Atmosphärendruckplasma

Mit Atmosphärendruck-(AD)-Plasmen lassen sich Oberflächen effizient und umweltschonend reinigen, aktivieren und beschichten. In der Industrie hat sich das Verfahren mittlerweile zur Vorbehandlung von Oberflächen vor Kleb-, Druck- und Lackierprozessen etabliert, um den Einsatz von Lösungsmitteln (VOC) zu reduzieren. Zudem dienen die plasmapolymeren Nanoschichten in der Produktion als Korrosionsschutz, zur umweltfreundlichen Haftvermittlung, zur elektrischen Isolation oder als permanente hydrophobe Trennschicht. Das Fraunhofer IFAM entwickelt kundenspezifische Lösungen durch angepasste Verfahren und Beschichtungen mit AD-Plasma für verschiedenste Anwendungen.

Optimale Adhäsion von Klebungen und Lacken ohne Primer

Oberflächen spielen in nahezu allen Produkten des täglichen Lebens eine entscheidende Rolle. Um auf diesen für Klebungen oder Lackierungen eine sichere, langzeitstabile Adhäsion zu gewährleisten, müssen sie vorbehandelt werden. Dies geschieht häufig mit umweltschädlichen, lösungsmittelhaltigen Primern oder energie- und platzintensiven Reinigungsprozessen. Der Vorteil bei einer Behandlung mit Atmosphärendruckplasma besteht darin, dass man auf flüssige Chemikalien, Trocknungsprozesse und hohen Platz- und Energiebedarf verzichten kann. Lediglich Strom und Druckluft sind notwendig. Atmosphärendruck-Plasmen lassen sich wirtschaftlich und umweltfreundlich einsetzen, um Polymere und Metalle effizient zu reinigen und zu aktivieren und sie so benetz- und klebbar zu machen. So können wasserbasierte Lacke und ökologisch unbedenkliche Klebstoffe auf beliebigen Werkstoffen für qualitätsgesicherte, nachhaltige Prozesse verwendet werden.  

Funktionelle Beschichtungen mittels Atmosphärendruck ermöglichen spezifische Bauteileigenschaften

Ob elektrische Isolation, Haftvermittlung oder Korrosionsschutz – die Anforderungen an Oberflächen variieren je nach Anwendung. Mittels Atmosphärendruckplasma können bedarfsgerechte Nanoschichten auf nahezu beliebigen Oberflächen zwischen ultra-hydrophil und ultra-hydrophob erzeugt werden. Die Expertinnen und Experten des Fraunhofer IFAM haben in den letzten Jahren in enger Zusammenarbeit mit Kunden AD-Plasmaschichten in zahlreiche industrielle Anwendungen überführt. Dort dienen die Nanoschichten in der Produktion zum Beispiel zur Haftvermittlung für feuchte- und temperaturstabile Polymerklebungen, als Korrosionsschutz für geklebte Metallbauteile, als Alterungsschutz für Elektroniken und Batterie-Komponenten oder als permanente, hydrophobe Oberflächen für Fertigungsprozesse und Produktoberflächen. Die Schichten werden gemeinsam mit dem Kunden auf die jeweiligen Anforderungen geprüft und maßgeschneidert angepasst. Aufgrund der geringen Schichtdicken können AD-plasmabeschichtete Produkte (z.B. geklebte Polymere, Batterien oder Brennstoffzellen) für nachhaltige Wertstoffketten problemlos recycelt werden.

Für die Entwicklung solcher innovativen Funktionsschichten mit AD-Plasmaprozessen, die leicht und nachträglich in eine Inline-Fertigung integriert werden können und sich automatisieren lassen, wurden die Wissenschaftler mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis und dem German High Tech Champions Preis ausgezeichnet.

Die Vorteile von Atmosphärendruckplasma-Verfahren für Sie zusammengefasst:

• Umweltfreundlich und energieeffizient
• Inline- und Recyclingfähig
• Implementierbar in bestehende Fertigungslinien
• Kundenspezifisch anpassbar
• Geeignet von manuellen Anwendungen bis zur Robotertechnik
• Geringer Platz- und Ressourcenbedarf
• Kostengünstig (u.a. durch den Einsatz preiswerter Prozessgase wie z.B. Druckluft)
• Hohe Prozesssicherheit
• Keine Nacharbeit erforderlich
• Vollständig automatisierbar und qualitätsgesichert
• Anwendbar von 2D-Flächen bis zu Pulvern und Fasern

Aktivieren von Polymeroberflächen für robuste Klebprozesse

Im Fachmagazin »Plastverarbeiter« (Ausgabe November 2020) berichtet Dr. Sergey Stepanov, Projektleiter in der Abteilung »Plasmatechnik und Oberflächen«, gemeinsam mit Verena Aßmuth von der Universität Paderborn über Ergebnisse des AiF-Projektes »OffPlas« (IGF-Nr.: 19661 N).

Hier können Sie den Artikel als PDF herunterladen: Wie lange sind plasmaaktivierte Polymeroberflächen offen?

Quelle: Plastverarbeiter 11/2020, Hüthig GmbH