Beschichten durch Plasmapolymerisation
Haftungsprobleme
Hydrophile Oberflächen
Hydrophobe Oberflächen

Beschichten durch Plasmapolymerisation mit Niederfrequenz- oder Hochfrequenzgenerator

Beschichten mit Plasmapolymerisation mit Mikrowellenplasma

1. Wie funktioniert das 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.

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 SchichtenMonomer: z. B. Hexamethyldisiloxan (HMDSO)
PTFE-ähnliche SchichtenMonomer: fluorhaltige Prozessgase - siehe auch Epilamisieren
Hydrophile SchichtenMonomer: Vinylacetat, Hexamethyldisiloxan definiert mit Sauerstoff gemischt (wesentlich mehr HMDSO als O2)
ApplikationGruppeMaterialGasartDruck [mbar]Leistung [%]Zeit [Min]
BeschichtenMetallAluminiumHMDSO + O20,1 - 0,550 - 1001 - 60
EdelstahlHMDSO + O20,1 - 0,350 - 1001 - 60
KunststoffKunststoffHMDSO + O20,1 - 0,550 - 1001 - 60
KunststoffC4F80,1 - 0,550 - 1001 - 60
GlasGlasC4F80,1 - 0,550 - 10030 - 120
Sonderprozess
Sonderprozess1. Aktivieren5 Minuten O2
2. Beschichten5 Minuten HMDSO
3. "Ätzen"12 Sekunden O2
4. Beschichten5 Minuten HMDSO
5. "Ätzen"12 Sekunden O2
6. Beschichten5 Minuten HMDSO

2. 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

GruppeMaterialGasartDruck [mbar]Leistung [%]Zeit [Min]
MetallAluminiumHMDSO + O20,1 - 0,550 - 1001 - 60
EdelstahlHMDSO + O20,1 - 0,350 - 1001 - 60

Die Prozessparameter Leistung und Zeit müssen unter Berücksichtigung der Anlagen-Spezifikation (Generatortyp und Stärke, Elektrodenaufbau sowie der Materialbeschaffenheit des Werkstückes angepasst werden).

Für eine dauerhaft hydrophile Schicht mit HMDSO mischen Sie die Gase folgendermaßen: HMDSO : O2 = 1:4

Für eine hydrophobe Schicht mit HMDSO mischen Sie die Gase umgekehrt, also: HMDSO : O2 = 4:1

3. Lassen sich Kunststoffe mittels Plasmapolymerisation beschichten?

Kunststoffe lassen sich weitestgehend unkompliziert per Plasmapolymerisation beschichten.

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).

GruppeMaterialGasartDruck [mbar]Leistung [%]Zeit [Min] 
KunststoffKunststoffHMDSO + O20,1 - 0,550 - 1001 - 60
KunststoffC4F80,1 - 0,550 - 1001 - 60

(Die Prozessparameter Leistung und Zeit müssen unter Berücksichtigung der Anlagen-Spezifikation (Generatortyp und Stärke, Elektrodenaufbau) sowie der Materialbeschaffenheit des Werkstückes angepasst werden).

Die Polymerisation kann auch in mehreren Stufen erfolgen:

Beispiel: 

1.Aktivieren5 Minuten O2
2.Beschichten5 Minuten HMDSO
3."Ätzen"12 Sekunden O2
4.Beschichten5 Minuten HMDSO
5. "Ätzen"12 Sekunden O2
6.Beschichten5 Minuten HMDSO

Danach eventuell Aushärten der Schicht mit einigen Sekunden Sauerstoffplasma. Bei diesem Schritt wird die Schicht jedoch hydrophil!

4. 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. Ein Bespiel für eine erfolgreiche hydro- und oliophobe Beschichtung ist auf dem Bild zu sehen.

GruppeMaterialGasartDruck [mbar]Leistung [%]Zeit [Min]
GlasGlasC4F80,1 - 0,550 - 10030 - 120

(Die Prozessparameter Leistung und Zeit müssen unter Berücksichtigung der Anlagen-Spezifikation (Generatortyp und Stärke, Elektrodenaufbau) sowie der Materialbeschaffenheit des Werkstückes angepasst werden).

5. Lassen sich Textilien mittels Plasmapolymerisation beschichten?

Textilien lassen sich sehr gut im Plasma beschichten. Die Schwierigkeit besteht derzeit noch in der Erreichung einer langfristigen Beständigkeit der Schichten gegen Tenside. Hydrophobe Schichten erreicht man durch Verwendung fluorhaltiger Gase / Monomere.

6. Welche Anwendungen sind möglich?

Weitere Informationen finden Sie unter Punkt "Anwendungen".