Elisa Sáinz García ha obtenido el grado de doctora por la Universidad de La Rioja tras la defensa de su tesis titulada Functional coatings deposited by an Atmospheric Pressure Plasma Jet (APPJ) system over Thermoplastic Elastomer (TPE) substrates.
Desarrollada en el Departamento de Ingeniería Mecánica, la tesis ha sido dirigida por Fernando Alba Elías y Joaquín Ordieres Meré, la doctora Sáinz García ha logrado la calificación de sobresaliente ‘cum laude’ con mención internacional al título.
El estudio del coeficiente de fricción y el carácter hidrofóbico ha sido de gran importancia en la industria del automóvil donde algunas áreas del vehículo, como la ventanilla y el perfil donde está instalada, están sometidas a deslizamiento. Los materiales poliméricos utilizados en los perfiles instalados en estas áreas, como los elastómeros termoplásticos (TPEs), poseen un alto coeficiente de fricción.
Por tanto, con el objeto de disminuir dicho coeficiente de fricción, las industrias actualmente utilizan la técnica del flockado. Sin embargo, esta técnica tiene algunos inconvenientes como un alto consumo energético, en ocasiones mala distribución de fibras y poca adhesión y un carácter superhidrofílico.
Así, teniendo en cuenta que el TPE es un material sensible al calor, en esta tesis se ha utilizado un sistema de plasma atmosférico frío (Atmospheric Pressure Plasma Jet, APPJ) con una configuración de descarga de barrera dieléctrica (Dielectric Barrier Discharge, DBD).
Con el objetivo de reducir el coeficiente de fricción del TPE, se utilizó como precursor el siloxano aminopropiltrietoxisilano (APTES). La influencia tanto de la potencia del plasma como del número de pasadas fue estudiada mediante análisis químicos y morfológicos..
Además, medidas del ángulo de contacto con agua (WCA) y del coeficiente de fricción fueron realizadas para evaluar sus propiedades funcionales. Tanto la temperatura media superficial a la que han sido sometidas las muestras durante el proceso de recubrimiento como el espesor de los recubrimientos obtenidos parecen ser las variables clave que determinan el comportamiento tribológico. Las muestras exitosas fueron aquellas recubiertas a una temperatura media menor de 92 ºC y su espesor fue mayor de 1000 nm.
Además, con el objeto de mejorar la adhesión de un recubrimiento hidrófobo y antifricción, se utilizaron diferentes mezclas de APTES con FLUSI (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahidrodecil)trimetoxisilano) y PFH (1-perfluorohexeno) sobre substrato TPE. Varias técnicas de caracterización fueron utilizadas para estudiar la influencia de cada porcentaje de precursor. La principal dificultad de este trabajo radica en el carácter hidrofílico del APTES y la baja adhesión de los recubrimientos fluorados.
Por una parte, la muestra recubierta con un 25% de FLUSI y un 75% de APTES combinó mejoras en ambas propiedades funcionales. Esta muestra tuvo un coeficiente de fricción un 51% menor y un WCA un 4.4% mayor que el substrato TPE sin recubrir. Por otra parte, la muestra recubierta con una mezcla de 50% PFH y 50% APTES mostró una mejora de ambas propiedades funcionales al mismo tiempo.
Finalmente, se puede decir que se ha utilizado un sistema APPJ para la deposición de un recubrimiento sobre substrato TPE con un coeficiente de fricción menor que las actuales técnicas industriales y una hidrofobicidad mayor a la del TPE. Así, se puede considerar que los dos objetivos propuestos han sido satisfechos y que esta tecnología puede ser prometedora como alternativa a las actuales soluciones industriales.
