La technologie plasma : une technologie pour le nettoyage de surface ?
Les technologies plasma, réputées comme propres puisqu’elles ne produisent que peu de rejets, sont-elles adaptées au nettoyage de surface ? Est-il possible de les considérer comme des solutions aux problématiques de dégraissage ?
Pour répondre à ces questions, il est nécessaire de comprendre par quelles réactions physico-chimiques des pollutions de surface peuvent-elles être retirées. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire que les deux conditions suivantes soient réunies :
• D’une part, les molécules de contamination et les molécules de gaz issus du plasma doivent réagir ensemble.
• D’autres part, les produits de réaction doivent être suffisamment volatils pour être éliminer par le renouvellement de l’atmosphère au-dessus de la surface traitée.
L’efficacité globale de ce processus est en général améliorée par des facteurs comme la température, de la présence de rayonnement UV ou de bombardement ionique.
Les technologies plasma de type ‘post-décharge’, pour lesquelles le lieu de création du plasma diffère de la zone d’utilisation, sont potentiellement mieux adaptées au traitement de produits de forme. Elles sont en général plus immunes vis-à-vis de la contamination présente sur les surfaces et la performance de traitement restera donc beaucoup plus stable à long terme.
La propreté de surface : une notion difficile à qualifier simplement
Caractériser un procédé de nettoyage de surface n’est pas simple car la notion de propreté de surface est difficile à qualifier. Les outils les plus performants pour cela sont très couteux (analyse de surface XPS par exemple) et incompatibles avec les cadences de production. Il existe des méthodes les plus simples mais elles peuvent conduire à une mauvaise évaluation du résultat.
L’utilisation d’encres de test pour qualifier un nettoyage de surface doit faire l’objet de beaucoup d’attention. La contamination initiale, en générale hydrophobe, pourrait n’être qu’en partie retirée par le traitement plasma. Le restant se trouvant transformée pour devenir plus hydrophile, la surface pourrait être perçue de façon erronée comme propre.
Types de contamination et quantité
Les contaminations se caractérisent par leur nature et par leur quantité par unité de surface.
Le plus souvent, il s’agit de matières organiques ou d’hydrocarbures à longue chaîne moléculaire. Elles contiennent parfois des substances minérales. Il est aussi possible de rencontrer des produits évanescents et hydrosolubles, particulièrement sur les produits en aluminium.
Les quantités peuvent être très variables d’une situation à une autre, de quelques mg/m2 à plusieurs centaines de mg/m2. Sur certaine production, la quantité peut aussi fortement varier d’un produit à l’autre.
Expérimentalement, il a été observé que l’efficacité du traitement plasma décroît fortement avec l’allongement des chaînes moléculaires des polluants et la quantité à retirer.
Lorsque les contaminations sont présentes sous forme de chaîne longue ou en forte quantité, des réactions chimiques de transformations des polluants (cross-linking, polymérisation…) ont été observées sous l’action traitement plasma, diminuant l’efficacité du nettoyage.
De même, en présence de pollution minérale (traces de doigt, stéarates…) les résultats de nettoyage de surface ne sont pas probants
En revanche, en présence d’une faible quantité de contamination à chaîne courte, il est possible d’obtenir un effet très probant de nettoyage. Cette situation se rencontre en général lorsque d’autres moyens de nettoyage ont été utilisés préalablement au traitement plasma qui assure alors un nettoyage de finition.