Plasma

Forespørsel til leverandøren

Plasma

På bare to tiår har plasmaprosesser i en rekke bransjer og teknologifelt utviklet seg til et allsidig verktøy for industrielle anvendelser, for et stort antall oppgaver innen overflatebehandling, -rensing og -belegg, samt aktivering av plast, etsing av halvlederstrukturer og mye mer.

Per definisjon er plasma en delvis ionisert gass, som ofte også kalles den fjerde tilstanden av materie. Fenomener som for eksempel lyn eller nordlyset (aurora borealis) er plasmaer som forekommer i naturen. Teknisk sett kan de frembringes ved å påføre elektriske felt.

Plasma er spesielt interessant på grunn av sine fysiske og kjemiske egenskaper. I plasma genereres høyt eksiterte partikler og radikaler som kan utløse kjemiske reaksjoner som ikke er mulige under normale forhold. Samtidig kan temperaturen på arbeidsstykkene som skal behandles holdes svært lav.

Sterkt akselererte ioner i et plasma muliggjør anvendelser som sputtering.

Det er takket være alle disse fysiske og kjemiske egenskapene at plasmaet spiller en så enestående rolle innen vitenskap og industriell teknologi.

Plasmaaktivering

Aktivering av plastoverflater er en spesiell anvendelse av plasmateknologi. Aktivering betyr her en økning i overflatenergien, noe som fører til forbedrede vedheftsegenskaper og dermed fuktbarhet. Kontaktvinkelen til en dråpe på plast er et vanlig mål på vedheftsevnen.

I mange tilfeller har polymerer lav overflateenergi, eller er hydrofobe, noe som for eksempel kan forårsake problemer ved bruk av vannbaserte lakker. De må derfor modifiseres før lakkering eller trykking. Plasma har vist seg å være et svært effektivt middel til dette formålet. Plasmaaktivering utgjør dermed et alternativ til vanlige vedheftingsmidler.

Videre er det knapt noen begrensninger når det gjelder arbeidsstykkenes geometri eller typen polymer, siden temperaturen ikke stiger nevneverdig under prosessen. I tillegg forblir plastens topografi nesten uendret; bare de øverste monolagene blir modifisert.

For aktiveringsprosesser består plasmaet typisk av oksygen, men noen ganger også av nitrogen eller ammoniakk. Når oksygen brukes, er det mulig å modifisere polymerer slik at hydroksyl-, karboksyl- eller peroksidgrupper dannes på overflaten. Bruker man derimot nitrogen eller ammoniakk, fører dette til amin- eller imingrupper, som også kan være interessante for visse anvendelser. Disse polare, hydrofile gruppene forbedrer overflatens fuktbarhet. Aktiveringsprosessene varer vanligvis bare noen få sekunder. Etter aktiveringen er arbeidsstykkene klargjort for umiddelbar viderebehandling, noe som eventuelt til og med kan skje i det samme plasmasystemet.

Et typisk bruksområde for denne etablerte prosessen er forbehandling av plastdeler i bilindustrien, for eksempel lakkert støtfanger.

Noen fordeler i korthet

Prosess

Svært god vedheft
Bedre homogenitet
Høy prosessstabilitet
Enkel prosesskontroll
Kan brukes på temperaturfølsomme materialer

Økonomisk lønnsomhet

Ingen avfallskostnader
Ingen tørkeprosess nødvendig
Lavt forbruk av plasmagasser
Ingen grunningsbehandling nødvendig

Miljø

Løsemiddelfri
Ingen kritisk avfall
Integrert miljøvennlighet

Plasmarengjøring

Rengjøring av overflater er en av mulighetene som plasmateknologien tilbyr. Til dette formålet benyttes ulike metoder for å generere plasma. De vanligste er påføring av høyfrekvente vekselstrømspenninger (40 kHz eller 13,56 MHz) samt stimulering med mikrobølger. Typiske gassblandinger inneholder oksygen, argon og noen ganger hydrogen og tetrafluorkarbon (_CF₄). Blandingen avhenger av de spesifikke kravene til renseprosessen, som følger av forurensningstypen og materialet som behandles.

Det er knapt noen begrensninger med hensyn til materialet som skal renses. Dermed kan både temperaturfølsomme plastmaterialer og metall, glass og keramikk behandles. Plasmasystemet må imidlertid i alle tilfeller tilpasses den aktuelle oppgaven.

Avhengig av gassblandingen virker plasmaet oksiderende eller reduserende. Oksiderende plasmaer er fordelaktige ved fjerning av organiske forurensninger (oljer, fett), mens reduserende plasmaer er mer egnet for uorganiske avleiringer (som for eksempel metalloksider).

Nesten alle overflater blir forurenset under ulike arbeidsprosesser. For videre behandlingstrinn, som for eksempel lakkering, herding eller forsegling, må arbeidsstykkene rengjøres.
Plasmarengjøring er den beste måten å oppnå helt rene, fettfrie overflater på.

Tradisjonelle rengjøringsmetoder er ofte basert på våtkjemi og inneholder hydrokarboner (HK), klorhydrokarboner (KHK) eller sterke rengjøringsmidler oppløst i vann. Alle disse midlene utgjør miljøproblemer både under bruk og ved avfallshåndtering. Avfallsreduksjon oppnås ved hjelp av såkalte «end-of-pipe»-løsninger, som medfører ekstra kostnader.

I motsetning til våtkjemi oppfyller plasmarengjøring kravene til integrert miljøvern.

For å forstå hvordan plasmarengjøring fungerer, må man se på et mikroskopisk lite område. Hva skjer umiddelbart på og ved overflaten?

Ved organisk forurensning inneholder plasmagassen oksygen og argon. Rengjøringsprosessen er summen av to prosesser, en fysisk og en kjemisk.

Fysisk:
Når arbeidsstykket plasseres på katoden eller kobles til som katode, blir positive ioner fra plasmaet akselerert i retning av arbeidsstykket på grunn av det påførte elektriske feltet. Når ionene treffer overflaten, løsner de atomer og molekyler fra overflaten gjennom direkte impulsoverføring. Man kunne beskrive denne prosessen som «biljard med atomer».

Kjemisk:
Eksitert oksygen og oksygenioner danner karbondioksid og vann når de reagerer med hydrokarboner. Den nøyaktige reaksjonsligningen ser slik ut:

Hydrokarboner omdannes altså til relativt ufarlige kjemiske forbindelser. Produkter fra ufullstendig forbrenning, dersom slike finnes, kan enkelt filtreres ut av avgassene ved hjelp av aktivkullfiltre.

Plasmarensing gir noen bemerkelsesverdige fordeler når det gjelder prosess, økonomi, miljø og arbeidssikkerhet:

Prosess

Høy avfettingsgrad
Høy spaltbarhet
God forberedelse for videre plasmabehandlinger, f.eks. belegg
Høy stabilitet
Enkel prosesskontroll
Kan brukes på temperaturfølsomme materialer

Økonomisk

Ingen avfallskostnader
Ingen tørkeprosess nødvendig
Lavt forbruk av plasmagasser

Miljø

Løsemiddelfri
Ingen kritisk avfall
Lite avfallshåndteringsarbeid
Integrert miljøvern

Forespørsel til leverandøren

Kategori
Tilbud

Land
Tyskland