Methoden der Oberflächenaktivierung

Methoden der Oberflächenaktivierung

Während es mehrere Technologien zur Behandlung von Metalloberflächen gibt, gehören zu den meist verwendeten bei Polymeren und Metallen:

1. Die chemische Aktivierung

Polymere bestehen aus Kohlenwasserstoffen mit geringer Oberflächenspannung, doch für Klebstoffe wird eine hohe Oberflächenspannung benötigt. Eine Methode, um die Oberfläche von Metallen und Plastik zu erhöhen, ist unterschiedliche Funktionsgruppen auf dem behandelten Material zu erstellen. Die Technik ist kostengünstig, doch die Nebenprodukte bei der chemischen Aktivierung sind nicht flüchtig. Es wird daher empfohlen, die Oberfläche schnell von dem Material zu reinigen, nachdem die Aktivierung erfolgt ist. Read more

Grundlagen der Oberflächenaktivierung

Grundlagen der Oberflächenaktivierung

Während Plastik Metalle wie Aluminium und Kupfer aufgrund seines geringen Gewichts bei vielen Produktionsvorgängen ersetzen kann, kann es nicht die Verlässlichkeit dieser Metalle erreichen. Um diese Verlässlichkeit zu verbessern, kann einer Oberflächenaktivierung durchgeführt werden. Darüber hinaus kann die Technik auch dazu benutzt werden, um die physikalischen Eigenschaften eines Metalls zu verbessern, dazu gehören Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit u.s.w. Alle Industrien verlassen sich auf diese Technologie, um Prozesse wie Metallisieren, Reinigungen und Klebkraftverbesserungen durchzuführen.

Was ist Oberflächenaktivierung?

Metall- oder Plastikoberflächen werden mit unterschiedlichen Chemikalien, Plasma oder UV-Strahlen behandelt, die die Energie auflädt und die atomare Struktur des Materials bis auf Mikronebene verändert. Es erhöht die Polarität einer behandelten Oberfläche und somit ihre Benetzbarkeit.

Im kommerziellen Rahmen kann Oberflächenaktivierung im wesentlichen zur Erhöhung der Oberflächenspannung von Metallen und Plastik einsetzt werden. In der Automobilindustrie, bei der Herstellung von medizinischen Geräten und in der Luftfahrtindustrie wird Oberflächenaktivierung auch dazu verwendet, um ein Material empfänglich für Bedruckungen und Klebstoffe zu machen.

Propellen
Propellen
Flugzeuge waren auch durch enie oberflächenaktivierung!
Flugzeuge waren auch durch enie oberflächenaktivierung!

Anwendungen für Plasmabehandlungen

Die Anwendungsgebiete von Plasmabehandlung sind nicht mehr nur auf Labore beschränkt. Die Methode ist seit ihrer Erfindung ein grundlegendes Werkzeug für Produktionsprozesse. In der Vergangenheit wurde Plasmabehandlung zur Fabrikation von mikroelektronischen Geräten verwendet, später jedoch kam sie auch in der medizinischen, plastikverarbeitenden, Automobil- und Textilindustrie für unterschiedliche Zwecke u.s.w. zum Einsatz, zu nennen wären beispielsweise Oberflächenaktivierung, Reinigung, Ätzungen und Beschichtungen u.s.w.

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Heutzutage kommt Plasma insbesondere bei der Behandlung von Plastikoberflächen, bei der Reinigung von Spritzennadeln aus Edelstahl, zur Behandlung von Plastiklinsen, Textilien, Ballon-Kathetern für Angioplastie, Filtermedien und Golfbällen zum Einsatz. Plasmabehandlung ist so weit verbreitet, dass Sie Schwierigkeiten haben werden, Produkte zu finden, die vor ihrer Fertigstellung diesen Prozess nicht durchlaufen haben.

Plasmabehandlung wird auch eingesetzt auf den Gebieten der:

  • Unterhaltungselektronik
  • Industrielle Elektronik
  • Medizinische und biopharmazeutische Industrien
  • Textilindustrie
  • Hydrophile Beschichtungen
  • Filtrierung
  • Auto- und Flugzeugindustrie
  • Energiequellengewinnung
  • Abweisende Beschichtungen (flüssig) und auf vielen anderen Gebieten.

Plasmareinigung

Plasmareinigung ist eine Methode, bei der eine hohe Energie auf eine Oberfläche geleitetet wird, die gereinigt werden soll. Der Energiefluss oxidiert durch Sauerstoff Plasma alle organischen Abfälle, die sich auf der Oberfläche angesammelt haben. Durch die Anwendung eines Inertgasplasmas oder eines Argonplasmas können Verunreinigungen mechanisch weggewischt werden. Abhängig von den Reinigungsauflagen kann eine breite Palette an Gasen oder Gasgemischen zum Einsatz kommen.

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Aktivierte Plasma-Ionen und Atome agieren als eine Art Sandstrahl, der von der Natur aus molekular ist, dieser durchbricht die Wand der organischen Verunreinigungen auf der Oberfläche. Während dieses Prozesses werden die Verunreinigungen vaporisiert und dabei von der Oberfläche entfernt. Die Intensität einer Plasmabehandlung hängt von dem Durchfluss des Gas, dem Vakuumsgrad, der Reaktorgeometrie, der Pumpgeschwindigkeit, der Verdünnungs- und Reaktionsmittel u.s.w. ab.

Plasmareinigung kann eingesetzt werden für:

  • die Entfernung einer Oxidierung an der Oberfläche
  • zur Vorbereitung von Oberflächen wie Elastomer und Plastik
  • Reinigung von Keramik
  • Reinigung von metallischen Oberflächen auf hyperfeinem Niveau
  • Oberflächenvorbereitung von Glasprodukten, beispielsweise ophtalmischen Gegenständen

Plasmaätzung

Plasmaätzung wird normalerweise dazu genutzt, eine Oberfläche auf mikroskopischer Ebene zu härten. Die Oberflächen von Komponenten werden mit reaktivem Gas geätzt. Das Material wird sorgfältig abgetrennt und seine Form in ein Gas verändert, so dass das Vakuumsystem es einfach fortsaugen kann. Durch diesen Vorgang kann die Oberfläche des Materials signifikant vergrößert werden, so dass das Material schließlich eine bessere Benetzbarkeit aufweist. Man kann immer mehr über Plasmaätzung bei www.tantec-gmbh.de lesen.

Im Grunde werden Ätzungen auf Oberflächen benutzt, die nicht bedruckt oder beklebt werden können. Diese Oberflächen erfordern eine Vorbehandlung, bevor Kleber, Farbe oder Tinten aufgetragen werden können. Ätzen vereinfacht und beschleunigt den Prozess. Viele Plasmasysteme sind mit einer reaktiven Elektrode zum Ionenätzen ausgestattet, was es in Laborumgebungen zu einem kostengünstigen Werkzeug für Forschungszwecke macht.

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Plasmaätzen ist in vielen Prozessen eine sinnvolle Ergänzung, insbesondere bei der Strukturierung von Silikon, bei Anwendungen auf Polytetrafluorethylen- oder PTFE-Komponenten, Photoresist Ashing und vielen anderen.

 

 

 

Beflammung mit Plasmabehandlung

Beflammung mit Plasmabehandlung

Ein Überblick über die Oberflächenaktivierung durch Plasmaflammen

Beflammung mit Plasmabehandlung ist eine der verlässlichsten Oberflächenaktivierungs-Technologien, die in zahlreichen Industrien zur Modifizierung von Oberflächenspannung bei Metallen und Plastik zum Einsatz kommt. Die Technik basiert auf der Herstellung von Plasma durch eine Verbrennung von Treibstoffen bei sehr hohen Temperaturen. Der Brennstoff wird in Abstimmung auf die physischen und chemischen Eigenschaften der zu behandelnden Oberfläche ausgewählt. Plasma besteht aus hoch energetischen ionisierten Partikeln.

In der Physik ist Plasma ein Teilchengemisch auf atomar-molekularer Ebene, dessen Bestandteile teilweise geladene Komponenten, Ionen und Elektronen sind.

Sobald Material in ein Plasmamedium gegeben wird, transferieren die Plasmapartikel ihre Energie auf die Oberflächenmoleküle des Materials und erhöhen so die Oberflächenspannung des Materials, so dass diese für Klebungen und Lackierungen empfänglich wird.

Systemkonfiguration

Eine Beflammungssystem zur Plasmabehandlung besteht aus den folgenden Modulen:

  • Einspritzer: eine Edelstahldüse, die den Treibstoff für die Plasmaherstellung einspritzt. Brennstoffe werden über die Düse eingespritzt und in der Gegenwart von Sauerstoff oder Luft verbrannt.
  • Brenner: der Treibstoff wird auf eine sehr hohe Temperatur (1.816°C) erhitzt. Dabei wird der Brenner fortlaufend kontrolliert, da schon geringe Abweichungen in der Temperatur die reaktiven Eigenschaften des Plasma verändern können.
  • Plasmaausgang: Plasma kommt aus dem Einspritzer. Andere Gase, die bei der Verbrennung entstehen, werden über den kleinen Ausgang abgelassen.

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Anwendungsgebiete der Plasmabehandlung in der Automobilindustrie

Anwendungsgebiete der Plasmabehandlung in der Automobilindustrie

Mit der steigenden Nachfrage nach Maßanfertigungen und Automatisierung in der Automobilindustrie steigt auch die Nachfrage nach fein austarierten Methoden für die Fertigung von qualitativ hochwertigen Fahrzeugen. Die Automobilindustrie benötigt dazu eine Vielzahl von belastbaren Vorbehandlungsprozessen zur Produktion von robusten und zuverlässigen Autos. Einer dieser Prozesse ist Plasmabehandlung. Auch wenn die Autohersteller Plasmabehandlung in der Automobilindustrie zur Behandlung von Oberflächen von Fahrzeugteilen seit Jahren einsetzen, kann Plasmabehandlung auch für die Verbesserung der Verbindungsstärke zwischen Fahrzeugteilen benutzt werden.

Was ist Plasmabehandlung?

Plasma ist gewissermaßen der vierte Aggregatzustand einer Materie. Lat der Gesetze chemischer Reaktionen kann ein Element seinen Aggregatzustand ändern, wenn ausreichend Energie zugefügt wird. Wenn ein Element gasförmig vorliegt, wird extrem viel Energie benötigt, damit es seinen Zustand in Plasma wandelt. Plasma besteht aus teilweise ionisierten Atomen, die eine hohe Energie besitzen. Wenn diese aufgeladenen Partikel in Kontakt mit einer Metalloberfläche kommen, transferieren sie ihre Energie auf die Metallatome und verändern so die chemischen und physischen Eigenschaften des Materials. Diese Modifikationen der chemischen Eigenschaften machen das Material empfänglich für Lacke und Klebstoffe. Das ist der Grund, weshalb Plasmabehandlung einer der am meisten verwendeten Vorbehandlungsprozesse in der Automobil- und Luftfahrtindustrie ist.

Autoteile behandln
Autoteilen werden auch mit Plasma behandelt

Wie erhöht Plasmabehandlung die Oberflächenspannung?

Autos werden aus Metall und Plastik gefertigt, und beide Materialien haben eine geringe Oberflächenspannung. Eine geringe Oberflächenspannung bedeutet, dass Drucktinte oder Lacke schlechter an der Oberfläche des Materials haften bleiben. Plasmabehandlung wird in der Automobilindustrie dazu eingesetzt, die Oberflächenspannung zu erhöhen, um sie bedruckbar, beklebbar und lackierbar zu machen.

Anwendungsgebiete der Plasmabehandlung in der Automobilindustrie

Im Gegensatz zur weitverbreiteten Auffassung, dass Plasmabehandlung nur für die Vorbereitung zum Tintendruck eingesetzt wird, hat die Technologie weitere Anwendungsgebiete. Einige Anwendungsgebiete für Plasmabehandlungen in der Automobilindustrie sind:

  • Oberflächenbehandlung
  • Oberflächenreinigung
  • Klebung von Fahrzeugteilen

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Coronabehandlung medizinischen Geräten

Bisher wurde für den Aufdruck von Indikationen und Kalibrierungen auf medizinischen Geräten wie Ampullen, Tropfbeuteln und Spritzenläufen die Methode des Beflammens gewählt. Das traditionelle Beflammen bedeutet, dass Plastikgeräte Flammen ausgesetzt werden, damit sie auf der Oberfläche ausreichend oxidieren, um Labels zu befestigen oder Kalibrierungen aufzudrucken. Und obwohl das Beflammen medizinischer Geräte auf breiter Fläche kommerziell eingesetzt wurde, sind die damit verbundenen Probleme zahlreich.

Deshalb breitet sich die Coronabehandlung von medizinischen Geräten als Alternative zum Beflammen immer stärker aus.

Inwiefern ist die Coronabehandlung besser als Beflammen?

  • Das Beflammen führt zu einer hohen Wahrscheinlichkeit, dass die betreffende Oberfläche Deformationen erleidet.
  • Hitzetoleranz variiert von Material zu Material.
  • Während Techniker die genauen Temperaturbedingungen der unterschiedlichen Materialien kennen, können kleine Abweichungen in der Flammenintensität die Form des Geräts verändern.
  • Die Coronabehandlung von medizinischen Geräten hingegen benötigt die Oxidierung des Materials durch hohe Spannung, weshalb die Risiken einer Gerätedeformation nicht mehr gegeben sind.

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Atmosphärische Plasmabehandlung

Atmosphärische Plasmabehandlung und Wirkungen : Seit der Erfindung von atmosphärischer Plasmabehandlung wurde sie fortlaufend eingesetzt, um Oberflächenenergien verschiedener Materialien zu verbessern. Der Prozess erfordert die Behandlung von Oberflächen mit einem Druck, der jener des umgebenden Drucks, also des normalen Drucks, gleicht. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass atmosphärische Plasmabehandlung zur Vorbehandlung auf lokaler Ebene auf unterschiedlichen Oberflächen wie z. B. Metallen, Polymeren, Glas, Keramik und hybriden Materialien zum Einsatz kommt.

plasma in aktion - hier mit Atmosphärische Plasmabehandlung
Atmosphärische Plasmabehandlungen

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