Fluoro-ossidazione
La fluoro-ossidazione (F/O) è un pretrattamento superficiale condotto in linea a condizioni ambiente. Sebbene la scienza dell'utilizzo del gas fluoro (F2) per la modifica superficiale sia ben nota da oltre 50 anni, non è stata ampiamente adottata principalmente a causa delle preoccupazioni per la sicurezza nell'uso del gas fluoro. La svolta significativa che ha reso la fluoro-ossidazione un pretrattamento commercialmente valido per ottenere un incollaggio adesivo ad alta resistenza è la sua lavorazione sicura del gas e la sua neutralizzazione ecologica. Celle elettrolitiche di piccola scala e controllate da computer consentono di utilizzare il gas fluoro in sicurezza a basse concentrazioni e basse pressioni.
Un vantaggio della F/O è la sua capacità di trattare efficacemente aree superficiali grandi e piccole di geometria complessa (regioni remote/isolate), con dimensioni che vanno da tubi capillari a tubi e alloggiamenti di grande diametro. La F/O è un processo di ossidazione, a differenza dei pretrattamenti a fiamma e a scarica elettrica, che sono plasmi di ossidazione superficiale in fase gassosa a scarica luminescente. Rispetto al trattamento al plasma freddo RF in camera pressurizzata, la F/O viene condotta a condizioni ambiente. Durante la lavorazione F/O, la superficie di un substrato viene esposta al gas fluoro e ad altri gas reattivi e non reattivi in una camera controllata. Analogamente ai processi di ossidazione superficiale in fase gassosa, si creano gruppi funzionali contenenti ossigeno, come idrossile, carbonile e carbossile, che rendono la superficie bagnabile e molto polare. Questi meccanismi chimici e fisici sono necessari per ottenere legami adesivi forti.
La F/O viene utilizzata per modificare superficialmente le polveri di polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMW PE) e di polietilene ad alta densità (HDPE), conferendo una superficie idrofila (bagnabile dall'acqua) a questi materiali normalmente idrofobi. Questo cambiamento di compatibilità, così come la capacità di incollaggio adesivo, consente di vendere queste polveri trattate come additivi funzionali per l'uso in poliuretani, epossidici, gomme, poliesteri insaturi e persino in sistemi a base acquosa.
Il trattamento F/O è duraturo e spesso permanente. Ciò è dovuto al fatto che la chimica del trattamento può penetrare molto più in profondità rispetto ad altri processi di preparazione superficiale. Questa longevità è importante perché evita la necessità di utilizzare rapidamente gli articoli trattati e consente di stoccare i substrati trattati per lunghi periodi di tempo. Contrariamente alla credenza comune, l'uso di sostanze chimiche altamente reattive è in realtà rispettoso dell'ambiente. Ciò accade perché le sostanze chimiche altamente reattive vengono neutralizzate facilmente e in modo praticamente quantitativo, proprio perché così reattive. I processi che utilizzano sostanze chimiche poco reattive sono tra i più difficili da depurare o neutralizzare. Il mezzo di depurazione a stato solido esausto, utilizzato per neutralizzare il processo F/O, ha valore commerciale per altre aziende manifatturiere e viene venduto come reagente.
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Domande frequenti
Che cos'è la fluoroossidazione?
La fluoroossidazione (F/O) è un pretrattamento superficiale eseguito in linea a condizioni ambiente, in cui il substrato viene esposto a fluoro gassoso insieme ad altri gas reattivi e non reattivi in una camera controllata. Sulla superficie si creano gruppi funzionali ossigenati — ossidrile, carbonile e carbossile — che la rendono bagnabile e fortemente polare, ed è questo a consentire incollaggi resistenti.
Se la chimica del fluoro è nota da 50 anni, perché la fluoroossidazione è praticabile solo ora?
Per i timori di sicurezza legati alla manipolazione del fluoro gassoso, che ne hanno impedito l'accettazione diffusa più di qualunque dubbio sulla scienza. La svolta che l'ha resa commercialmente praticabile è il trattamento sicuro del gas con neutralizzazione ecocompatibile: celle elettrolitiche di piccola scala, controllate da computer, consentono di generare e impiegare il fluoro a basse concentrazioni e basse pressioni.
Quanto dura il trattamento di fluoroossidazione?
Il trattamento F/O è duraturo e spesso permanente, perché la sua chimica penetra considerevolmente più a fondo rispetto ad altri processi di preparazione superficiale. Questa longevità è il vantaggio pratico: i particolari trattati non devono essere impiegati rapidamente e possono essere stoccati a lungo, a differenza di quelli trattati con processi al plasma in fase gassosa.
Quali geometrie può trattare la fluoroossidazione?
Tratta superfici grandi e piccole di geometria complessa, comprese zone remote e isolate, su dimensioni che vanno dai tubi capillari a tubi e involucri di grande diametro. Questa capacità di raggiungere zone che un processo a linea di vista non vede è una delle sue caratteristiche distintive.
La fluoroossidazione è dannosa per l'ambiente?
Contrariamente alla convinzione comune, impiegare qui una chimica altamente reattiva è favorevole all'ambiente. Le sostanze altamente reattive si neutralizzano facilmente e in modo sostanzialmente quantitativo proprio perché sono così reattive; le più difficili da abbattere sono quelle poco reattive. Il mezzo di abbattimento solido esausto del processo F/O ha valore commerciale e viene rivenduto come reagente.
A cosa serve la fluoroossidazione oltre all'incollaggio dei particolari?
Serve a modificare superficialmente le polveri di PE-UHMW e HDPE, conferendo a questi materiali normalmente idrofobici una superficie idrofila e bagnabile dall'acqua. Le polveri trattate vengono poi vendute come additivi prestazionali per poliuretani, epossidici, gomme, poliesteri insaturi e persino sistemi a base acqua.
