Le nettoyeur à plasma

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Description détaillée

Qu'est-ce que le plasma ?
Le plasma repose sur un principe physique simple. Sous l'effet d'un apport d'énergie, l'état de la matière change : de l'état solide elle passe à l'état liquide, de l'état liquide à l'état gazeux. Si l'on apporte de l'énergie supplémentaire à un gaz, il est ionisé, et passe à l'état de plasma (c'est l'effet corona).

Le plasma est le quatrième état de la matière :

C'est ce plasma très énergétique qui va être projeté à la surface des matériaux pour préparer la surface à d'autres réactions. De cette manière, on génère des surfaces aux propriétés idéales pour être enduites.

 

Le plasma confère à la matière un niveau d'énergie hautement instable. L'apport énergétique se fait toujours sous forme de chaleur quel que soit l'état de la matière, solide, liquide ou gazeux. La technique plasma ne s'arrête pas à l'état gazeux de la matière : si l'on attribue de l'énergie à la matière a travers une décharge électrique, les électrons acquièrent une énergie cinétique plus élevée et quittent leur niveau. Il en résulte la formation d'électrons libres, d'ions et de fragments de molécules. En raison de l'instabilité créée, il est cependant quasiment impossible de maintenir cet état en pression normale.
De ce fait, la technologie plasma était condamnée à être exploitée sur des pièces, sur lesquelles on pouvait faire subir un traitement dans une enceinte en atmosphère contrôlée (plasma à froid).

Un jet de plasma électriquement neutre :

Les nouveaux systèmes sont conçus sur un principe de buses fonctionnant à pression atmosphérique. Grâce à un arc électrique crée à l'intérieur de la buse et à l'air qui est utilisé comme gaz de travail, on produit un plasma qui s'écoule sur la surface à traiter. Il est constitué de suffisamment de particules excitées pour provoquer les effets désirés en surface. Une des caractéristiques particulières du jet de plasma ainsi produit est qu'il est électriquement neutre, ce qui facilite considérablement la mise en œuvre du procédé, tout en élargissant grandement son champ d'application. Les échauffements typiques des surfaces des matières plastiques pendant le traitement s'élèvent de moins de 20°C.
Le système de traitement au plasma est caractérisé par un effet triple : il active la surface a travers des procédés d'oxydation spécifiques, tout en déchargeant celle-ci, et provoque un nettoyage ultrafin. Aujourd'hui, dans l'industrie automobile, ce que l'on trouve le plus est le nettoyage plasma avant mise en peinture. Dans ce domaine, c'est en 1995 que commença la première application avec l'activation de boitiers de phares.

 

Le traitement de surface industriel :

La découverte de la technologie plasma a rendu pour la première fois possible l'utilisation du plasma en pression atmosphérique pour traiter la surface des matériaux à l'échelle industrielle. Cette technologie a ceci de particulier qu'elle est utilisée « In line », c'est-à-dire directement intégrée au sein du processus industriel existant. Il n'y a donc pas de modification du procédé de fabrication, d'installation de salles blanches ou d'enceinte de traitement à pression contrôlée.

Contrairement à d'autres procédés, la technologie plasma permet d'activer ou de nettoyer des surfaces particulièrement sensibles. Le procédé est simple à installer. Les seules énergies nécessaires sont l'air comprimé et le courant électrique sur la ligne de production. Il n'utilise pas de consommables. De plus il est parfaitement respectueux de l'environnement.

Le nettoyeur à plasma portatif :

Ce n'est que depuis que de nouvelles possibilités ont été offertes à travers le développement et l'utilisation de buses plasma, on a réussi à utiliser cet état de la matière pour l'appliquer à des processus de réparation, alors que c'était auparavant quasiment impossible.

Les matières plastiques (PE, PP, PET, EPDM etc.) ont toujours des problèmes d'adhérence. Il est donc possible d'éliminer ces inconvénients grâce à une décharge corona qui, modifiant la structure de l'objet, porte l'énergie de surface à des niveaux qui assurent une excellente tenue des laques.

La forme de la torche :

A l'intérieur de la torche, une décharge électrique haute tension est créée. Un flux d'air dirigé le long de la décharge est cassé en particules de plasma, et éjecté à travers une buse sur le matériau à traiter. Les constituants du flux de plasma chargés électriquement sont retenus à l'intérieur de la torche. La forme du jet de plasma émis est déterminée par la buse.

Une décharge de corona peut être positive ou négative selon la polarité de l'électrode de faible rayon de courbure. Si elle est positive, on parle de corona positif, sinon, de corona négatif. Du fait de la différence de masse entre les électrons (négatifs) et les ions (positifs), la physique de ces deux types de corona est radicalement différente. Par exemple, une décharge de corona produit de l'ozone (transforme le dioxygène O2 de l'air en ozone O3) quelle que soit sa polarité, mais un corona négatif en produit beaucoup plus qu'un corona positif.

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Méthodes et pratiques

Pour obtenir une parfaite adhésion il faut respecter certains principes de base.

1. Avoir une surface propre
   Il est nécessaire de préparer la surface à enduire. Le support doit être parfaitement propre et dégraissé. Les traces d'huile, d'agent glissant ou d'agent démoulant doivent être réduites au minimum.
2. Assurer une bonne accroche mécanique
   Le remplissage des micros cavités à la surface du support entraine une adhérence à la pièce. Elles doivent donc être dégagées et suffisamment nombreuses pour favoriser l'accroche mécanique.
3. Avoir une bonne liaison chimique
   La liaison chimique entre les molécules du support et la laque doit être parfaite. Au-delà de cette optimisation si nécessaire il faut appliquer un pré traitement de type Corona ou Plasma afin d'augmenter la mouillabilité et l'adhérence du support.
4. Avoir une bonne mouillabilité du support
   Assurer un bon étalement de la laque sans aucune micro porosité pour éviter toutes amorces de rupture. Le pré traitement Corona ou Plasma permet d'améliorer ce critère.
5. Obtenir une bonne adhésion
   La force adhérence qui apparait lors de la formation de la couche de contact est équivalente à la force nécessaire pour la séparation.

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Impact sur les compétences en atelier

Compétences génériques :

• Connaitre les étapes préparatoires avant une mise en peinture
• Choisir et utiliser l'outillage nécessaires pour la préparation des surfaces

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Exemple d’outillage approprié

Les nettoyeurs à plasma se suffisent à eux même.