High-Tech im Fokus – Plasmabehandlung von Kunststoffoberflächen

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Wenn eine Haftung zwischen zwei Materialien notwendig ist, dann kommen dafür mehrere Möglichkeiten infrage. Eine Haftung kann genauso ohne eine mechanische Verbindung zustande kommen, auch löten und schweißen verbinden zwei Materialien sicher miteinander. Aber weder das Löten noch das Schweißen sind möglich, wenn es sich um Kunststoff handelt. Bei hohen Temperaturen schmilzt Kunststoff nach den herkömmlichen Methoden. Durch Plasmatechnologie hingegen wird es möglich, zum Beispiele Metalle und Kunststoffe miteinander zu verbinden.

Moderne Plasmabehandlung: Kunststoff auf Kunststoff

Aus chemischer Sicht ist es ein sehr komplexer Vorgang, Kunststoff mit Kunststoff zu verbinden. Fest steht aber, dass die moderne Plasmatechnologie dies ermöglicht. Um eine solche Verbindung überhaupt erst möglich zu machen, kommt es auf den jeweiligen Kunststoff an. Polyethylen oder PE ist zwar gegen Säuren und Basen immun, lässt sich aber nur aufwendig kleben. Anders sieht es da bei Polyamid aus. Durch die im Polymer vorhandenen reaktiven chemischen Gruppen klebt Polyamid sehr einfach und hat eine ideale Haftung. Um einen Kunststoff auf chemischem Weg zu aktivieren, spielt Edelgas wie zum Beispiel Argon eine wichtige Rolle. Alle Bauteile werden dabei in eine Vakuumkammer gelegt, die dann mit dem Edelgas gefüllt wird. Durch die elektrische Spannung an einer Elektrode in der Vakuumkammer ionisieren die Argonatome teilweise und das Plasma kann zünden.

Oberflächenaktivierung von Kunststoffen mittels Plasma

Es ist die Plasmabehandlung, die es möglich macht, dass ein Kunststoff eine feste Verbindung mit einer Beschichtung eingehen kann. Im Plasma können Bindungen in der jeweiligen Oberfläche des Kunststoffs aufgebrochen werden. Die offenen Bindungen stehen dann für weitere chemische Reaktionen zur Verfügung. Der Kunststoff wird aktiviert, und ein so bearbeiteter Kunststoff kann dann durch ganz unterschiedliche Verfahren verklebt, beschichtet oder auch bedruckt werden. Es gibt aber noch einen großen Vorteil, denn während der Plasmabehandlung kann auf eine Oberfläche, die aktiviert wurde, eine direkte Beschichtung oder auch ein sogenannter Haftvermittler aufgebracht werden.

Plasmabehandlung durch Plasmapolymerisation – Metall und Kunststoff

Damit eine Plasmabehandlung erfolgreich durchgeführt werden kann, ist es sehr wichtig, sowohl die genaue Chemie der Oberfläche des Substrats als auch die gewünschte Beschichtung exakt zu kennen. Nur wenn das der Fall ist, kann eine auf die Chemie abgestimmte Behandlung überhaupt durchgeführt werden. Wenn es um die Verbindung zwischen einem Metall und Kunststoff geht, kann zum Beispiel durch Plasmapolymerisation eine sichere Haftung auf Metallsubstraten erreicht werden. Handelt es sich um eine Aktivierung des Plasmas bei Atmosphärendruck, ist es möglich, auf eine Vakuumausrüstung zu verzichten, die ansonsten zwingend notwendig wäre. Geht es um eine Aktivierung im niedrigen Druckbereich, ist es aber durchaus möglich, auch Teile mit einer etwas komplexeren Bauweise ins Spiel zu bringen.

So erorbert Atmosphärendruckplasma neue Bereiche:

Wenn es um ein effizientes und vor allen Dingen um ein sehr umweltfreundliches Verfahren geht, dann handelt es sich garantiert um Atmosphärendruckplasma. Um Kunststoffe und auch Verbundstoffe vorzubehandeln, ist Atmosphärendruckplasma das Nonplusultra. Die große Vielfalt dieses Openair-Plasmas macht vieles einfacher. Das gilt unter anderem für die Plasmabehandlung von Elektronik und EPDM-Profilen.

Auch bei carbonfaserverstärkten Kunststoffen bekommt das besondere Plasma eine immer größere Bedeutung. Normalerweise führt jedes Verfahren, bei dem es um ein elektronisches Potenzial geht, bei der Vorbehandlung zu Kurzschlüssen, die von Leiterplatten erzeugt werden. Das ist aber noch nicht alles, denn bei diesem Vorgang werden zudem das Layout und auch die Bauteile zerstört.

Openair-Plasmatechnologie

Handelt es sich hingegen um eine Openair-Plasmatechnologie, dann ist das alles ohne Probleme und vor allem ohne Zerstörung möglich. Das Plasma kann jedoch noch mehr. Um zu erreichen, dass sich ein USB-Bauteil einfacher aus seiner Spritzgießform lösen lässt, wird das entsprechende Tool zuvor mit PT-Release beschichtet. Hierbei handelt es sich um eine Plasma-Nanotrennschicht, die alle Erwartungen erfüllt, die an sie gestellt werden.

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