Plasma statt Chemie

Kostendruck und steigende Qualitätsansprüche erfordern in der industriellen Fertigung neue Verfahrens- technologien. Hier setzt die Plasmavorbehandlung an, sie bietet die einzigartige Möglichkeit eine Vielzahl von chemischen Behandlungschritten durch ein einziges effizientes und umweltfreundliches und damit kosten- günstigeres Verfahren zu ersetzen.

Reinigung und Aktivierung

von Oberflächen durch Plasmavorbehandlung

Typische Anforderungen an Plasmabehandlungen sind die Homogenität und die Stärke der Behandlung. Die klassische Kontakt- bzw. Randwinkeluntersuchung liefert bei vielen Material-Plasma-Kombinationen aufgrund ihrer strukturellen bzw. topographischen Abhängigkeit nur unzureichende, grobe makroskopische Informationen über die Aktivierung/Reinigung der Oberfläche.

Zur quantitativen Beurteilung von Plasmabehandlungen wurde im Zuge der Zusammenarbeit mit verschiedenen Plasmaherstellern ein rasterkraftmikroskopbasiertes Abbildungsverfahren zur Untersuchung von plasmabehandelten Oberflächen entwickelt.


Die entscheidenden zu untersuchenden Parameter einer plasmabehandelten Oberfläche sind:

  • Topographische Änderung der Oberfläche durch Plasmaeintrag
  • Quantisierung der Hydrophilie der Oberfläche auf µ- und nm-Skala.
  • Änderung der elastischen Eigenschaft der Oberfläche
  • Detektion und Klassifikation von Fehlstellen
  • Dauer der Oberflächenaktivierung, Zeitkonstanten

Die Bestimmung der oben genannten Parameter wurde durch die Kombination der chemischen Kraftmikroskopie mit dem digitalen Pulsed Force Mode erreicht. Mit einer Auflösung im nm-Bereich wird die Oberfläche mit einer hydrophob-modifizierten Meßsonde kraftspezifisch abgerastert. Die dabei gewonnen Daten beinhalten Informationen zur Topographie, zu den elastischen Eigenschaften, zur adhäsiven Wechselwirkung und damit zur Intensität der Plasmabehandlung (Hydrophobie/Hydrophilie).  Dieses innovative bildgebende Verfahren ist einsetzbar vom µm Maßstab bis hin zu höchsten Ortsauflösung im molekularen Bereich. Für Aufgaben im Makromaßstab kommt die von uns optimierte FD-Technik zum Einsatz.


Referenzprojekt: Plasma revolutioniert Vorreinigung beim Coil Coating

Die neue 49m lange Coil Coating Anlage bei der Griesser AG, Schweiz setzt einen Meilenstein in der Anlagentechnik.

Bei der Griesser AG, Schweiz, einem der grössten Sonnenschutzsystemhersteller Europas wurde - auf Initiierung und unter Leitung des Projektleiters für Bandbeschichtung Branko Vasiljevic die weltweit erste Plasma-Vorbehandlungsanlage im Coil Coating Prozess in Betrieb genommen. Die entwickelte Openair Anlage ersetzt hier eine ca. 21 Meter lange Reinigungsstraße, d.h. unzählige Tonnen von Chemie und Prozessabwasser werden ab sofort vermieden. Enorme Kosteneinsparungen und ein Maximum an Umweltschutz sind die Folge.

Der korrosive Angriff von Oberflächen, Restkontaminationen von Walzölen und die aus dieser Situation heraus bis heute angewandten umweltbelastenden und energieintensiven nasschemischen Vorbehandlungsverfahren, stellen bei der Verarbeitung von Aluminium die häufigsten Probleme dar. Nun wurde erstmals ein Verfahren entwickelt, bei dessen Anwendung die benannten Probleme völlig eliminiert werden. Die Technik bewirkt die mikrofeine Reinigung von Aluminiumbandware vor dem Auftragen der Konversionsschicht und ersetzt vollständig die umweltbelastenden nass-chemischen Prozesse im Reinigungsprozess.

Die nur 2m breite Openair-Plasmaanlage ersetzt ein 21m lange Reinigungsstrasse und damit Tonnen von Chemie und Abwasser. Bei den Versuchen wurde die konventionelle chemische Vorbehandlung als Referenzsystem genutzt. Unter Berücksichtigung der zu optimierenden Material-Plasmaparameter (Plasmafokus, Intensität/Energieeintrag) konnte eine deutliche Überlegenheit gegenüber konventionellen Vorbehandlungsmethoden aufgezeigt werden: Die gewonnenen Ergebnisse beweisen nicht nur die Einsatzmöglichkeit und hohe Wirksamkeit von Atmosphärendruckplasma, vielmehr erzielt die Openair Plasmavorbehandlung in allen Bereichen deutlich bessere Ergebnisse als die chemische Referenz.

Die Geschwindigkeit der gesamten Coil Coating Anlage hat sich durch den Einsatz des Openair Plasmaverfahrens gegenüber der alten Anlage dabei vervierfacht.