Brevet FR2616088A1 — publié le 19881209

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Suivant l'invention, le procédé pour traiter la surface d'objets afin de rendre celle-ci adhérente vis-àvis d'un revêtement, est caractérisé en ce qu'on place lesdits objets dans une enceinte dans laquelle on forme par décharge microonde un plasma d'azote contenant essentiellement des atomes d'azote et des molécules d'azote excitées et sensiblement dépourvu d'ions et d'électrons libres. Pour former le plasma d'azote, on introduit de l'azote dans un tube à décharge qui traverse un coupleur relié à un générateur d'onde centimétrique ou décimétrique, l'enceinte de traitement proprement dite étant reliée au tube à décharge et située en aval de celui-ci relativement au sens de la circulation de l'azote, le volume de cette enceinte étant nettement plus grand que celui du tube à décharge de fagon que le gaz puisse se détendre dans ladite enceinte. Le plasma d'azote dit "froid" est ainsi obtenu en régime dynamique en dehors de la zone de décharge microonde. Du fait de la cinétique particulière de la recombinaison des atomes d'azote, le volume du plasma est très fortement étendu (après détente du gaz de la zone de décharge vers l'enceinte de traitement). On obtient ainsi un rapport volume de plasma sur énergie électromagnétique compatible avec une production industrielle. De plus, les durées de traitement sont très courtes (quelques minutes), ce qui rend le procédé parfaitement adapté à une production en grande série. La nature de la surface obtenue après traitement dans le plasma réalisé au moyen du procédé conforme à l'invention, n'a pas encore été déterminée. N6anmoins, les essais ont permis de constater que le procédé selon inaeJ9u96 un puaJdwoi uoT;ua^ulTl uoelas uo3eTTeqsux;T T a.n6r. et JIns auasgjdaJ uotsriega eT suea S T aJn6TF el ins a;uasgAdai uoTielueqsuT.T ap allai anb awnlo^ pue.6 snId un queAe;uawa;XeJ; ap aquTamua aunp anbT;ewgqms an^ aun;sa z aJn6T i+I - UO)UaAU T L J[ uolas. pgiaoJd np aJ^nao ua asTw el -nod uoTieTle-suT., Oú ap anbT4ewgqzs an^ aun;sa T a.n6x+ ar - : s+T4e4TwIT uou saIdwaxa.p aJqxT V squuop sgxauue suissap xnv sQide-Ti uoT;dtîsap el suep ajomua quoTeJedde uoxluaAUTi! ap saBeque^e ta sagTjn$ d s ne.a SZ -apTA adwod Bun V agTTaj que;9 aquiaBUB a;;az 4aqlea V s;açqo sal no al Jiuaquoa e aquisap aquanua Baun V e adjqnel ap qa aozep aianos aun e 949m unp 3laiJ 4ueq aqnq an genbTi4wiTzp no anbTJqgwTuam apuop JnaBejiu96 un ç qTIaj inaldno' Oz un asJa^eJ3 Fnb a6 eqmgp e aqnq un puaBdwoa uoT;uaAuT, uoTlas gpgzoJd np aÀ^nao ua asTw el inod uoTiellejsuI! uo0zuaBAuTy ap Imadse aine un uolas anuaqqd amuaJgqpe a4Jo* el ianbTldxa quaTeiJnod Fnb;a;uawa^Baj al aaAe aue6oJpAqp suod sap -awJO SI ap saTqT;dazsns -3 suos0exl sap amuapT^e ua auq4aw ap stwdad e anua;qo TsuTe a+Ted aBe+jns el ap apnqq;, aJOaUa %4us quawa;TeJ4 ap sdwaq sel sTew eagJoTlgwe %sa ajwÀAIod ua %UBWBa^aJ unp BauaBjgqpel 4uewaInas uou a6edop 01 laB un ma^enb JBaelsuo0 ap sTwiad;uo sTessa sal =N ap no/3a -3 ap salow ua % e ale6b9 no aJnaTJg+ul uoi.4odoid aun Jed gdop qsa gstITxn a4oze,1 44uepuadam amuajeg+jd aa ind;uawaqTSsuas aji; qnad 5 uoTuaAuxTl uoTlas ?pgîoJd-al suep 9sTIt;n a;oze.j -snuuom sanbTwtqm s;uawa4xej' xne qJoddeA Jed agJoTIgwe;uawa;au ajewlod ua quewaiQaJ unp sTA-e-sT^ aîuaJgype aun JTua;qop 'Te;awJad uoT;uaAuTt 8909L9Z microonde i de fréquence égale à 2 450 MHz et de puissance réglable entre O et 1,5 KW. Ce générateur i est relié à un coupleur 2 (cavité résonnante) qui traverse un tube de quartz 3 de diamètre intérieur égal & 15 mm de façon & crier à l'intersection entre ce tube 3 et le coupleur 2 une zone de décharge 4. Le coupleur 2 a été décrit en détail dans l'article de G. MOREAU. O. DESSAUX et P. GOUDMAND intitulé "Cavité microonde pour plasmas à pression atmosphérique" dans J. O10 Phys. E. Sci. Instrum. Vol 16 1983 pages 1160-1161. Le tube 3 est relié d'un coté à une bouteille 5 d'azote comprimé de qualité R (AIR LIQUIDE) contenant des traces d'oxygène et à une bouteille 6 contenant de l'azote ainsi que 5X de CF4 ou de NF=. Entre les bouteilles 5 et 6 et le tube 3 sont disposés des régulateurs de débit 7. 8 permettant de régler le débit du gaz entre O et 30 1/min. Au tube 3 est également reliée une jauge de Pirani 9 permettant de mesurer la pression & l'intérieur de ce tube. L'autre c8té du tube 3 est relié par un raccord sphérique en verre 10 à un tube cylindrique 1l en verre Pyrex qui constitue l'enceinte de traitement destinée à contenir les objets à traiter. Ce tube cylindrique il présente un volume égal à 2 litres. Ce volume est nettement plus grand que celui du tube à décharge 3 de façon que le gaz puisse se détendre dans l'enceinte de traitement. Le tube cylindrique Il est relié d'autre part par un raccord sphérique en verre 12 à un piège 13 renfermant une éponge de cuivre et un piège 14 à azote liquide reliés à une pompe à vide 15 ayant un débit de 35 ma/h à la pression atmosphérique. L'installation que l'on vient de décrire a été utilisée pour traiter des bottiers en polypropylène chargé places à l'intérieur du tube 11. Lors de cette expérience, la pression régnant l'intérieur de l'installation était égale à 20 torr (0,026 ap tl aUTaDuaBl ap awnIo^ al Ja uawbnep.Tins Il T iaTs apueJ6 ua allatJ;snput uoTiqnpoid aun V agqdepe xnaTw aJ'ozp S ap uBaT^ uoT anb UOx ejje3suiT, appuai Ànod lTeqw ua no aJqwATod ua aq=noz aun aed spa^noaBJ aJ e squTisap &wnTuTwnTel anb la4 legw ua slarqo.p queweleie ne quawaleb6 anbtIddes gpgood a3 auQlAq9,p aeTeeqdwVATod 3a auTq4ipAlod BauQATdodadAIod:saue^Tns 0E sal daTilnzTJed ua la sanbTiseld saiJTlew sap aqJos alno. e alqe[ildde qsa uoTua^uTl uolas epoojd al quenIlod sed Isau la apTdej s1il aJ^nao ua asTw ap;sa UOTiua^UlT uolas gpqmoJd al sstsilrn luawallan;ie sanbTzwTq sgpgojd xne' uawaJTeJuoi esnld aa S allaTJ;snpuT uoTznpoJd aun V qdepe quawaBTe+.Jed qsa ITnb a..auow Tnb am 400S/T e -naiTdns qTelq UOTuaAUTT uolas gpio.oid np anbTqb.jauu 4uawapuaA al anb guxwjaap qq e II alqTsJa^9e OZ adQoede un e T-callam 'snld au a'a.ulaDxa lle9 xodq auTSgi el ap amua.gqpel anb 9[^Ag;uo sgnqa++a sanbTwiaq; a sanbTuemqw s3sa3 sa -Axodd auTsej ap snqg^aJ 4uo augAIdoidAlod ua sJatl3oq sal equawaqTeJq sQidM uw I e aTe6q lsa quawaeTe.J- ap alewildo aq-np el '%t V aleôg no anaxT+uT aJTelow uoTpjodoJd aun e =JN np no -A3 np jed gdop alozel ap ma^e nuaBqo Isa ewseld al no seo al suea -uw ú ap qsa quawaTeBj ap aleWTido agnp eT anb utw-jaB9p s e IT Bau96À'xoT ap.ed gdop quawalqTe+ alozeT ap ma^e nua4qo 4sa ewseld al Qo sealT suea 01 sadqTI suaoialp TU SUOiP sed 4uawanbT3eJd TleuaBUOD au ewseTd aB '( 3=)N sa alTedT3utJd e];uop sa qT=xa 4uawanbTuo43algT aozep saInzpIOw sap 3a saBqTmXa quawalTlaUUOTeJqTA Te; uawepuo+ 3e t e a3oze p saT[naiow sap ( pour rétablir la pression atmosphérique à l'intérieur de l'enceinte 16. L'autre cloche 19 est reliée à deux tubulures flexibles 22 23 reliées à la pompe à vide. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux- ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, la pression régnant à l'intérieur de l'installation peut varier entre 1 et 100 torr (0,0013 à 0,13 bar). L'installation peut comporter un coupleur différent de celui décrit. On peut également introduire un gaz rare dans le plasma avant et après la formation de la décharge. On peut également utiliser des microondes de fréquence différente de celle décrite et en particulier égale à 433 MHz et 915 MHz qui sont légales en France et dans d'autres pays. Les objets pouvant être traités au moyen du plasma produit conformément à l'invention peuvent présenter n'importe quelle forme. Ainsi, l'invention peut s'appliquer au traitement d'objets creux. Il suffit que le plasma puisse pénétrer en leur intérieur par un petit trou. L'intérieur de tels objets ne pourrait évidemment pas Etre traité au moyen des procédés classiques. 9 uoTlemTpua^aJ el e awjo+uo3 UOTiellejsuI L tSIT) apT^ e adwod aun ? agTiai 4ue49 aquTamua a3ao eJa3Teq 3 Sú e s;arqo sal no el B! Tua-Uo e aguT3Sap -(9l e) a3uTaaua aun V 9393 aJlneTl ap 4a (g) aqozep annos aun e 9zen unp 9Ttai queq9 (ú) aqnq am &anbTJgwTmgp no a nbTJ;4wT3uam apuop (I) JnaBeA9u96 un e 9TIai (Z) Jnaldnoz un aa^e anbTunwwom Tnb ( 898099Z L 9 909 L. CAN ap no/ba 'J,. ap uo.jDodo.d aTqte. aun 4.uewja.uaj (9) alozeep a:JnOs aun v gl'a.,sa (ú) aqn, aT anb am ua asi_,.ejem 8909L9z