Mejora de propiedades en sustratos poliméricos mediante plasma

Los materiales poliméricos se caracterizan habitualmente por presentar unos bajos valores de energía superficial, causados por la ausencia de grupos polares en la estructura del polímero. En muchas ocasiones es necesario llevar a cabo la modificación de estas propiedades para incrementar su energía superficial y así mejorar sus características de humectabilidad. Estos tratamientos de modificación van dirigidos fundamentalmente a activar la superficie por inserción de especies polares o bien provocar modificaciones en la topografía de la superficie, de manera que se consiga un aumento de rugosidad.

El tratamiento se realiza mediante la aplicación de un proceso (físico o químico) que modifican la superficie de un material mejorando sus propiedades superficiales, tales como el pintado, humectabilidad, adhesión, etc., sin afectar las propiedades generales del material tratado. Existen diversos tratamientos de plasma aplicables, en función del artículo a tratar y las propiedades que se desean. Todos ellos son tratamientos en seco, con una tecnología de carácter ecológico, y pueden suponer grandes avances en la mejora de prestaciones técnicas de productos finales y en la minimización de problemas de proceso causados por las materias primas de trabajo.

Por ello, el proyecto estratégico “Investigación y desarrollo para la mejora de la solidez de los acabados mediante tecnología de plasma”, financiado por la Conselleria d’Indústria, Comerç i Innovació (ref. INIDIV/2010/63) y co-financiado con Fondos Feder, tiene como objetivo consolidar el uso de las diversas tecnologías existentes en la materia en aplicaciones específicas del sector juguetero y textil. Este proyecto, liderado por la empresa juguetera Injusa, está siendo desarrollado por un consorcio español de I+D formado por 2 centros tecnológicos y 10 empresas de los sectores plásticos, textil y productos infantiles y permitirá conferir mayor valor añadido a los productos de estos sectores tradicionales y relevantes en la Comunidad Valenciana.

Una empresa juguetera lidera el proyecto

Injusa es un fabricante de juguetes ubicado en Ibi (Alicante). Cuenta con inyectoras de plástico desde 85 hasta 1.000 toneladas de fuerza de cierre equipadas con manipuladores para la extracción de piezas. Dispone también de sopladoras totalmente automatizadas hasta 250 litros de capacidad, así como de prensas hasta 150 toneladas, robots automatizados para la perfecta soldadura de las piezas y tren de pintura de gran capacidad.

La caracterización de los cambios provocados por el plasma en diversas superficies y materiales y el conocimiento de los mecanismos de actuación son los puntos principales donde se centran los trabajos. Se han establecido dos líneas de trabajo paralelas: Activación superficial o tratamientos de plasma para mejora de la solidez de acabados; y Plasmapolimerización o tratamientos de plasma para deposición de capas finas funcionales.

Una vez aplicados los tratamientos sobre probetas realizadas con los distintos materiales estudiados (polietileno de alta densidad y estándar, polipropileno, poliestireno de impacto, policarbonato, PET, fibras naturales y sintéticas, sustratos flexibles - tejidos, membranas, espumas-, tejidos, etc.) se ha realizado la caracterización de la modificación superficial de las probetas tratadas y las modificaciones químicas ocurridas en la superficie de las mismas. También se han realizado ensayos térmicos y mecánicos para caracterizar los sustratos y conocer sus propiedades con objeto de comprender mejor los cambios producidos en la superficie.

En cuanto a los materiales textiles tratados, la aplicación de técnicas de plasma a baja presión y plasma por descarga corona ha conducido a incrementar la hidrofilidad de los materiales tratados, según los datos de ángulo de contacto. También se ha caracterizado la potencial degradación de los textiles ante el tratamiento, determinando que a tiempos cortos no superiores a 5 minutos, no aparece dicho efecto de degradación superficial.