Plazma

Kérés a szolgáltatóhoz

Plazma

Alig két évtized alatt a plazmafolyamatok számos iparágban és technológiai területen az ipari alkalmazások sokoldalú eszközévé fejlődtek, amely a felületkezelés, -tisztítás és -bevonat területén, valamint a műanyagok aktiválásában, a félvezető struktúrák maratásában és még sok más területen.

A definíció szerint a plazma egy részben ionizált gáz, amelyet gyakran az anyag negyedik halmazállapotaként is emlegetnek. Az olyan jelenségek, mint például a villámlás vagy az északi fény (aurora borealis), a természetben előforduló plazmák. Műszakilag elektromos mezők alkalmazásával hozhatók létre.

A plazmák fizikai és kémiai tulajdonságaik miatt különösen érdekesek. Bennük erősen gerjesztett részecskék és gyökök keletkeznek, amelyek olyan kémiai reakciókat indíthatnak el, amelyek normál körülmények között nem lehetségesek. Ugyanakkor a kezelendő munkadarabok hőmérséklete nagyon alacsony szinten tartható.

A plazmában lévő erősen felgyorsított ionok olyan alkalmazásokat tesznek lehetővé, mint például a porlasztás.

A plazma mindezeknek a fizikai és kémiai tulajdonságoknak köszönheti rendkívüli szerepét a tudományban és az ipari technológiában.

Plazmaaktiválás

A műanyag felületek aktiválása a plazmatechnológia egyik speciális alkalmazása. Az aktiválás itt a felületi energia növelését jelenti, ami jobb tapadási tulajdonságokat és ezáltal jobb nedvesíthetőséget eredményez. A műanyag felületén lévő csepp érintkezési szöge a tapadóképesség egyik általános mérőszáma.

Sok esetben a polimerek alacsony felületi energiával rendelkeznek, illetve hidrofóbak, ami például problémákat okozhat a vízbázisú festékek használata során. Ezért festés vagy nyomtatás előtt módosítani kell őket. A plazma e célra rendkívül hatékony eszköznek bizonyult. Így a plazmaaktiválás helyettesíti a szokásos tapadásjavítókat.

Ezenkívül alig vannak korlátok a munkadarabok geometriája és a polimer típusa tekintetében, mivel a folyamat során a hőmérséklet nem emelkedik jelentősen. Ráadásul a műanyag felületi szerkezete szinte változatlan marad, csupán a legfelső monorétegek módosulnak.

Az aktiválási folyamatokhoz a plazma jellemzően oxigénből áll, de néha nitrogénből vagy ammóniából is. Oxigén használata esetén a polimerek úgy módosíthatók, hogy hidroxil-, karboxil- vagy peroxidcsoportok keletkezzenek a felületen. Ha viszont nitrogént vagy ammóniát használnak, az amin- vagy imin-csoportok kialakulásához vezet, amelyek bizonyos alkalmazások esetében szintén érdekesek lehetnek. Ezek a poláros, hidrofil csoportok javítják a felület nedvesíthetőségét. Az aktiválási folyamatok időtartama általában csupán néhány másodperc. Az aktiválás után a munkadarabok készen állnak az azonnali további feldolgozásra, ami esetenként akár ugyanabban a plazmarendszerben is lehetséges.

Ennek a bevált eljárásnak egy tipikus alkalmazási területe a műanyag alkatrészek előkezelése az autóiparban, például a festett lökhárítók esetében.

Néhány előny áttekintése

Folyamat

Kiváló tapadóképesség
Jobb homogenitás
Magas folyamatstabilitás
Egyszerű folyamatellenőrzés
Hőérzékeny anyagokra is alkalmazható

Gazdaságosság

Nincsenek hulladékkezelési költségek
Nincs szükség szárítási folyamatra
Alacsony plazmagáz-fogyasztás
Nincs szükség tapadásnövelő alapozásra

Ökológia

Oldószermentes
Nincs veszélyes hulladék
Beépített környezetbarát tulajdonságok

Plazmatisztítás

A felületek tisztítása a plazmatechnológia egyik alkalmazási területe. Ehhez különböző plazma-előállítási módszereket alkalmaznak. A leggyakrabban alkalmazottak a nagyfrekvenciás váltakozó feszültségek (40 kHz vagy 13,56 MHz) alkalmazása, valamint a mikrohullámokkal történő gerjesztés. A tipikus gázkeverékek oxigént, argont, néha pedig hidrogént és tetrafluor-szént (_CF4) tartalmaznak. A keverék összetétele a tisztítási folyamatra vonatkozó speciális követelményektől függ, amelyek a szennyeződés típusából és a kezelt anyagból adódnak.

A tisztítandó anyag tekintetében alig vannak korlátozások. Így a hőmérsékletérzékeny műanyagok ugyanúgy kezelhetők, mint a fém, az üveg és a kerámia. A plazmarendszert azonban minden esetben az adott feladathoz kell igazítani.

A gázkeveréktől függően a plazma oxidáló vagy redukáló hatást fejt ki. Az oxidáló plazmák előnyösek a szerves szennyeződések (olajok, zsírok) eltávolításában, míg a redukáló plazmák inkább a szervetlen lerakódások (például fémoxidok) eltávolítására alkalmasak.

Szinte minden felület szennyeződik a különböző munkafolyamatok során. A további kezelési lépésekhez, például a festéshez, a keményítéshez vagy a tömítéshez, a munkadarabokat meg kell tisztítani.
A plazmatisztítás a legjobb módszer az abszolút tiszta, zsírmentes felületek eléréséhez.

A hagyományos tisztítási módszerek gyakran nedves kémiai eljárások, és szénhidrogéneket (SH), klórszénhidrogéneket (KSH) vagy vízben oldott erős tisztítószereket tartalmaznak. Mindezek a szerek mind a használatuk során, mind az ártalmatlanításukkor környezeti problémákat jelentenek. A hulladékcsökkentést úgynevezett „end-of-pipe” megoldásokkal valósítják meg, amelyek többletköltségeket okoznak.

A nedves kémiai tisztítással ellentétben a plazmatisztítás megfelel az integrált környezetvédelem követelményeinek.

Ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik a plazmatisztítás, egy mikroszkopikusan kicsi területet kell megvizsgálnunk. Mi történik közvetlenül a felületen és annak közelében?

Szerves szennyeződés esetén a plazmagáz oxigént és argont tartalmaz. A tisztítási folyamat két folyamat – egy fizikai és egy kémiai – összessége.

Fizikai folyamat:
Ha a munkadarabot a katódra helyezzük, illetve katódként csatlakoztatjuk, az alkalmazott elektromos mező hatására a plazmából pozitív ionok gyorsulnak fel a munkadarab irányába. A becsapódáskor az ionok közvetlen impulzusátadás révén atomokat és molekulákat választanak le a felületről. Ezt a folyamatot „atomokkal való biliárdozásnak” is nevezhetnénk.

Kémiai folyamat:
A gerjesztett oxigén és az oxigénionok a szénhidrogénekkel való reakció során szén-dioxidot és vizet képeznek. A pontos reakcióegyenlet a következő:

A szénhidrogének tehát viszonylag ártalmatlan kémiai vegyületekké alakulnak át. A nem teljes égésből származó termékek – amennyiben vannak ilyenek – aktívszén-szűrők segítségével könnyen kiszűrhetők a kipufogógázokból.

A plazmatisztítás számos figyelemre méltó előnyt kínál a folyamat, a gazdaságosság, a környezetvédelem és a munkabiztonság tekintetében:

Folyamat

Magas zsírtalanítási fok
Magas hasadási hatékonyság
Kiváló előkészítés további plazmafolyamatokhoz, pl. bevonatoláshoz
Magas stabilitás
Egyszerű folyamatellenőrzés
Hőérzékeny anyagokon is alkalmazható

Gazdaságosság

Nincs hulladékkezelési költség
Nincs szükség szárítási folyamatra
Alacsony plazmagáz-fogyasztás

Ökológia

Oldószermentesség
Nincs veszélyes hulladék
Alacsony hulladékkezelési költségek
Integrált környezetvédelem

Kérés a szolgáltatóhoz

Kategóriához
Ajánlatok

Állam
Németország