Plasmaaktivierung von Kunststoffen

Oberflächen vorbehandeln

Plasmatechnik ist vielfältig einsetzbar
Gitterschnitt-Test vor und nach dem Plasmabehandeln.
Unpolare Oberflächen müssen vor dem Bedrucken, Lackieren oder Verkleben behandelt werden. Neben dem Einsatz von Primern oder mechanischen Verfahren sind verschiedene Plasmatechnologien einsetzbar: plasmareinigen, plasmaaktivieren und plasmaätzen.





Plasma ist angeregtes, ionisiertes Gas, das auch in der Natur, beispielsweise im Umfeld eines Blitzes entsteht. Industriell kann Plasma als Niederdruckplasma in einer Vakuumkammer oder als Atmosphärendruckplasma mit Düse und Druckluft erzeugt werden.

Plasma – Feinst-Reinigung

Manche Behandlungsgüter sind mit Fetten, Ölen, Wachsen und anderen organischen und anorganischen Verunreinigungen bedeckt. Die lassen sich mit Plasma entfernen, wenn sie nur wenige Mikrometer dick sein, da das Plasma nur wenige Nanometer pro Sekunde abtragen kann und sonst die Gefahr der Verharzung der organischen Schicht besteht, die sich dann noch schlechter entfernen lässt. Die Ionen, Radikale, etc. „bombardieren“ die Oberfläche und unterstützen somit dem Reinigungseffekt, da die Ablagerungen durch den Mikrosandstrahleffekt abgetragen werden und abgesaugt werden können. Außerdem werden organische und anorganische Verunreinigungen wie Oxidschichten chemisch mit dem Prozessgas umgesetzt und restlos entfernt.

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Da die Reinigung auf Molekularer Ebene geschieht, spricht man beim Plasmareinigen auch von einer Feinst-Reinigung. Solange die plasmagereinigten Teile geschützt gelagert werden, bleibt der Reinigungseffekt erhalten.

Die Prozesse Reinigen und Aktivieren lassen sich eigentlich nicht voneinander trennen, da mit dem Start des Plasmaprozesses beide Effekte auf die Oberfläche wirken. Bei unpolaren Werkstoffen von verschiedenen Kunststoffen werden die chemischen Bindungen an der Oberfläche aufgebrochen und die Radikale können sich anlagern. Dadurch entsteht eine aktivierte Oberfläche. Die Aktivierung ist je nach Kunststoffart und Lagerung einige Tage bis mehrere Monate haltbar.

Beim Plasmaätzen werden Prozessgase verwendet, die das zu ätzende Material in die Gasphase umsetzen können, bei Silizium beispielsweise fluorhaltige Gase. Das mit dem Grundmaterial angereicherte Gas wird abgesaugt, Frischgas wird zugeführt. Somit wird ein kontinuierlicher Abtrag erreicht. Durch verwenden einer gegen das Ätzgas resistente Ätzmaske können Bereiche geschützt werden und/oder Strukturen geätzt werden. Diese Strukturierungen befinden sich im Nanometerbereich.

Ätzen ist nicht gleich Ätzen

Ist die zu behandelnde Oberfläche relativ klein oder soll nur ein Teilbereich gereinigt oder aktiviert werden empfiehlt sich der Einsatz von atmosphärischen Plasmageräten. Diener Electronic hat hierzu das Jet-Atmosphärengerät Plasmabeam und Plasmabam Duo entwickelt. Diese Geräte lassen sich laut Hersteller besonders gut inline einsetzen und außerdem lasse sich die Düse auch gut manuell handhaben, was das Erreichen von schwierigen Stellen ohne technische Hilfsmittel ermögliche. Die Behandlungsbreite liegt zwischen 10 und 20 Millimeter.

Sollen hingegen größere Flächen oder 3D-Bauteile behandelt werden, empfiehlt sich eine Niederdruck-Plasmaanlage. Deren Vorteil liegt in der großen Auswahl an möglichen Prozeßgasen und dem gleichzeitig geringem Gasverbrauch. Über die Größe der Anlage und die Optimierung der Prozesszeit kann die Taktzeit angepasst werden. Standardanlagen mit Kammervolumina zwischen zwei und 150 Litern sind hier verfügbar. Diener hat aber auch bereits Anlagen bis 12.500 Liter Volumen zur Behandlung vor dem Lackieren entwickelt und gebaut. In der hauseigenen Abteilung „Prozessentwicklung“ werden alle Plasma-Anwendungen von Prozessingenieuren kundenspezifisch entwickelt und in Zusammenarbeit mit dem Anlagenbau realisiert.

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