Využití plazmové technologie patří mezi velmi efektivní a zároveň ekonomicky výhodné způsoby modifikace povrchových vlastností polymerů bez ovlivnění jejich vnitřní struktury a objemových vlastností. Změnu povrchových vlastností způsobuje navázání nových funkčních skupin na povrch řetězce polymeru. Jedná se převážně o hydroxylové skupiny. Nepolární charakter povrchu materiálu se tak mění na polární a hydrofobní povrch se stává hydrofilním. V důsledku vede tato úprava ke zvýšení povrchového napětí. Jednou z jejích hlavních výhod je dosažení požadovaných povrchových vlastností u hotových výrobků bez nutnosti aplikace chemických přípravků běžně používaných pro aktivaci povrchu, například před lepením, potiskem či lakováním. U práškových materiálů, jako jsou například aditiva do barev (vosky, textury), dochází po plazmové úpravě ke zlepšení smáčivosti částic, a není tedy nutné používat dispergační činidla – materiál při zamíchávání do barvy netvoří shluky a lze jej velmi rychle rozmíchat. LA 400 je vybaveno také tzv. roll to roll systémem pro zpracování plošných textilií či fólií, například pro úpravy ke zvýšení nasákavosti nebo pro aktivace před pokovením. Zároveň je důležitým faktorem při zpracování za teplot přípustných pro teplotně citlivé materiály, ke kterým polymery patří. Další výhodou je dlouhodobá stabilita úpravy. U práškových materiálů činil i po třech letech uskladnění úbytek dynamické nasákavosti pouze zhruba 20 %. U hotových výrobků bylo při dodržení jednoduchých manipulačních pravidel naměřeno zvýšené povrchové napětí i po uskladnění v řádu měsíců.
DÁVKOVÝ SYSTÉM Zařízení LA 400 pracuje v tzv. dávkovém systému, tedy tak, že jsou postupně zpracovávány dávky o velikosti až 350 g práškového materiálu (pro velikost částic cca 500 μm) nebo návin plošné textilie o maximální šířce 130 mm (doporučená šířka je do 105 mm). Délka návinu je závislá na tloušťce materiálu. Otočný talíř umožňuje umístění určitého počtu kusů výrobků podle rozměrů. Celkový objem komory je 64l. Pro buzení plazmatu ve vakuu je využíván mikrovlnný zdroj sestávající z mikrovlnné hlavy a napájecího zdroje o výkonu 1 kW. Ovládání zajišťuje průmyslový počítač pomocí dotykového barevného displeje v manuálním módu. Zařízení je připraveno pro osazení až čtyřmi průtokoměry o různých velikostech průtoku (podle požadavků zákazníka). LA 400 díky své variabilitě umožňuje zpracování různých typů substrátů. Používá se především k testování a vývoji plazmové povrchové úpravy práškových materiálů, jako jsou například PE nebo PP vosky a textury k výrobě nátěrových hmot. Velikost částic jednotlivých materiálů se pohybuje od 8 do 800 μm, a to zejména díky velmi účinným mikrovlnným zdrojům plazmatu a sofistikovanému systému míchání. Díky této kombinaci je zaručen homogenní, stabilní a velmi efektivní proces úpravy.
EFEKT ZŮSTÁVÁ I PO SINTROVÁNÍ Další výhodou plazmové povrchové úpravy práškových materiálů je zachování efektu i po sintrování. Proto se plazmově upravený materiál používá i k výrobě součástí a dílů z práškového polymeru technologií rotačního spékání. Vyrobené díly jsou přímo určeny k následné finální úpravě lakováním, lepením nebo vypěňováním PUR pěnou bez nutnosti jakýchkoli předchozích úprav (aktivace plamenem, mechanické zvrásnění nebo chemické mokré metody aktivace povrchu). Získaná adheze modifikovaného PE a PUR pěny se využívá při výrobě vyplňovaných dílů, jako jsou například sedadla či termoizolační nádoby. Při takovéto výrobě vyplňovaných dílů se zároveň zvyšuje celková pevnost výrobku, aniž je třeba použít výztuhy. To v důsledku znamená jednodušší konstrukci. Při zpracování hotových výrobků jde zejména o úpravu povrchu před následným zpracováním, tedy lepením, potiskem či lakováním. Po plazmové úpravě dochází ke zvýšení povrchového napětí a materiál se stává dobře smáčivým. Následná aplikace lepidla či barvy je velmi snadná, dobře kopíruje povrch a zajišťuje tak vysokou kvalitu konečného zpracování. Některé příklady zpracovávaných produktů: krytky, těsnění, svorky, netkané textilie, fólie, membrány či katétry z různých materiálů, například PE, PP, TPU, PBT, PTFE, PA 66, ABS, nebo PEEK. Společnost předpokládá, že zařízení budou využívat především univerzity, výzkumné ústavy, specializovaná centra, případně malosériové výroby. Ověřené procesy mohou nalézt uplatnění v automobilovém, strojním, elektrotechnickém, textilním nebo balírenském průmyslu či ve výrobě pro medicínské účely. Plazmová technologie přináší v oblasti povrchových úprav inovativní řešení vyhovující náročným požadavkům na bezpečnost pracovního prostředí, ale i řešení šetrné k životnímu prostředí a materiálům samotným.
ZÁJEM I V ZAHRANIČÍ Díky síti Enterprise Europe Network a Inovačnímu a technologickému centru (VÚTS), které je partnerem této sítě v České republice, se laboratorní aparatura pro plazmové povrchové úpravy prodává i v zahraničí. Enterprise Europe Network působí ve více než padesáti zemích světa a zaměřuje se zejména na malé a střední podniky s cílem podporovat jejich rozvoj a optimální postavení na mezinárodních trzích, mimo jiné v oblasti inovací a transferu technologií.
Ing. Jan Hladík, Ph.D. Ing. Monika Pavlatová Prof. RNDr. Petr Špatenka, CSc. SurfaceTreat ve spolupráci s ITC (VÚTS)