusión, la capa superficial superior, de tamaño nanométrico, está formada por moléculas poliméricas de bajo peso molecular y no reticuladas. Esta capa superficial es mecánicamente débil. La eliminación de esta capa débil y la reticulación de las moléculas de polímero en las capas restantes mejora la fuerza adhesiva.
  • Superficie mojable: Por ejemplo, para que el adhesivo cubra (moje) la superficie de forma eficiente, la energía superficial del adhesivo debe ser menor que la de la superficie a la que se va a pegar. Sin embargo, los adhesivos y revestimientos mecánicamente fuertes suelen tener una energía superficial elevada. Este es un problema importante para la mayoría de los polímeros plásticos, que suelen tener una energía superficial muy baja.
  • Superficie amorfa con difusión de polímeros: Los polímeros plásticos tienen una estructura semicristalina con zonas de materiales cristalinos o amorfos. La unión por difusión lograda por los adhesivos es más fuerte con el material amorfo cuando los polímeros son libres de difundirse en el adhesivo. El tratamiento con plasma favorece la rotura de las moléculas de polímero presentes en la superficie, lo que facilita su difusión y refuerza su unión con el adhesivo.
  • Superficie químicamente funcional: A nivel molecular, la adhesión entre dos materiales está mediada por la atracción eléctrica entre las moléculas de la superficie y las moléculas del adhesivo o por su unión química. El primer tipo, llamado adhesión dispersiva, es fuerte cuando las moléculas polares cubren la superficie. Aunque las superficies de los polímeros plásticos son típicamente no polares, la formación de la capa de moléculas polares funcionaliza la superficie. Esto es suficiente para otras aplicaciones de impresión. Este último tipo, conocido como adhesión química, forma los enlaces más fuertes. Sin embargo, la unión química entre diferentes materiales no es posible. Una capa intermedia de moléculas con afinidad química con la superficie y el adhesivo funcionaliza la superficie y permite una unión química muy fuerte.
  • Superficie microscópicamente rugosa: Si la superficie es bien mojable por el adhesivo, éste puede rellenar eficazmente los poros e irregularidades de la superficie por acción capilar. Esto aumenta la resistencia mecánica de la unión.
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