Composites plastique-métal à forte adhérence dans le procédé de moulage par injection
Les composants hybrides plastique-métal se sont imposés dans les applications industrielles et, à l’ère de la construction légère, ils ne cessent de gagner en importance. La combinaison des matériaux convainc grâce à des composants dont les propriétés combinent les avantages individuels de chaque matériau : Tandis que le métal offre une grande solidité ainsi qu’une rigidité élevée, le plastique permet une importante liberté de conception en cas de faible densité.
Une liaison fiable est nécessaire lors du process d’assemblage afin de fabriquer des assemblages reproductibles robustes et de grande qualité à partir de matériaux différents. Sans étanchéité spéciale, l’interface entre le métal et le plastique constitue un facteur de risque.
Plasmatreat, en collaboration avec le fabricant de composants plastiques AKRO-PLASTIC GmbH, a développé un process pour créer des composants hybrides moulés par injection. Ce process permet une amélioration significative de la liaison d’adhérence et il peut être intégré dans des installations en série. L’élément central est le revêtement atmosphérique PlasmaPlus® de Plasma-SealTight®. Ce revêtement facilite la formation d’une liaison covalente entre les matériaux afin de créer un composé hybride particulièrement robuste et résistant aux fluides.
Process Plasma-SealTight® : processus fiable, reproductible et respectueux de l'environnement
Le procédé Plasma-SealTight® est conçu comme une solution automatisée en ligne pour le processus de production en continu. Il peut être totalement intégré à la chaîne de moulage par injection. Tous les composants du process (couche de plasma polymère, formulation plastique, paramètres du process) sont coordonnés dans la conception générale, afin que le process soit toujours fiable et reproductible en cas de capacités de production élevées.
Lors de la première étape du process, la surface métallique est nettoyée avec le plasma Openair®. Puis la surface métallique est immédiatement pourvue d’une couche de plasma polymère d’adhérence et anticorrosion. Le nettoyage au plasma ainsi que le revêtement au plasma sont réalisés en quelques secondes sur un point précis, c’est-à-dire uniquement à un endroit précis défini au préalable. La matière thermoplastique est ensuite injecté sur le métal recouvert lors du process de moulage par injection.
Le revêtement Plasma-SealTight® permet de remplacer en totalité les étapes de prétraitement utilisées dans les procédés traditionnels et souvent nocives pour l’environnement, comme les primaires à base de solvants, tout en garantissant la qualité.
Amélioration de la force de liaison par rapport aux promoteurs d’adhérence
Plasma-SealTight® crée une liaison avec le métal (acier inoxydable, cuivre, aluminium, acier) au niveau moléculaire et génère simultanément des liaisons organiques (groupes fonctionnels) qui permettent une grande adhérence du métal avec le plastique.
Grâce à Plasma-SealTight®, les résistances à la traction et au cisaillement entre les composants plastiques et le métal peuvent atteindre plus de 40MPa. Le revêtement plasma permet d’atteindre une résistance de liaison nettement plus élevée que celle obtenue par d’autres process, tels que l’utilisation de promoteurs d’adhérence, la microstructuration par laser ou la gravure.
Liaison hybride étanche
Si les matériaux ne sont pas liés au niveau moléculaire, de l’eau peut par exemple s'infiltrer dans l’interface et se répandre sur la surface du matériau. En combinaison avec l’oxygène, l’insert métallique de la liaison hybride se corrode et entraîne la défaillance de la fonction du composant, voire même un délaminage.
L’efficacité du Plasma-SealTight®
La couche de plasma empêche l’infiltration de fluides agressifs puisqu’elle comble les plus petits interstices et se combine à la surface métallique en la protégeant. Le scellage au niveau moléculaire forme une barrière durablement résistante à l’eau, aux solutions salines, aux huiles et aux gaz et empêche toute infiltration par ces fluides.
Avantages de la technologie Plasma-SealTight®
- Augmentation de la qualité des composants Jonction entre les matériaux étanche aux fluides Possibilité d’intégration totale dans la ligne de moulage par injection Sécurité du processus et reproductibilité de haut niveau Suppression totale des solvants, primaires et acides Très faible utilisation de produits chimiques (précurseurs) Pas d’émissions de COV
Joints plastique-métal durables dans le moulage par injection
Solution complète clé en main pour le revêtement par le process Plasma-SealTight®
Grâce à la cellule plasma entièrement automatisée et clé en main PTU1212, la technologie Plasma-SealTight® de Plasmatreat est mise en application de façon mécanique. La cellule peut être adaptée à toutes les machines courantes de moulage par injection. Elle permet un process de prétraitement en ligne particulièrement rapide et écologique dans la production en série de composants plastique-métal.
La PTU1212 comprend tous les composants nécessaires au process de prétraitement. Il s’agit notamment du générateur et du robot, de la technique de commande et de l’unité de contrôle plasma PCU, des torches plasma, des câbles et des consommables.
Technologie plasma dans les processus de fabrication automatisés de composants hybrides
Le traitement plasma s’effectue grâce à deux systèmes plasma placés côte à côte. Lors de la première étape, le robot (ou un système d’axes XY pour les plus petites versions) place l’insert métallique sous une torche plasma Openair-Plasma® . Sa surface est nettoyée de toute contamination au niveau moléculaire afin de lui permettre une mouillabilité optimale. Le second système plasma effectue ensuite immédiatement le revêtement fonctionnel du métal en utilisant le procédé Plasma-SealTight® .
Aperçu de Plasma-SealTight®
Innovation et réduction des coûts
- Solution industrielle utilisable à l’échelle internationale Utilisation en ligne dans les lignes de production de moulage par injection (pas de voies de transport externes) Processus sûr et reproductible Fort potentiel de développement (nouvelles combinaisons de matériaux) Prétraitement sélectif et localisé à très haute vitesse
Qualité accrue des composants
- Amélioration significative de l’adhésion de l’assemblage Protection contre la corrosion de l’insert métallique Étanchéité aux fluides dans la zone d’interface entre les matériaux Le processus de compoundage extrêmement précis et reproductible garantit une qualité constante du produit
Environnement et durabilité
- Élimination totale des solvants, primaires et acides Pas d’émissions de COV Très faible utilisation de produits chimiques (précurseurs) Haute efficacité énergétique grâce à la faible consommation d’énergie de l’unité plasma Haute efficacité énergétique grâce à la suppression des trajets de transport des composants semi-finis
