Pyrosil फ्लेम प्लाज़्मा सतह उपचार

Pyrosil फ्लेम प्लाज़्मा

Pyrosil उपचार एक कम्बशन केमिकल वेपर डिपोज़िशन (CCVD) प्रक्रिया है जिसका उपयोग बॉन्ड की जाने वाली सतहों पर आसंजन में सुधार हेतु किया जाता है। Pyrosil एक ग्लो-डिस्चार्ज प्लाज़्मा प्रक्रिया है जो परिवेशी परिस्थितियों में की जाती है। Pyrosil उपचार एक सतह संशोधन तकनीक है जो कम्बशन केमिकल वेपर डिपोज़िशन (CCVD) के माध्यम से सब्सट्रेट सतह पर एक अनाकार सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) परत जमा करती है। SURA Instruments GmbH ने 1980 के दशक में वे उपकरण व प्रक्रियाएँ विकसित कीं जिनसे चिपकाने वाले पदार्थों के साथ बॉन्डिंग बढ़ाने हेतु उपयोग की जाने वाली इस प्रौद्योगिकी का पहला सफल व्यावसायीकरण हुआ। फ्लेम-पायरोलिसिस के माध्यम से, सब्सट्रेट पर अत्यधिक क्रियाशील व हाइड्रोफोबिक सिलिकॉन ऑक्साइड की एक पतली परत (5 – 100 nm) प्राप्त की जा सकती है। परिणामस्वरूप, जमा किए गए SiO2 कणों की सतह पर Si-OH समूहों के उच्च घनत्व और नैनोस्केल खुरदरापन के कारण एक परिभाषित हाइड्रोफिलिक सतह बनती है। सिलिकॉन-युक्त फिल्में पॉलिमर, ग्लास, सिरेमिक व धातुओं के लिए कई अनुप्रयोगों में उपयोग होती हैं। इस प्रक्रिया में, उपचारित किए जाने वाले उत्पाद को एक लैमिनार गैस फ्लेम से गुज़ारा जाता है, जिसमें एक सिलिकॉन-युक्त प्रीकर्सर सामग्री (Pyrosil) मिलाई जाती है, जो पारंपरिक फ्लेम ट्रीटमेंट के समान तरीके से होती है। संक्षिप्त फ्लेम-सब्सट्रेट अंतःक्रिया के कारण इस प्रक्रिया का उपयोग तापमान-संवेदनशील प्लास्टिक सामग्रियों पर भी किया जा सकता है।

कम्बशन केमिकल वेपर डिपोज़िशन (CCVD) एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसके द्वारा खुले वातावरण में सब्सट्रेट पर पतली-फिल्म कोटिंग जमा की जाती है। CCVD प्रक्रिया में, जलती हुई गैस में एक प्रीकर्सर कंपाउंड मिलाया जाता है। फ्लेम को कोट की जाने वाली सतह के ठीक ऊपर से गुज़ारा जाता है। फ्लेम के भीतर की उच्च ऊर्जा प्रीकर्सर को अत्यधिक क्रियाशील मध्यवर्ती पदार्थों में परिवर्तित करती है, जो सब्सट्रेट के साथ तुरंत प्रतिक्रिया करके एक मज़बूती से चिपकने वाला डिपॉज़िट बनाते हैं। जमा की गई परत की माइक्रोस्ट्रक्चर व मोटाई प्रोसेस पैरामीटर द्वारा नियंत्रित होती है, जिनमें सब्सट्रेट या फ्लेम की गति, पास की संख्या, सब्सट्रेट तापमान और फ्लेम व सब्सट्रेट के बीच की दूरी शामिल है। सिलिकॉन डाइऑक्साइड परतें सबसे सामान्य रूप से जमा की जाने वाली परतें हैं। ताज़ी जमा की गई परतें अत्यधिक क्रियाशील होती हैं और इस प्रकार पॉलिमर कोटिंग्स व बॉन्डिंग हेतु आसंजन-प्रवर्तक परतों के रूप में कार्य कर सकती हैं।

Pyrosil बनाम फ्लेम ट्रीटमेंट

Pyrosil और पारंपरिक फ्लेम प्लाज़्मा ट्रीटमेंट में प्रक्रिया संबंधी समानताएँ हैं, लेकिन फ्लेम रसायन और सतह कार्यात्मकता तंत्र भिन्न हैं। दोनों विधियाँ गैस-फेज़ सरफेस ऑक्सीडेशन प्रक्रियाएँ हैं जिनमें नियंत्रित परिस्थितियों में हाइड्रोकार्बन ईंधन का दहन फ्लेम प्लाज़्मा उत्पन्न करता है जो सब्सट्रेट सतह को संशोधित करता है। प्रीमिक्स्ड लैमिनार फ्लेम एक ऊष्माक्षेपी (एक्ज़ोथर्मिक) प्रतिक्रिया उत्पन्न करती हैं। Pyrosil फ्लेम का रंग गुलाबी होता है जबकि पारंपरिक फ्लेम ट्रीटमेंट का रंग नीला होता है। संदर्भ हेतु फोटो 1 देखें। मुख्य अंतर यह है कि Pyrosil SiO2 उत्पन्न करता है जबकि फ्लेम ट्रीटमेंट नहीं करता। परिणामस्वरूप, जमा किए गए SiO2 कणों की सतह पर Si–OH समूहों के उच्च घनत्व के कारण एक परिभाषित हाइड्रोफिलिक सतह बनती है। समान कम्बशन उपकरण, रिबन बर्नर और प्रोसेस सेटअप/नियंत्रण का उपयोग किया जाता है। तीन मुख्य प्रोसेस नियंत्रण चर हैं: फ्लेम रसायन, फ्लेम से सब्सट्रेट की दूरी, और उपचार का ड्वेल टाइम। उपचार मुख्य रिएक्शन ल्यूमिनस ज़ोन या ऑक्सीडाइज़िंग ज़ोन में होना चाहिए।

Pyrosil के लिए, ऑर्गेनोसिलिकॉन कंपाउंड टेट्रामेथिलसिलेन “TMS” के दहन और SiO2 के निर्माण हेतु एक समीकरण इस प्रकार है:

Si(CH3)4 + 13 O2 + C3H8 — SiO2 + 10 H2O + 7 CO2

नेचुरल गैस फ्लेम ट्रीटमेंट के लिए, निम्नलिखित समीकरण दहन प्रतिक्रिया का वर्णन करता है:

CH4 + 2O2 + 8N2 — CO2 + 2H2O + 8N2

दोनों दहन प्रतिक्रियाएँ CO2 और H2O जल उपोत्पाद उत्पन्न करती हैं।

वायुमंडलीय प्लाज़्मा

फ्लेम प्लाज़्मा

UV विकिरण ओज़ोन

इलेक्ट्रिकल कोरोना डिस्चार्ज

फ्लोरो-ऑक्सीकरण

इलेक्ट्रिकल एयर प्लाज़्मा

कोल्ड गैस प्लाज़्मा

रासायनिक व यांत्रिक

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