Technologie plasma

Présentation de la technologie plasma

La technologie plasma a été un outil de production important pendant de nombreuses décennies dans la fabrication de dispositifs microélectroniques par exemple. Au cours de cette période, la technologie du plasma est également devenue précieuse dans de nombreux autres secteurs de l'industrie, notamment l'automobile, les dispositifs médicaux, les textiles et l'aérospatiale, pour n'en citer que quelques-uns.

Qu'est-ce qu'un traitement par plasma et que peut faire un traitement par plasma?

Le traitement au plasma est utilisé pour nettoyer et activer les surfaces afin d'améliorer leurs caractéristiques d'adhérence. Le nettoyage au plasma élimine les traces de contamination organique de la surface, ce qui empêcherait sinon une bonne adhérence. En même temps, le traitement au plasma active la surface et la fait passer d'un état d'énergie de surface faible à élevé, ce qui permet de le mouiller facilement avec des adhésifs, de la peinture, de la colle, etc.

Les plasmas ont un certain nombre de propriétés uniques qui ont conduit à une application si répandue:

  • Capacité à traiter des objets 3D complexes
  • Respectueux de l'environnement, pas de déchets chimiques
  • Peut être presque infiniment «affiné» pour fournir des propriétés spécifiques de surface
  • Capacité de traiter les matériaux sensibles à la température
  • Traiter aussi bien les conducteurs, les semi-conducteurs et les isolateurs
  • Coût unitaire très faible par traitement
  • Capacité de produire des biens à haute valeur ajoutée au produit
  • Et beaucoup, beaucoup plus

Qu'est-ce que le traitement par plasma??

Les traitements au plasma sont utilisés pour modifier les propriétés de surface d'une large gamme de matériaux afin de faciliter le collage, la colle et la peinture. En traitant les pièces, nous nettoyons et activons la surface, améliorant ainsi leurs caractéristiques d'adhérence.
Il est utile de commencer par définir ce qu'est un plasma. Le solide, le liquide et le gaz sont les trois états de la matière que nous connaissons tous. Nous pouvons passer d'un état à l'autre en ajoutant ou en supprimant de l'énergie (par exemple chauffage / refroidissement). Si nous continuons à ajouter suffisamment d'énergie, les molécules de gaz vont s'ioniser (perdre un ou plusieurs électrons) et ainsi porter une charge positive nette. Si suffisamment de molécules sont ionisées pour affecter les caractéristiques électriques globales du gaz, le résultat est appelé un plasma. Les plasmas sont donc, à juste titre, souvent appelés le quatrième état de la matière.

what is plasma treatment schematic drawing of the plasma process

Un plasma contient des ions positifs, des électrons, des gaz ou des molécules de gaz neutres, des UV et des molécules de gaz excités qui transportent une grande quantité d'énergie interne (les plasmas brillent car la lumière est émise lorsque ces particules excitées se relâchent à un niveau inférieur). Tous ces composants peuvent interagir avec la surface pendant le traitement par plasma. En choisissant le mélange de gaz, la puissance, la pression, etc., nous pouvons régler avec précision ou spécifier les effets du traitement par plasma.

Comment fonctionne le processus de traitement par plasma 

Le traitement par plasma peut être effectué dans une enceinte ou une chambre sous vide. L'air est pompé et un gaz peut s'écouler à basse pression avant que de l'énergie sous forme d'énergie électrique ne soit appliquée. Il est important de noter que le traitement au plasma est en fait un processus à basse température, ce qui signifie que les matériaux sensibles à la chaleur peuvent être traités assez facilement.


Nettoyage au plasma

Le nettoyage au plasma est une méthode éprouvée, efficace, économique et respectueuse de l'environnement pour la préparation de surface critique. Le nettoyage au plasma élimine les huiles et graisses naturelles et techniques à l'échelle nanométrique et réduit jusqu'à 6 fois la contamination par rapport aux méthodes traditionnelles de nettoyage par voie humide, y compris les résidus de nettoyage au solvant. Le nettoyage au plasma produit une surface immaculée, prête à être collée ou traitée, sans aucun déchet nocif.

Comment fonctionne le nettoyage au plasma

La lumière ultraviolette générée dans le plasma est très efficace dans la rupture des liaisons organiques des contaminants de surface. Cela aide à casser les huiles et les graisses. Une deuxième action de nettoyage est réalisée par les espèces d'oxygène énergétiques créées dans le plasma. Ces espèces réagissent avec les contaminants organiques pour former principalement de l'eau et du dioxyde de carbone qui sont éliminés en continu (pompés) de la chambre pendant le traitement.

Si la pièce à nettoyer par plasma est constituée de matériaux facilement oxydés tels que l'argent ou le cuivre, des gaz inertes tels que l'argon ou l'hélium sont utilisés à la place. Les atomes activés par plasma et les ions se comportent comme un jet de sable moléculaire et peuvent décomposer les contaminants organiques. Ces contaminants sont à nouveau vaporisés et évacués de la chambre pendant le traitement.

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

Le nettoyage au plasma convient par exemple pour :

  • le nettoyage hyperfin de surfaces métalliques
  • la préparation de surface de plastiques et d'élastomères
  • la préparation de surface et le nettoyage de produits en verre ophtalmiques et généraux
  • les céramiques
  • éliminer l'oxydation des surfaces

Activation de la surface plasmatique pour améliorer l'adhérence

L'activation de la surface du plasma est efficace pour modifier la surface d'un polymère en y attachant des groupes chimiques polaires (dans ce cas, contenant de l'oxygène). De nombreux polymères, en particulier des polyoléfines telles que le polyéthylène et le polypropylène, sont chimiquement inertes et ne peuvent pas se lier facilement à d'autres matériaux, présentant une mauvaise adhérence avec les encres, la peinture et les colles. La raison en est l'absence de groupes fonctionnels polaires et réactifs dans leur structure.

L'activation de la surface plasmatique rend de nombreux polymères réceptifs aux agents de liaison et aux revêtements. L'oxygène est habituellement utilisé comme gaz de procédé, cependant, de nombreuses activations de plasma peuvent également être effectuées avec juste de l'air ambiant. Les pièces restent actives pendant quelques minutes jusqu'à plusieurs mois, selon le matériau particulier qui a été traité au plasma. Le polypropylène par exemple peut encore être retraité plusieurs semaines après le traitement.

Comment fonctionne l'activation de la surface plasmatique

Le rayonnement UV et les espèces d'oxygène actif provenant du plasma séparent les agents de séparation, les silicones et les huiles de la surface. Ceux-ci sont pompés par le système de vide. Les espèces actives d'oxygène (les radicaux) du plasma se lient aux sites de surface actifs partout sur le matériau, créant une surface qui est fortement «active» aux agents de liaison.

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

Un traitement d'activation de surface par plasma est approprié, par exemple pour:

  • Les plastiques et caoutchouc en général
  • Les plastiques médicaux
  • Les plastiques électroniques grand public
  • Les composants automobiles
  • Les composants aéronautiques

Revêtements au plasma

Dans le revêtement par plasma, une couche de polymère à l'échelle nanométrique est formée sur toute la surface d'un objet placé dans le plasma. Le processus de revêtement par plasma ne prend que quelques minutes. Le revêtement produit est généralement inférieur à 1/100ème d'épaisseur d'un cheveu humain, incolore, inodore et n'affecte en rien l'aspect ou la sensation du matériau. C'est aussi un revêtement permanent, lié à la surface du matériau à l'échelle atomique.

Les revêtements au plasma sont l'un des domaines les plus excitants de la technologie du plasma, offrant un énorme potentiel pour améliorer la fonction et la valeur d'un matériau dans un large éventail d'applications. Ils livrent deux catégories principales de propriétés de surface: totalement répulsif aux liquides (eau et huile), ou totalement mouillables.

Comment fonctionne le revêtement au plasma

Les monomères liquides sont introduits avec le gaz d'alimentation du plasma. Les monomères sont de petites molécules qui, dans de bonnes conditions, se lieront ensemble pour former des polymères. Les plasmas créent les bonnes conditions à la surface du matériau pour que cela se produise rapidement et efficacement. Différents monomères sont utilisés pour produire des surfaces hydrophobes et hydrophiles permanentes.

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

Le revêtement au plasma convient par exemple pour :

  • Les plastiques et caoutchouc en général
  • Les textiles de performance
  • Les médias de filtration
  • Les métaux, verre, céramiques et composites
  • Les plastiques médicaux
  • Les plastiques électroniques grand public
  • Les composants automobiles
  • Les composants aéronautiques

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