Plasmaverfahren

Atmosphärendruckplasma und Niederdruckplasma 

Künstlich erzeugtes Plasma kommt u.a. als physikalisch Oberflächenvorbehandlungsmethode zum Einsatz. Neben „heißen“ Plasmen zum Plasmaschweißen oder Plasmaschneiden gelten diese Technologien als „kalte“ Plasmen. Hier unterscheidet man zwischen Niederdruckplasma (NDP) und Atmosphärendruckplasma (ADP). ADP-Anlagen sind typischerweise Geräte, die unter Normaldruckbedingungen in verschiedene Automatisierungslösungen integriert werden können und bei denen sich die Plasmakammer in einem Kopf befindet, der den zu bearbeitenden Bereich eines Bauteils abfahren kann. ADP-Systeme eignen sich ideal zur Integration in Fertigungslinien für industrielle Anwendungen zum Beispiel vor dem Aufbringen von Kleberaupen oder Flüssigdichtungen. 

NDP sind Kammersysteme, in denen erst ein Unterdruck erzeugt wird und danach ein Prozessgas eingeschleust wird, dass dann zu Plasma gezündet wird. Bei NDP-Anlagen werden die Bauteile in eine Kammer gelegt oder eingeschleust. In dieser Vakuumkammer kann das Plasma nahezu die komplette offenliegende Oberfläche inklusive Kavitäten eines Produkts erreichen und umspülen, während ADP Systeme punktuell eingesetzt werden und in ihrer Wirktiefe und -breite begrenzt sind.  

Wirkungsweise der Plasmatechnologie 

Trifft ein Plasma auf eine Oberfläche, bricht es molekulare und intermolekulare Bindungen auf und erzeugt chemische Reaktionen, sodass nach einem Plasmaprozess die behandelte Oberfläche eine deutlich höhere Oberflächenenergie und eine höhere Sauerstoffgruppenanreicherung aufweist. Die Oberfläche erlaubt somit eine deutlich höhere Benetzbarkeit (hydrophile Eigenschaft) und Adhäsion (Anhaftung). Auch eine Veränderung der Oberflächenrauhigkeit kann festgestellt werden. Theoretisch werden die Effekte als Fein- oder Feinstreinigung, als Aktivierung oder als Funktionalisierung einer Oberfläche differenziert.  

Diese Effekte begünstigen die Haftfestigkeit von Klebstoffen, Druckmitteln, Kunststoffen oder anderen Medien und somit die Dauerbeständigkeit solcher Verbindungen auch unter höheren Belastungen. Als Beispiel stelle man sich eine am äußeren Bereich eines Fahrzeugs eingebaute Sensorik vor, die Spritzwasser und im Winter aggressivem Salzwasser ausgesetzt ist.  

Die Reinigung hat in der Regel eine Eindringtiefe von Nanometern bis Mikrometern. Da jede Oberfläche nie 100-prozentig sauber ist, sondern gewisse Grenzschichtlagen aus Verunreinigungen, Adsorbaten und Reaktionsschichten (Additive, Oxide) aufweist, ist für die Weiterbehandlung eine Feinstreinigung erforderlich.