El Equipo de Plasma de Presión Atmosférica Para El Procesamiento Textil

7/26/2019 El Equipo de Plasma de Presin Atmosfrica Para El Procesamiento Textil

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4.4 El equipo de plasma de presin atmosfrica para elprocesamiento textil

Las configuraciones del equipo de PPA para el procesamiento textil pueden sercategorizadas segn los tratamientos genricos que pueden manejar y por lo tanto lasclases de superficies que pueden entregar.Hay cuatro tratamientos principales:

Tratamiento del aire amienteTratamiento de atm!sfera controlada"ecurimiento del precursor del gasPrecursor l#quido de recurimiento.

$stos est%n listados segn orden de sofisticaci!n pero es crucial para el due&o de f%ricatextil tener por entendido que sofisticaci!n de proceso en s# mismo no determina la soluci!n!ptima. $l trmino ''sofisticaci!n de proceso(( realmente quiere decir grado defuncionailidad tratada) como funcionalidad*desempe&o es lo que el due&o de f%rica textil leest% comprando al pro+eedor de plasma. $s por consiguiente critico que si el due&o def%rica textil quiere aumentar al m%ximo la eficacia de costos de la compra) entonces lclaramente define la propiedad de la superficie que requiere en el total sus aspectos) tcnicoy comercial) y entonces localiza el producto de plasma ,el equipo y transporte garantizadocon las propiedades solicitadas- que necesita exactamente) ni m%s ni menos. n procesosofisticado menos implica responsailizarse por si los criterios de funci!n requeridos de lasuperficie tratada no funciona) mientras un proceso m%s sofisticado constituir% sore/ingenier#a e incurrir% en un gasto adicional. $n esencia) no compre un sistema delrecurimiento del precursor del gas si un tratamiento del aire amiente se responsailizar%por su necesidad.

0uatro tratamientos genricos +s tres APP tiles para el procesamiento del tejido

PPA Tratamientos

0orona $l tratamiento del aire amiente$l recurimiento del precursor del 1as de tratamiento deatm!sfera controlada$l precursor l#quido recuriendo

Homogneo $l tratamiento de atm!sfera controlada

232 $l recurimiento del precursor del gas

$l precursor l#quido recuierto

AP12 "ecurimiento del precursor del 1as

Tratamiento de atm!sfera controlada


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$s importante manifestar que esta tala no es decir que los tipos de plasma son equi+alentesen su 4ailidad para dar funcionailidad de la superficie. Por ejemplo) el 232 4omogneopuede entregar m%s recurimientos sofisticados que 0orona) aunque amos puedan utilizara los precursores l#quidos de diferentes maneras. $sto se pondr% m%s claro comoprocedemos a tra+s del an%lisis para descriir las funcionailidades espec#ficas de lasuperficie entregado por los diferentes plasmas.

Los sistemas Corona

n sistema de tratamiento 0orona consiste en dos componentes principales) la fuente depoder) y la estaci!n del tratamiento:

La fuente de poder) comnmente llamado el suministro de fuerza o generador) generalmentecomprende un generador de alta frecuencia y un transformador de salida de alto +oltaje.$l prop!sito de la fuente de poder es alzar la electricidad entrante ,t#picamente 4ertz del56*76) 896*76 ;- para un frecuencia m%s alta ,el 95- y el +oltaje m%s alto,=6 el


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des+entajas.

2esde que la energ#a acoplada en la tela por %rea de la unidad ,@ * m8- es un par%metrocr#tico de control de proceso en toda superficie de plasma) un sistema 0orona dee serdimensionado a la aplicaci!n particular. $n el caso de 0oronas +eremos procesos deacti+aci!n de la superficie) por ejemplo) es necesario primero determinar la energ#a de lasuperficie del lanco o la tensi!n necesitada por la superficie. La medida de energ#a de la


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superficie usada es llamada ni+el dina con unidades de mB * m ,milli/BeCtons por metro- ola dina *cmD $stos son equi+alentes y concuerdan con energ#a * unidad de %rea ,@ * m8-.2espus) la Edensidad de +atioF que alzara el ni+el dina 4acia el ni+el deseado para unmaterial particular es encontrado de talas emp#ricas y esto es multiplicado por la anc4ura dedel material y la +elocidad de la l#nea para determinar el m%ximo poder total en


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La mayor#a de sistemas de 0orona +endidos en mltiples industrias traajan en un amientecon aire para dar un proceso de acti+aci!n de la superficie dando como resultado el aument!

de energ#a de la superficie. Kin emargo) una clase importante y creciente de sistemas0orona para la acti+aci!n de materiales dif#ciles y para los nue+os procesos ofrecidos por a4#+arios de las anteriormente citadas compaas utiliza alguna forma de contenci!n alrededorde la regi!n de plasma cominada con un sistema de la entrega del gas. $stos tienenespecialmente importancia para tratamiento textil.La meta es crear una atm!sfera lire deaire en una zona limitada al toda+#a permitir paso lire de la tela a tra+s del plasma. Lacontenci!n mue+e por medio de una palanca la capuc4a rodeando los electrodosconjuntamente con el rodillo de apoyo electrodo encallado dejando aiertas rendijas parapara pasar el gas.Llenando la regi!n de contenci!n de gases seleccionados) un atmosferade gas ien definido) controlado) produciendo diferentes presiones atmosfricas de plasma.$sto permite control sore la qu#mica de plasma y) por lo tanto) las reacciones de lasuperficie) as# poniendo 0orona en condiciones de cargar fuera el tratamiento atm!sfera y el

recurimiento del precursor tratamiento de gas genrico. Jigura .=6 es un estudiotrans+ersal esquem%tico mostrando el concepto.Bo s!lo la atm!sfera del gas puede estarcontrolado) pero precursores l#quidos pueden ser introducidos en la regi!n en operaci!n en


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forma de una niela de gota del atomizado deja a participar de la qu#mica de plasma. nageometr#a ligeramente diferente usando el mismo concepto es reemplazar el rodillo con una+i!n de metal.La compaa danesa ;etap4one utiliza esto tan ien como los sistemas delrodillo ,+ea Jigura .==-.

Los sistemas homogneos DBD

La geometr#a del equipo 4omogneo 232 actualmente en el mercado textil deprocesamiento es muy diferente del 0orona. $so es caracterizado por electrodos planossimtricos oponindose el uno al otro a tra+s de un oquete de /=6 mm.

$stos electrodos son de %rea +erdaderamente grande) metros de anc4o sino que taminmetros de largo a lo largo de la direcci!n de desplazamiento de la tela. Jigura .=8) unasecci!n trans+ersal esquem%tica directa los electrodos) muestra las diferencias en lageometr#a y el tama&o de las regiones de plasma entre corona y 232 4omogneo. Lasl#neas son campo elctrico y equipotencial.


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T#picamente) amos electrodos est%n cuiertos por una radiofrecuencia dielctrica y deaja frecuencia ,56 el


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+apor como el ox#geno o 0J puede sumarse a la corriente del gas para lle+ar a cao unaqu#mica particular y entregar un efecto espec#fico de la superficie.

Los electrodos son estalecidos +erticalmente para e+itar distorsi!n) pro+iniendo de supropio peso) para minimizar 4uella y para auxiliar confinamiento de gas usando el principiode densidad relati+a en la cual el 4elio) por ejemplo) tendr% tendencia a permanecerconfinado en un claro de geometr#a de la caja s!lo en la ase. Jigura .=9 es una secci!n

trans+ersal esquem%tica mostrando la trama textil tramitando configuraci!n usada por elfaricante de esta tecnolog#a) 2oC 0orning Plasma Kolutions $ste sistema particularconsiste en cuatro regiones +erticales de plasma o piernas cada como s%ndCic4 entre unpar de electrodos +erticales y a tra+s de cu%l la tela o el 4ilo es piloteado por rodillos)entrando y egresando el sistema en la ase aierta en cierto modo completamentecompatile con producci!n continua) en l#nea. $l gas de la generaci!n de plasma esintroducido desde lo alto) y lo que es en particular significati+o en esta +ersi!n del juego es laintroducci!n de precursor l#quido a manera de gotitas del atomizadas en dos de las piernas.


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As#) la qu#mica de proceso puede controlarse a tra+s de gas y precursores de +apor losprecursores l#quidos directos o una cominaci!n. $sta flexiilidad le da a este sistema

proalemente el alcance m%s amplio de capacidad de funcionalidad que cualquiera de lasopciones del equipo de APP. Juncionalizaci!n puede ir de acti+aci!n asada en ox#genosimple de la superficie a tra+s de tratamiento de atm!sfera controlada para asfixiar con gasrecurimiento funcional que precede y recurimiento l#quido del precursor.

Bo 4ar#a sentido comercial para destinar tal sistema para acti+aci!n asada en ox#genosa solas cuando una apariencia est%ndar en el que el sistema 0orona 4ar#a el por menoscosto y +elocidad m%s acelerada de la l#nea) pero tendr#a sentido para manejar tal paso deacti+aci!n en este sistema 4omogneo 232 como parte de un proceso de multipasos. $stoes una de las +entajas de la configuraci!n 4omognea 232) a saer que deja regionesmltiples de plasma estar apilados en la serie) cada uno del cual tiene un grado tremendo deindependencia de proceso de los otros. As#) por ejemplo) la primera pierna del anteriormente

citado sistema podr#a ser usado como una purga para quitar aire arrastrado de la tela) lasegunda pierna podr#a manejar un proceso de acti+aci!n) mientras las terceras y cuartaspiernas podr#an poner en el suelo dos recurimientos funcionales diferentes en seriedespidiendo en las regiones respecti+as precursores l#quidos diferentes como una cartillaad4esi+a seguido por un recurimiento que repela aceite para el proceso 4aciendo resistenteel material .

na +entaja particular de esta configuraci!n del equipo es la larga longitud de la ruta deplasma con rumo al +iaje de la tela.$sto puede extenderse 4asta metros o incluso decenasde metros.As#) para una +elocidad dada de la l#nea) el tiempo de la residencia de la tela enel plasma puede estar extendido) poniendo m%s energ#a por %rea de la unidad encondiciones de estar acoplado en el material y * o un recurimiento m%s grueso.Alternati+amente) para un tiempo dado de la residencia) el +erso que la +elocidad puede

aumentar por longitud creciente de la ruta.La entretela de electrodos de metal para la condici!n dielctrica) esencial para el sistema4omogneo 232) 4a resultado algo prolem%tica. La uni!n es tediosa y los coeficientes


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diferentes de expansi!n trmica de metal y el aislador pueden conducir a la deslaminaci!n yla separaci!n con el paso del tiempo.2oC 0orning Plasma Kolutions 4a desarrollado unamejora ingeniosa y exitosa reemplazando metal con agua salada. La salmuera essuficientemente dctil para actuar como un electrodo) no requiere uni!n) los restos encontacto #ntimo permanente se conectan con el cer%mico dielctrico y no contiene ordes)esquinas u otras singularidades que pueden actuar como puntos de descarga del alto

+oltaje) o la descarga elctrica no deseada generada fuera de la regi!n de plasma. Adem%s)el agua salada acta como un pozo receptor inagotale de calor) camiando de direcci!n delo dielctrico en el contacto con el plasma que el calor le+e gener! por el plasma. $sto se4ace aletas simples directas de refrigeraci!n por aire en el contacto con la salmuera a fin deque no 4aya un largo acrecentamiento de calor de trmino en el sistema. Bingunarefrigeraci!n por agua se necesita y el flujo de refrigeraci!n por aire requerido es modesto.$sto est% en contraste con algunos sistemas 0orona que requieren sistemas de refrigeraci!npor aire de alto flujo y AP12 que necesitan refrigeraci!n por agua.

Los sistemas de descarga de presin atmosfrica

n solo pro+eedor) AP@eT de Bue+o Ixico) $$) ofrece su tegnologia AP12 paraprocesos de tejido. $l plan de la generaci!n de plasma es implementado en forma de una+i!n a reacci!n que puede construirse arria para aproximadamente 5.5 m de anc4o y dejala tela estar entre los electrodos) directo la regi!n de la generaci!n de plasma) para sertratado in situ. Las unidades pueden estar flexilemente acopladas mec%nicamente juntaspara 4acer un sistema completo de procesamiento del tejido.La unidad Tex@et es el productoprincipal de reconocimiento de escala de producci!n de AP@eT) dise&ada para tratar tejidosen las +elocidades de 4asta =86pies*minuto. Tiene una 4uella peque&a de O/pies a granaltura por O/pies de anc4o por 9/pies profundidad y es t#picamente equipado con oc4oelectrodos negros planos anc4os de 7/pies.La tela entra en la m%quina Tex@et a tra+s de

un procesador de pre tratamiento) que quita 4umedad excedente y aire concentrado sin eluso de +ac#o. La tela es entonces plasma tratado in situ por cada uno de las oc4o unidades=6


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4ec4o que ningn otro mtodo puede pro+eer la misma capacidad de tratamiento demateriales.

na distinci!n cla+e entre las opciones diferentes de APP es c!mo actan en relaci!n alradio cr#tico > el +alor agregado. $l +alor agregado es fuertemente relacionado con lafuncionalidad. Iientras m%s sofisticadas y poderosas las propiedades de la superficietratada) generalmente) m%s alto su +alor para el producto. As#) la gr%fica en Higo. .=7 es unposicionamiento muy %spero de los tratamientos genricos disponiles de APP en lafuncionailidad ,el +alor- +s. 0osto.

$s importante para no prolongar este principio m%s all% de la satisfacci!n sore lanecesidad espec#fica. Bo 4ay +alor agregado que ser% ganado y proalemente ser% uncosto adicional.Bo ostante) en general) el grado de funcionailidad de un plasma particularreferente al coste por unidad de producci!n lo distinguir% de sus competidores.

La ingenier#a genrica de la superficie est% disponile para la industria textil por APP quelos tratamientos pueden ser clasificados en categor#a graada) limpiada) la acti+aci!n o elrecurimiento. $stos procesos directamente resultan de la inmersi!n de la superficie textil enel plasma y el omardeo resultante de la superficie de especie microsc!pica acarreandoenerg#a f#sica y qu#mica) en particular especies qu#micamente reacti+as con energ#as losuficientemente altas como para disociarse y formar el producto qu#mico. Tal especie) que esgenerada por la ionizaci!n) fragmentaci!n) y la excitaci!n es resultado principalmente de

colisiones con electrones lires de alta energ#a acelerados por el campo elctrico aplicado)incluye electrones lires r%pidos) iones) fotones ;) fan%ticos) estados excitados ,electr!nica)relati+a a las +iraciones y giratorio-) fragmentos moleculares) etctera.

Grabado,la remoci!n de material del sustrato de la masa) ocurre cuando la interacci!n entrela superficie s!lida y el plasma genera suproductos en gas) que incluya %tomos omolculas) del sustrato. $stos situados en la superficie y son lle+ados fuera del sustrato)quitando as# material de la masa.

La limpieza,la remoci!n de contaminaci!n) es una forma de graado pero con selecti+idadmuy alta. $sencialmente) s!lo el contaminante no deseado de la superficie es +olatilizado

y remo+ido mientras el sustrato permanece ileso por el proceso.


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Activacin,realce de la energ#a de la superficie) es la generaci!n de sitios qu#micamentereacti+os en una superficie pre+iamente no reacti+a dando como resultado una suida enla tensi!n superficial.

El recubrimiento, la deposici!n pel#cula delgada) ocurre si el plasma > la s!lida interacci!nde la superficie crea un material s!lido de fase. $sto queda en la superficie y seaglomera con el paso del tiempo) por ejemplo los segundos de microcomputadora) paragenerar una pel#cula. $ste proceso es a +eces llamado Plasma polimerizaci!n de ;aporde "ealzado Ru#mico 2eposicion de ;apor ,P$0;2- o polimerizaci!n de plasma.

$s importante enfatizar otra +ez que estos procesos de APP son confinados para unas muypocas mono capas at!micas de la superficie del sustrato) asegurando que la masa delsustrato permanece completamente no afectada) permitiendo as# un desacoplamiento de laspropiedades de la superficie la masa del material y d%ndole al dise&ador textil del productoun principal nue+o grado de liertad.

$n el cuadro se +e las condiciones) arrastre fuera del proceso genrico 4asta cierto punto. $lpoder y la sofisticaci!n de los tratamientos para cada APP que el tipo es) en general)apuntaron en la lista orden ascendiente en la mesa. As#) por ejemplo) la limpieza y lascapacidades de proceso de acti+aci!n de tratamiento de atm!sfera controlada sonsignificati+amente superioras a esos de tratamiento del aire amiente y los recurimientosdisponiles de precursores l#quidos pueden ser de mayor peso molecular y mayorsofisticaci!. Kino) otra +ez) todo ello aja a encontrar la soluci!n para la necesidad.

Todos los materiales textiles) sea natural o sinttico) est%n anuentes para estostratamientos de APP incluyendo a polypropylene) el polietileno) el polister) polyaramids)nylon) lana) ropa lanca y algod!n.

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