Plasma

Forespørgsel til udbyderen

Plasma

På blot to årtier har plasmaprocesser i talrige brancher og teknologiområder udviklet sig til et alsidigt værktøj til industrielle anvendelser, der kan anvendes til en lang række opgaver inden for overfladebehandling, -rensning og -belægning samt aktivering af plastmaterialer, ætsning af halvlederstrukturer og meget mere.

Ifølge definitionen er plasma en delvist ioniseret gas, der ofte også betegnes som stoffets fjerde tilstand. Fænomener som for eksempel lyn eller nordlyset (aurora borealis) er naturligt forekommende plasmaer. Teknisk set kan de frembringes ved at påføre elektriske felter.

Plasmaer er særligt interessante på grund af deres fysiske og kemiske egenskaber. I dem genereres højt exciterede partikler og radikaler, som kan udløse kemiske reaktioner, der ikke er mulige under normale forhold. Samtidig kan temperaturen på de emner, der skal behandles, holdes meget lav.

Stærkt accelererede ioner i et plasma muliggør anvendelser som f.eks. sputtering.

Det er takket være alle disse fysiske og kemiske egenskaber, at plasmaet spiller en så fremtrædende rolle inden for videnskab og industriel teknik.

Plasmaaktivering

Aktivering af plastoverflader er en speciel anvendelse af plasmateknologien. Aktivering betyder her en forøgelse af overfladeenergien, hvilket medfører forbedrede vedhæftningsegenskaber og dermed bedre befugtning. Kontaktvinklen for en dråbe på en plast er et almindeligt mål for vedhæftningsevnen.

I mange tilfælde har polymerer lave overfladeenergier eller er hydrofobe, hvilket for eksempel kan medføre problemer ved anvendelse af vandbaserede lakker. De skal derfor modificeres inden lakering eller trykning. Plasma har vist sig at være et meget effektivt middel til dette formål. Plasmaaktivering udgør således et alternativ til almindelige hæftemidler.

Derudover er der stort set ingen begrænsninger med hensyn til emnernes geometri eller polymertypen, da temperaturen ikke stiger markant under processen. Desuden forbliver plastens topografi næsten uændret; det er kun de øverste monolag, der modificeres.

Til aktiveringsprocesser består plasmaet typisk af ilt, men undertiden også af nitrogen eller ammoniak. Når der anvendes ilt, er det muligt at modificere polymerer på en sådan måde, at der dannes hydroxyl-, carboxyl- eller peroxidgrupper på overfladen. Anvender man derimod nitrogen eller ammoniak, fører det til amin- eller imingrupper, som ligeledes kan være interessante for bestemte anvendelser. Disse polære, hydrofile grupper forbedrer overfladens befugtbarhed. Aktivationsprocesserne varer som regel kun få sekunder. Efter aktiveringen er emnerne klar til øjeblikkelig videreforarbejdning, hvilket i visse tilfælde endda kan foregå i det samme plasmasystem.

Et typisk anvendelsesområde for denne etablerede metode er forbehandlingen af plastdele i bilindustrien, såsom lakerede kofangere.

Nogle fordele i kort oversigt

Proces

Meget god vedhæftning
Bedre homogenitet
Høj processtabilitet
Enkel proceskontrol
Kan anvendes på temperaturfølsomme materialer

Økonomisk rentabilitet

Ingen bortskaffelsesomkostninger
Ingen tørringsproces nødvendig
Lavt forbrug af plasmagasser
Ingen grunding nødvendig

Miljøvenlighed

Fri for opløsningsmidler
Intet kritisk affald
Integreret miljøvenlighed

Plasmarensning

Rengøring af overflader er en af de muligheder, som plasmateknologien tilbyder. Til dette formål anvendes forskellige metoder til generering af plasma. De mest almindelige er påføring af højfrekvente vekselstrømme (40 kHz henholdsvis 13,56 MHz) samt excitation med mikrobølger. Typiske gasblandinger indeholder ilt, argon og undertiden brint og tetrafluorcarbon (_CF₄). Blandingen afhænger af de specifikke krav til renseprocessen, som følger af forureningstypen og det behandlede materiale.

Der er stort set ingen begrænsninger med hensyn til det materiale, der skal renses. Således kan temperaturfølsomme plastmaterialer behandles på samme måde som metal, glas og keramik. Plasmasystemet skal dog under alle omstændigheder tilpasses den pågældende opgave.

Afhængigt af gasblandingen virker plasmaet oxiderende eller reducerende. Oxiderende plasmaer er fordelagtige ved fjernelse af organiske forureninger (olier, fedtstoffer), mens reducerende plasmaer er mere velegnede til uorganiske aflejringer (som f.eks. metaloxider).

Næsten alle overflader bliver tilsmudsede under forskellige arbejdsgange. For at kunne udføre yderligere behandlingstrin, såsom lakering, hærdning eller forsegling, skal emnerne renses.
Plasmarensning er den bedste metode til at opnå helt rene, fedtfri overflader.

Traditionelle rengøringsmetoder er ofte våde kemiske metoder og indeholder kulbrinter (KW), chlorerede kulbrinter (CKW) eller stærke rengøringsmidler opløst i vand. Alle disse midler udgør miljøproblemer både under brug og ved bortskaffelse. Affaldsreduktion sker med såkaldte »end-of-pipe«-løsninger, som medfører ekstra omkostninger.

I modsætning til vådkemisk rengøring opfylder plasmarengøring betingelserne for integreret miljøbeskyttelse.

For at forstå, hvordan plasmarensning fungerer, skal man se på et mikroskopisk lille område. Hvad sker der umiddelbart på og ved overfladen?

I tilfælde af organisk forurening indeholder plasmagassen ilt og argon. Rengøringsprocessen er summen af to forløb, et fysisk og et kemisk.

Fysisk:
Når emnet placeres på katoden eller tilsluttes som katode, accelereres positive ioner fra plasmaet i retning af emnet på grund af det påførte elektriske felt. Når ionerne rammer overfladen, løsner de atomer og molekyler fra overfladen ved direkte impulsöverføring. Man kunne betegne denne proces som »biljard med atomer«.

Kemisk:
Ansporet ilt og iltioner danner kuldioxid og vand ved reaktionen med kulbrinter. Den nøjagtige reaktionsligning ser således ud:

Kulbrinter omdannes således til forholdsvis harmløse kemiske forbindelser. Produkterne fra en ufuldstændig forbrænding, hvis sådanne forekommer, kan let filtreres ud af udstødningsgasserne ved hjælp af aktivkulfiltre.

Plasmarensning tilbyder en række bemærkelsesværdige fordele med hensyn til proces, økonomi, miljø og arbejdssikkerhed:

Proces

Høj affedtningsgrad
Høj spaltbarhed
God forberedelse til yderligere plasmaprocesser, f.eks. belægning
Høj stabilitet
Enkel proceskontrol
Kan anvendes på temperaturfølsomme materialer

Økonomisk rentabilitet

Ingen bortskaffelsesomkostninger
Ingen tørringsproces nødvendig
Lavt forbrug af plasmagasser

Miljøvenlighed

Fri for opløsningsmidler
Intet kritisk affald
Begrænset bortskaffelsesomkostninger
Integreret miljøbeskyttelse

Forespørgsel til udbyderen

Kategori
Tilbud

Staten
Tyskland