L’ACTIVATION ET LA FONCTIONNALISATION DES
PIÈCES ET DES FILMS :
DE NOUVELLES MÉTHODES DE TRAITEMENT
CORONA ET PLASMA
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SYSTEMES ET TECHNOLOGIES
DE TRAITEMENT DE SURFACE
Titre du document - 23/04/2012
Décembre 2011 : Création de STTS grâce à
la reprise de la Société de Transfert
Technologique, fabricant français de
systèmes Corona et spécialiste des
solutions de traitement de surface depuis
plus de 30 ans.
développement du CA, soit plus de 900K€
en 2014
Plus de 3500 systèmes en fonctionnement
en France et dans le monde (Europe, Japon,
USA, Rep. Tchèque, Canada, Chine…)
Nombreux partenariats avec intégrateurs
et fabricants de machines, fabricants de
colles, d’encres, laboratoires & centres de
recherches, universités…
Solutions techniques autonomes ou
intégrées sur lignes de production grâce
à l’étude et la conception sur-mesure
effectuée au préalable.
LES FAITS : la tension de surface, notamment des plastiques, peut être trop faible pour permettre une bonne adhésion
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CŒUR DE METIER : LE TRAITEMENT DE SURFACE
Titre du document - 23/04/2012
Le dépôt d’une couche (peinture, vernis, adhésif, métal, ..)
sur un support solide met en présence deux couches de
faible épaisseur situées en extrême surface, aussi bien du
support que du dépôt. Leurs épaisseurs sont de quelques
nanomètres et déterminent ainsi une zone, communément
appelée interface. Elle est le lieu de l’existence ou non de
liaisons adhésives.
Mécaniquement, l’énergie (ou tension) de surface,
s’exprime comme une force s’opposant à un accroissement
de surface et rapportée à l’unité de longueur. Plus l’énergie
de surface du support est élevée, plus les interactions
interfaciales sont importantes et augmentent les coefficients
d’adhésion.
L’ancienne détermination industrielle de l’unité s’exprimait en
DYN/cm2 mais peut également être exprimée en mN/m.
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Réactifs de mesure de tension de
surface en flacons
Mesure d’angle de contact de
goutte d’eau Goniomètre électronique
COMMENT MESURER LA TENSION DE SURFACE ?
En Laboratoire : mesure d’angle de contact d’une goutte d’eau
Lors d’essais (plan d’expérience) ou en production atelier : les réactifs normalisés
Réactifs de mesure de tension de
surface en stylos
Avant
activation
Après
activation
OBJECTIF : Faire de l’impression, du collage, de la mise en peinture, de l’application de vernis, du moussage ou de l’enduction sur matières plastiques …
en d’autres mots : faire adhérer un produit …..
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QUE CHERCHE-T-ON A OBTENIR AVEC
UN TRAITEMENT DE SURFACE CLASSIQUE ?
Titre du document - 23/04/2012
Sur une diversité de matières et de substrats
PP, PE et tous types de polymères thermoplastiques ou thermodurcissables
Elastomères, caoutchoucs
Composites
Métaux, pièces carbonées
Verre …. et même du cuir, du bois…
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Sur toutes formes simples ou complexes
Films, étiquettes, papier
Plaques souples, rigides, fines ou épaisses
Pièces en forme (injectées, thermoformées …)
Profilés
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dans tout domaine d’activité industriel
Automobile/Aéronautique
Emballage/ Packaging
Electronique / Electricité
Médical / Pharma / Cosmétique
Construction / Bâtiment
Electroménager …
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Abrasion de surface : amélioration
de la rugosité (ancrage mécanique)
Nettoyage chimique : bains de
solutions chimiques
UV + Primaires d’accrochage
Flammage
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QUELLES SONT LES METHODES ACTUELLEMENT UTILISEES ?
Titre du document - 23/04/2012
Inconvénients majeurs :
Altération possible de l’aspect de surface
(surfaces fragiles, translucides …)
Création de poussières ou polluants de surface
Utilisation de produits chimiques peu
écologiques
L’utilisation de produits chimiques est contraire à
aux directives REACH européennes.
Coût des produits chimiques : consommation
permanente (coût à répercuter sur prix pièce)
Risques de « sur-traitement », déformations de
surfaces (surchauffe)
Qualité parfois inégale des résultats et
contraintes de réglages,
Si utilisation du flammage (parfois
incontournable), nécessité d’utiliser des systèmes
sécurisés (coûts assurance, obligation d’avoir un
circuit sécurisé d’alimentation de gaz …)
Le Traitement CORONA
Le Traitement Plasma à Pression atmosphérique
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D’AUTRES MÉTHODES PEUVENT ÊTRE UTILISÉES :
LE TRAITEMENT PAR DECHARGE ELECTRIQUE
CORONA OU PLASMA
Titre du document - 23/04/2012
Le bombardement des surfaces de polymère par les
particules (ions, électrons, radicaux …) provenant des
décharges électro-magnétiques scinde les liaisons
covalentes carbone-hydrogène et carbone-carbone pour
former des radicaux libres principalement.
Ces radicaux peuvent se conserver, se recombiner entre
eux, réagir avec l’oxygène et aboutir à la formation de
sites chimiques polaires et/ou amorcer une réaction de
greffage, en présence d’un composé approprié (gaz autre
que l’air).
La durabilité des traitements (intervalle de temps entre le
traitement et l’application d’un dépôt) est directement lié à
la durée de vie et au devenir des radicaux libres créés en
surface.
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REACTION PHYSICO-CHIMIQUE DE SURFACE
LORS DU TRAITEMENT ELECTRIQUE
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REACTION PHYSICO-CHIMIQUE DE SURFACE
LORS DU TRAITEMENT ELECTRIQUE
Titre du document - 23/04/2012
La décharge corone ( ou effet Corona) est une décharge
électrique créée dans un champ électrique de très haute
tension au travers d’un espace et aucune température
n’est générée.
Dans cet environnement, les électrons, ions, radicaux
viennent greffer sur la surface, entre autres, les particules
d’oxygène et d’azote présentes dans l’air.
La décharge plasma est un arc électrique de faible tension
mais de courant important créée dans une torche dans
laquelle on aura généré des conditions permettant la
création d’un environnement plasma et où l’on crée des
turbulences grâce à un gaz (air, ou autres gaz type - azote,
argon …). Ces turbulences permettent de produire un jet
plasma contrôlé qui sort du nez de buse de façon
concentrée, qui aura un effet de création de sites polaires
en surface avec d’autres propriétés chimiques de surface
si l’on utilise d’autres gaz que l’air.
diélectrique masse
Le Traitement CORONA classique :
- Le traitement corona direct
- Le traitement corona céramique
- Le traitement corona type « Arcs Soufflés »
Le Traitement par Torche Plasma à Pression atmosphérique
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LE TRAITEMENT ELECTRIQUE « CONVENTIONNEL »
CORONA OU PLASMA
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LE TRAITEMENT DE SURFACE CORONA
Le traitement type Direct
Le traitement type Céramique
Le traitement type Arcs Soufflés
Il existe plusieurs méthodes conventionnelles de traitement Corona :
elles sont choisies en fonction des applications et des spécifications du
process
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LE TRAITEMENT DE SURFACE CORONA
Le traitement type Direct
Principe : la matière à traiter passe entre une électrode et une contre-électrode
cylindre, mandrin ou masque
Traitement sur films, feuilles,
Traitement de pièces sur mandrin (-6mm ép.)
Traitement de pièces sur masque métallique
Applications :
Impression ou contre-collage sur films alimentaires,
Étiquettes, fils électriques, seringues, couvercles, tubes ….
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LE TRAITEMENT DE SURFACE CORONA
Le traitement type Céramique
Principe : la matière tout ou en partie conductrice, est traitée par une électrode céramique
Traitement sur supports métalliques
Traitement de pièces totalement ou partiellement conductrices
Traitement de caoutchouc, matières contenant du carbone
Applications :
Profilés carbones pour l’automobile, panneaux métalliques
revêtus d’epoxy, pièces polymères fines sur lignes métalliques
Films métallisés pour la décoration….
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LE TRAITEMENT DE SURFACE CORONA
Le traitement type Arcs Soufflés
Principe : Système à basse fréquence appliquée sur deux électrodes dans une tête de traitement dont la décharge est soufflée sur la surface
Traitement sur pièces planes ou creuses, Traitement de pièces en reliefs simples ou complexes Traitement de profilés
Applications : Marquage jet j’encre, tampographie, scellage, électroménager Cosmétique, pièces automobiles, lunetterie, connectique…
Traitement Plasma à Pression atmosphérique :
Caractéristiques du traitement plasma à pression atmosphérique :
- Jet plasma très concentré
- Décharge très peu conductrice électriquement
- Réglage du système très flexible en fonction des applications : puissance, fréquence, gaz
- Régulation de température : 3 nez de buse différents permettent de choisir la température en surface :
faible pour les surfaces fragiles, moyenne pour activer plus rapidement, très élevée pour le nettoyage
de surface
- flexible et facilement intégrable
- Utilisation d’air ou d’autres gaz pour obtenir des propriétés de surface différentes ou pour accélérer
l’activation.
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LE TRAITEMENT DE SURFACE PLASMA
Titre du document - 23/04/2012
DOMAINES D’APPLICATION DU TRAITEMENT PLASMA :
Exemples d’applications industrielles :
gorges pour collage de joints isolants
pièces électroniques, cosmétiques, médicales
Traitement localisé à très hautes cadences
Profilés simples ou complexes
Pièces polymères complexes et/ou partiellement conductrices
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LE TRAITEMENT DE SURFACE PLASMA
Titre du document - 23/04/2012
LE TRAITEMENT CORONA PAR EFFLUVAGE INDIRECT : une
nouvelle méthode pour traiter des pièces en formes sur toute largeur
quelles que soient leur épaisseur.
LE TRAITEMENT PLASMA PIEZOELECTRIQUE : un nouveau
système manuel (portable), extrêmement compact ne nécessitant pas
d’air comprimé pour activer et désinfecter des pièces.
LA FONCTIONNALISATION CALVASOL : une solution économique
pour activer et fonctionnaliser des films pendant la phase de traitement
corona (fonctionnalisation anti-buée, anti-statique, anti-adhérence,
adhérence permanente, anti-block etc…)
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INNOVATIONS DANS LE TRAITEMENT
ELECTRIQUE :
DE NOUVELLES METHODES POUR ACTIVER ET
FONCTIONNALISER DES SURFACES
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INNOVATION DANS LE TRAITEMENT
DE SURFACE CORONA
LE TRAITEMENT TYPE EFFLUVAGE INDIRECT : une particularité unique
Principe : Une qualité et efficacité de décharge corona « classique » sans limite de largeur de produit, sans limite d’épaisseur de pièce (fonctionne sans contre-électrode).
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LE TRAITEMENT CORONA PAR EFFLUVAGE INDIRECT
Principe : traitement de zones importantes, de pièces épaisses en intégration complète sur ligne.
Sur plaques ou pièces planes ou à léger relief sans aucune limite d’épaisseur ou de largeur :
Applications : Profilés, plaques de mousse, panneaux pleins ou creux, nids d’abeille, panneaux de portes, panneaux PP pour salles blanches ou bâtiments industriels, sols spéciaux en pvc, plaques polycarbonate pour panneaux sandwich translucides ….
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LE TRAITEMENT CORONA PAR EFFLUVAGE INDIRECT
Principe : traitement de pièces dont le profil ne permet pas l’utilisation de contre-électrodes en intégration semi-automatique ou automatique.
Sur pièces en formes avec un faible relief sur la zone à traiter :
Applications : Connecteurs, pièces pour automobile, aéronautique, appareils ménagers, cosmétique, emballage, pièces pour le médical et le Pharma ….
Intégration effectuée en général en ligne et parfois hors-ligne (labo, unité mobile etc…)
Chaque application est étudiée et la conception industrielle effectuée sur-mesure pour s’adapter à l’exigence d’amélioration du coefficient d’adhésion et aux contraintes industrielles : nécessité de proposer des solutions complètes. Exemples d’applications :
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MISE EN ŒUVRE
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INNOVATION DANS LE TRAITEMENT PLASMA
Piezoelectric direct discharge technology (PDD®) Très efficace pour des matériaux sensibles et un traitement froid - Système manuel ou semi-automatique - Compact, facile à utiliser - Fonctionnement sans air comprimé
LE TRAITEMENT PLASMA PIEZOELECTRIQUE
Système compact, manuel et très facile d’utilisation
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LE TRAITEMENT PLASMA PIEZOELECTRIQUE
Activation plasma rapide, manuelle et très précise : amélioration de la mouillabilité pour vernir, coller, imprimer, et même désinfecter / stériliser les surfaces, supprimer les odeurs ….
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LE TRAITEMENT PLASMA PIEZOELECTRIQUE :
Traitement par opérateur ou semi-automatique :
- électro-ménager pour le collage fonctionnel, l’adhésion de display, logo,
Automobile : applications de collage manuel
- Industrie : applications de collage semi-automatisées (cadences lentes …)
Traitement manuel en labo ou centre de recherche pour obtenir une meilleure
mouillabilité avec un système simple, manuel et très efficace.
APPLICATIONS INDUSTRIELLES OU DE R&D
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LE TRAITEMENT PLASMA PIEZOELECTRIQUE
Les implants modernes sont aujourd‘hui
souvent en matière plastique type PEEK.
Cette matière offre des caractéristiques très
similaires à celle des os humain.
La mouillabilité du sang est toutefois très
mauvaise sur ces matériaux.
Par l‘activation de surface avec le PZ2,
l‘énergie de surface est augmentée de façon
significative, ce qui augmente la vitesse de la
greffe de l‘os et des chairs sur l‘implant.
MEDICAL : les implants dentaires
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LE TRAITEMENT PLASMA PIEZOELECTRIQUE
MEDICAL : Réduction des germes
Les bactéries, virus et champignons
représentent un risque important.
Le traitement de surface par le système
plasma piezoélectrique permet de réduire
voire de détruire les germes présents sur
certaines surface (dans les laboratoires de
recherche) ou lors du traitement d‘implants
dentaires avant fixation sur la gencive.
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INNOVATION DANS LA FONCTIONNALISATION
DES FILMS
LE TRAITEMENT CALVASOL : une solution économique pour activer et fonctionnaliser des films simultanément pendant la phase de traitement CORONA :
Il permet de rendre les films anti-buée, antistatique, hydrophyle, hydrophobes, anti-adhérent, avec adhérence permanente, anti-block…
….en un seul passage !
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PHYSIQUE
calva tron aero sol ®
technologie
CHIMIE
&
La combinaison „fonctionnelle“ du traitement corona calvatron® et de la chimie réactive
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Les équipements de traitement calvasol®
CX11 sont utilisés pour fonctionnaliser des
surface de films et de papier.
Utilisant un brumisateur, un aérosol est
produit dont les particules viennent se
greffer sur la surface grâce à la décharge
corona atmospherique.
La combinaison de la chimie avec le corona
peut être ciblée pour produire des effets
différents à la surface des matières
(fonctions anti-statique, anti-buée etc..).
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EFFETS FONCTIONNELS :
Exemple : Antibuée dans le cas de …
…film OPP .
…film PE.
Effet
CALVASOL®
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Effets fonctionnels :
Exemple : primaire UV
Sans : Avec calvasol®:
Malgré une valeur d‘adhésion >60 mN/m²
l‘encre s‘arrache du film
Excellente adhésion
l‘encre reste sur le film
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4 éléments de base…
1. Production d‘ aérosol 2. Unité électrode aérosol
3. Energie Corona 4. Capteurs et documentation
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… s‘adaptent pour former un ensemble !
Système une face calvasol® avec écran tactile externe
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Fabrication de produits innovants
Optimisation des cycles de production
films „Intelligents“
films „Stabilisés“
Exemple: Réaction de l‘emballage lorsque l‘aliment est périmé
Exemple: Films avec une stabilté adhésive à long terme / stabilité UV
Inhibiteur Statique
Primaire UV
Exemple: Annulation de l‘absorbtion de poussière / Protection contre explosion
Exemple: Primaire pour peinture UV
Creation de valeur ajoutée en économisant des ressources
Des films plus fins avec des performances identiques
Assurance Qualité Exemple: Pas de fluctuation de matière due à des migrations incontrôlées
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Synthèse des avantages du calvasol® :
Le procédé calvasol® permet de très importantes économies dans la fabrication
et la finition de films : gain en matières chimiques actives (nano particules)
gains en temps de cycles, gains en utilisation machines, reprises etc...
Du fait de son design „spécique“ et de sa construction adaptée à la maintenance,
le système peut être intégré dans le procédé de production
Amortissement rapide de l‘installation et technologie orientée vers l‘avenir
Le procédé calvasol® est une nouvelle technologie „d‘enduction“ qui combine
le traitement corona et l‘application de chimie réactive en une opération unique
= optimisation des procédés de fabrication
Flexibilité et indépendance complète des compositions chimiques externes
QUALITE ET EFFICACITE DES PROCESS DE TRAITEMENT
Qualité de surface identique après traitement : aucune altération ni modification
d’aspect, propreté de surface
Efficacité du traitement : stabilité de la qualité dans le temps = fiabilité du process
Consommation énergétique stable et maîtrisable
Fiabilité technique: équipement robuste nécessitant très peu de maintenance
Equipement industriel conçu sur mesure pour intégration en production
Technologies écologiques (sans solvants) et conviviales (simples d’utilisation
pour les opérateurs)
INNOVATIONS SPECIFIQUES : Corona Effluvage Indirect, fonctionnalisation
CALVASOL, traitement par Plasma piezoélectrique
FLEXIBILITE ET ADAPTATION permettent d’élargir les possibilités
pour de nouvelles applications et procédés.
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AVANTAGES DU TRAITEMENT PAR DECHARGE ELECTRIQUE :
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MERCI DE VOTRE ATTENTION …
Place de la Mairie 08370 La Ferté-sur-Chiers
FRANCE
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