"Lier ce qui ne se lie pas", tel est la devise des fonctionnalisations de surface par plasma. L'innovation impose souvent de devoir lier deux matières qui naturellement ne se lient pas. Les fonctionnalisations de surface par plasma sont une solution élégante pour surmonter ce défi.
La fonctionnalisation de surface permet de rendre adhérentes deux matières qui naturellement ne forment pas une liaison stable. Lors de la fonctionnalisation de surface par plasma atmosphérique, des molécules, appelée précurseurs, sont déposées à la surface du substrat. Ce dernier devient donc réactif et capable de se brancher d’une façon spécifique à un matériaux désiré. La réactivité est adaptée à chaque couple de matériaux avec le choix du précurseur, parmi la vaste gamme disponible.
Le schéma ci-dessous représente la fonctionnalisation de surface par traitement plasma suivi d'un surmoulage par injection ©iRAP.
Les avantages d'une liaison formée à l'aide d'une couche fonctionnelle déposée par plasma sont:
- Une résistance mécanique accrue de la liaison
- Un niveau d'étanchéité plus élevée, ce qui permet notamment de mieux prévenir les risques de contaminations dues aux infiltrations dans l’interface
Représentation du principe de fonction d'une liaison avec promotion d'adhésion par couche fonctionnelle plasma ©Plasmatreat GmbH:
Actuellement les procédés appliqués dans l’industrie sont basés sur des primers (chimie humide) qui ont la fonction d’adhérent. Les primers sont généralement fortement dilués avec des solvants qui doivent être évaporés par après applications. Cela augmente le risque d’accident chimique et a également un fort impact sur les temps de production. À l'aide de la technologie plasma il est possible de déposer la molécule active en une seule étape sans faire recours à des solvants. Cela le rend un procédé facilement automatisable et intégrable dans une ligne de production à toute échelle.
Dans l'industrie plastique les applications avec deux matières différentes sont fréquentes, notamment dans le domaine du surmoulage par injection. C’est dans ce domaine que l’institut de recherche appliqué en plasturgie iRAP de l’école d’ingénieur et d’architecture de Fribourg (HEIA-FR), a concentré ses recherches avec plusieurs projets. Afin de promouvoir la technologie et de générer un nouveau savoir-faire spécifique, l'institut iRAP collabore activement avec les fabricants d'équipements plasma comme Plasmatreat GmbH, mais surtout avec les entreprises qui souhaitent mettre en application la technologie de traitement de surface par plasma atmosphérique au sein de leur production. Au travers des différents projets, plusieurs applications pilotes ont pu prouver l'efficacité de cette nouvelle technologie. Ci-dessous sont représentés les résultats d'essais de torsion obtenus pour une liaison inox-silicone où le silicone est directement surmoulé sur une tige en inox précédemment fonctionnalisé par plasma.
La promotion d'adhésion par couche fonctionnelle plasma est une solution innovante. L'intérêt de l'industrie est avéré pour cette technologie qui a déjà fait ses preuves lors d'applications pilotes. L'institut de recherche appliqué en plasturgie iRAP va aussi dans le futur continuer les recherches dans ce domaine afin de pouvoir soutenir les partenaires industriels intéressés.
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