PLASMATECHNOLOGIE

Plasmatechnologie im Überblick

Technisches Plasma ist in der Lage, jedem Material fast beliebige Oberflächeneigenschaften zu verleihen. Es wird eingesetzt um Materialien zu verbinden oder deren Oberflächeneigenschaften gezielt zu verändern. Mit dieser zukunftsweisenden Technik lassen sich die verschiedensten Oberflächen modifizieren.

• Zum Verbinden von Materialien
• Reinigung und Entfernung organischer Rückstände von jedem Material
• Aktivierung von Bauteilen vor dem Kleben, Lackieren usw.
• Ätzen von Materialien wie PTFE, Fotolack usw.
• Hydrophobe / Hydrophile Beschichtung
• Bearbeitung der Oberflächenstruktur von weniger als einem Mikrometer möglich

 

Benefits für den Anwender

• Plasmabehandlung ist umweltfreundlich
• Nahezu alle Materialien können behandelt werden
• Plasmabehandlung ist rationell; kein Aufwand für Lagerhaltung, Entsorgung von Chemikalien, Schutzmaßnahmen, Entfernung von Ätzmittel oder Trocknung
• Auch für komplexe Bauteilgeometrien geeignet
• Beeinflusst ausschließlich die Oberfläche
• Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten

 

Plasma- der vierte Aggregatzustand

Bei ausreichend niedriger Temperatur ist fast jede Substanz fest. Führt man Energie zu (Erwärmen), wird sie flüssig. Erwärmt man weiter, wird sie gasförmig. Führt man einem Gas, beispielsweise durch elektrische Anregung noch weiter Energie zu, dann trennen sich Elektronen von den Molekülen und Atomen. Gasteilchen werden ionisiert, das heißt positiv geladen. Es entsteht ein Plasma.

fest – flüssig – gasförmig – plasma

In der Natur kommt Plasma z.B. in Blitzen, Polarlichter, Flammen und der Sonne vor.

Technisches Plasma wird elektrisch entweder durch Hochspannung oder durch hochfrequente elektrische Felder angeregt. Im technischen Plasma ist meist nur ein geringer Teil ionisiert. Bei der Plasmabehandlung arbeiten folgende Teile mit:

• Positiv geladene Ionen, bei denen sich ein freies Elektron vom Atom (Molekül) getrennt hat.
• Angeregte Atome, bei denen die Elektronen das Atom nicht verlassen haben, aber auf ein höheres Energieniveau angeregt wurden.
• Ionisierende UV-Strahlung, die entsteht, wenn ein Ion ein freies Elektron wieder einfängt und wieder zum neutralen Atom wird.
• Radikale sind Molekülabschnitte, die durch ionisierende UV-Strahlung abgetrennt wurden.

Alle diese „Aktiven Spezies“ sind hoch reaktiv. Sie reagieren heftig mit Materie, auch wenn diese sonst reaktionsträge wäre. So wirkt Plasma auf allen Substanzen. Das Plasma kann verschiedenartig erzeugt werden. Die Aufbauart der Plasmaanlage unterscheidet dabei die Niederdruck Plasmatechnik von der Atmosphärendruck Plasmatechnik.

 

Atmosphärendruck-Plasmaanlage

Bei der atmosphärischen Plasmatechnik wird zwischen einer Zentralelektrode und einer isolierten Ringelektrode ein Prozessgas durch Hochspannung (Koronaentladung) unter Umgebungsdruck derart angeregt, dass ein Plasma zündet. Der Lichtbogen bzw. das Korona wird mithilfe des angelegten Betriebsdruckes aus der Plasmadüse ausgelenkt und trifft somit auf die Oberfläche des zu behandelnden Bauteils. Als Prozessgas kann sowohl ölfreie Druckluft als auch Edelgas z.B. Argon eingesetzt werden. Es werden zwei Plasmaeffekte unterschieden:

• Aktivierung und Reinigung wird durch die im Plasmastrahl enthaltenen reaktiven Teilchen durchgeführt. Dabei reagieren die „aktiven Spezies“ unter Atmosphärendruck sehr rasch mit anderen Materien.
• Zusätzlich werden die losen, anhaftenden Partikel durch den druckluftbeschleunigten Aktivgasstrahl von der Oberfläche entfernt.

Durch die Variation der Prozessparameter wie Behandlungsgeschwindigkeit, Behandlungsdurchmesser und Abstand zur Substratoberfläche können die Behandlungsergebnisse unterschiedlich beeinflusst werden. Das entsprechende atmosphärische Plasmagerät wird je nach kundenspezifischer Anwendung ausgewählt.