Plasma

Förfrågan till leverantören

Plasma

På bara två decennier har plasmaprocesser i många branscher och teknikområden utvecklats till ett mångsidigt verktyg för industriella tillämpningar, för ett stort antal uppgifter inom ytbehandling, -rengöring och -beläggning samt aktivering av plaster, etsning av halvledarstrukturer och så vidare.

Enligt definitionen är plasma en delvis joniserad gas, som ofta även kallas materiens fjärde tillstånd. Fenomen som till exempel blixtar eller norrsken (aurora borealis) är naturligt förekommande plasma. Tekniskt sett kan de alstras genom att man applicerar elektriska fält.

Plasma är särskilt intressant på grund av sina fysikaliska och kemiska egenskaper. I plasma genereras högt exciterade partiklar och radikaler som kan utlösa kemiska reaktioner som inte är möjliga under normala förhållanden. Samtidigt kan temperaturen på de arbetsstycken som ska behandlas hållas mycket låg.

Kraftigt accelererade joner i ett plasma möjliggör tillämpningar som sputtering.

Det är tack vare alla dessa fysikaliska och kemiska egenskaper som plasma spelar en så framträdande roll inom vetenskap och industriell teknik.

Plasmaaktivering

Aktivering av plastytor är en speciell tillämpning av plasmateknologin. Med aktivering avses här en ökning av ytenergin, vilket leder till förbättrade vidhäftningsegenskaper och därmed bättre vätbarhet. Kontaktvinkeln för en droppe på plast är ett vanligt mått på vidhäftningsförmågan.

I många fall har polymerer låg ytenergi eller är hydrofoba, vilket till exempel kan orsaka problem vid användning av vattenbaserade lacker. Därför måste de modifieras före lackering eller tryckning. Plasma har visat sig vara ett mycket effektivt medel för detta ändamål. Plasmaaktivering utgör därmed ett alternativ till vanliga vidhäftningsmedel.

Dessutom finns det knappt några begränsningar vad gäller arbetsstyckenas geometri eller typen av polymer, eftersom temperaturen inte stiger nämnvärt under processen. Dessutom förblir plastens topografi i stort sett oförändrad; endast de yttersta monoskikten modifieras.

För aktiveringsprocesser består plasman vanligtvis av syre, men ibland även av kväve eller ammoniak. När syre används är det möjligt att modifiera polymerer så att hydroxyl-, karboxyl- eller peroxidgrupper bildas på ytan. Använder man däremot kväve eller ammoniak leder detta till amin- eller imingrupper, vilka också kan vara intressanta för vissa tillämpningar. Dessa polära, hydrofila grupper förbättrar ytans vätbarhet. Aktiveringsprocesserna tar vanligtvis bara några sekunder. Efter aktiveringen är arbetsstyckena förberedda för omedelbar vidarebearbetning, vilket i vissa fall till och med kan ske i samma plasmasystem.

Ett typiskt användningsområde för denna etablerade metod är förbehandling av plastdelar inom bilindustrin, till exempel lackerade stötfångare.

Några fördelar i korthet

Process

Mycket god vidhäftningsförmåga
Bättre homogenitet
Hög processstabilitet
Enkel processkontroll
Kan användas på temperaturkänsliga material

Ekonomisk lönsamhet

Inga avfallshanteringskostnader
Ingen torkning krävs
Låg förbrukning av plasmagaser
Ingen vidhäftningsgrundering krävs

Miljö

Lösningsmedelsfri
Inget farligt avfall
Integrerad miljöanpassning

Plasmarengöring

Rengöring av ytor är en av de möjligheter som plasmateknologin erbjuder. För detta används olika metoder för att generera plasma. De vanligaste är tillförsel av högfrekventa växelspänningar (40 kHz respektive 13,56 MHz) samt excitation med mikrovågor. Typiska gasblandningar innehåller syre, argon och ibland väte och tetrafluorkarbon (_CF4). Blandningen beror på de specifika kraven för rengöringsprocessen, vilka avgörs av typen av förorening och det material som behandlas.

Det finns knappt några begränsningar vad gäller det material som ska renas. Således kan både temperaturkänsliga plaster och metall, glas samt keramik behandlas. Plasmasystemet måste dock i alla fall anpassas till den aktuella uppgiften.

Beroende på gasblandningen verkar plasman oxiderande eller reducerande. Oxiderande plasma är fördelaktigt vid avlägsnande av organiska föroreningar (oljor, fetter), medan reducerande plasma är mer lämpligt för oorganiska avlagringar (som till exempel metalloxider).

Nästan alla ytor förorenas under olika arbetssteg. För vidare bearbetningssteg, såsom lackering, härdning eller försegling, måste arbetsstyckena rengöras.
Plasmarengöring är det bästa sättet att uppnå helt rena, fettfria ytor.

Traditionella rengöringsmetoder är ofta våtkemiska och innehåller kolväten (KW), klorkolväten (CKW) eller starka rengöringsmedel upplösta i vatten. Alla dessa medel utgör miljöproblem både under användning och vid avfallshantering. Avfallsminskning sker med så kallade ”end-of-pipe”-lösningar, vilket medför extra kostnader.

Till skillnad från våtkemisk rengöring uppfyller plasmarengöring kraven för integrerat miljöskydd.

För att förstå hur plasmarengöring fungerar måste man betrakta ett mikroskopiskt litet område. Vad händer direkt på och vid ytan?

Vid organisk förorening innehåller plasmagasen syre och argon. Rengöringsprocessen består av två delar: en fysikalisk och en kemisk.

Fysikaliskt:
Om man placerar arbetsstycket på katoden eller ansluter det som katod, accelereras positiva joner från plasmaet i dess riktning på grund av det pålagda elektriska fältet. När jonerna träffar ytan lossar de atomer och molekyler genom direkt impulsoverföring. Man skulle kunna beskriva denna process som ”biljard med atomer”.

Kemiskt:
Exciterat syre och syrejoner bildar koldioxid och vatten vid reaktionen med kolväten. Den exakta reaktionsekvationen ser ut så här:

Kolväten omvandlas alltså till relativt ofarliga kemiska föreningar. Produkterna från en ofullständig förbränning, om sådana skulle förekomma, kan enkelt filtreras bort från avgaserna med hjälp av aktivkolsfilter.

Plasmarengöring erbjuder flera anmärkningsvärda fördelar vad gäller process, ekonomi, ekologi och arbetssäkerhet:

Process

Hög avfettningsgrad
Hög spaltbarhet
Bra förberedelse inför ytterligare plasmaprocesser, t.ex. beläggning
Hög stabilitet
Enkel processkontroll
Kan användas på temperaturkänsliga material

Ekonomisk lönsamhet

Inga avfallshanteringskostnader
Ingen torkning krävs
Låg förbrukning av plasmagaser

Miljövänlighet

Inga lösningsmedel
Inget farligt avfall
Låg avfallshanteringskostnad
Integrerat miljöskydd

Förfrågan till leverantören

Kategori
Erbjudanden

Stat
Tyskland