Superficies con propiedades de gran calidad a través de la fluoración con tecnología de vacío de alta fiabilidad

Maulburg, Germany La fluoración de piezas de plástico para obtener diferentes propiedades en las superficies es un pretratamiento dentro de la fabricación de dichas piezas. Fluor Technik System GmbH ha desarrollado técnicas especializadas para este tipo de tratamiento de superficies. La empresa ofrece servicios de fluoración de piezas de plástico para modificar el comportamiento ante la humedad, las propiedades adhesivas, la fricción, la adherencia y las propiedades de barrera de una gran variedad de plásticos. Fluor Technik System también fabrica sistemas de fluoración a medida para sus clientes y los vende en todo el mundo. Para generar el vacío necesario para el proceso, se instalan sistemas de vacío de Busch de compresión seca. Cada uno de ellos cuenta con una bomba de vacío de tornillos COBRA NS como bomba primaria. Fluor Technik System ha optado por este sistema debido a su fiabilidad y porque permite ejecutar el proceso de fluoración de manera segura y uniforme.

El tipo de fluoración más común que lleva a cabo la empresa es la correspondiente a la adherencia. Este proceso permite modificar una superficie de plástico para obtener una elevada polaridad, de forma que la zona total de contacto aumente y se consiga una mejor adhesión. Algunas de las aplicaciones útiles son, por ejemplo, cuando hay diferentes capas que se deban unir al mismo tiempo o si es necesario preparar una superficie para pintarla o flocarla, o para mejorar la adhesión del pegamento. El proceso de fluoración también se utiliza para la hidrofilización.  En este caso, se consigue una humedad uniforme en las piezas, lo que facilita la impresión o, por ejemplo, en el caso de un lavavajillas, el secado. Fluor Technik System es capaz de realizar procesos de fluoración en prácticamente todos los plásticos para minimizar la fricción dinámica. La empresa también cuenta con una dilatada experiencia en la fluoración de gomas y silicona.


Fig. 1: Diagrama del flujo en el proceso de fluoración

La fluoración (Fig. 1) se puede llevar a cabo dentro de diferentes sistemas que pueden estar formados por una cámara de proceso en la que se carga un lote en cada ciclo (sistemas no lineales) o pueden ser sistemas en red en los que el material plástico se fluora a medida que pasa (sistemas en línea). Como agente de fluoración se utiliza una mezcla de gases compuesta por un 10% de flúor y un 90% de oxígeno. El cambio en las propiedades de la superficie se debe a la aplicación de este gas fluorado altamente reactivo. El gas reemplaza una parte de los átomos de hidrógeno del material de la superficie con átomos de flúor. Podemos decir, por lo tanto, que el proceso de fluoración se basa en una reacción química y no en un tipo de recubrimiento. La profundidad de la penetración de los átomos de flúor en el sustrato solo se produce a nivel molecular. Las propiedades del material base y sus dimensiones permanecen inalteradas. El flúor solo afecta a la energía de la superficie y a la polaridad, que son efectos permanentes y estables. Los resultados de la fluoración se pueden ajustar de manera precisa a través de un control específico del proceso en función del polímero base y la aplicación determinada. Los parámetros básicos del procedimiento son el tiempo de permanencia en la cámara de proceso, la temperatura y la concentración de flúor que se determina a través de la presión. Estos parámetros se introducen en el control completamente automático del proceso como una "directiva". A cada una de las partes que se va a fluorar se le asignará una "directiva" establecida en función del material base y la propiedad de la superficie requerida, para llevar a cabo un proceso que será siempre replicable.
 


Fig. 2: Bomba de vacío de tornillo COBRA NS

"El componente esencial de un sistema de fluoración es la tecnología de vacío", comenta Bernd Moeller, director de operaciones de Fluor Technik System. "La calidad de las partes tratadas depende totalmente de la fiabilidad de esta tecnología". En los sistemas de fluoración empleados solo se emplean sistemas de vacío de Busch que puedan funcionar completamente en "seco"; es decir, sin ningún tipo de fluidos de trabajo en las cámaras de compresión. Se utiliza una bomba de vacío de tornillos COBRA NS (Fig. 2) como bomba primaria y se implementa una bomba aceleradora de vacío Panda antepuesta. Busch desarrolló las bombas de vacío de tornillos COBRA NS para el sector de los semiconductores. Ofrecen un elevado nivel de fiabilidad en el proceso y consiguen tiempos de evacuación cortos gracias a un tornillo con diseño optimizado. Las bombas de vacío de tornillos COBRA NS se sellan herméticamente para evitar que se produzca ningún escape de gas fluorado a la zona de trabajo.

Tanto las bombas de vacío como los accionamientos emplean la refrigeración por agua, que permite un ajuste preciso de la temperatura de trabajo. Se implementan varios dispositivos de seguimiento que informan sobre cualquier fallo que pueda ocurrir en el mismo instante en el que se produce. También miden de manera constante las temperaturas de las propias bombas de vacío, del fluido de trabajo en los engranajes y del refrigerante. Además, una vez que el proceso ha finalizado, se controlan las cantidades de refrigerante y oxígeno utilizadas en la limpieza de la COBRA NS. 

Bernd Moeller ha probado de manera exhaustiva el sistema de vacío de Busch y está más que convencido de que es una solución sólida y fiable. Los sistemas de vacío están en funcionamiento durante un intervalo de 8 a 24 horas, en función de las horas de trabajo necesarias. Los engranajes de las bombas de vacío de tornillos COBRA NS y los de las bombas aceleradoras de vacío se lubrican con poliéter perfluorado.  Esto evita que el flúor reactivo entre en contacto con el fluido de trabajo. En caso de que los reactores de vacío tengan una forma rectangular, es necesario que el gas circule en la cámara de proceso para garantizar que llega a todas las zonas por completo y de manera uniforme, con el objetivo de garantizar un tratamiento de la superficie homogéneo. Las bombas aceleradoras de vacío Puma refrigeradas por agua (Fig. 3) también se utilizan dentro del proceso y funcionan de manera independiente al sistema de vacío.
 

Fig. 3: Bomba aceleradora de vacío Puma como una bomba para la circulación de gas en un sistema de fluoración
 

Los sistemas de vacío que recibe Fluor Technik System de Busch están específicamente adaptados a los sistemas de fluoración correspondientes y están listos para su conexión e instalación directa en el sistema general que ya posea el cliente. Además de las ventajas técnicas de los sistemas de vacío, Bernd Moeller también destaca otra ventaja clave de su colaboración con Busch: Una vez que los sistemas de fluoración están instalados, son los propios técnicos de Busch los que se encargan de ponerlos en marcha y de proporcionar la formación necesaria in situ al personal que se encargará del funcionamiento y mantenimiento. Gracias a que Busch tiene sucursales repartidas por todo el mundo que trabajan individualmente en cada país, ha sido capaz de crear una red de servicios sólida y precisa que le permite ofrecer asistencia técnica local a través de sus expertos, que son los encargados de poner en marcha los sistemas de vacío y dar formación a los empleados. Los técnicos de servicio también ofrecen mantenimiento para el sistema de vacío del cliente. 


Sobre Fluor Technik System
Fluor Technik System fabrica, desde hace aproximadamente 25 años, sistemas de fluoración en la ciudad alemana de Lauterbach, en el estado de Hesse, y los desarrolla según las necesidades específicas de cada cliente. La fabricación a medida no solo se aplica al hardware, sino también al sistema de control utilizado para activar los diferentes programas, que se adapta en función de las piezas que el cliente quiere fluorar.  Fluor Technik System instala sistemas en todo el mundo y los pone en marcha con la ayuda de sus propios técnicos. Como proveedor de servicios, la empresa también ofrece la fluoración de piezas de plástico, goma y silicona. Sus clientes pertenecen a un gran número de sectores diferentes pero, en especial, los pretratamientos por fluoración se centran en piezas para el sector de la automoción y sus proveedores, la tecnología médica, la aeroespacial y los electrodomésticos.  


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