Plazma

Dotaz pre poskytovateľa

Plazma

Za pouhé dve desaťročia sa plazmové procesy v mnohých odvetviach a technologických oblastiach stali univerzálnym nástrojom pre priemyselné aplikácie, ktorý sa využíva na širokú škálu úloh v oblasti povrchovej úpravy, čistenia a povrchovej úpravy, ako aj pri aktivácii plastov, leptaní polovodičových štruktúr a mnohých ďalších.

Podľa definície je plazma čiastočne ionizovaný plyn, ktorý sa často označuje aj ako štvrtý skupenstvo hmoty. Javy, ako napríklad blesk alebo polárna žiara (aurora borealis), sú príklady plazmy vyskytujúcej sa v prírode. Z technického hľadiska ich možno vytvoriť pôsobením elektrických polí.

Plazmy sú vzhľadom na svoje fyzikálne a chemické vlastnosti mimoriadne zaujímavé. V nich vznikajú vysoko excitované častice a radikály, ktoré môžu vyvolať chemické reakcie, ktoré za bežných podmienok nie sú možné. Zároveň je možné udržať teplotu spracovávaných dielov na veľmi nízkej úrovni.

Silne urýchlené ióny v plazme umožňujú aplikácie, ako je napríklad rozprašovanie.

Vďaka všetkým týmto fyzikálnym a chemickým vlastnostiam zohráva plazma výnimočnú úlohu vo vede a priemyselnej technike.

Aktivácia plazmou

Aktivácia povrchov plastov je špecifickou aplikáciou plazmovej technológie. Aktivácia v tomto prípade znamená zvýšenie povrchovej energie, čo má za následok zlepšenie adhéznych vlastností a tým aj zmáčavosti. Kontaktný uhol kvapky na plaste je bežným meradlom adhéznej schopnosti.

V mnohých prípadoch majú polyméry nízku povrchovú energiu, resp. sú hydrofóbne, čo môže napríklad spôsobiť problémy pri používaní náterov na vodnej báze. Preto je potrebné ich pred lakovaním alebo potlačou modifikovať. Plazma sa na tento účel ukázala ako veľmi účinný prostriedok. Plazmová aktivácia tak predstavuje náhradu za bežné adhézne prostriedky.

Okrem toho neexistujú takmer žiadne obmedzenia, pokiaľ ide o geometriu obrobkov a typ polyméru, keďže teplota počas procesu výrazne nestúpa. Topografia plastu zostáva takmer nezmenená, modifikované sú iba najvrchnejšie monovrstvy.

Pre aktivačné procesy sa plazma zvyčajne skladá z kyslíka, niekedy však aj z dusíka alebo amoniaku. Pri použití kyslíka je možné modifikovať polyméry tak, že na povrchu vznikajú hydroxylové, karboxylové alebo peroxidové skupiny. Ak sa naopak použije dusík alebo amoniak, vznikajú amínové alebo imínové skupiny, ktoré môžu byť pre určité aplikácie tiež zaujímavé. Tieto polárne hydrofilné skupiny zlepšujú zmáčavosť povrchu. Trvanie aktivačných procesov je zvyčajne len niekoľko sekúnd. Po aktivácii sú obrobky pripravené na okamžité ďalšie spracovanie, čo je v niektorých prípadoch možné dokonca v tom istom plazmovom systéme.

Typickou oblasťou použitia tohto osvedčeného postupu je predúprava plastových dielov v automobilovom priemysle, napríklad lakovaných nárazníkov.

Prehľad niektorých výhod

Proces

Veľmi dobrá priľnavosť
Lepšia homogenita
Vysoká stabilita procesu
Jednoduchá kontrola procesu
Použiteľnosť na materiály citlivé na teplotu

Hospodárnosť

Žiadne náklady na likvidáciu
Nie je potrebný proces sušenia
Nízka spotreba plazmových plynov
Nie je potrebný základný náter na zlepšenie priľnavosti

Ekologickosť

Bez obsahu rozpúšťadiel
Žiadny kritický odpad
Integrovaná environmentálna kompatibilita

Čistenie plazmou

Čistenie povrchov je jednou z možností, ktoré ponúka plazmová technológia. Na tento účel sa používajú rôzne metódy generovania plazmy. Najbežnejšie z nich sú aplikácia vysokofrekvenčného striedavého napätia (40 kHz resp. 13,56 MHz) a excitácia mikrovlnami. Typické zmesi plynov obsahujú kyslík, argón a niekedy aj vodík a tetrafluórokarbón (_CF₄). Zloženie zmesi závisí od konkrétnych požiadaviek na čistiaci proces, ktoré vyplývajú z druhu znečistenia a ošetrovaného materiálu.

Pokiaľ ide o čistený materiál, neexistujú takmer žiadne obmedzenia. Je možné tak spracovávať teplotne citlivé plasty, ako aj kov, sklo a keramiku. Plazmový systém sa však v každom prípade musí prispôsobiť konkrétnej úlohe.

V závislosti od zmesi plynov pôsobí plazma oxidačne alebo redukčne. Oxidačné plazmy sú výhodné pri odstraňovaní organických nečistôt (olejov, tukov), zatiaľ čo redukčné plazmy sú skôr vhodné pre anorganické usadeniny (ako napríklad oxidy kovov).

Takmer každý povrch sa počas rôznych pracovných krokov znečistí. Pre ďalšie kroky spracovania, ako je napríklad lakovanie, vytvrdzovanie alebo tesnenie, je potrebné obrobky vyčistiť.
Plazmové čistenie je najlepší spôsob, ako dosiahnuť absolútne čisté povrchy bez mastnoty.

Klasické metódy čistenia sú často mokrochemické a obsahujú uhľovodíky (KW), chlórované uhľovodíky (CKW) alebo vo vode rozpustené agresívne čistiace prostriedky. Všetky tieto prostriedky predstavujú environmentálny problém nielen počas používania, ale aj pri likvidácii. Znižovanie množstva odpadu sa dosahuje pomocou takzvaných riešení „end-of-pipe“, ktoré spôsobujú dodatočné náklady.

Na rozdiel od mokrej chémie spĺňa plazmové čistenie podmienky integrovanej ochrany životného prostredia.

Aby sme pochopili, ako funguje plazmové čistenie, musíme sa pozrieť na mikroskopicky malú oblasť. Čo sa deje priamo na povrchu a v jeho bezprostrednej blízkosti?

V prípade organického znečistenia obsahuje plazmový plyn kyslík a argón. Čistiaci proces je súhrnom dvoch procesov – fyzikálneho a chemického.

Fyzikálny proces:
Ak sa obrobok položí na katódu alebo sa pripojí ako katóda, v dôsledku pôsobenia elektrického poľa sa kladné ióny z plazmy urýchlia v jeho smere. Pri dopade ióny prostredníctvom priameho prenosu impulzu oddeľujú atómy a molekuly od povrchu. Tento proces by sa dal označiť ako „biliard s atómami“.

Chemický proces:
Excitovaný kyslík a ióny kyslíka tvoria pri reakcii s uhľovodíkmi oxid uhličitý a vodu. Presná reakčná rovnica vyzerá takto:

Uhľovodíky sa teda premieňajú na relatívne neškodné chemické zlúčeniny. Produkty neúplného spaľovania, ak nejaké existujú, sa dajú ľahko odfiltrovať z výfukových plynov pomocou filtrov s aktívnym uhlím.

Plazmové čistenie ponúka niekoľko pozoruhodných výhod z hľadiska procesu, hospodárnosti, ekológie a bezpečnosti pri práci:

Proces

Vysoký stupeň odmasťovania
Vysoká schopnosť rozkladu
Dobrá príprava na ďalšie plazmové procesy, ako napr. nanášanie povlakov
Vysoká stabilita
Jednoduchá kontrola procesu
Použiteľnosť na materiály citlivé na teplotu

Hospodárnosť

Žiadne náklady na likvidáciu
Nie je potrebný proces sušenia
Nízka spotreba plazmových plynov

Ekologickosť

Bez použitia rozpúšťadiel
Žiadny nebezpečný odpad
Nízke náklady na likvidáciu
Integrovaná ochrana životného prostredia

Dotaz pre poskytovateľa

Kategórie
Ponuky

Štát
Nemecko