TECNOLOGÍAS LIMPIAS EN EL SECTOR TEXTIL TRATAMIENTO MEDIANTE TÉCNICAS DE PLASMA PARA MEJORA DE PROPIEDADES EN SUBSTRATOS POLIMÉRICOS

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "TECNOLOGÍAS LIMPIAS EN EL SECTOR TEXTIL TRATAMIENTO MEDIANTE TÉCNICAS DE PLASMA PARA MEJORA DE PROPIEDADES EN SUBSTRATOS POLIMÉRICOS"

Héctor Río Vázquez
hace 6 años
Vistas:

1 TECNOLOGÍAS LIPIAS EN EL SECTOR TEXTIL TRATAIENTO EDIANTE TÉCNICAS DE PLASA PARA EJORA DE PROPIEDADES EN SUBSTRATOS POLIÉRICOS Sostenibilidad en las Empresas (10 noviembre 2009, AITEX Alcoi) aría Blanes Company (Responsable G. I. Acabados Técnicos y Confort)

2 Tratamiento de superficies Tecnología de plasma - Plasma a baja presión - Plasma por descarga corona Consecuencias y resultados Conclusiones

3 Tratamiento de superficies Procesos químicos o físicos que modifican la superficie de un material mejorando sus propiedades superficiales, tales como corrosión, dureza, humectabilidad, adhesión, sin afectar a las propiedades generales del material tratado. Directamente Indirectamente mediante la deposición de una capa de algún otro material.

4 Tratamiento de superficies Principales técnicas de tratamiento superficial empleadas sobre textiles y plásticos, y sus características principales. Humectación (mojabilidad) ejora adhesión P atmosfér. T ambiente Bajo coste equipos Proceso en seco Coste global Ecológico Plasma BP SÍ SÍ NO SÍ NO SÍ edio Sí Plasma Corona Electron beam SÍ SÍ SÍ SÍ SÍ SÍ Bajo Genera O 3 Limitada NO NO SÍ NO SÍ Alto Sí UV-coat SÍ SÍ SÍ SÍ SÍ NO edio Sí

Tecnología de plasma para modificación superficial de substratos poliméricos El plasma está considerado el cuarto estado de la materia, consistiendo en la ionización (parcial o total) de un gas o

5 Tecnología de plasma para modificación superficial de substratos poliméricos El plasma está considerado el cuarto estado de la materia, consistiendo en la ionización (parcial o total) de un gas o mezcla de gases, gracias a la aplicación de un campo eléctrico entre dos electrodos. Se generan especies activas (electrones, iones, radicales libres ) que interaccionan con las capas más exteriores del sólido, modificándolo a nivel superficial. Plasmas generados de manera natural o artificial

6 Tecnología de plasma para modificación superficial PLASA de substratos poliméricos La elevada reactividad de dichas especies activas presentes en el plasma provocará efectos superficiales de: - Limpieza. - Activación/modificación. -Deposición (plasmapolimerización). + * º GAS e e + ~ * e * + º ~ º SUBSTRATO e º + ~ + e * º * e * VACIO :GAS; *:OLECULAS EXCITADAS; ª:RADICALES; e:electrones; +: CATIONES; ~: FOTONES

7 Tecnología de plasma para modificación superficial de substratos poliméricos Pueden emplearse diversos gases en la generación de plasma, dependiendo de la técnica empleada y del efecto a conseguir: Gases de naturaleza inorgánica (O 2, N 2, aire, gases nobles ): efectos de limpieza y/o activación superficial. Gases de naturaleza orgánica (hidrocarburos o compuestos de Si-reactivos orgánicos como el hexametildisiloxano, HDSO) se podrá obtener el efecto de deposición/plasmapolimerización.

8 Tecnología de plasma para modificación superficial de substratos poliméricos Hay diferentes formas de inducir la ionización de los gases, en función de la tecnología aplicada: Descarga luminiscente Glow discharge. Descarga corona. Descarga barrera dieléctrica.

Plasma a baja presión Este tipo de plasma (también conocido como descarga luminiscente o glow discharge ) se genera en cámaras de reacción a presiones muy reducidas (entre 0,1 y 1 mbar).

9 Plasma a baja presión Este tipo de plasma (también conocido como descarga luminiscente o glow discharge ) se genera en cámaras de reacción a presiones muy reducidas (entre 0,1 y 1 mbar). Es el método que permite tratamientos con más uniformidad y reproducibilidad de resultados. El plasma con esta tecnología se obtiene aplicando una diferencia de potencial entre pares de electrodos, mediante un generador de energía, que puede ser de baja frecuencia (50 Hz) o radiofrecuencia (40 khz a 13,56 Hz) ionizando así el gas de tratamiento.

10 Plasma a baja presión Las principales ventajas que aporta esta técnica son la homogeneidad del tratamiento, necesaria para mejorar las propiedades humectantes y de adhesión de los substratos tratados, así como la posibilidad de trabajar con distintos tipos de gases y conseguir tanto superficies hidrófobas como hidrofílicas. Las desventajas principales son que se trata de un proceso discontinuo al tener que trabajar a bajas presiones, por lo que material es tratado por lotes, así como el elevado coste de los equipos.

Plasma por descarga corona Se produce al aplicar un voltaje elevado (del orden de kv) entre un par de electrodos metálicos de geometría determinada.

11 Plasma por descarga corona Se produce al aplicar un voltaje elevado (del orden de kv) entre un par de electrodos metálicos de geometría determinada. El substrato en forma de film/lámina pasa por el espacio libre entre los electrodos y es tratado mediante el aire ionizado a presión atmosférica. El aire ionizado mediante descarga corona es el causante del aumento de la energía superficial de los materiales tratados y, por tanto, del aumento en la hidrofilidad y la capacidad de adhesión.

arriba derecha: luz emitida por el plasma corona generado.

12 Plasma por descarga corona Arriba izquierda: electrodo cilíndrico dieléctrico y paso del no tejido por la estación de tratamiento; arriba derecha: luz emitida por el plasma corona generado. Abajo: electrodo superior e inferior, con el no tejido entre ellos, listo para ser tratado.

13 Plasma por descarga corona El nivel de tratamiento depende de factores tales como el tipo de material a tratar, la potencia suministrada y la velocidad de paso del substrato. El tratamiento en continuo es la principal ventaja de esta técnica. Por el contrario, las desventajas que presenta la tecnología de descarga corona para el tratamiento de polímeros hacen referencia a cierta no homogeneidad del tratamiento, a la limitación de utilizar únicamente aire como gas de tratamiento y a la generación de ozono, al ionizar el aire.

14 Consecuencias y resultados - ejora del escaso carácter hidrofílico de las fibras sintéticas. - ejora de la capacidad de adhesión en los tejidos tratados y en láminas, films o membranas, y más receptividad hacia productos de acabado en tejidos (para recubrimiento o fulardado). - Aumento de la capacidad de absorción de colorantes. - Incremento de la microrrugosidad de las fibras, generándose en el caso de la lana un efecto antipilling/antienfieltrado. - ejora de las propiedades mecánicas en laminados ( R pegado). - ejora de la capilaridad y de la penetración de la tintura. - Limpieza superficial.

15 Consecuencias y resultados Humectación (mojabilidad) Hidrofobicidad Recuper. arrugas Antienfieltrado Tintura/ estampación Capacidad adhesiva Lino aire/ar/n 2 /O 2 SF 6 Seda aire SF 6 Algodón aire/ar/n 2 /O 2 HDSO NH 3 Lana aire O 2 aire/ar/n 2 /O 2 Poliéster N 2 /O 2 He/H 2 /N 2 O 2 PP CO 2 /O 2 N 2 /O 2 PET film He/H 2 /Ar/N 2 /O 2 N 2 /O 2 PE / PP film aire/o 2 N 2 /aire/o 2 PTFE film He/H 2 /Ar/NH 3 He/H 2 /Ar/NH 3

Consecuencias y resultados Gota de agua sobre film sin tratamiento (izqda) y sobre film tratado durante 2 min con plasma de O 2 a baja presión (dcha).

16 Consecuencias y resultados Gota de agua sobre film sin tratamiento (izqda) y sobre film tratado durante 2 min con plasma de O 2 a baja presión (dcha). Se pasa de algo más de 90º a poco más de 40º. El aumento de la mojabilidad se relaciona con el incremento de la energía superficial del material y, por tanto, con la mejora de la capacidad adhesiva del substrato polimérico.

17 Ángulo de contacto (º) Energía superficial (mj/m 2 ) Consecuencias y resultados El aumento de mojabilidad se traduce en disminuciones del ángulo de contacto de los materiales e incremento de la energía superficial Film de PE. agua glicerol 60 Film de PE No tratado 2 min O 2 (baja presión) 2 min N 2 (baja presión) 500 W;15 m/min (corona) 0 No tratado 2 min O 2 (baja presión) 2 min N 2 (baja presión) 500 W;15 m/min (corona)

R mecánica delaminado (N) Consecuencias y resultados Al laminar un film de PE sobre espuma poliolefínica (usando PU reactivo como adhesivo), se obtienen estos valores de resistencia al delaminado: el

18 R mecánica delaminado (N) Consecuencias y resultados Al laminar un film de PE sobre espuma poliolefínica (usando PU reactivo como adhesivo), se obtienen estos valores de resistencia al delaminado: el film no tratado tiene una pobre adherencia, mientras que el tratado ha experimentado una notable mejora al delaminado No tratado 2 min O 2 (baja presión) 2 min N 2 (baja presión) 500 W;15 m/min (corona)

19 Consecuencias y resultados ejora de la mojabilidad en un tejido flocado de PA6,6 (tratado 1 min con plasma de O 2 ). ejora de la estabilidad en la estampación de un tejido de rizo de PES (tratado 1 min con plasma de O 2 ).

20 Consecuencias y resultados ESTABILIDAD TEJIDO ALGODÓN PLASAPOLIERIZADO FRENTE LAVADOS 40ºC , , ,374 98,618 95,58 95,019 94,512 90,672 89,672 90,144 91,106 90,026 84,75 83,604 84,1 84,761 84,197 84,938 82,709 81,941 Angulo de contacto q) ( ,368 68,28 60,243 50,924 46,918 42,393 39, Tiempo (s) Tejido sin tratar Tejido tratado con 10 min monómero Primer lavado Segundo lavado Tercer lavado Cuarto lavado Quinto lavado

21 Conclusiones La tecnología de plasma es una alternativa de pretratamiento donde de un modo seco, amigable con el medioambiente y eficiente a nivel de coste, sin operaciones manuales ni uso de productos químicos, se modifica la superficie de un textil o film polimérico a nivel microscópico, para hacerlo más receptivo a la sustancia que se vaya a aplicar (líquidos, resinas, adhesivos ) o para inducirle carácter hidrofílico o hidrofóbico en vistas a una aplicación final concreta.

Conclusiones La tecnología de descarga corona es una técnica ampliamente utilizada con éxito sobre substratos plásticos en forma de films para aumentar la afinidad

22 Conclusiones La tecnología de descarga corona es una técnica ampliamente utilizada con éxito sobre substratos plásticos en forma de films para aumentar la afinidad de tintas y adhesivos, estando actualmente en estudio su aplicación sobre textiles para aumentar la hidrofilidad y la capacidad de adhesión de las fibras sintéticas.

23 AITEX, centro de investigación e innovación, y servicios técnicos avanzados para los sectores textil, confección y textiles técnicos

Documentos relacionados

Fabricación baterías LITIO - POLIMERO

1 Fabricación baterías LITIO - POLIMERO FABRICACIÓN El proceso general de la fabricación de las baterías de litio polímero se resume en: Aleación del cátodo de litio, generación de un lingote, extrusión,