Wird einer Materie kontinuierlich Energie zugeführt, erhöht sich ihre Temperatur und sie geht vom festen über den flüssigen in den gasförmigen Zustand über. Wird die Energiezufuhr weiter fortgesetzt, wird die bestehende Atomhülle aufgebrochen und es entstehen geladene Teilchen (negativ geladene Elektronen und positiv geladene Ionen). Dieses Gemisch wird als Plasma oder der "vierte Aggregatzustand" bezeichnet.
Kurz: Änderung des Aggregatzustands unter Energiezufuhr: fest ⇒ flüssig ⇒ gasförmig ⇒ Plasma
In der Natur kommt Plasma z. B. in Blitzen, Polarlichtern, Flammen und der Sonne vor. Künstlich erzeugte Plasmen kennt man unter anderem durch die Neonröhre, vom Schweißen und von Blitzlichtern.
Einsatzgebiet
Wofür können Plasmaanlagen von Diener electronic eingesetzt werden?
Plasma wird in Bereichen eingesetzt, in denen es darauf ankommt Materialien zu verbinden oder deren Oberflächeneigenschaften gezielt zu verändern. Die Plasmatechnik hat sich mittlerweile in nahezu allen industriellen Bereichen etabliert. Es kommen laufend neue Anwendungen hinzu. Mit dieser zukunftsweisenden Technik lassen sich die verschiedensten Oberflächen modifizieren. Es bieten sich daher vielseitige Anwendungsmöglichkeiten wie z. B.
Plasmaprozesse
Reinigen von Werkstoffen
Die Plasmatechnik bietet Lösungen für jede Art der Verschmutzung, für jedes Substrat und für jede Nachbehandlung. Dabei werden auch molekulare Verschmutzungsreste abgebaut.
Aktivieren von Werkstoffen
Voraussetzung für die Haftung von Bindungspartnern beim Lackieren, Kleben, Bedrucken oder Bonden ist eine gute Benetzbarkeit der Oberfläche.
Ätzen von Werkstoffen
Die Plasmatechnik ermöglicht anisotropes und isotropes Ätzen. Isotropes Ätzen durch chemisches Ätzen, anisotropes Ätzen durch physikalisches Ätzen.
Beschichten von Werkstoffen
Mit Niederdruckplasmen lassen sich Werkstücke mit diversen Beschichtungen vergüten. Dazu werden gasförmige und flüssige Ausgangsstoffe in die Vakuumkammer zugeführt.
Welche Aufbauarten einer Plasmaanlage gibt es?
Wir unterscheiden den Aufbau unserer Plasmaanlagen in zwei Arten, den Niederdruckplasma und den Atomsphärendruckplasma.
Niederdruckplasma
Bei einer Niederdruck-Plasmatechnik wird Gas im Vakuum durch Energiezufuhr angeregt. Es entstehen energiereiche Ionen und Elektronen sowie andere reaktive Teilchen, die das Plasma bilden.
Atmosphärendruckplasma
Bei der atmosphärischen Plasmatechnik wird Gas mittels Hochspannung unter Umgebungsdruck derart angeregt, dass ein Plasma zündet. Das Plasma wird mit Druckluft aus der Düse herausgetrieben.
Anwendungen
Häufige Fragen
Wie lange können behandelte Teile (Aktivierung) vor der Weiterverarbeitung gelagert werden?
Die Lagerzeit der Bauteile ist abhängig von der Aktivierungszeit und dem Material und variiert zwischen wenigen Minuten und mehreren Monaten. Daher ist es oft auch nötig, Versuche vor Ort durchzuführen.
Metalle, Keramik, Glas und Elastomere: ca. 1 Stunde
Kunststoffe (ausgenommen Elastomere): mehrere Tage, Wochen, Monate
Wie sollten behandelte Teile gelagert werden?
Nach der Plasmabehandlung empfiehlt es sich, die Teile nicht offen zu lagern, da sie Staub, organische Kontamination und Luftfeuchtigkeit anziehen.
Eingeschweißte Teile haben eine wesentlich höhere Haltbarkeitszeit als offen gelagerte.
Die bei uns in Lohnbehandlung behandelten Teile werden in enger Absprache mit dem Kunden verpackt z. B. in geprüfte silikonfreie PE-Beutel, ESD-Verpackungen oder kundenspezifisches Verpackungsmaterial, welches uns zur Verfügung gestellt wird.
Warum dürfen die behandelten Teile nur mit Handschuhen angefasst werden?
Durch Plasma werden organische jedoch keine anorganischen Verunreinigungen entfernt. Da z.B. im Schweiß von Fingerabdrücken Salze (anorganische Verunreinigungen) enthalten sind, dürfen die Bauteile nur mit Handschuhen angefasst werden.
Wie kann eine Plasmaaktivierung gemessen werden?
Kontaktwinkel/Randwinkel
Der Kontaktwinkel ist der Winkel, der bei einer Beobachtung der Projektion des liegenden Tropfens auf dem Festkörper durch die Tangente an die Tropfen Kontur mit der Oberfläche des Festkörpers im Dreiphasenpunkt gebildet wird. Nach der physikalischen Definition ist eine Oberfläche mit einem Kontaktwinkel kleiner als 90° hydrophil (benetzbar), bei größer als 90° hydrophob (unbenetzbar). Mittels Plasmabehandlung lässt sich der Kontaktwinkel verändern (vergrößern oder verkleinern). Durch einen geeigneten Plasmaprozess oder Aufbringen einer geeigneten Beschichtung in einem Plasmaprozess lassen sich hydrophile in hydrophobe Oberflächen (durch hydrophile Schichten auch umgekehrt) umwandeln.
Testtinten
Messmittel zur Abschätzung der Oberflächenenergie: Zieht sich die Testtinte nach dem Auftrag auf der Oberfläche zusammen, so ist die Oberflächenenergie des Feststoffs geringer als die der Tinte, bleibt die Benetzung erhalten, so ist die Oberflächenenergie des Feststoffs gleich oder größer als diejenige der Flüssigkeit. Durch die Verwendung von Serien von Testtinten mit abgestufter Oberflächenenergie lässt sich so die Gesamt-Oberflächenspannung eines Feststoffs ermitteln. Der polare und unpolare Anteil der Oberflächenenergie kann mit dieser Methode allerdings nicht bestimmt werden.
Gitterschnitt-Test
Um die Haftung von Lackierungen zu überprüfen, wird ein Gitterschnitttest (Normen: DIN EN ISO 2409 und ASTM D3369-02) durchgeführt. Nach dem Lackieren wird die Lackschicht des Kunststoffteils gitterförmig eingeschnitten. Anschließend wird ein genormtes Klebeband auf das Schnittgitter geklebt, angedrückt und ruckartig wieder abgezogen. Bleibt Lack am Klebeband hängen, ist die Haftung der Lackierung mangelhaft. Der Gitterschnitt zeigt somit die Haftfestigkeit von Lackschichten auf Kunststoffteilen.
Wie kann eine Plasmabehandlung nachgewiesen werden?
Die Indikator-Etiketten sowie die Plasmaindikator-Metallverbindung bietet Benutzern von Plasmaanlagen die Möglichkeit, auf einen Blick zu erkennen, ob eine Plasmabehandlung stattgefunden hat. Die Tests erfolgen praktisch ohne Zeitaufwand. Sie können in jeder Plasmaanlage für jede Behandlung ob Reinigung, Aktivierung, Ätzung oder Beschichtung eingesetzt werden. Die Indikatoren kennzeichnen auch nach Wochen und Monaten die bereits durchgeführte Plasmabehandlung auf Ihrem Produkt oder Halbzeug.
Indikator-Etiketten
Bei dem Klebeetikett handelt es sich um speziell beschichtete Folien, die als Referenz direkt in die Kammer gelegt oder auf das Bauteil aufgeklebt werden können. Sobald der dunkle Indikator Punkt verschwunden ist, ist die Plasmabehandlung erfolgreich abgeschlossen. Die Indikator-Etiketten können aber auch für einen Anlagentest verwendet werden. Hierbei wird ein Etikett in die leere Vakuumkammer gelegt und das Plasma gezündet.
ADP-Plasmaindikator
Die Plasma Indikatoren sind mit einem speziellen Gewebe ausgestattete Klebeetiketten. War der Plasmaprozess erfolgreich, löst sich das Gewebe auf.
Das Klebeetikett wird nach Belieben auf ein Bauteil oder einen Dummy aufgeklebt. Dieses wird als Referenz dem Plasmastrahl ausgesetzt, dabei hat der Indikator keinerlei Auswirkung auf den eigentlichen Plasmaprozess oder auf das Bauteil selbst. Bei der Behandlung wird das Gewebe zerstört.
Plasmaindikator-Metallverbindung
Der Plasma Indikator ist eine flüssige Metallverbindung, die sich im Plasma zersetzt, sodass die Oberfläche des plasmabehandelten Gegenstandes eine metallisch glänzende Oberfläche aufweist. Ein Tropfen aufgetragen auf das Bauteil selbst oder eine Referenzprobe verwandelt sich bei der Plasmabehandlung in eine metallisch glänzende Schicht, die auf den meisten Oberflächen und zu dem ursprünglich farblosen Tropfen einen deutlichen Kontrast bildet. Der im Plasma entstehende golden glänzende Metallfilm hebt sich durch seine Reflektivität optisch von jeglichen Farben des Gegenstands ab.
