Produção e Caracterização de Revestimentos para Displays de Automóveis

Abstract

A utilização de plásticos provenientes de derivados de combustíveis fósseis é um dos maiores problemas da atualidade dadas as questões relacionadas com a sua posterior acumulação e lenta degradação. Porém, em várias aplicações não é fácil substituir determinados componentes poliméricos por outros como metais ou cerâmicos, dadas as suas características e principalmente, pelo seu peso. A indústria automóvel é, atualmente, um dos setores que mais depende da utilização dos plásticos para a produção de variados componentes. Ainda assim, tem sido feito um esforço contínuo para a redução da incorporação de plásticos. No entanto, esta redução já foi levada ou está muito próxima do seu limite. Neste enquadramento, e por forma a tornar o uso de plásticos em automóveis mais sustentável, a abordagem poderá passar por incrementar o tempo de vida dos materiais poliméricos, evitando substituições pontuais e frequentes. O presente trabalho teve como foco o estudo dos materiais mais comumente usados para o fabrico de displays para automóveis, propondo uma estratégia baseada no revestimento com filmes finos, para incrementar o seu tempo de utilização, e assim evitar a sua rápida substituição. Estes revestimentos atuam como meio de aumentar a resistência ao risco oriundo do processo de limpeza e utilização diária, contudo mantendo sempre a sua transparência. Com recurso à técnica de pulverização catódica r.f magnetrão, foram revestidos três substratos poliméricos, a saber: policarbonato (PC), poli(metil-metacrilato) (PMMA) e poli(estireno-acrilonitrilo) (SAN). O revestimento foi em gradiente de funcionalidade começando num polímero (A) e terminando num cerâmico (B). Em primeiro lugar foram efetuados estudos com cada um dos materiais separadamente, utilizando os mesmos parâmetros de deposição: uma potência de x Watt, uma pressão de y Pa, com dois tempos de deposição de “a” e “2a” segundos. Após caracterização dos revestimentos monolíticos, foi então realizada a deposição de um revestimento em gradiente de funcionalidade, que se iniciou por polímero (A), passando gradualmente para cerâmico (B) segundo as condições de potência e pressão usadas anteriormente, para um tempo de deposição de “2a” segundos. Os filmes finos em gradiente apresentaram uma espessura de 60 nm, superfície homogénea, mantendo a transparência dos materiais do substrato. Os valores da energia de superfície dos revestimentos são superiores aos calculados para o substrato. No que diz respeito à dureza, os resultados apenas podem ser considerados relativos, mas por comparação com os valores dos substratos, é notória a melhoria desta propriedade, que para esta aplicação específica se traduz pelo aumento do valor de resistência ao risco, o principal objetivo deste trabalho. O presente trabalho permitiu concluir que o revestimento de displays através da deposição de filmes finos pode ser uma alternativa promissora e viável para melhorar a resistência ao risco, mantendo a transparência do material base, e assim, incrementar o tempo útil de utilização do componente.

Nowadays, the use of plastics derived from fossil fuels is one of the biggest problems, given the questions related to their subsequent accumulation and slow degradation. However, in several applications, it is not easy to replace the polymeric parts with other materials such as metals or ceramics due to their properties and, mainly, their weight. Nonetheless, a continuous effort has been made to reduce the use of plastics. However, such reduction has already been pushed to the limit. Currently, the automotive industry is one of the sectors that most depends on the use of plastics to produce a wide range of components, from structural to accessories. In this sense, to make the use of plastics in cars more sustainable, the solution may be related to their usage time, which would avoid their constant replacement. The present work focused on studying the most commonly used materials for manufacturing displays for automobiles, proposing a strategy based on coating with thin films to increase their usage time, thus avoiding their rapid replacement. These coatings increase resistance to scratches arising from the cleaning process and daily use while maintaining their transparency.The technique used was r.f magnetron sputtering to coat three polymeric substrates, polycarbonate(PC), poly(methyl-methacrylate)(PMMA), and poly(styrene-acrylonitrile)(SAN) were coated with a polymer (A) and ceramic (B), at a constant power of “x” W and a fixed pressure of “y” Pa, during “a” seconds and “2a” seconds. Subsequently, after the optimization of the production parameters of the coatings, the deposition of a coating in a gradient of functionality was performed, in which the polymer (A) was deposited first, gradually moving to the ceramic (B) according to the power and pressure conditions previously described, for a deposition time of “2a” seconds.The gradient thin films produced presented a thickness of 60 nm homogeneous surface while maintaining the transparency of the substrates. The surface energy of the coatings is higher than the value calculated for the substrate. The hardness results can only be considered relative, but compared to the substrate values, the increase and enhancement of this property are notorious, which indicates higher scratch resistance the main goal of this work.The present work allowed us to conclude that the deposition of thin films on display screens may be a promising and viable solution for increasing risk resistance while maintaining the initial material's transparency, thus improving the part usage time.