Pyrosil Flame Plasma

Pyrosil Flame Plasma

O tratamento PYROSIL é um processo de deposição química a vapor por combustão (CCVD, do inglês Combustion Chemical Vapor Deposition) utilizado para melhorar a adesão em superfícies que serão coladas. O PYROSIL é um processo de plasma por descarga luminescente conduzido em condições ambientes. O tratamento PYROSIL é uma técnica de modificação de superfície que deposita uma camada amorfa de dióxido de silício (SiO2) sobre a superfície do substrato por meio da Deposição Química a Vapor por Combustão (CCVD). A SURA Instruments GmbH desenvolveu, na década de 1980, os equipamentos e processos que levaram à primeira comercialização bem-sucedida da tecnologia usada para aumentar a colagem com adesivos. Por meio da pirólise em chama, é possível obter no substrato uma camada fina (5 a 100 nm) de óxido de silício altamente reativo e hidrofóbico. Consequentemente, forma-se uma superfície hidrofílica definida devido à alta densidade de grupos Si-OH na superfície das partículas de SiO2 depositadas e à rugosidade em escala nanométrica. Os filmes contendo silício têm muitas aplicações em polímeros, vidro, cerâmicas e metais. No processo, o produto a ser tratado passa por uma chama de gás laminar, dopada com um material precursor à base de silício (PYROSIL), de maneira semelhante ao tratamento a chama (flamagem) tradicional. Devido à breve interação entre a chama e o substrato, o processo pode ser utilizado em materiais plásticos sensíveis à temperatura.

A Deposição Química a Vapor por Combustão (CCVD) é um processo químico pelo qual revestimentos de filme fino são depositados sobre substratos em atmosfera aberta. No processo CCVD, um composto precursor é adicionado ao gás em combustão. A chama é aproximada da superfície a ser revestida. A alta energia presente na chama converte os precursores em intermediários altamente reativos, que reagem prontamente com o substrato, formando um depósito firmemente aderido. A microestrutura e a espessura da camada depositada são controladas por parâmetros de processo, incluindo a velocidade do substrato ou da chama, o número de passes, a temperatura do substrato e a distância entre a chama e o substrato. As camadas de dióxido de silício são as mais comumente depositadas. As camadas recém-depositadas são altamente reativas e podem, assim, servir como camadas promotoras de adesão para revestimentos poliméricos e colagem.

PYROSIL Versus o Tratamento a Chama (Flamagem)

O PYROSIL e o tratamento a chama (flamagem) plasma tradicional apresentam semelhanças de processo, mas a química da chama e o mecanismo de funcionalização da superfície são diferentes. Ambos os métodos são processos de oxidação de superfície em fase gasosa, nos quais a combustão de um combustível de hidrocarboneto, sob condições controladas, gera o plasma de chama que modifica a superfície do substrato. Chamas laminares pré-misturadas produzem uma reação exotérmica. A chama do PYROSIL apresenta coloração rosada, enquanto a chama do tratamento a chama tradicional apresenta coloração azulada. Consulte a Foto 1 de referência. A principal diferença é que o PYROSIL produz SiO2, o que não ocorre no tratamento a chama tradicional. Consequentemente, forma-se uma superfície hidrofílica definida devido à alta densidade de grupos Si–OH na superfície das partículas de SiO2 depositadas. São utilizados equipamentos de combustão semelhantes, queimadores de fita (ribbon burners) e configuração/controle de processo semelhantes. As três principais variáveis de controle do processo são a química da chama, a distância do substrato em relação à chama e o tempo de permanência do tratamento. O tratamento deve ocorrer na zona luminosa principal da reação, ou seja, na zona oxidante.

Para o PYROSIL, uma das equações da combustão do composto organossilício tetrametilsilano ("TMS") e da formação de SiO2 é:

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

Para o tratamento a chama (flamagem) com gás natural, a equação a seguir descreve a reação de combustão:

CH4 + 2O2 + 8N2 — CO2 + 2H2O + 8N2

Ambas as reações de combustão produzem CO2 e água (H2O) como subprodutos.

Plasma Atmosférico

Plasma de Chama

Radiação UV / Ozônio

Descarga Corona Elétrica

Fluoroxidação

Plasma de Ar (Descarga Elétrica)

Plasma Frio a Gás

Química e Mecânica

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