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Die atmosphärische Plasmatechnologie ist das Mittel der Wahl, wenn es um Oberflächenbehandlung und die anschließende Verarbeitung von Kunststoffen geht: Durch die gezielte Oberflächenmodi- fikation verbessert sie Prozesse wie das Verkleben, Bedrucken, Lackieren oder Abdichten deutlich. Die Plasmatreat GmbH, Weltmarktführer auf diesem Gebiet, demonstriert die Leistungsfähigkeit dieser umweltfreundlichen und effizienten Technologie eindrucksvoll auf der Fakuma 2023 auf Stand 1210 in Halle A1.
Die Openair-Plasma Technology ermöglicht eine ortsselektive, automatisierte Vorbehandlung, in dem die Plasmadüse millimetergenau der Bauteilgeometrie folgt
Umspritzen empfindlicher elektronischer Bauteile mit Duroplast
Am Messestand von Plasmatreat zeigt ein Gemeinschaftsprojekt das Vorbehandeln und Umspritzen von Leiterplatten mittels Spritzgussverfahren. In einem vollautomatisierten Prozess werden die Elektronikbauteile zunächst einer schonenden Feinstreinigung mit Openair-Plasma unterzogen. Dann erhalten sie durch das spezielle PlasmaPlus Verfahren eine haftvermittelnde Schicht und werden schließlich in einer Spritzgussanlage mit einem temperaturbeständigen Duroplast umspritzt. Die Plasmabehandlung und -beschichtung sorgt für eine sichere Haftung des Kunststoffs an den Leiterplatten und schützt sie vor umweltbedingten Einflüssen. Projektpartner sind neben Plasmatreat (Steinhagen) u. a. das Maschinenbauunternehmen ARBURG GmbH (Loßburg), der Werkzeugbauer Siegfried Hofmann GmbH (Lichtenfels), der Sondermaschinenbauer Barth Mechanik GmbH (Zimmern o.R.) sowie der Kunststofflieferant Sumitomo Bakelite Co., Ltd. (Japan).
Plasma macht das Unmögliche möglich: Erweiterung der Materialauswahl
Die Auswahl eines Kunststoffs aus ökonomischen und ökologischen Gründen kann einen gesamten Prozess beeinflussen, z. B. in Bezug auf die erforderliche Adhäsionsfähigkeit oder die Bedruckbarkeit. Die Plasmatechnologie unterstützt die Substitution von Materialien. Durch die gezielte Oberflächenveränderung verbessert sie in industriellen Anwendungen die Haftfestigkeit von Klebstoffen und Lacken und ermöglicht es sogar, ursprünglich nicht kompatible Kunststoffe miteinander zu verbinden. Damit profitieren Hersteller von einer erweiterten Materialauswahl und können z. B. kostenintensive Technische Kunststoffe gegen günstigere Standardkunststoffe oder Recycling-Materialien austauschen. Namhafte Haushaltsgerätehersteller, wie z.B. Miele & Cie. KG aus Gütersloh, Deutschland, oder Mamur Teknoloji Sistemleri aus der Türkei nutzen für entsprechende Applikationen die Openair-Plasma Technologie von Plasmatreat.
Großflächige, selektive Vorbehandlung von Automobil Dashboards
Auch in der Automobilindustrie mit den hohen Qualitätsanforderungen und Vorgaben ist die Plasmavor- behandlung bereits seit vielen Jahren integriert. Diverse Hersteller nutzen für die Oberflächenvorbehandlung die Plasmatechnologie von Plasmatreat: Die Vorbehandlung mit Plasma macht die unpolaren (Recycling-)Kunststoffe für nachfolgende Haftungsprozesse empfänglich und sorgt für eine feste Verbindung der unterschiedlichen, zum Teil sogar inkompatiblen Materialien: Beispielsweise bei der Kaschierung von Dashboards aus Recycling-Materialien mit pulvergesinterten Formhäuten aus Weichkunststoff. Bei der traditionell eingesetzten Beflammungstechnik für die Vorbehandlung von Dashboards mussten zuvor alle Bereiche der Bauteile, an denen später keine Haftung erfolgen sollte, mit thermisch stabilen Masken abgedeckt werden. Durch den Einsatz von Openair-Plasma entfällt dieser Arbeitsschritt komplett, da der Plasmastrahl ortsselektiv arbeitet und im Gegensatz zur Flamme durch automatisierte Robotertechnik millimetergenau der Bauteilgeometrie folgt. Darüber hinaus entsteht bei der Plasmabehandlung nur sehr wenig Wärme, sodass die behandelten Bauteile formstabil bleiben und sich weiterverarbeiten lassen.
Flachbettanlage für ganzflächige Vorbehandlung
Wie sich die ganzflächige Vorbehandlung von flachen Kunststoffmaterialien, wie z. B. Wabenplatten für Leichtbauanwendungen, vornehmen lässt, zeigt Plasmatreat mit einer innovativen Flachbettanlage. In dieser speziellen PTU (Plasma Treatment Unit) werden effizient und zuverlässig verschiedene flache Kunststoffsubstrate vorbehandelt. Die Anlage ist auf jeder Seite mit drei Rotationsdüsen des Typs RD2010 ausgestattet. Für maximale Flexibilität und Rüstzeitoptimierung hat Plasmatreat die Zelle um eine Funktion erweitert: Die Düsen können jetzt abhängig von der Dicke des zu behandelnden Materials in der Höhe verfahren werden. Auch die Einstellung weiterer Parameter, wie z. B. eine exakte Abstimmung der Geschwindigkeit sowie der Intensität des Plasmastrahls auf die jeweilige Anwendung, ist eine der Kernkompetenzen von Plasmatreat. Die innovative Anlage für diesen patentierten Prozess lässt sich hervorragend in bestehende Linien integrieren. Kunden verschiedener Industrien nutzen die ganzfläche Vorbehandlung mit Openair-Plasma, z.B. die Hymmen GmbH aus Bielefeld für individuellen Digitaldruck auf Garagentoren oder Schmitz Cargobull aus Horstmar für LKW-Wände und -Planen.
Mit insgesamt 6 Rotationsdüsen des Typs RD2010 werden in der Flachbettzelle effizient und zuverlässig verschiedene, flache Kunststoffsubstrate vorbehandelt.
Am Live-Tisch vom Plasmaeffekt überzeugen lassen
Den Plasmaeffekt mit eigenen Augen sehen und erleben ¬– diese Gelegenheit bietet sich am Live-Tisch auf dem Stand von Plasmatreat: Die Plasmaexperten weisen vor Ort mithilfe verschiedener Testmethoden (z. B. Wasserspraytest, Testtinten oder mithilfe von Klebestreifen) die Wirkungskraft der Plasmabehandlung nach und machen diese sichtbar, auch in Bezug auf anspruchsvoll zu verarbeitende Materialien wie PP und PE.
So optimieren Openair-Plasma und PlasmaPlus industrielle Prozesse
Tritt Plasma mit seinem hohen Energieniveau in Kontakt mit Materialien, so verändert es die Oberflächeneigenschaften, z. B. von hydrophob zu hydrophil. Die Plasmatechnologie benötigt zum Betrieb nur Druckluft und Strom. Bei der Feinstreinigung mit Openair-Plasma werden die Oberflächen schonend und zuverlässig von Staub, Trennmitteln, Additiven, Weichmachern und Kohlenwasserstoffen befreit. Insbesondere bei unpolaren Kunststoffen erzielt die Plasmabehandlung eine Aktivierung der Oberfläche. Sie unterstützt die Erhöhung der Oberflächenenergie durch die Einführung von Hydroxylgruppen und verbessert so die Haftung bei Folgeprozesse wie dem Verkleben, Bedrucken, Lackieren und Abdichten. Mit der PlasmaPlus-Technologie von Plasmatreat lassen sich durch das Aufbringen (Abscheiden) von Nanoschichten zusätzlich gezielt funktionalisierte Oberflächen mit definierten Eigenschaften erzeugen, z. B. als zusätzliche Haftvermittlerschicht.
Firmenporträt
Plasmatreat ist international führend in der Entwicklung und Herstellung von atmosphärischen Plasmasystemen zur Vorbehandlung von Materialoberflächen. Ob Kunststoff, Metall, Glas oder Papier - durch den industriellen Einsatz von Plasmatechnologie werden die Eigenschaften der Oberfläche zu Gunsten der Prozessanforderungen modifiziert.
Die Openair-Plasma®-Technologie wird in automatisierten und kontinuierlichen Fertigungsprozessen in nahezu allen Branchen eingesetzt. Beispiele hierfür sind die Automobil-, Elektronik-, Transport-, Verpackungs-, Konsumgüter- oder Textilindustrie, aber auch in der Medizintechnik und im Bereich erneuerbare Energien werden die Technologie-, Kosten- und Umweltvorteile der Plasmatechnologie genutzt.
Die Plasmatreat-Gruppe verfügt über Technologiezentren in Deutschland, USA, Kanada, China und Japan und ist mit seinem weltweiten Vertriebs- und Servicenetzwerk in über 30 Ländern mit Tochtergesellschaften und Vertriebspartnern vertreten.
Produkte / Prozesse
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Plasmatechnologie
Plasmatechnik
Die Atmosphärendruck-Plasmavorbehandlung ist eines der effizientesten Plasma-Verfahren, um Kunststoffe, Metalle (z.B. Aluminium), Glas, Recyclingmaterialien und Verbundstoffe zu reinigen, zu aktivieren oder zu beschichten.
Im Vergleich zur Niederdruck-Plasma-Technologie ist beim Einsatz von Openair-Plasma® Technik kein gesondertes Kammersystem erforderlich.
Bei der Feinstreinigung mit Openair-Plasma® (Plasmareinigung) werden Oberflächen sanft und sicher von Trennmitteln und Additiven befreit und sterilisiert (Plasmasterilisation), während die Plasmaaktivierung die spätere Haftung von Klebstoffen und Coatings ermöglicht. Durch die Nanobeschichtung PlasmaPlus® (Plasmabeschichtung) können zudem funktionalisierte Oberflächeneigenschaften geschaffen werden, die besondere Produktanforderungen erfüllen.
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Oberflächenbestimmung
Jede Materialoberfläche hat eine bestimmte Oberflächenspannung. Jede Flüssigkeit (wie z.B. Druckfarbe) hat ebenfalls eine Eigenspannung. Die sichere und langzeitstabile Haftung einer Bedruckung, Verklebung oder Beschichtung setzt voraus, dass die Oberflächenspannung des Materials größer ist als die der Flüssigkeit. Kunststoffe z.B. besitzen überwiegend geringe Oberflächenspannungen (häufig kleiner als 28mN/m). Sollen diese bedruckt werden, sind für Lösungsmittelfarben Oberflächenspannungen über 40mN/m erforderlich bzw. für UV- trocknende Systeme über 56mN/m. Werden auf Wasser basierende Farbsysteme eingesetzt, so sind Oberflächenspannungen über 72mN/m notwendig.
Für viele industrielle Anwendungen ist entscheidend, dass Klebstoffe bzw. Druckfarben und Oberflächen- eigenschaften optimal aufeinander abgestimmt sind. Durch die gezielte Vorbehandlung mit dem Atmosphärendruck-Openair-Plasma® wird eine deutliche Steigerung der Oberflächenspannung erreicht. So erhalten die Materialien die optimalen Fähigkeiten zur Druckfarbenannahme (Benetzbarkeit) oder der Haftung(Adhäsion).
Um die Prozessparameter für die Oberflächenmodifikation mit Openair-Plasma® optimal evaluieren zu können, muss also zunächst die Oberflächenspannung des Ausgangsmaterials bestimmt werden. Auch in laufenden Prozessen muss diese zur Qualitätssicherung immer wieder nachgemessen werden. Die wichtigsten Verfahren zur Oberflächenbestimmung ist die Testtinten-Methode (Prüftinten), die Kontaktwinkelmessung (Tropfen-Volumen-Methode) und die dynamische Messung mit einem Pocket-Goniometer (PG-X).
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Was ist Plasma?
Die Plasmatechnologie beruht auf einem einfachen physikalischen Prinzip. Durch Energiezufuhr ändern sich die Aggregatzustände: aus fest wird flüssig, aus flüssig gasförmig. Wird einem Gas nun weitere Energie zugeführt, so wird es ionisiert und geht in den energiereichen Plasmazustand als vierten Aggregatzustand über.
Plasma wurde erst im Jahre 1928 von Irving Langmuir entdeckt. Dabei kommt es gar nicht besonders selten vor, im Gegenteil: Mehr als 99% der sichtbaren Materie im Universum befindet sich im Plasmazustand. Auf der Erde kommt es in seiner natürlichen Form z.B. in Blitzen oder als Polarlicht in der Arktis und Antarktis vor. Bei einer Sonnenfinsternis lässt sich das Plasma als heller Lichtkranz (Korona) um die Sonne beobachten.
Aggregatszustände
Der Energieeintrag erfolgt über die Aggregatzustände fest, flüssig, gasförmig. Wird mittels elektrischer Entladung zusätzlich Energie in die gasförmige Materie eingekoppelt entsteht Plasma.
Plasmaenergie verändert die Welt
Plasma kennzeichnet eine Materie auf hohem, instabilem Energieniveau. Beim Kontakt mit festen Materialien wie z.B. Kunststoffen und Metallen trifft zugeführte Plasmaenergie auf die Oberflächen und verändert wichtige Oberflächeneigenschaften wie z.B. die Oberflächenenergie.
In der Fertigungsindustrie wird dieses Prinzip für die gezielte Modifikation von Materialeigenschaften genutzt. Die Vorbehandlung mit Openair-Plasma® Energie bewirkt eine relevante und exakt justierbare Steigerung der Adhäsionsfähigkeit und Benetzbarkeit von Oberflächen. So können vollkommen neue (auch unpolare) Materialien, sowie umweltfreundliche, lösungsmittelfreie (VOC-freie) Lacke und Klebstoffe industriell eingesetzt werden. Viele chemische Vorbehandlungsverfahren sind heute durch die Openair-Plasma® Vorbehandlung ersetzbar.
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Halle A1 – Stand 1210 |
Plasmatreat Schweiz AG
