プラズマ活性化
表面活性化に適したプラズマも、RFおよびマイクロ波周波数による誘導加熱、火花放電、抵抗バリア放電、およびさまざまな種類のマイクロ放電を使用して作成された。
非転送法では、両方の電極がプラズマ源の一部になる。それらの1つは、プラズマの流れを生成するガス・ノズルとしても機能する。 プラズマ・ストリームがアーク領域を離れた後、イオンは急速に再結合し、リモート・プラズマ(英語版)とも呼ばれる化学的に活性な水素、窒素、酸素の原子および化合物を高濃度で含む高温ガスが残る。 このガス流の温度は 200~500°C程度である。ガスは非常に反応性が高く、基材との短時間の接触だけで活性化効果を達成するのに十分な場合に、高速な表面処理を可能にする。このガスは、温度に敏感なプラスチックを含むすべての材料を活性化できる。さらに、それは電気的に中性であり、敏感な電子機器の活性化に重要な電位がない。
転送法では、基板自体が陰極の役割を果たす。この場合、基板は活性化学種だけでなく、最大10~20eVのエネルギーを持つそれらのイオン、カソード・スポット内で3000°Cにまで達する高温、及び紫外線も対象となる。これらの追加要因により、活性速度がさらに速くなる。この処理方法は、金属などの導電性基板に適している。水素種との反応によって金属酸化物を還元し、有機汚染物質のない表面を残す。さらに、高速で移動する複数のカソード・スポットにより、基板上に微細構造が作成され、接着剤の機械的結合が改善される。
大気放電のプラズマまたはその生成ガスは、高活性化学種が豊富で、表面との接触時に多数の物理的および化学的プロセスを開始する。有機表面汚染物質を効率的に除去し、金属酸化物を減らし、表面に機械的微細構造を作成し、官能基を堆積させる。これらの効果はすべて、放電タイプ、そのパラメーター、作動ガスを選択することで調整できる。
次のプロセスは表面活性化をもたらす:
超微細洗浄: 活性化学種は有機表面汚染物質を効率的に酸化し、それらを二酸化炭素と水に変換し、表面から蒸発させ、超微細なクリーン状態にする。
弱い境界層の除去: プラズマは、分子量(英語版)が最も低い表面層を除去すると同時に、ポリマーの最上部の原子層を酸化(英語版)する。
表面分子の架橋: 酸素ラジカル (および存在する場合はUV放射(UV radiation)(英語版)は、結合を分解し、分子の三次元交差結合(英語版)を促進するのに役立つ。
金属酸化物の還元(削除): プラズマ放電は、通常5%の水素と95%の窒素を含む成形ガス中で点火され、大量の活性水素を生成する。酸化した金属表面と接触することで、金属酸化物と反応し金属原子と水に還元(英語版)する。このプロセスは、基板表面上で直接燃焼する電気アークにおいて特に効率的である。酸化物や汚染物質からきれいな表面を残す。