Výroba nábytku / Truhlářství - Změna vlastností povrchu působením plazmatu

Modifikace povrchových vlastností konstrukčních materiálů slouží ke zlepšení užitné hodnoty výrobku a k technologickému zdokonalení a zefektivnění výrobních procesů. Ústav fyzikální elektroniky při Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity vypracoval novou patentovanou metodu povrchových úprav. Princip spočívá v působení plazmatu na povrch upravovaného materiálu. Plazma přitom vzniká generováním elektrického výboje v pracovním médiu uvnitř duté elektrody a na jejím vyústění. Zdroj plazmy s vysokofrekvenčním generátorem využívá jako pracovní plyn například argon. Plazma se přivádí do kontaktu s materiálem pomocí systému lineárních nebo maticových trysek. Za atmosférického tlaku přístroj umožňuje působit nejen na rovinné povrchy, ale také na povrchy trojrozměrných předmětů. Expozici lze ovšem vystavit pevné, sypké nebo kapalné objekty. Tepelné působení na povrch lze regulovat v širokém rozmezí přibližně od 25 °C do 1800 °C.

„Povrchové úpravy pomocí plazmatu mění vlastnosti exponovaných materiálů. V praxi lze tuto metodu použít ke zvýšení smáčivosti povrchu, zvýšení hydrofobity povrchu, zvýšení adheze lepených spojů, čištění povrchů, zlepšení elasticity a dalších vlastností, leptání povrchu nebo nanášení tenkých vrstev v řadě nanotechnologických aplikací,“ představuje technické řešení Mgr. Miloš Klíma, Ph.D., z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně. Je zároveň členem týmu, který metodu navrhl a patentoval. V současné době se podílí na uvedení metody do praxe.

Metoda jednoduchá, levná a účinná

Plazmatickou expozicí povrchu dochází k pronikavému zvýšení smáčivosti, což se velmi dobře uplatní při impregnacích prakticky jakýchkoliv podkladů. Technologie se dá aplikovat u dřeva, skla, keramiky, plastů, kovu a dokonce i textilu. Po ošetření povrchu plazmatem totiž impregnace velmi dobře a rychle vsakuje do materiálu a dostává se hluboko do všech spojů, otvorů a zářezů. Při znalosti chemického složení laku lze povrch ještě ošetřit přidáním speciálních přísad do plazmatu, které chemickými vazbami ještě více zlepší adhezi navázáním povrchu na vrstvu laku. Zlepší se mechanické spojení a lak je mnohem odolnější. V nábytkářském a dřevozpracujícím průmyslu se technologie uplatní například při finálních povrchových úpravách, kdy nanášený lak vytváří homogennější vrstvu. Takto zpracovaný povrch je nejen vizuálně atraktivnější, ale i na dotek příjemnější. Zlepšená smáčivost přispívá k efektivnějšímu, rychlejšímu a účinnějšímu průniku nejrůznějších roztoků, krycích barev a konzervačních prostředků do podkladových vrstev.

Stejný princip se uplatňuje i u lepidel. Pevnostní zkoušky u lepení skla prokazují zlepšení adheze až o 25 %. U plastů, zejména těch, které se obtížně lepí, například polypropylenu, opět roste podstatným způsobem schopnost adheze – vzniká možnost lepení bez nutnosti použití primerů. Povrch, vystavený působení plazmatu, může být rovněž lépe připraven k leptání, k nanášení tenkých ochranných nebo podkladových porézních až kompaktních polymerních vrstev, k lokální mikrotavbě a vypalování glazur.

Přidáním speciálních příměsí do plazmatu lze řešit přesně opačnou vlastnost, a to místo smáčivosti získává povrch materiálu ultrahydrofobní vlastnosti. Povrch takto ošetřený je díky speciálním příměsím absolutně nesmáčenlivý a odolný proti vodě. Vzniklá ochranná vrstva je silná pouze stovky nanometrů. Má speciální prostorovou polymerovou strukturu, která zajišťuje absolutní odolnost proti vodě. Přitom však struktura dýchá, protože ve vzniklé povrchové vrstvě jsou póry o velikosti několika nanometrů. To je ideální ošetření zejména pro dřevo a další přírodní materiály. Aplikovaná vrstva však nemá velkou mechanickou odolnost, je třeba povrch chránit před poškozením. Touto metodou lze ošetřovat rovinné tvary, prostorové objekty, stejně tak i stěny otvorů a trubek.

Metoda pro průmysl, řemeslo i umění

Plazmová tužka, jak se zjednodušenému aplikátoru s jednou tryskou říká, se uplatňuje v řemeslné a umělecké tvorbě a při restaurátorských pracích. Tužkou se dají opracovávat detaily šperkařských, sklářských a zlatnických výtvorů. Plazmovou tužkou lze čistit archeologické nálezy, historické a starožitné předměty, odstraňovat korozi a poškozené povrchové vrstvy. Po ošetření povrchu se spolehlivěji a účinněji nanášejí konzervační prostředky, lepidla a další ochranné vrstvy.

Ve výrobě keramiky tužka poslouží při lokálním vypalování glazury a barev, aniž by bylo nutné vystavovat vysokým teplotám celý výrobek. Lokálním vypalováním nové glazury je možné zakrýt defekty, které vznikají při výrobě sanitární keramiky. V umělecké tvorbě plazmová tužka nachází uplatnění při dekoracích keramiky mnoha různými způsoby.

Uvedená patentovaná řešení úprav vlastností povrchů jsou ve stádiu zavádění technologií do praxe. Velký zájem o tuto netradiční, levnou a velmi rychlou metodu svědčí o tom, že brzy nalezne uplatnění zejména v dřevozpracujícím a nábytkářském průmyslu, zpracování skla a keramiky a ve strojírenství.

(Petr Velfel)