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Oberflächenoptimierung

Plasmaaktivieren mit Niederdruckplasma

1. Ist eine Aktivierung von Metallen möglich?

Das Aktivieren von Metallen ist zwar prinzipiell möglich, jedoch ist die Aktivierung auf Metall sehr instabil und daher nur von kurzer Dauer. Wird Metall aktiviert, muss es innerhalb weniger Minuten oder Stunden weiterverarbeitet (verklebt, lackiert...) werden, da sich die Oberflächen schnell und dauerhaft mit Kontaminationen aus der Umgebungsluft verbinden.

Sinnvoll ist eine Metallaktivierung vor Prozessen wie Löten oder Bonden.

Aufbau einer LF/RF- und MW-Aktivierungsanlage

2. Ist eine Aktivierung von Kunststoffen möglich?

Kunststoffe wie z. B. Polypropylen oder PTFE sind von sich aus unpolar aufgebaut. Das bedeutet, dass diese Kunststoffe vor dem Bedrucken, Lackieren und Verkleben vorbehandelt werden müssen. Ähnliches gilt für Glas und Keramik. Als Prozessgas wird üblicherweise technischer Sauerstoff verwendet. Viele Aktivierungen können aber auch mit Raumluft durchgeführt werden.

Die Teile bleiben wenige Minuten bis einige Monate aktiv. Polypropylen kann noch mehrere Wochen nach der Behandlung weiterverarbeitet werden. Trotzdem empfiehlt es sich, diese Teile nicht offen zu lagern, da sie Staub, organische Kontamination und Luftfeuchtigkeit anziehen.

Die Aktivierung kann sehr eindrucksvoll demonstriert werden, indem man ein behandeltes und ein unbehandeltes Werkstück in Wasser (polare Lösung) taucht. Auf dem unbehandelten Teil bilden sich wie gewohnt Tropfen. Das behandelte Teil wird vollständig mit Wasser benetzt.

3. Ist eine Aktivierung von Gläsern und Keramiken möglich?

Gläser und Keramiken verhalten sich ähnlich wie Metalle und können gut aktiviert und zum Teil auch geätzt werden.

4. Ist eine Aktivierung von Pulver möglich?

UHMWPE (ultrahighmolecularweight) Pulver aktivieren

Für viele Anwendungen wird hydrophiles UHMW Polyethylenpulver als innovative Möglichkeit genutzt. Es kann als Beimischung in Gummi verwendet werden, was zur Folge hat, dass hier eine höhere Weiterreißfestigkeit gegeben ist. Zudem ist es auch möglich, durch hydrophiles PE-Pulver die Verbundfestigkeit zwischen Metall und Kunststoff zu erhöhen. Diese Hydrophilierung wird durch eine Plasmabehandlung im Niederdruckverfahren ermöglicht. Die Behandlungsparameter hängen stark von der Partikelgröße des Pulvers ab. Die Plasmabehandlungszeit kann zwischen 30 Minuten und mehreren Stunden liegen. Eine thermische Beschädigung des Pulvers ist ausgeschlossen, da die Prozesstemperatur bei dieser Behandlungsmethode beständig niedrig bleibt. Ebenso werden die Grundeigenschaften des Pulvers wie z. B. Schmelztemperatur, Kristallinitätsgrad und Molmasse nicht beeinflusst. Aufgrund zahlreicher variierbarer Prozessparameter kann eine Vielzahl von Schichteigenschaften erzielt werden.

5. Wie kann die Qualität der Aktivierung getestet werden?

Die Qualität der Aktivierung kann schnell und einfach mit zwei verschiedenen Verfahren getestet werden:

5.1 Kontaktwinkel-Messung

Bei diesem Verfahren wird der Randwinkel eines Wassertropfens zur aktivierten Oberfläche gemessen. Je besser die Aktivierung ist, desto flacher liegt der Wassertropfen auf der Oberfläche. Dieses Verfahren wird allerdings selten angewandt, da das Messgerät relativ teuer ist und im Allgemeinen nicht sofort vor Ort gemessen werden kann. Insbesondere lassen sich große oder komplexe Formteile mit den meisten Randwinkelmessgeräten kaum oder gar nicht ohne zerschneiden messen.

Oberflächenanalyse
R&D Plasmaprozesse
Kontaktwinkel-Messung

5.2 Testtinten

Je nachdem, wie diese Testtinten verlaufen, kann den Behandlungsgütern eine bestimmte Oberflächenenergie zugeordnet werden. Die Einheit ist mN/m [früher: dyn/cm]. Wasser besitzt eine Oberflächenenergie von 72,6 mN/m. Die Testtinten sind erhältlich von 28 mN/m - 105 mN/m in 10 Schritten.

6. Wie wird mit dem Gitterschnitt Test geprüft?

Bei langen Prozesszeiten (> ca. 15 Minuten) und entsprechend gewählten Gasen werden die Oberflächen nicht nur aktiviertsondern angeätzt. Die Oberflächen werden dabei rau und matt. Mit angeätzten Oberflächen werden die höchsten Haftkräfte erreicht. Lackierungen werden normalerweise mit dem so genannten Gitterschnitt-Test (Normen: DIN EN ISO 2409 und ASTM D3369-02) geprüft. Dazu wird der Kunststoff lackiert und anschließend gitterförmig (kreuzweise) mit dem Gitterschnittprüfgerät eingeschnitten. Anschließend wird ein in den Normen spezifiziertes Klebeband aufgeklebt und ruckartig abgezogen. Bleiben Lackstücke an dem Klebeband hängen, so ist die Lackhaftung mangelhaft. Die einzelnen Abstufungen sind in den Normen beschrieben.

7. Für was benötigt man Plasma Indikatoren?

Mit den Plasmaindikator-Etiketten bzw. -Metallverbindung kann schnell und einfach geprüft werden, ob eine Plasmabehandlung stattgefunden hat. Näheres siehe Kapitel "Plasma Indikatoren".

8. Welche Anwendungen sind möglich?

Weitere Informationen finden Sie unter "Anwendungen".