Mit Plasma lassen sich Werkstücke mit diversen Beschichtungen vergüten. Dazu werden gasförmige und flüssige Ausgangsstoffe zugeführt. Im Plasma vernetzen sich die Ausgangsstoffe, meistens kurzkettige Monomere, zu langkettigen Polymeren. Die Auswahl der Ausgangsstoffe bestimmt dann die Schichteigenschaften:
hydrophob (wasserabweisend) | hydrophil (Wasseranziehend / benetzend) | Kratzschutz, Korrosionsschutz | Kohlenstoffschichten | Barriere / Diffusionssperre | PTFE-ähnliche | Gleitbeschichtungen / Anti-Haftbeschichtungen | Haftvermittler / Primer | Wasser / Wasserdampfbarriere | Metallisierung | Nano-Silber
Vorteile des Plasma-Beschichtens
- Extrem dünne Schichten im nm Bereich möglich
- Serientaugliche, konstante Prozesse durch vollständige Automatisierung möglich
- Vielzahl an Varianten machbar
- kein Temperatureintrag
- keine Lösemittel
- sehr gute Spaltgängigkeit
- für Stück- und Schüttgut geeignet
Beschichten mittels Plasmapolymerisation
Zum Beschichten mit Niederdruckplasma werden Monomere (entweder gasförmig oder flüssig) eingeleitet, die dann unter dem Einfluss des Plasmas polymerisieren. Die mit Plasmapolymerisation erreichten Schichtdicken liegen im Bereich von einem Mikrometer. Die Haftung der Schichten auf der Oberfläche ist sehr gut.
Zum Beschichten mit dem Plasmajet-Verfahren (atmosphärisches Plasma) werden die Monomere gasförmig mittels Trägergas direkt in den Plasmastrahl zugeführt. Damit wird das Monomer mittels Plasma auf der Oberfläche fokussiert und polymerisiert. Die Schichtstärke beträgt einige hundert Nanometer.
Die Prozesstechnik ist wesentlich aufwendiger als beim Aktivieren und Entfetten.
Es können z. B. Barriereschichten in Kraftstofftanks, kratzfeste Schichten auf Scheinwerfern und CD’s, PTFE-ähnliche Schichten, hydrophobe Schichten usw. hergestellt werden.
Es gibt drei Beschichtungsverfahren, die sich großtechnisch etabliert haben:
Hydrophobe Schichten ► Monomer: z. B. Hexamethyldisiloxan (HMDSO)
PTFE-ähnliche Schichten ► Monomer: fluorhaltige Prozessgase - siehe auch Epilamisieren
Hydrophile Schichten ► Monomer: Vinylacetat, Hexamethyldisiloxan definiert mit Sauerstoff gemischt (wesentlich mehr HMDSO als O2)
Kohlenstoff - Polymer
Fluor
Plasma
Tetrafluormethan CF4
FAQ Häufig gestellte Fragen
Welche Effekte erlaubt das Beschichten von Metallen mittels Plasmapolymerisation?
Das Beschichten von Metallen mittels Plasmapolymerisation erlaubt verschiedene Effekte, z. B.: eine bis zu mehreren Wochen anhaltende Aktivierung und neben dem Aufbringen von dekorativen auch funktionelle Schichten. Für Metalle eignet sich im Allgemeinen besonders die Verwendung einer Sputteranlage.
Lassen sich Kunststoffe mittels Plasmapolymerisation beschichten?
Kunststoffe lassen sich weitestgehend unkompliziert per Plasmapolymerisation beschichten. Ob die speziellen Anforderung erreicht werden können, informiert sie gern die Fachabteilung Prozessentwicklung bei Diener electronic.
So lassen sich z. B. CD’s und DVD’s kratzfest beschichten ohne, dass deren Qualität darunter leidet.
Es lassen sich PTFE-ähnliche Schichten aufbringen, um die Gleitfähigkeit der Behandlungsgüter zu erhöhen. Des Weiteren ist es möglich gezielt funktionelle Gruppen an der Kunststoffoberfläche anzubringen (z. B. Aminogruppen für Bioanalytikanwendungen).
Können Gläser und Keramiken mittels Plasmapolymerisation beschichtet werden?
Die einzige Schwierigkeit Gläser und Keramiken zu beschichten, besteht darin die Oberfläche dementsprechend vorzubereiten(siehe Kapitel Aktivieren und Ätzen). Sobald diese Schwierigkeit überwunden ist steht der Anwendungsvielfalt von Beschichtungen nichts mehr im Wege. Die jeweilige Haftfestigkeit der Beschichtung muss im Einzelfall geprüft werden. Bei „Unverträglichkeit“ zwischen Schicht und Substratmaterial müssen eventuell Zwischenschichten als Haftvermittlung aufgebracht werden.
Welche Schichten können mit Niederdruckplasma erzeugt werden und welche Monomere werden dafür eingesetzt?
Niederdruck Plasma ist hauptsächlich zur Erzeugung von hydrophoben / hydrophilen, haft- sowie gleitvermittler Schichten geeignet.
Als Monomere werden silizium- und kohlenstoffhaltige Substanzen verwendet. Dazu gehören z. B. verschiedene Acrylate und gängige siliziumhaltige Monomere vom Typ HMDSO.
Welche Monomere dürfen nicht verwendet werden?
Auf Grund von stark toxischer Wirkung dürfen keine halogenhaltigen Gase und Monomere mit atmosphärischem Plasma verwendet werden (F2, CL2, Br2, I) !
Welche Schichtstärken können mit Niederdruckplasma erreicht werden und wie können diese gemessen werden?
Je nach Beschichtung können verschiedene Beschichtungsstärken erreicht werden, diese hängen von verschiedenen Faktoren ab wie z.B. die Geometrie der Werkstücke, der Verwendungszweck, Flexibilität und Stabilität der Beschichtung uvm. Lösungen hierfür zeigt Ihnen unserer Abteilung Prozesstechnik gern auf.
Kann Pulver beschichtet werden?
Ja, im speziellen Verfahren ist die Beschichtung von Pulvern möglich. Sonderanlagen von Diener electronic für Pulver und Schüttgut sind darauf abgestimmt.
Kann man Textilien beschichten?
Mit der Sonderanlage Rolle-zu-rolle im Niederdruckverfahren von Diener electronic lassen sich Textilien beschichten. Jedoch ist die Behandlungsdauer nicht Kurztakt geeignet. Textilbeschichtungen sind meist weder waschbar noch abriebfest.
