Plasma

Vraag aan de aanbieder

Plasma

In slechts twee decennia zijn plasmaprocessen in talrijke sectoren en technologische domeinen uitgegroeid tot een veelzijdig instrument voor industriële toepassingen, voor een groot aantal taken op het gebied van oppervlaktebehandeling, -reiniging en -coating, maar ook voor de activering van kunststoffen, het etsen van halfgeleiderstructuren en nog veel meer.

Volgens de definitie is een plasma een gedeeltelijk geïoniseerd gas, dat vaak ook wel de vierde toestand van materie wordt genoemd. Verschijnselen zoals bijvoorbeeld een bliksemflits of het noorderlicht (aurora borealis) zijn in de natuur voorkomende plasma’s. Technisch gezien kunnen ze worden opgewekt door elektrische velden aan te leggen.

Plasma’s zijn vanwege hun fysische en chemische eigenschappen bijzonder interessant. Daarin worden sterk geëxciteerde deeltjes en radicalen gegenereerd, die chemische reacties kunnen veroorzaken die onder normale omstandigheden niet mogelijk zijn. Tegelijkertijd kan de temperatuur van de te behandelen werkstukken zeer laag worden gehouden.

Sterk versnelde ionen in een plasma maken toepassingen zoals sputteren mogelijk.

Het plasma dankt zijn uitzonderlijke rol in de wetenschap en de industriële techniek aan al deze fysische en chemische eigenschappen.

Plasma-activering

De activering van kunststofoppervlakken is een specifieke toepassing van de plasmatechnologie. Activering betekent hier een verhoging van de oppervlakte-energie, wat leidt tot verbeterde hechtingseigenschappen en daarmee tot betere bevochtigbaarheid. De contacthoek van een druppel op een kunststof is een gangbare maatstaf voor het hechtvermogen.

In veel gevallen hebben polymeren een lage oppervlakte-energie of zijn ze hydrofoob, wat bijvoorbeeld problemen kan veroorzaken bij het gebruik van lakken op waterbasis. Daarom moeten ze vóór het lakken of bedrukken worden gemodificeerd. Plasma is voor dit doel een zeer efficiënt middel gebleken. Plasma-activering vormt daarmee een alternatief voor gangbare hechtmiddelen.

Bovendien zijn er nauwelijks beperkingen wat betreft de geometrie van de werkstukken en het type polymeer, aangezien de temperatuur tijdens het proces niet significant stijgt. Ook blijft de topografie van de kunststof vrijwel onveranderd; alleen de bovenste monolaagjes worden gemodificeerd.

Voor activeringsprocessen bestaat het plasma doorgaans uit zuurstof, maar soms ook uit stikstof of ammoniak. Wanneer zuurstof wordt gebruikt, is het mogelijk polymeren zodanig te modificeren dat er hydroxyl-, carboxyl- of peroxidegroepen aan het oppervlak ontstaan. Wordt daarentegen stikstof of ammoniak gebruikt, dan leidt dit tot amine- of iminegroepen, die voor bepaalde toepassingen eveneens interessant kunnen zijn. Deze polaire, hydrofiele groepen verbeteren de bevochtigbaarheid van het oppervlak. De duur van activeringsprocessen bedraagt doorgaans slechts enkele seconden. Na de activering zijn de werkstukken klaar voor onmiddellijke verdere verwerking, wat mogelijk zelfs in hetzelfde plasmasysteem kan plaatsvinden.

Een typisch toepassingsgebied voor dit beproefde proces is de voorbehandeling van kunststofonderdelen in de automobielindustrie, zoals bijvoorbeeld gelakte bumpers.

Enkele voordelen op een rij

Proces

Zeer goed hechtvermogen
Betere homogeniteit
Hoge processtabiliteit
Eenvoudige procescontrole
Toepasbaarheid op temperatuurgevoelige materialen

Rendabiliteit

Geen afvalverwerkingskosten
Geen droogproces nodig
Laag verbruik van plasmagassen
Geen hechtprimer nodig

Milieuvriendelijkheid

Zonder oplosmiddelen
Geen gevaarlijk afval
Geïntegreerde milieuvriendelijkheid

Plasmareiniging

Het reinigen van oppervlakken is een van de mogelijkheden die de plasmatechnologie biedt. Hiervoor worden verschillende methoden voor het genereren van plasma's gebruikt. De meest gangbare zijn het aanleggen van hoogfrequente wisselspanningen (40 kHz resp. 13,56 MHz) en het opwekken met microgolven. Typische gasmengsels bevatten zuurstof, argon en soms waterstof en tetrafluorkoolstof (_CF₄). Het mengsel hangt af van de specifieke eisen die aan het reinigingsproces worden gesteld, die voortvloeien uit de aard van de verontreiniging en het te behandelen materiaal.

Er zijn nauwelijks beperkingen wat betreft het te reinigen materiaal. Zo kunnen zowel temperatuurgevoelige kunststoffen als metaal, glas en keramiek worden behandeld. Het plasmasysteem moet echter in elk geval aan de betreffende taak worden aangepast.

Afhankelijk van het gasmengsel werkt het plasma oxiderend of reducerend. Oxiderende plasma’s zijn voordelig bij het verwijderen van organische verontreinigingen (oliën, vetten), terwijl reducerende plasma’s eerder geschikt zijn voor anorganische afzettingen (zoals bijvoorbeeld metaaloxiden).

Vrijwel elk oppervlak raakt tijdens verschillende bewerkingsstappen vervuild. Voor verdere bewerkingsstappen, zoals het lakken, uitharden of verzegelen, moeten de werkstukken worden gereinigd.
Plasmareiniging is de beste manier om absoluut schone, vetvrije oppervlakken te verkrijgen.

Traditionele reinigingsmethoden zijn vaak nat-chemisch en bevatten koolwaterstoffen (KW), chloorkoolwaterstoffen (CKW) of in water opgeloste agressieve reinigingsmiddelen. Al deze middelen vormen zowel tijdens het gebruik als bij de afvalverwerking een probleem voor het milieu. Afvalvermindering wordt nagestreefd met zogenaamde ‘end-of-pipe’-oplossingen, die extra kosten met zich meebrengen.

In tegenstelling tot natte chemie voldoet plasmareiniging aan de voorwaarden voor geïntegreerde milieubescherming.

Om te begrijpen hoe plasmareiniging werkt, moet men naar een microscopisch klein gebied kijken. Wat gebeurt er direct op en aan het oppervlak?

In het geval van organische verontreiniging bevat het plasmagas zuurstof en argon. Het reinigingsproces is de som van twee processen: een fysisch en een chemisch proces.

Fysisch:
Wanneer het werkstuk op de kathode wordt geplaatst of als kathode wordt aangesloten, worden door het aangelegde elektrische veld positieve ionen uit het plasma in zijn richting versneld. Bij de botsing maken de ionen door directe impulsöverdracht atomen en moleculen los van het oppervlak. Men zou dit proces kunnen omschrijven als „biljart met atomen“.

Chemisch:
Geëxciteerde zuurstof en zuurstofionen vormen bij de reactie met koolwaterstoffen kooldioxide en water. De exacte reactievergelijking ziet er als volgt uit:

Koolwaterstoffen worden dus omgezet in relatief onschadelijke chemische verbindingen. De producten van een onvolledige verbranding, mochten die aanwezig zijn, kunnen gemakkelijk met behulp van actieve-koolfilters uit de afvalgassen worden gefilterd.

Plasmareiniging biedt een aantal opmerkelijke voordelen op het gebied van proces, rendabiliteit, ecologie en arbeidsveiligheid:

Proces

Hoge ontvetgingsgraad
Hoge splitsbaarheid
Goede voorbereiding op verdere plasmaprocessen, zoals bijvoorbeeld coating
Hoge stabiliteit
Eenvoudige procescontrole
Toepasbaar op temperatuurgevoelige materialen

Rendabiliteit

Geen afvalverwerkingskosten
Geen droogproces nodig
Laag verbruik van plasmagassen

Milieuvriendelijkheid

Zonder oplosmiddelen
Geen gevaarlijk afval
Weinig afvalverwerkingskosten
Geïntegreerde milieubescherming

Vraag aan de aanbieder

Categorie
Aanbiedingen

Staat
Duitsland