Pyrosil Plasma de Flama
El tratamiento PYROSIL es un proceso de deposición química de vapor por combustión (CCVD, por sus siglas en inglés) utilizado para mejorar la adhesión en superficies que se van a unir. PYROSIL es un proceso de plasma por descarga luminiscente que se realiza en condiciones ambientales. El tratamiento PYROSIL es una técnica de modificación de superficies que deposita una capa amorfa de dióxido de silicio (SiO2) sobre la superficie de un sustrato mediante deposición química de vapor por combustión (CCVD). SURA Instruments GmbH desarrolló el equipo y los procesos en la década de 1980 que llevaron a la primera comercialización exitosa de la tecnología utilizada para aumentar la adhesión con adhesivos. Mediante flama-pirólisis, se puede lograr sobre el sustrato una capa delgada (5 a 100 nm) de óxido de silicio altamente reactivo e hidrofóbico. En consecuencia, se genera una superficie hidrofílica definida debido a la alta densidad de grupos Si-OH en la superficie de las partículas de SiO2 depositadas y a la rugosidad a escala nanométrica. Las películas que contienen silicio tienen muchas aplicaciones en polímeros, vidrio, cerámicas y metales. En el proceso, el producto a tratar se hace pasar a través de una flama de gas laminar, dopada con un material precursor que contiene silicio (PYROSIL), de manera similar al tratamiento a la flama tradicional. Debido a la breve interacción entre la flama y el sustrato, el proceso puede utilizarse en materiales plásticos sensibles a la temperatura.
La deposición química de vapor por combustión (CCVD) es un proceso químico mediante el cual se depositan recubrimientos de película delgada sobre sustratos a cielo abierto. En el proceso CCVD, se agrega un compuesto precursor al gas en combustión. La flama se desplaza muy cerca de la superficie que se va a recubrir. La alta energía dentro de la flama convierte los precursores en intermediarios altamente reactivos, que reaccionan fácilmente con el sustrato y forman un depósito firmemente adherido. La microestructura y el espesor de la capa depositada se controlan mediante parámetros del proceso, incluyendo la velocidad del sustrato o de la flama, el número de pasadas, la temperatura del sustrato y la distancia entre la flama y el sustrato. Las capas de dióxido de silicio son las más comúnmente depositadas. Las capas recién depositadas son altamente reactivas y, por lo tanto, pueden servir como capas promotoras de adhesión para recubrimientos y unión de polímeros.
PYROSIL frente al tratamiento a la flama
PYROSIL y el tratamiento tradicional de plasma de flama tienen similitudes de proceso, pero la química de la flama y el mecanismo de funcionalización de la superficie son diferentes. Ambos métodos son procesos de oxidación de superficie en fase gaseosa, en los que la combustión de un combustible de hidrocarburo, bajo condiciones controladas, genera el plasma de flama que modifica la superficie del sustrato. Las flamas laminares premezcladas producen una reacción exotérmica. La flama de PYROSIL es de color rosado, mientras que el color de la flama del tratamiento tradicional es azulado. Consulte la fotografía de referencia 1. La principal diferencia es que PYROSIL produce SiO2 y el tratamiento a la flama no. En consecuencia, se genera una superficie hidrofílica definida debido a la alta densidad de grupos Si-OH en la superficie de las partículas de SiO2 depositadas. Se utilizan equipos de combustión, quemadores de listón (ribbon burners) y configuración/control de proceso similares. Las tres principales variables de control del proceso son la química de la flama, la distancia del sustrato a la flama y el tiempo de permanencia del tratamiento. El tratamiento debe llevarse a cabo en la zona luminosa de reacción principal, es decir, la zona oxidante.
Para PYROSIL, una de las ecuaciones de la combustión del compuesto organosilícico tetrametilsilano ("TMS") y la formación de SiO2 es la siguiente:
Si(CH3)4 + 13 O2 + C3H8 — SiO2 + 10 H2O + 7 CO2
Para el tratamiento a la flama con gas natural, la siguiente ecuación describe la reacción de combustión:
CH4 + 2O2 + 8N2 — CO2 + 2H2O + 8N2
Ambas reacciones de combustión producen CO2 y agua (H2O) como subproductos.
Plasma de aire (descarga eléctrica)
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