2010 - PITTURE E VERNICI

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possibile la pulizia del componente dalle forme complesse e delle parti in volume o singole. È altresì possibile l’impiego di una grande varietà di gas di processo, in quanto il trattamento ha luogo in uno spazio completamente evacuato e sigillato. Con quantità variabili da 0.1 a 0.5 litri al minuto, il consumo di gas è molto inferiore rispetto ai sistemi al plasma atmosferico. La scarica corona diretta o indiretta (scarica a barriera dielettrica) avviene sotto pressione dell’aria. Con la prima variante, la carica (plasma) colpisce il componente direttamente. Nel caso del plasma a pressione atmosferica indiretta, basato sull’impiego delle cosiddette testine al plasma (ugelli), la scarica avviene nella testina al plasma, direttamente sulla superficie da trattare mediante aria compressa. Le aree di applicazione includono soprattutto il trattamento dei substrati con vaste aree superficiali, per esempio bobine, strisce di alluminio, d’acciaio e laminati. I sistemi con una larghezza superiore i dieci metri possono essere realizzati con scarica corona diretta. Grazie alla tecnologia più semplice senza componenti sottovuoto, i costi dell’investimento sono inferiori e i sistemi al plasma a pressione atmosferica possono essere incorporati ancora più facilmente nelle linee di produzione automatizzate. Il punto al plasma è stato sviluppato come dispositivo per il trattamento in linea, fra il plasma atmosferico e a bassa pressione. È rappresentato da una testina al plasma campionata singolarmente alla superficie da trattare e da un’unità di alimentazione con dispositivo di controllo integrato e interamente automatizzato. La testina al plasma è fissata sulla superficie durante il trattamento per poi dare avvio al processo al plasma a bassa pressione. La durata del trattamento varia da un secondo a dieci minuti, a seconda del mate- 32 Pitture e Vernici - European Coatings • 3-4 / <strong>2010</strong> FINISHING TECHNOLOGY L’alloggiamento dell’elettrodo consente di tracciare il percorso mirato del gas di processo con scarica a barriera / The electrode housing allows for targeted routing of process gas with barrier discharge riale in uso. Questo processo è utilizzato in particolare per il trattamento localizzato e selettivo che precede la verniciatura, l’incollaggio e la stampa, ma anche per riparare eventuali danneggiamenti della pittura. Il pretrattamento al plasma prima del processo di verniciatura In primo luogo, tutti i contaminanti organici con basso spessore come i materiali di trattamento ausiliari possono essere rimossi efficacemente con il sistema al plasma atmosferico Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films (IST) CHEMICALS, CHEMICALS, PLANTS PLANTS AND AND EQUIPMENTS EQUIPMENTS FOR FOR SURFACE SURFACE TREATMENT TREATMENT PROCESS, PROCESS, COATING COATING AND AND FINISHING FINISHING plasma process is started. Processing times range from one second to ten minutes, depending upon the material. This process is used in particular for localised, selective treatment before painting, bonding and printing, as well as for repairing paint damage. Pre-Treatment for Painting with Plasma Above all thin organic contamination such as auxiliary processing materials can be effectively removed with low-pressure and atmospheric plasmas. For example, fast and effective cleaning results can be obtained for oil films with thicknesses of up to 100 nm. In most cases air is used as the process gas for cleaning before painting processes, and the material removal rate increases along with oxygen concentration. The removal of inorganic contamination with plasma is only possible to a limited extent, and in some cases not at all. The surface is simultaneously cleaned and activated during plasma treatment. This dual function is based on the physical and chemical characteristics of the process: The atoms released in the low-pressure plasma “bombard” the surface of the component to be cleaned. This functions like a miniature sand-jet in the nano-range, thus removing organic contamination which adheres to the surface such as oil and grease, and to some extent inorganic contamination as well. With both low-pressure and atmospheric-pressure plasma, organic contamination is broken down into short, volatile chains, and is oxidised into water and carbon dioxide by means of chemical reaction with the oxygen. Il sistema del punto plasma per la verniciatura industriale è attrezzato con sistemi di alimentazione interamente automatizzati mediante unità di ac catastamento e scarica e nastro a rullo The plasma spot system for industrial painting is equipped with fully automated feed via a stacking unit, and discharge via a roller conveyor At the same time, free ions and electrons react with the surface, thus forming polar groups. Consequently, surface tension is adjusted to an ideal value for the subsequent painting process. Surface tensions of greater than 72 mN/m can be achieved in this way by means of plasma treatment. As a result, the surface becomes highly wettable which assures ideal painting conditions when water-based paints are used on metals, as well as when coating difficult to paint plastics, thus contributing to reduced scrap rates. Coatings for Good Adhesion and Corrosion Protection Plasmas can also be used to apply thin layers to metal surfaces, for example the siliceous precursor hexamethyldisilazane (HMDS), which promotes good adhesion to metals, as well as good chemical bonding of the paint. For example, the adhesion of epoxy Plasma Technology ▼ ▼
paints to metals can be improved with a coating of this sort. The deposition of temporary corrosion protection layers is also possible as an alternative to the use of oil. This coating has to be removed or activated before painting, but this can be accomplished simply and efficiently with a second run through the plasma system. This eliminates the necessity for the separate, wet-chemical cleaning step which is required for the application of oil which is currently common. Research institutes and industry are now working on the development of coatings which provide good temporary corrosion protection and promote good adhesion without further treatment before painting. Optimising Painted Surface In particular, low-pressure plasmas can also be used to improve resistance to scratching, and to increase the hardness of UV resistant paints. In this application, the UV component of a plasma generated from, for example, argon gas is used for better cross-linking of the UV resistant paint. With low-pressure plasmas, the benefits of UV resistant paints can also be taken advantage of for geometrically complex parts, which normally only coat the readily accessible areas under normal cross-linking conditions. The possibility of depositing layers onto surfaces in a targeted fashion during the plasma process makes it possible, for example, to furnish surfaces which have already been liquid painted with special characteristics. This includes the targeted deposition of glasslike layers in order to increase hardness and resistance to wear. ▼ ▼ CHEMICALS, CHEMICALS, PLANTS PLANTS AND AND EQUIPMENTS EQUIPMENTS FOR FOR SURFACE SURFACE TREATMENT TREATMENT PROCESS, PROCESS, COATING COATING AND AND FINISHING FINISHING e a bassa pressione. Per esempio, una pulizia veloce ed efficace è ottenibile nei film oleosi con uno spessore fino a 100 nm. Nella maggior parte dei casi, si utilizza l’aria come gas di processo per pulire prima di dare inizio al processo di verniciatura e il grado di rimozione del materiale aumenta parallelamente alla concentrazione di ossigeno. La rimozione dei contaminanti inorganici mediante la tecnica al plasma è possibile soltanto in modo limitato e, in alcuni casi, non è possibile del tutto. La superficie viene ripulita e attivata simultaneamente durante il trattamento al plasma. Questa doppia funzione si basa sulle caratteristiche fisiche e chimiche del processo: gli atomi Il test della corrosione su un componente d’acciaio galvanizzato con soluzione di NaCl al 5% a sinistra: materiale chiaramente corroso e non rivestito; a destra: materiale rivestito al plasma non corroso Corrosion test on a piece of galvanised steel sheet metal with 5% NaCl solution – left: uncoated, markedly corroded material; right: corrosion-free, plasma coated material La tensione superficiale è stata incrementata da 32 a 72 mN/m mediante trattamento al plasma, fornendo in questo modo una bagnabilità superiore Surface tension has been increased from 32 to 72 mN/m by means of plasma treatment, thus providing for significantly improved wettability Plasma Technology rilasciati nel plasma a bassa pressione “bombardano” la superficie del componente da ripulire. Questo processo agisce come una sabbiatura in miniatura su scala nanometrica, rimuovendo i contaminanti organici che aderiscono sulla superficie come le sostanze oleose e i lubrificanti, e, in una certa misura, anche i contaminanti inorganici. Con la tecnica al plasma a bassa pressione e atmosferica, i contaminanti organici si fratturano formando catene volatili e corte ossidandosi nell’acqua e nel biossido di carbonio mediante reazione chimica con l’ossigeno. Nel contempo, gli ioni liberi e gli elettroni reagiscono con la superficie formando gruppi polari. Di conseguenza, la tensione superficiale si adatta ai valori ideali in vista del processo di verniciatura successivo. Tensioni superficiali superiori a 72 mN/m sono ottenibili in questo modo mediante il trattamento al plasma. Di conseguenza, la superficie acquista alta bagnabilità garantendo le condizioni ideali per il processo di verniciatura nei casi in cui le pitture a base acquosa siano utilizzate su metalli e nei casi in cui si proceda al rivestimento di plastiche difficili da verniciare, con il vantaggio di una riduzione dei materiali di scarto. FINISHING TECHNOLOGY Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films (IST) Adesione soddisfacente e protezione dalla corrosione dei rivestimenti La tecnica al plasma può essere utilizzata per applicare strati di basso spessore su superfici metalliche, ad esempio il precursore silicico esametilsilossano (HMDS), che favorisce la buona adesione sui metalli e il legame chimico della pittura. Per esempio, l’adesione delle pitture epossidiche sui metalli può essere ottimizzata grazie a un rivestimento di questo tipo. La deposizione degli strati di protezione temporanei dalla corrosione è altresì possibile in alternativa all’utilizzo dell’olio. Questo rivestimento deve essere rimosso o attivato prima di verniciare, ma può essere eseguito semplicemente e in modo efficace con il sistema al plasma della durata di un secondo. Con questo si rimuove la necessità di procedere con la fase di ripulitura chimica in bagnato per separazione, richiesta per l’applicazione dell’olio, generalmente utilizzata. Gli istituti di ricerca e l’industria stanno attualmente lavorando allo sviluppo di p.v. che offrono una buona protezione temporanea e che favoriscono l’adesione senza dover eseguire ulteriori trattamenti prima del processo di verniciatura. Ottimizzare le superfici verniciate In particolare, la tecnica al plasma a bassa pressione può essere utilizzata per migliorare la resistenza alla scalfittura e per aumentare la durezza delle pitture resistenti agli UV. In questa applicazione, il componente UV del plasma, generato ad esempio dal gas argo viene utilizzato per migliorare la reticolazione della pittura resistente agli UV. Con le tecniche al plasma a bassa pressione, i vantaggi delle pitture resistenti agli UV possono concretizzarsi per la lavorazione di parti geometriche complesse, che normalmente rivestono solamente le aree facilmente accessibili, in condizioni di reticolazione ordinarie. La possibile deposizione di strati sulle superfici in maniera mirata durante l’attuazione del processo al plasma rende possibile, per esempio, lavorare superfici già verniciate con pittura liquida e particolari caratteristiche. Fra queste si cita la deposizione mirata di strati vetrosi per aumentare la durezza e la resistenza all’usura. Primerizzazione al plasma La tecnologia al plasma offre il vantaggio di una rapida risoluzione dei problemi nelle operazioni di giuntura e di verniciatura dei componenti realizzati con materiali diversi come il metallo e la gomma. In questo caso, un primer adeguato alle esigenze può depositarsi sul componente di gomma, in combinazione con le operazioni di pulitura e di attivazione. Da una parte, ciò consente di ottenere un legame permanente con la parte metallica e dall’altra, garantire un’adesione Pitture e Vernici - European Coatings • 3-4 / <strong>2010</strong> 33
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