L’ACTIVATION ET LA FONCTIONNALISATION DES · Risques de « sur-traitement », déformations de...

L’ACTIVATION ET LA FONCTIONNALISATION DES

PIÈCES ET DES FILMS :

DE NOUVELLES MÉTHODES DE TRAITEMENT

CORONA ET PLASMA

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SYSTEMES ET TECHNOLOGIES

DE TRAITEMENT DE SURFACE

Titre du document - 23/04/2012

Décembre 2011 : Création de STTS grâce à

la reprise de la Société de Transfert

Technologique, fabricant français de

systèmes Corona et spécialiste des

solutions de traitement de surface depuis

plus de 30 ans.

développement du CA, soit plus de 900K€

en 2014

Plus de 3500 systèmes en fonctionnement

en France et dans le monde (Europe, Japon,

USA, Rep. Tchèque, Canada, Chine…)

Nombreux partenariats avec intégrateurs

et fabricants de machines, fabricants de

colles, d’encres, laboratoires & centres de

recherches, universités…

Solutions techniques autonomes ou

intégrées sur lignes de production grâce

à l’étude et la conception sur-mesure

effectuée au préalable.

LES FAITS : la tension de surface, notamment des plastiques, peut être trop faible pour permettre une bonne adhésion

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CŒUR DE METIER : LE TRAITEMENT DE SURFACE


Le dépôt d’une couche (peinture, vernis, adhésif, métal, ..)

sur un support solide met en présence deux couches de

faible épaisseur situées en extrême surface, aussi bien du

support que du dépôt. Leurs épaisseurs sont de quelques

nanomètres et déterminent ainsi une zone, communément

appelée interface. Elle est le lieu de l’existence ou non de

liaisons adhésives.

Mécaniquement, l’énergie (ou tension) de surface,

s’exprime comme une force s’opposant à un accroissement

de surface et rapportée à l’unité de longueur. Plus l’énergie

de surface du support est élevée, plus les interactions

interfaciales sont importantes et augmentent les coefficients

d’adhésion.

L’ancienne détermination industrielle de l’unité s’exprimait en

DYN/cm2 mais peut également être exprimée en mN/m.

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Réactifs de mesure de tension de

surface en flacons

Mesure d’angle de contact de

goutte d’eau Goniomètre électronique

COMMENT MESURER LA TENSION DE SURFACE ?

En Laboratoire : mesure d’angle de contact d’une goutte d’eau

Lors d’essais (plan d’expérience) ou en production atelier : les réactifs normalisés

Réactifs de mesure de tension de

surface en stylos

Avant

activation

Après

activation

OBJECTIF : Faire de l’impression, du collage, de la mise en peinture, de l’application de vernis, du moussage ou de l’enduction sur matières plastiques …

en d’autres mots : faire adhérer un produit …..

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QUE CHERCHE-T-ON A OBTENIR AVEC

UN TRAITEMENT DE SURFACE CLASSIQUE ?


Sur une diversité de matières et de substrats

PP, PE et tous types de polymères thermoplastiques ou thermodurcissables

Elastomères, caoutchoucs

Composites

Métaux, pièces carbonées

Verre …. et même du cuir, du bois…

6 Titre du document - 23/04/2012

Sur toutes formes simples ou complexes

Films, étiquettes, papier

Plaques souples, rigides, fines ou épaisses

Pièces en forme (injectées, thermoformées …)

Profilés


dans tout domaine d’activité industriel

Automobile/Aéronautique

Emballage/ Packaging

Electronique / Electricité

Médical / Pharma / Cosmétique

Construction / Bâtiment

Electroménager …


Abrasion de surface : amélioration

de la rugosité (ancrage mécanique)

Nettoyage chimique : bains de

solutions chimiques

UV + Primaires d’accrochage

Flammage

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QUELLES SONT LES METHODES ACTUELLEMENT UTILISEES ?


Inconvénients majeurs :

Altération possible de l’aspect de surface

(surfaces fragiles, translucides …)

Création de poussières ou polluants de surface

Utilisation de produits chimiques peu

écologiques

L’utilisation de produits chimiques est contraire à

aux directives REACH européennes.

Coût des produits chimiques : consommation

permanente (coût à répercuter sur prix pièce)

Risques de « sur-traitement », déformations de

surfaces (surchauffe)

Qualité parfois inégale des résultats et

contraintes de réglages,

Si utilisation du flammage (parfois

incontournable), nécessité d’utiliser des systèmes

sécurisés (coûts assurance, obligation d’avoir un

circuit sécurisé d’alimentation de gaz …)

Le Traitement CORONA

Le Traitement Plasma à Pression atmosphérique

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D’AUTRES MÉTHODES PEUVENT ÊTRE UTILISÉES :

LE TRAITEMENT PAR DECHARGE ELECTRIQUE

CORONA OU PLASMA


Le bombardement des surfaces de polymère par les

particules (ions, électrons, radicaux …) provenant des

décharges électro-magnétiques scinde les liaisons

covalentes carbone-hydrogène et carbone-carbone pour

former des radicaux libres principalement.

Ces radicaux peuvent se conserver, se recombiner entre

eux, réagir avec l’oxygène et aboutir à la formation de

sites chimiques polaires et/ou amorcer une réaction de

greffage, en présence d’un composé approprié (gaz autre

que l’air).

La durabilité des traitements (intervalle de temps entre le

traitement et l’application d’un dépôt) est directement lié à

la durée de vie et au devenir des radicaux libres créés en

surface.

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REACTION PHYSICO-CHIMIQUE DE SURFACE

LORS DU TRAITEMENT ELECTRIQUE


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REACTION PHYSICO-CHIMIQUE DE SURFACE

LORS DU TRAITEMENT ELECTRIQUE


La décharge corone ( ou effet Corona) est une décharge

électrique créée dans un champ électrique de très haute

tension au travers d’un espace et aucune température

n’est générée.

Dans cet environnement, les électrons, ions, radicaux

viennent greffer sur la surface, entre autres, les particules

d’oxygène et d’azote présentes dans l’air.

La décharge plasma est un arc électrique de faible tension

mais de courant important créée dans une torche dans

laquelle on aura généré des conditions permettant la

création d’un environnement plasma et où l’on crée des

turbulences grâce à un gaz (air, ou autres gaz type - azote,

argon …). Ces turbulences permettent de produire un jet

plasma contrôlé qui sort du nez de buse de façon

concentrée, qui aura un effet de création de sites polaires

en surface avec d’autres propriétés chimiques de surface

si l’on utilise d’autres gaz que l’air.

diélectrique masse

Le Traitement CORONA classique :

- Le traitement corona direct

- Le traitement corona céramique

- Le traitement corona type « Arcs Soufflés »

Le Traitement par Torche Plasma à Pression atmosphérique

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LE TRAITEMENT ELECTRIQUE « CONVENTIONNEL »

CORONA OU PLASMA


Titre du document - 23/04/2012 14

LE TRAITEMENT DE SURFACE CORONA

Le traitement type Direct

Le traitement type Céramique

Le traitement type Arcs Soufflés

Il existe plusieurs méthodes conventionnelles de traitement Corona :

elles sont choisies en fonction des applications et des spécifications du

process



Le traitement type Direct

Principe : la matière à traiter passe entre une électrode et une contre-électrode

cylindre, mandrin ou masque

Traitement sur films, feuilles,

Traitement de pièces sur mandrin (-6mm ép.)

Traitement de pièces sur masque métallique

Applications :

Impression ou contre-collage sur films alimentaires,

Étiquettes, fils électriques, seringues, couvercles, tubes ….



Le traitement type Céramique

Principe : la matière tout ou en partie conductrice, est traitée par une électrode céramique

Traitement sur supports métalliques

Traitement de pièces totalement ou partiellement conductrices

Traitement de caoutchouc, matières contenant du carbone

Applications :

Profilés carbones pour l’automobile, panneaux métalliques

revêtus d’epoxy, pièces polymères fines sur lignes métalliques

Films métallisés pour la décoration….



Le traitement type Arcs Soufflés

Principe : Système à basse fréquence appliquée sur deux électrodes dans une tête de traitement dont la décharge est soufflée sur la surface

Traitement sur pièces planes ou creuses, Traitement de pièces en reliefs simples ou complexes Traitement de profilés

Applications : Marquage jet j’encre, tampographie, scellage, électroménager Cosmétique, pièces automobiles, lunetterie, connectique…

Traitement Plasma à Pression atmosphérique :

Caractéristiques du traitement plasma à pression atmosphérique :

- Jet plasma très concentré

- Décharge très peu conductrice électriquement

- Réglage du système très flexible en fonction des applications : puissance, fréquence, gaz

- Régulation de température : 3 nez de buse différents permettent de choisir la température en surface :

faible pour les surfaces fragiles, moyenne pour activer plus rapidement, très élevée pour le nettoyage

de surface

- flexible et facilement intégrable

- Utilisation d’air ou d’autres gaz pour obtenir des propriétés de surface différentes ou pour accélérer

l’activation.

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LE TRAITEMENT DE SURFACE PLASMA


DOMAINES D’APPLICATION DU TRAITEMENT PLASMA :

Exemples d’applications industrielles :

gorges pour collage de joints isolants

pièces électroniques, cosmétiques, médicales

Traitement localisé à très hautes cadences

Profilés simples ou complexes

Pièces polymères complexes et/ou partiellement conductrices

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LE TRAITEMENT DE SURFACE PLASMA


LE TRAITEMENT CORONA PAR EFFLUVAGE INDIRECT : une

nouvelle méthode pour traiter des pièces en formes sur toute largeur

quelles que soient leur épaisseur.

LE TRAITEMENT PLASMA PIEZOELECTRIQUE : un nouveau

système manuel (portable), extrêmement compact ne nécessitant pas

d’air comprimé pour activer et désinfecter des pièces.

LA FONCTIONNALISATION CALVASOL : une solution économique

pour activer et fonctionnaliser des films pendant la phase de traitement

corona (fonctionnalisation anti-buée, anti-statique, anti-adhérence,

adhérence permanente, anti-block etc…)

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INNOVATIONS DANS LE TRAITEMENT

ELECTRIQUE :

DE NOUVELLES METHODES POUR ACTIVER ET

FONCTIONNALISER DES SURFACES



INNOVATION DANS LE TRAITEMENT

DE SURFACE CORONA

LE TRAITEMENT TYPE EFFLUVAGE INDIRECT : une particularité unique

Principe : Une qualité et efficacité de décharge corona « classique » sans limite de largeur de produit, sans limite d’épaisseur de pièce (fonctionne sans contre-électrode).


LE TRAITEMENT CORONA PAR EFFLUVAGE INDIRECT

Principe : traitement de zones importantes, de pièces épaisses en intégration complète sur ligne.

Sur plaques ou pièces planes ou à léger relief sans aucune limite d’épaisseur ou de largeur :

Applications : Profilés, plaques de mousse, panneaux pleins ou creux, nids d’abeille, panneaux de portes, panneaux PP pour salles blanches ou bâtiments industriels, sols spéciaux en pvc, plaques polycarbonate pour panneaux sandwich translucides ….


LE TRAITEMENT CORONA PAR EFFLUVAGE INDIRECT

Principe : traitement de pièces dont le profil ne permet pas l’utilisation de contre-électrodes en intégration semi-automatique ou automatique.

Sur pièces en formes avec un faible relief sur la zone à traiter :

Applications : Connecteurs, pièces pour automobile, aéronautique, appareils ménagers, cosmétique, emballage, pièces pour le médical et le Pharma ….

Intégration effectuée en général en ligne et parfois hors-ligne (labo, unité mobile etc…)

Chaque application est étudiée et la conception industrielle effectuée sur-mesure pour s’adapter à l’exigence d’amélioration du coefficient d’adhésion et aux contraintes industrielles : nécessité de proposer des solutions complètes. Exemples d’applications :

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MISE EN ŒUVRE



INNOVATION DANS LE TRAITEMENT PLASMA

Piezoelectric direct discharge technology (PDD®) Très efficace pour des matériaux sensibles et un traitement froid - Système manuel ou semi-automatique - Compact, facile à utiliser - Fonctionnement sans air comprimé

LE TRAITEMENT PLASMA PIEZOELECTRIQUE

Système compact, manuel et très facile d’utilisation



Activation plasma rapide, manuelle et très précise : amélioration de la mouillabilité pour vernir, coller, imprimer, et même désinfecter / stériliser les surfaces, supprimer les odeurs ….


LE TRAITEMENT PLASMA PIEZOELECTRIQUE :

Traitement par opérateur ou semi-automatique :

- électro-ménager pour le collage fonctionnel, l’adhésion de display, logo,

Automobile : applications de collage manuel

- Industrie : applications de collage semi-automatisées (cadences lentes …)

Traitement manuel en labo ou centre de recherche pour obtenir une meilleure

mouillabilité avec un système simple, manuel et très efficace.

APPLICATIONS INDUSTRIELLES OU DE R&D



Les implants modernes sont aujourd‘hui

souvent en matière plastique type PEEK.

Cette matière offre des caractéristiques très

similaires à celle des os humain.

La mouillabilité du sang est toutefois très

mauvaise sur ces matériaux.

Par l‘activation de surface avec le PZ2,

l‘énergie de surface est augmentée de façon

significative, ce qui augmente la vitesse de la

greffe de l‘os et des chairs sur l‘implant.

MEDICAL : les implants dentaires



MEDICAL : Réduction des germes

Les bactéries, virus et champignons

représentent un risque important.

Le traitement de surface par le système

plasma piezoélectrique permet de réduire

voire de détruire les germes présents sur

certaines surface (dans les laboratoires de

recherche) ou lors du traitement d‘implants

dentaires avant fixation sur la gencive.


INNOVATION DANS LA FONCTIONNALISATION

DES FILMS

LE TRAITEMENT CALVASOL : une solution économique pour activer et fonctionnaliser des films simultanément pendant la phase de traitement CORONA :

Il permet de rendre les films anti-buée, antistatique, hydrophyle, hydrophobes, anti-adhérent, avec adhérence permanente, anti-block…

….en un seul passage !


PHYSIQUE

calva tron aero sol ®

technologie

CHIMIE

&

La combinaison „fonctionnelle“ du traitement corona calvatron® et de la chimie réactive


Les équipements de traitement calvasol®

CX11 sont utilisés pour fonctionnaliser des

surface de films et de papier.

Utilisant un brumisateur, un aérosol est

produit dont les particules viennent se

greffer sur la surface grâce à la décharge

corona atmospherique.

La combinaison de la chimie avec le corona

peut être ciblée pour produire des effets

différents à la surface des matières

(fonctions anti-statique, anti-buée etc..).


EFFETS FONCTIONNELS :

Exemple : Antibuée dans le cas de …

…film OPP .

…film PE.

Effet

CALVASOL®


Effets fonctionnels :

Exemple : primaire UV

Sans : Avec calvasol®:

Malgré une valeur d‘adhésion >60 mN/m²

l‘encre s‘arrache du film

Excellente adhésion

l‘encre reste sur le film


4 éléments de base…

1. Production d‘ aérosol 2. Unité électrode aérosol

3. Energie Corona 4. Capteurs et documentation


… s‘adaptent pour former un ensemble !

Système une face calvasol® avec écran tactile externe


Fabrication de produits innovants

Optimisation des cycles de production

films „Intelligents“

films „Stabilisés“

Exemple: Réaction de l‘emballage lorsque l‘aliment est périmé

Exemple: Films avec une stabilté adhésive à long terme / stabilité UV

Inhibiteur Statique

Primaire UV

Exemple: Annulation de l‘absorbtion de poussière / Protection contre explosion

Exemple: Primaire pour peinture UV

Creation de valeur ajoutée en économisant des ressources

Des films plus fins avec des performances identiques

Assurance Qualité Exemple: Pas de fluctuation de matière due à des migrations incontrôlées


Synthèse des avantages du calvasol® :

Le procédé calvasol® permet de très importantes économies dans la fabrication

et la finition de films : gain en matières chimiques actives (nano particules)

gains en temps de cycles, gains en utilisation machines, reprises etc...

Du fait de son design „spécique“ et de sa construction adaptée à la maintenance,

le système peut être intégré dans le procédé de production

Amortissement rapide de l‘installation et technologie orientée vers l‘avenir

Le procédé calvasol® est une nouvelle technologie „d‘enduction“ qui combine

le traitement corona et l‘application de chimie réactive en une opération unique

= optimisation des procédés de fabrication

Flexibilité et indépendance complète des compositions chimiques externes

QUALITE ET EFFICACITE DES PROCESS DE TRAITEMENT

Qualité de surface identique après traitement : aucune altération ni modification

d’aspect, propreté de surface

Efficacité du traitement : stabilité de la qualité dans le temps = fiabilité du process

Consommation énergétique stable et maîtrisable

Fiabilité technique: équipement robuste nécessitant très peu de maintenance

Equipement industriel conçu sur mesure pour intégration en production

Technologies écologiques (sans solvants) et conviviales (simples d’utilisation

pour les opérateurs)

INNOVATIONS SPECIFIQUES : Corona Effluvage Indirect, fonctionnalisation

CALVASOL, traitement par Plasma piezoélectrique

FLEXIBILITE ET ADAPTATION permettent d’élargir les possibilités

pour de nouvelles applications et procédés.

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AVANTAGES DU TRAITEMENT PAR DECHARGE ELECTRIQUE :



MERCI DE VOTRE ATTENTION …

Place de la Mairie 08370 La Ferté-sur-Chiers

FRANCE

CONTACT

Nathalie SENINCK Gérante/Manager

[email protected]

Tél. +33 (0)3.24.22.65.20 Mob. +33 (0)6.80.01.59.03

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