La technologie plasma se compare avantageusement aux autres techniques traditionnelles pour préparer efficacement les surfaces

Plasma versus Corona

Quelle est la différence entre le plasma et le corona ? Quels sont leurs avantages et leurs inconvénients respectifs ?
Pour apporter une réponse claire, il faut différencier l’utilisation de ces mots selon qu’ils décrivent un phénomène physique ou une technologie.

Le plasma et le corona au sens physique

Dans sa définition physique, le plasma est un gaz qui, en subissant un apport d’énergie, est devenu un milieu ionisé.
Cela signifie qu’une partie des atomes ou des molécules ont une charge électrique non nulle, soit suite à l’arrachement d’un ou plusieurs électrons (qui deviennent alors des électrons libres), soit suite à l’absorption d’un électron. Le plasma contient ainsi de nombreuses espèces : électrons libres, ions positifs ou négatifs, radicaux, métastables. Ce sont les propriétés de ces espèces, ainsi que les rayonnements électromagnétiques associés, qui sont ensuite exploitées lors de l’utilisation technologique du plasma.

L’effet corona en physique est un phénomène produit dans un plasma créé à partir d’une décharge réalisée entre 2 électrodes asymétriques, avec l’une en forme de pointe. Le champ électrique est alors plus intense du côté de la pointe. Le plasma ne peut alors s’allumer qu’autour de l’électrode pointue, créant de petits arcs crépitant, appelé effet corona.
Cette propriété s’illustre par un phénomène connu des navigateurs sous le nom de « feu de Saint-Elme ». Par temps orageux, un bateau isolé peut voir les extrémités de ses mâts parsemés de micro-arcs. Le mât du bateau représente l’électrode pointue, l’autre électrode étant les nuages chargés électriquement dans le ciel orageux. Ce phénomène peut aussi s’observer sur les ailes des avions.

Le plasma et le corona au sens technologique

Le traitement corona est une technologie utilisée pour traiter des films plastiques sur des grandes largeurs (plusieurs mètres) et à grande vitesse (plusieurs centaines de mètres / minute).

Le film plastique est maintenu par un rouleau support qui est relié à la terre. Une électrode est placée en vis-à-vis du rouleau, généralement avec une forme pointue, permettant d’amorcer la décharge électrique dans l’air facilement. C’est cette similitude qui explique le choix du terme « corona » pour désigner la technologie. Cependant, la similitude s’arrête là !

La technologie du plasma froid à pression atmosphérique utilise aussi le principe du plasma physique.
Il s’agit d’une décharge électrique créée dans un gaz à pression atmosphérique, avec un courant électrique faible, dont le produit est projeté sur une surface à traiter. Les gaz principalement utilisés sont : l’air, l’azote, l’hélium, l’argon, et parfois des mélanges de ces gaz.

L’intensité électrique du plasma est de l’ordre de 1 Ampère. Ainsi, même si la température peut atteindre plusieurs centaines de °C dans le plasma, il est qualifié de plasma froid, en opposition aux plasma thermiques utilisés pour la découpe ou la projection, qui atteignent plusieurs milliers de °C.

Les espèces créées lors de la décharge plasma sont projetées hors de la zone de décharge, le gaz s’écoulant de manière continue, afin de rencontrer la surface à traiter. On dissocie ainsi la création des espèces (la décharge électrique), de leur réaction avec la surface (le traitement). On parle de plasma déporté ou de plasma soufflé. Contrairement au corona soufflé, le plasma soufflé est très homogène et a l’apparence d’une flamme.

Plasma versus Corona : comment choisir

Le traitement corona est apparu dans l’industrie bien avant le plasma atmosphérique. C’est une technologie qui nécessite un investissement réduit, ce qui le rend attractif. Cette technologie a cependant de nombreuses limitations :

  • traitement inhomogène
  • traitement pouvant altérer les surfaces (traces de traitement, points d’impacts)
  • traitement pouvant percer les films ou traiter les faces arrières de manière non contrôlée
  • présence de haute-tension à l’air libre : risque de rayonnement électromagnétique
  • difficulté pour traiter des matériaux conducteurs (besoin d’adapter les électrodes)
  • faible efficacité de traitement

Grâce à une séparation propre entre la décharge électrique et le traitement de la surface, le plasma s’affranchit de tous ces inconvénients et apporte une solution à valeur ajoutée, facile à intégrer sur les chaînes de production.
Par conséquent, le corona est de plus en plus remplacé par le plasma dans l’industrie. Il reste essentiellement présent pour le traitement de films à basse ou moyenne valeur ajouté, nécessitant des traitements larges (plusieurs mètres) à haute vitesse (> 100 m/min).

Plasma versus Primeurs d’adhésion

Utilisant essentiellement de l’air et de l’azote, le traitement de surface par plasma atmosphérique est une technologie propre et respectueuse de l’environnement. Sauf pour de quelques applications spécifiques, il n’y a pas besoin de produits chimiques et le traitement ne produit pas d’effluents toxiques. Il suffit d’une ventilation correcte de la zone de traitement pour l’installation industrielle.

Le plasma atmosphérique offre la même efficacité que les produits chimiques pour préparer un collage présentant une adhésion forte et durable. Avec également une très bonne reproductibilité, il offre une alternative intéressante aux produits chimiques soumis à une réglementation environnementale de plus en plus exigeante.

Plasma versus Flammage

Comparé au flammage, le traitement par plasma atmosphérique est considéré comme une technologie à très basse température. Pourtant, le traitement plasma permet d’obtenir les mêmes capacités d’adhésion et de collage performant sur tous les matériaux plastiques que le flammage mais sans impact thermique.

En plus de la préservation de la matière traitée, le traitement plasma réduit quasiment à néant les risques d’incendie. C’est un aspect clé pour la sécurité du personnel et des équipements, spécialement dans les environnements industriels traitant des produits inflammables (colles, peintures, vernis, …).

Le flammage donne également des traitements moins réguliers et difficiles à contrôler, donc plus difficiles à reproduire à l’identique.

La seule contrainte du traitement plasma est la distance maximale de quelques centimètres à laquelle le jet de plasma doit être placé par rapport aux surfaces à traiter. Pour les distances beaucoup plus grandes, le flammage reste une solution.