Las exigencias impuestas a las propiedades de las superficies de los objetos de uso cotidiano son cada vez mayores. Añadir atractivo visual mediante pintado ocupa aquí un primer lugar, al igual que los aspectos de tecnología medioambiental. Los polímeros, aunque idóneos en lo que a posibilidades de transformación y diseño se refiere, topan a menudo con limitaciones en este sentido, debido a sus deficientes propiedades de adherencia y humectabilidad. Sin embargo, estas carencias se pueden solventar de forma económica y duradera gracias a la fluoración. En una sola operación de trabajo, sin someterlos a esfuerzos mecánicos, se incrementa significativamente la tensión superficial. Para ello se sustituyen los átomos de hidrógeno de las cadenas de moléculas por átomos de flúor y se obtienen propiedades mejoradas.
A diferencia de otros métodos de pretratamiento de superficies (como el tratamiento con llama, el tratamiento corona o el plasma de baja presión), la fluoración produce superficies con propiedades de gran durabilidad y uniformes (independientemente de la geometría de los componentes tratados).
Principio operativo de la fluoración
Antes de la fluoración
Los plásticos tienen excelentes propiedades, como su fácil procesamiento, su bajo peso y su alta resistencia química. La fluoración ofrece una forma eficaz de ampliar considerablemente su gama de aplicaciones.
La fuerte reactividad del gas flúor provoca la sustitución de átomos de hidrógeno por átomos de flúor y oxígeno en la superficie del componente. La capa superficial modificada queda unida químicamente y es, por tanto, muy resistente.
Después de la fluoración
Tras la fluoración, la superficie queda permanentemente modificada, presenta excelentes propiedades de adherencia, muestra una permeabilidad significativamente reducida hacia muchas sustancias y tiene un mejor comportamiento de deslizamiento/fricción.
Adherencia mejorada
La fluoración aumenta la humectabilidad de los plásticos. La humectabilidad es un requisito previo necesario para que las lacas y los adhesivos tengan suficiente fuerza adhesiva. Cuanto mayor sea la tensión superficial y, por tanto, la humectabilidad de las superficies a tratar, mejor se podrán pintar. La profundidad de penetración relativamente grande del flúor, del rango de varias µm, garantiza además el efecto estable y duradero de la fluoración. Esto significa que el pretratamiento permanece intacto, por ejemplo, incluso en el caso de movimientos moleculares causados por diferencias de temperatura. Esta capa superficial modificada, de varias capas moleculares de grosor, presenta ventajas significativas sobre los métodos habituales de pretratamiento, especialmente en el caso de objetos expuestos a un mayor estrés químico antes del acabado.
El diagrama muestra la resistencia a la tracción significativamente mayor de las muestras de polietileno fluorado en comparación con las superficies de PE no tratadas:
Permeabilidad reducida
La posibilidad de reducir la permeabilidad de gases y líquidos a través de componentes plásticos mediante la fluoración en fase gaseosa permite combinar aspectos económicos y ecológicos. Por un lado, se evita la pérdida de volumen y la alteración de las propiedades de los productos a proteger y se reduce la contaminación del medio ambiente por vapores y olores; por otro, también se pueden utilizar materiales de envasado económicos, ligeros y respetuosos con el medio ambiente y los recursos.
La permeación de líquidos (en este caso, tolueno) y gases a través de componentes poliméricos puede reducirse a menudo en órdenes de magnitud con la fluoración.
Seguridad gracias al aumento de la energía superficial
Las propiedades de la superficie mejoradas por la fluoración crean seguridad en el tratamiento posterior de las piezas que se van a tratar. Para pintar, a menudo no es necesaria una imprimación, ya que la superficie fluorada proporciona una base de adherencia óptima. La mejora alcanzable en la energía superficial depende ante todo del tiempo de fluoración, la temperatura y la cantidad de gas flúor utilizado. El ajuste de estos parámetros es un punto muy decisivo en la competencia de MAINCOR. Para MAINCOR, el asesoramiento es una cuestión de cualificación, porque detrás de cada producto suministrado hay una gran responsabilidad.
Energía de la superficie de diversos materiales [mN/m]
Las ventajas del proceso
La fluoración fuera de línea en fase gaseosa es un método probado para el pretratamiento superficial de plásticos. Sin embargo, en comparación con otros procesos como el tratamiento con llama, corona y plasma, la fluoración presenta ventajas significativas:
El flúor penetra profundamente en el material y garantiza así una capa superficial estable, que ni siquiera se ve afectada por los movimientos moleculares. Debido a la gran movilidad del flúor gaseoso, la fluoración no sólo es posible en las caras exteriores, sino también en las interiores de los cuerpos huecos sin ningún problema. La superficie no está expuesta a tensiones mecánicas ni térmicas. El material permanece inalterado en sus propiedades básicas, sólo se modifican las capas cercanas a la superficie. Desde el punto de vista medioambiental, el proceso puede calificarse de absolutamente inocuo.
Investigación y desarrollo
Para explorar las inmensas posibilidades de la fluoración en fase gaseosa, MAINCOR ha investigado fundamentalmente las propiedades teóricas y específicas de la aplicación de la fluoración junto con universidades asociadas. Esto incluye, sobre todo, el comportamiento de las superficies poliméricas en función de los parámetros de fluoración y el tiempo de envejecimiento, que deben correlacionarse con las variables de resistencia adhesiva específicas de la aplicación.
La fluoración de los materiales se comprueba en muestras de ensayo en pruebas a largo plazo. Los resultados de estas observaciones dan al cliente la seguridad de que no existe ningún riesgo en su uso.
Campos de aplicación
- Pretratamiento de piezas poliméricas, para su posterior revestimiento con cuero
- Recipientes para líquidos de permeación reducida (permeabilidad a los gases)
- Pretratamiento de piezas poliméricas para el posterior pegado duradero de otros componentes
- Mejora de las propiedades de deslizamiento/fricción de los materiales poliméricos
- Aumento de la adherencia de pinturas