Rivestimento attraverso la polimerizzazzione al plasma a bassa pressione

Rivestimento attraverso la polimerizzazione al plasma con generatore a bassa frequenza o ad alta frequenza

Rivestimento con polimerizzazione al plasma con il plasma al microonde

1. Come funziona il rivestimento attraverso la polimerizzazione al plasma

Per il rivestimento con il plasma a bassa pressione sono introdotti monomeri (sia in forma gassosa o liquida), che quindi polimerizzano sotto l'influenza del plasma. Gli spessori degli strati realizzati attraverso la polimerizzazione di plasma sono dell'ordine di un micrometro. L'adesione dei rivestimenti sulla superficie è molto buona.

Il processo è molto più complesso rispetto all'attivazione e allo sgrassaggio.

Si possono produrre ad esempio strati barriera nei serbatoi di carburante, strati antigraffio su fari e CD, strati simili a PTFE, strati idrofobici.

Ci sono tre metodi di rivestimento già stabiliti:

Strati idrofobi	Monomero: ad es. esametildisilossano (HMDSO)
Strati simili a PTFE	Monomero: gas di processo contenenti fluoro- vedi anche epilamisazione
Strati idrofili	Monomero: acetato di vinile, esametildisilossano definito mescolato con ossigeno (molto più di HMDSO O₂₎

Gruppo	Materiale	Tipo di gas	Pressione [mbar]	Potenza [%]
Metallo	Alluminio	HMDSO + O₂	0,1 - 0,5	50 - 100
	Acciaio inossidabile	HMDSO + O₂	0,1 - 0,3	50 - 100
Plastica	Plastica	HMDSO + O₂	0,1 - 0,5	50 - 100
	Plastica	C₄F₈	0,1 - 0,5	50 - 100
Vetro	Vetro	C₄F₈	0,1 - 0,5	50 - 100
	Processo speciale
	Processo speciale	1. Attivazione	5 minuti O₂
		2. Rivestimento	5 minuti HMDSO
		3. "Etching"	12 secondi O₂
		4. Rivestimento	5 minuti HMDSO
		5. "Etching"	12 secondi O₂
		6. Rivestimento	5 minuti HMDSO

2. Quali sono gli effetti del rivestimento dei metalli attraverso la polimerizzazione al plasma?

Il rivestimento dei metalli attraverso la polimerizzazione al plasma permette diversi effetti, quali: attivazione sostenuta da una fino a diverse settimane e anche l'applicazione di strati decorativi e funzionali.

In generale, per i metalli si impiega specialmente l'utilizzo di un impianto a spruzzo.

Gruppo	Materiale	Tipo di gas	Pressione [mbar]	Potenza [%]	Tempo [min]
Metallo	Alluminio	HMDSO + O₂	0,1 - 0,5	50 - 100	1 - 60
	Acciaio inossidabile	HMDSO + O₂	0,1 - 0,3	50 - 100	1 - 60

I parametri di processo e il tempo di esecuzione devono essere adattati per tener conto delle specifiche dei sistemi (tipo di generatore e potenza, montaggio dell'elettrodo) e le proprietà del materiale del pezzo).

Per un strato con proprietà idrofile permanenti con HMDSO, miscelare i gas come segue: HMDSO : O₂ = 1:4

Per un strato con proprietà idrofobiche permanenti con HMDSO, miscelare i gas come segue: HMDSO : O₂ = 4:1

3. Le materie plastiche possono essere rivestite attraverso la polimerizzazione al plasma?

Le materie plastiche possono essere in gran parte rivestite in maniera non complicata attraverso la polimerizzazione al plasma.

Ad esempio i CD e i DVD possono essere rivestiti con uno strato anti-graffio senza comprometterne la qualità.

Dei rivestimenti simili a PTFE possono essere applicati per aumentare la lubricità dei pezzi da trattare. Inoltre, è pertanto possibile allegare gruppi funzionali sulla superficie delle materie plastiche (ad esempio gruppi amminici per applicazioni bio-analitiche).

Gruppo	Materiale	Tipo di gas	Pressione [mbar]	Potenza [%]	Tempo [min]
Plastica	Plastica	HMDSO + O₂	0,1 - 0,5	50 - 100	1 - 60
	Plastica	C₄F₈	0,1 - 0,5	50 - 100	1 - 60

(I parametri di processo e il tempo di esecuzione devono essere adattati per tener conto delle specifiche dei sistemi (tipo di generatore e potenza, montaggio dell'elettrodo) e le proprietà del materiale del pezzo).

La polimerizzazione può essere effettuata in più fasi:

Esempio:

1.	Attivazione	5 minuti O₂
2.	Riovestimento	5 minuti HMDSO
3.	"Etching"	12 secondi O₂
4.	Rivestimento	5 minuti HMDSO
5.	"Etching"	12 secondi O₂
6.	Rivestimento	5 minuti HMDSO

Poi eventualmente indurire lo strato con il plasma all'ossigeno per pochi secondi. Tuttavia, in questa fase, lo strato diventa idrofilo!

4. È possibile il rivestimento di vetri e ceramiche attraverso la polimerizzazione al plasma?

L'unica difficoltà per il rivestimento di vetri e ceramiche è quello di preparare in modo adatto la superficie (vedere la sezione Attivazione ed etching). Una volta superata questa difficoltà non c'è più limite per la diversità delle applicazioni di rivestimento. Per ogni caso particolare, la forza adesiva specifica del rivestimento deve essere controllata. In caso di "incompatibilità" tra strato e substrato devono essere applicati strati intermedi come leganti. Nella seguente immagine si trova un esempio di un rivestimento idrofobico e oliofobico.

Gruppo	Materiale	Tipo di gas	Pressione [mbar]	Potenza [%]	Tempo [min]
Vetro	Vetro	C₄F₈	0,1 - 0,5	50 - 100	30 - 120

5. I tessuti possono essere rivestiti attraverso la polimerizzazione al plasma?

I tessuti possono essere rivestite in modo ottimo con il plasma. La difficoltà si trova ancora nel raggiungimento della stabilità a lungo termine degli strati contro gli agenti tensioattivi. Gli strati idrofobi si ottengono con l'utilizzo di gas/monomeri contenenti fluoro.

6. Quali sono le applicazioni possibili?

Per ulteriori informazioni, vedere la sezione "Applicazioni".

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