LIMPIO, SEGURO Y EFICIENTE: TRATAMIENTO DE ALUMINIO CON PLASMA ATMOSFÉRICO Limpo, seguro e eficiente: tratamento de alumínio com plasma atmosférico

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1 Plasmatreat LIMPIO, SEGURO Y EFICIENTE: TRATAMIENTO DE ALUMINIO CON PLASMA ATMOSFÉRICO Limpo, seguro e eficiente: tratamento de alumínio com plasma atmosférico Inès A. Melamies Facts4You Bad Honnef, Alemania info@facts4you.de Foto de encabezamiento: Plasma Openair facilita la limpieza exhaustiva, la activación simultánea y la aplicación de nano recubrimientos de superficies de materiales. Foto de abertura: o plasma Openair permite a limpeza microfina, ativação simultânea e nano revestimento de superfícies de materiais. L a fuerza de unión permanente de un adhesivo o un recubrimiento con diferentes materiales, tal como plásticos, metales o vidrio requiere, por un lado, que la superficie del material sea muy limpia, y por el otro lado, que la energía superficial del sólido sea mayor que esta del adhesivo líquido o la pintura. Para cumplir con ambos requisitos existen diversos pretratamientos, pero el uso de sustancias químicas húmedas sigue siendo todavía la práctica más común. Un método, que puede sustituir por completo el pretratamiento químico, es la tecnología mediante cabezales de Plasma atmosférico, desarrollada hace 20 años por el constructor alemán de instalaciones Plasmatreat, y que, hoy en día, se utiliza a nivel mundial en casi todos los sectores de la industria. A aderência segura de adesivos e revestimentos em materiais como plástico, metal ou vidro, é essencial para que a superfície do material seja ultra limpa e a energia da superfície do material sólido seja mais elevada do que a tensão da superfície do líquido adesivo ou tinta. Existem vários métodos de prétratamento para conseguir essas duas condições, mas o mais utilizado ainda são as substâncias químicas líquidas. Um processo que pode eliminar completamente a necessidade de pré-tratamento químico é a tecnologia de jato de plasma atmosférico desenvolvida há 20 anos pela empresa de engenharia alemã, Plasmatreat, e atualmente utilizada em todo o mundo, praticamente em todos os setores da indústria. 42 N FEBRERO/FEVEREIRO - ipcm_ibérica/latino AMÉRICA magazine

2 APUESTA POR LA TECNOLOGÍA FOCO NA TECNOLOGIA La tecnología Plasma Openair proporciona, en segundos y en un sólo paso, la limpieza exhaustiva y libre de químicos y la activación simultánea de la superficie, especialmente de plásticos, aleaciones de aluminio, vidrio y cerámica (Ref. foto de encabezamiento). El resultado es una mejor humectación de la superficie y una adhesión permanente de los adhesivos, lacas, pinturas o espumas. El pegado, la impresión o el lacado se pueden realizar inmediatamente después del tratamiento. El método se puede integrar a la producción completamente automatizada y continua. Opcionalmente, el pretratamiento se lleva a cabo en o fuera de la línea de producción bajo presión atmosférica. Para el funcionamiento se requieren sólo aire comprimido y energía eléctrica, y por lo tanto, en 1 la producción se evita la emisión de COV (Compuestos Orgánicos Volátiles / Volatile Organic Compounds) desde el principio. Una característica especial de la tecnología Openair es el chorro de plasma prácticamente libre de potencial. Una propiedad, la cual amplia y simplifica en gran medida su aplicabilidad para la industria electrónica particularmente. La intensidad del chorro de plasma es tan alta, que se puede alcanzar velocidades de procesamiento de varios 100m/min. Limpieza y activación Sin el alto grado de activación, al cual que se somete, por ejemplo, un plástico no polar como el polipropileno, habrá problemas con la humectación, y la aplicación de recubrimientos sería imposible. Dr. Alexander Knospe, Gerente de Innovación de Plasmatreat explica los procesos químicos: Durante el pretratamiento con plasma, la energía superficial del plástico se aumenta de manera significativa, por lo que en la superficie se forman grupos polares, tales como funciones hidroxilo. Así, por un lado, se hace posible la humectación de la superficie completa con la pintura o el adhesivo y, por otro lado, su enlace covalente con la superficie, es decir una unión muy estable de los átomos. El resultado es una pintura homogénea y O processo com plasma Openair produz a limpeza microfina sem produtos químicos e a ativação simultânea de superfícies de materiais, especialmente plástico, ligas de alumínio, vidro e cerâmica, em uma só etapa, em questão de segundos (foto de abertura). O resultado é a elevada molhabilidade da superfície e a adesão estável duradoura de adesivos, tintas, vernizes e espumas. A colagem, impressão ou revestimento podem ser realizados imediatamente após o tratamento. O processo é indicado para processos de produção contínuos e totalmente automatizados. O pré-tratamento pode ser realizado sob condições em linha ou fora da linha de produção, como previsto. Como o processo usa apenas ar comprimido e energia elétrica, desde o início, se evitam as emissões VOC (compostos orgânicos voláteis) durante a produção. Um elemento interessante do processo Openair é o feixe de plasma praticamente sem potencial, um fator que amplia e simplifica muito a sua aplicação, especialmente para a indústria eletrônica. A intensidade do feixe de plasma é tão alta que as velocidades de tratamento podem alcançar vários 100 m/min. Limpeza e ativação Sem o elevado nível de ativação que um plástico não polar, como o polipropileno, recebe durante o processo com plasma, surgiriam problemas de umidade, tornando impossível o revestimento. O diretor de inovações da Plasmatreat, Dr. Alexander Knospe, explica os processos químicos: Durante o pré-tratamento com plasma, a energia da superfície do plástico aumenta substancialmente, pois são criados grupos polares, como grupos hidroxilos, na superfície. O efeito disto é duplo: em primeiro lugar, a tinta ou o adesivo consegue molhar completamente a superfície e, em segundo lugar, forma ligações covalentes, i.e., ligações atômicas muito estáveis, na superfície. Plasmatreat 1 El diagrama muestra una superficie no polar de plástico, tratada con plasma, como función de la distancia y la velocidad. Después del tratamiento la superficie ya es polar y la energía superficial ha aumentado >72mJ/m² con una gran ventana de proceso. A figura mostra uma superfície de plástico não polar pré-tratada como uma função de distância e velocidade com plasma. O tratamento torna a superfície polar e a energia da superfície sobe para >72 mj/m² (72 dyne) com ampla abertura de processo. ipcm_ibérica/latino AMÉRICA magazine - FEBRERO/FEVEREIRO N. 1 43

3 LIMPIO, SEGURO Y EFICIENTE: TRATAMIENTO DE ALUMINIO CON PLASMA ATMOSFÉRICO LIMPO, SEGURO E EFICIENTE: TRATAMENTO DE ALUMÍNIO COM PLASMA ATMOSFÉRICO 2 Espectroscopia infrarroja: durante la limpieza exhaustiva, Plasma Openair limpia la superficie de metal de todas las impurezas y la contaminación orgánica, tal como aceites y grasas, así como el agua en la capa límite. Medição espectroscópica com infravermelhos: limpando as superfícies de metal a um nível microfino, o Plasma Openair elimina toda a sujeira e contaminantes orgânicos, como óleo e graxa, e também a água que adere à interface. la adhesión permanente de los pegados y recubrimientos también en condiciones de máxima utilización. Las pruebas de Plasmatreat han demostrado que, por el pretratamiento de plasma, la energía superficial de materiales de plástico se puede aumentar a más de 72 mj/m² (Fig. 1). El tratamiento con plasma atmosférico Openair de superficies metálicas es la condición fundamental para los procesos posteriores de aplicación de lacado y una alta protección contra la corrosión. El plasma limpia la superficie de metal de todas las impurezas y la contaminación orgánica, tal como aceites y grasas, así como el agua en la capa límite (Fig. 2). Simultáneamente se realiza la activación de la superficie. El tratamiento es muy uniforme, los resultados del pretratamiento son reproducibles y los parámetros ajustados se controlan por un sistema de monitoreo computarizado. A través de esta tecnología de plasma se elimina por completo la necesidad de un pretratamiento adicional con capa de primer a base de solventes o el cepillado y el lavado de superficies. 2 Plasmatreat Sustitución de cromado Los métodos convencionales de cromado tratan el componente completo. Las partes a las que no se debería aplicar el recubrimiento, tienen que ser cubiertas por máscaras o hay que remover la capa en un paso siguiente. Ya que el adhesivo se aplica sólo a una parte pequeña del componente a tratar, el pretratamiento automatizado y selectivo es de interés particular para los fabricantes. El pretratamiento de las superficies a pegar se realiza muy seguido por la aplicación manual de detergentes que contienen solventes, decapantes o agentes de adhesión. Un O resultado é um acabamento de pintura homogêneo e adesão estável duradoura de adesivos e revestimentos, mesmo sob condições de carga muito exigentes. Os testes na Plasmatreat demonstraram que, em muitos casos, os valores de energia de superfície em excesso de 72mJ/m² (72 dyne) podem ser obtidos quando os plásticos são pré-tratados com esta tecnologia de plasma (fig. 1). No caso dos metais, o tratamento por plasma atmosférico Openair cria a condição necessária decisiva para os processos de pintura subsequentes ou para alcançar um alto grau de proteção contra a corrosão. O plasma limpa a superfície do metal, removendo toda a sujeira e os contaminantes orgânicos, como óleos e graxas, além da água, que aderem à interface (fig. 2). A ativação é realizada simultaneamente. O tratamento é extremamente uniforme. Os resultados do pré-tratamento são reproduzíveis e as definições de parâmetros são monitoradas com o auxílio de um sistema de controle do processo por computador. Esta tecnologia de plasma elimina totalmente a necessidade de pré-tratamento adicional envolvendo primers à base de solventes ou lavagem e escovamento da superfície. Distribuição com cromagens Os processos de cromagem convencionais tratam o componente inteiro. As áreas que não necessitam de revestimento devem ser mascaradas ou, depois de aplicado, o revestimento deve ser removido dessas áreas, em uma fase sucessiva. Como, na maioria dos casos, apenas uma pequena área do componente entra em contato com algum adesivo, um pré-tratamento automatizado, localizado, seria muito interessante para os fabricantes. Muitas vezes, as superfícies que devem ser coladas também são pré-tratadas com a aplicação manual de detergentes à base de solventes, fluidos de decapagem ou promotores de aderência. Este método além de ser caro e instável, também representa um risco potencial para a saúde dos operadores. A combinação do plasma Openair e de sua tecnologia irmã, PlasmaPlus, oferece uma alternativa ecológica segura 44 N FEBRERO/FEVEREIRO - ipcm_ibérica/latino AMÉRICA magazine

4 HECHOS APUESTA DESTACADOS POR LA TECNOLOGÍA DEL MES FOCO DESTAQUES NA TECNOLOGIA DO MÊS método costoso, inestable, además probablemente nocivo para la salud del usuario. Una alternativa ecológica y muy eficiente es la combinación de Plasma Openair y su tecnología hermana PlasmaPlus. Mientras el primer método se ocupa de la limpieza exhaustiva y la activación de la superficie, el segundo proporciona a continuación la aplicación de un recubrimiento funcional. La plasma polimerización, la tecnología innovadora, desarrollada y patentada en cooperación con el Instituto Alemán de Investigación Fraunhofer IFAM, Bremen no necesita una cámara de vacío. La tecnología proporciona por primera vez la aplicación área-selectiva de plasma recubrimiento de superficies de materiales bajo ambiente normal. La capa adhesiva y anticorrosiva proporciona no sólo una buena protección contra la corrosión, sino también una excelente base para muchos adhesivos (Fig. 3). Knospe dice: Para crear la capa, al plasma atmosférico se agrega un compuesto orgánico de silicio. El plasma, altamente excitado, causa la fragmentación del compuesto y éste se dispersa sobre la superficie formando una capa hialina (Fig. 4). No obstante, la composición química puede variar según la aplicación. Actualmente, PlasmaPlus se utiliza en gran escala para superficies de aluminio en la tecnología solar y en la construcción de vehículos. Comparado con otras tecnologías para aplicación de recubrimientos, las ventajas de este método están, además en la integración en línea, ante todo, en la aplicación selectiva del recubrimiento. La protección contra la corrosión es muy eficaz especialmente para aleaciones de aluminio. La capa protege el aluminio durante varios días en comparacion con el método de niebla salina (DIN50021) sin transformar ópticamente la superficie de metal. Aplicación de recubrimientos con plasma en la producción de automóviles Desde hace muchos años, en TRW Automotive, líder mundial en sistemas de seguridad para vehículos, la tecnología Openair-PlasmaPlus se utiliza en carcasas de bomba de motor para mejorar la dirección asistida. A fin de evitar la corrosión, a las costuras adhesivas de las superficies metálicas de componentes relacionados con la seguridad se aplica un recubrimiento de protección selectiva. El recubrimiento se aplica en línea y asegura la máxima e altamente eficiente. Enquanto a primeira proporciona uma limpeza ultrafina e a ativação da superfície, a segunda permite que o revestimento funcional seguinte seja aplicado imediatamente. A nova tecnologia de polimerização PlasmaPlus, patenteada e desenvolvida em colaboração com o instituto de pesquisa alemão Fraunhofer IFAM, em Bremen, não precisa de câmara de vácuo. Ela permite, pela primeira vez, a aplicação de revestimento com plasma, em zonas localizadas de superfícies de materiais, em condições ambientais normais. O revestimento com promotor de aderência, com efeitos anticorrosivos, não só proporciona um alto grau de proteção contra a corrosão, mas é também uma excelente base adesiva para muitos adesivos (fig. 3). Knospe: Um composto de organosilicio é adicionado ao plasma a pressão atmosférica para produzir um revestimento. Devido à excitação de alta energia no plasma, este composto é fragmentado e depositado como um filme vítreo na superfície (fig. 4). A composição química pode variar dependendo da aplicação em questão. Procesos eficientes y soluciones seguras. Resultados superiores en el tratamiento de superficies. Empresas líderes en sus sectores apuestan por sistemas de destilación al vacío para tratar las aguas de enjuague ya usadas procedentes de la limpieza de piezas. Beneficíese usted también: gracias a la innovativa tecnología VACUDEST usted obtiene aguas de enjuague de alta calidad y primer orden, las cuales obtienen resultados destacados en los procesos de tratamiento de superficies. Contáctenos: nuestros expertos desarrollan con usted soluciones seguras y eficientes. Visítenos en la Feria PaintExpo en Karlsruhe (Alemania): 19 al 22 abril 2016, pabellón 1, stand 1125 H2O GmbH Wiesenstrasse Steinen Germany Telefon: Fax: H2O GmbH info@h2o-de.com Germany info@h2o-de.com

5 LIMPIO, SEGURO Y EFICIENTE: TRATAMIENTO DE ALUMINIO CON PLASMA ATMOSFÉRICO LIMPO, SEGURO E EFICIENTE: TRATAMENTO DE ALUMÍNIO COM PLASMA ATMOSFÉRICO 3 La capa adhesiva y anticorrosiva, utilizada en el método PlasmaPlus proporciona no sólo una buena protección contra la corrosión, sino también una excelente base para muchos adhesivos. No processo PlasmaPlus o filme promotor de aderência anticorrosivo, não só proporciona um alto grau de proteção contra a corrosão, mas também uma boa superfície de colagem para muitos adesivos. 4 La imagen muestra el corte transversal de una capa de PlasmaPlus con un espesor de aprox. 100 nm, 50,000 veces amplificación por SEM (microscopio electrónico de barrido). Corte transversal de uma camada PlasmaPlus de aproximadamente 100 nm de espessura (ampliação de vezes, com microscópio eletrônico). protección contra la penetración de la humedad. La aplicación del recubrimiento con plasma atmosférico juega un papel muy importante. Los ensayos de corrosión en agua de mar acidificada con ácido acético (SWAAT del inglés - Sea Water Acetic Acid Test) mostraron que las costuras adhesivas de las carcasas de aluminio fundido por presión tratadas con plasma sufren una corrosión diez veces más lenta en comparación con las componente no tratados. Perfiles de alumínio libre de cromo En general, los perfiles de aluminio para el interior, como por ejemplo los perfiles de puertas o ventanas, se pintan o laminan para fines decorativos. El revestimiento es de papel decorativo con alta calidad de la impresión o de láminas de plástico especiales y da a los perfiles un excelente aspecto óptico. En el exterior, los productos que obtienen revestimientos de láminas son repisas de ventanas o postes de rejas. El pegado sobre superficies de aluminio es muy complicado puesto que el metal tiene la capacidad de oxidarse. El óxido penetra en la superficie y provoca que, 3 Saint-Gobain 4 a largo plazo, el pegado pueda despegarse de la superficie por el impacto del clima y los cambios de temperatura. Por esta razón se requiere la aplicación de una capa protectora, aunque hoy en día la aplicación de cromado es el estado de arte en el pretratamiento de perfiles de aluminio. El proceso está basado en hasta A tecnologia PlasmaPlus já é amplamente aplicada em superfícies de alumínio em setores como a engenharia solar e a construção de veículos. Além do seu uso em linha, a principal vantagem em comparação com outros métodos de revestimento é principalmente a sua capacidade de revestimento localizado. O efeito anticorrosão é especialmente eficaz em ligas de alumínio. A camada consegue proteger o alumínio por vários dias contra a névoa salina direta (DIN 50021), sem afetar a aparência do metal. Revestimento com plasma na produção de automóveis A TRW Automotive, líder do mercado global para os sistemas de segurança de veículos, aplicou as tecnologias Openair-PlasmaPlus em alojamentos da bomba do sistema de direção, por muitos anos. A fim de evitar a corrosão deste componente essencial para a segurança, as juntas coladas das superfícies do componente metálico recebem um revestimento localizado sob pressão atmosférica. O revestimento é aplicado em linha e oferece a melhor proteção possível contra a penetração de umidade. O revestimento com plasma a pressão atmosférica desempenha um papel fundamental aqui. O teste SWAAT (Sea Water Acetic Acid Test) mostrou que as juntas coladas de alojamentos de alumínio fundido protegidas por plasma apresentam uma taxa de corrosão rastejante cerca de dez vezes mais lenta do que os componentes não tratados. Plasmatreat Perfis de alumínio sem cromo Os perfis de alumínio para áreas internas, como perfis de portas ou decorações para janelas são geralmente pintados ou encapados com lâminas, para fins decorativos. O revestimento é feito com papéis decorativos impressos de alta qualidade ou folhas de plástico especiais que dão uma aparência superior aos perfis. Na área exterior, elementos como peitoris e mourões são revestidos com folhas metálicas. A obtenção de uma ligação adesiva em superfícies de alumínio, no entanto, é uma tarefa bastante difícil, pois o 46 N FEBRERO/FEVEREIRO - ipcm_ibérica/latino AMÉRICA magazine

6 HECHOS APUESTA DESTACADOS POR LA TECNOLOGÍA DEL MES FOCO DESTAQUES NA TECNOLOGIA DO MÊS diez pasos de inmersión, entre otros, en un baño de cromo y deja las aguas residuales tan contaminadas, que se necesita un costoso tratamiento de depuración. En la logística de producción, el cromado es un paso adicional de ennoblecimiento, que se realiza antes del revestimiento en láminas y cuesta hasta 30 céntimos de euro por metro para perfiles más grandes y de forma compleja. Dado que la velocidad típica del proceso de envolvimiento es 20-30m/min, es comprensible el deseo de reducir los costos. Pero además de este deseo, existe la exigencia de un método ecológico que no utiliza metales pesados. La tecnología Openair cumple con ambos requisitos (fig. 5). Gracias a la integración fácil de las toberas de plasma, el pretratamiento de perfiles de aluminio se puede realizar directamente en la máquina recubridora. La posición superpuesta de las toberas en la superficie a envolver asegura un pretratamiento efectivo, en particular para perfiles usados en el interior. Si hay que cumplir con mayores exigencias ambientales y climáticas, PlasmaPlus proporciona un nano-recubrimiento que ofrece la base óptima para adhesivos de revestimiento. Resumen La tecnología Openair es un método de pretratamiento ecológico y muy económico. Con él se puede no sólo simplificar el proceso y reducir los gastos de operación, sino también aumentar el rendimiento y la calidad del producto de manera significativa. Todas las toberas utilizadas son completamente compatibles con los sistemas robóticos y el usuario las puede integrar directamente en las nuevas o ya existentes líneas de producción. El método se puede integrar en el proceso continuo y completamente automatizado de producción y se destaca tanto por su eficacia como, ante todo, por su alta fiabilidad y reproducibilidad. Plasmatreat 5 material tende a formar óxidos na superfície. Esses óxidos migram para a superfície do ligante, às vezes causando deslaminação quando expostos aos agentes atmosféricos e variações de temperatura. Por este motivo, é preciso aplicar um revestimento de proteção e a cromagem é a última palavra em tecnologia de pré-tratamento de superfície para perfis de alumínio. O processo envolve a imersão até dez vezes em banhos contendo cromo, o que produz águas residuais contaminadas que necessitam de tratamento extensivo. Em logística de produção, a cromagem é utilizada como uma fase de refinação adicional antes da embalagem. Na produção de perfis complexos e de grandes dimensões, isso pode representar custos de até 30 centavos de euro por metro. Dado que as velocidades normais do acondicionamento são de aproximadamente 20 a 30 m / min, é compreensível que se queira reduzir esse custo. Além da necessidade de redução de custos, há também a exigência de um processo mais ecológico, que não use metais pesados. A tecnologia de plasma Openair visa essas duas preocupações (fig. 5). Graças à facilidade de integração dos bicos de plasma, o prétratamento de perfis de alumínio pode ser feito diretamente na máquina de embalar. Durante esse processo, os bicos são posicionados em sobreposição na direção das superfícies que devem ser embaladas, permitindo, assim, um pré-tratamento completo para perfis de interiores. Outros requisitos em matéria de influências ambientais e térmicas são preenchidos pela PlasmaPlus, cujo revestimento nano fornece uma superfície adesiva ideal para adesivos de embalagem. Resumo A tecnologia de plasma descrita acima é um processo de pré-tratamento ecológico e econômico. Ela não só pode reduzir as etapas do processo e diminuir os custos operacionais, mas também aumenta significativamente o rendimento e a qualidade do produto. Todos os sistemas de bicos utilizados são totalmente compatíveis com aplicações em robótica e podem ser integrados em linhas de produção novas ou existentes, a qualquer momento, pelo usuário. A técnica, adequada para processos de produção totalmente automatizados e contínuos, além de ser altamente eficaz, também demonstra um alto nível de confiabilidade e reprodutibilidade do processo. 5 La tobera rotativa realiza limpieza exhaustiva y activación de la barra de aluminio. El recubrimiento subsiguiente PlasmaPlus puede sustituir por completo el cromado antes del envolvimiento. Um bico rotativo realiza a limpeza microfina e a ativação do acabamento de alumínio. Um revestimento PlasmaPlus sucessivo elimina completamente a cromagem, antes do processo de embalagem. ipcm_ibérica/latino AMÉRICA magazine - FEBRERO/FEVEREIRO N. 1 47