Niederdruck-Kaltgasplasma
Kaltgasplasma, auch als „Niederdruck-Kaltgasplasma“ bezeichnet, wird im Vergleich zu atmosphärischen (Luft-)Oberflächenvorbehandlungsverfahren in einer geschlossenen, evakuierten Kammer durchgeführt. Üblicherweise wird Sauerstoffgas (O2) mit 100 Prozent Reinheit in Industriequalität verwendet, ebenso wie andere Gase und Gaskombinationen. Das Gas wird unter Teilvakuum in die Kammer eingeleitet und einem hochfrequenten elektrischen Feld (RF) ausgesetzt. Die dabei entstehenden hochreaktiven Spezies reagieren mit den im Plasmafeld befindlichen Polymeren, die auf inneren, leitfähigen Aluminiumelektroden (Regalen oder Käfig) platziert sind, und brechen Molekülbindungen auf. Dies führt zu Reinigung sowie chemischen/physikalischen Veränderungen (einschließlich einer erhöhten Oberflächenrauheit, die die mechanische Haftung verbessert). Ein wesentlicher Vorteil von Kaltgasplasma-Verfahren ist die Entfernung von Kohlenwasserstoffen, wodurch eine Lösungsmittelreinigung entfällt. Atmosphärische Vorbehandlungen entfernen/reinigen nicht alle polyaromatischen Kohlenwasserstoffe, sodass eine Lösungsmittelreinigung (vor der Vorbehandlung) erforderlich sein kann.
Mythos: Die Chargenverarbeitung mittels Kaltgasplasma ist im Vergleich zu Inline-Behandlungsverfahren zu langsam.
Fakt: Große Stückzahlen können häufig chargenweise vorbehandelt und anschließend in automatisierte Montageprozesse eingespeist werden, sodass keine zusätzliche Bearbeitung erforderlich ist. Mit Kaltgasplasma behandelte Teile weisen tendenziell die höchste Behandlungsqualität und die längste Lagerfähigkeit auf. Kritik hierzu stammt von konkurrierenden Anlagenherstellern.
Ansicht einer Kaltgasplasma-Kammer (Plasma im Inneren).
Schema des Kaltgasplasma-Verfahrens.
Luftplasma (elektrische Entladung)
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Häufig gestellte Fragen
Was ist Niederdruck-Kaltgasplasma?
Kaltgasplasma wird in einer geschlossenen, evakuierten Kammer durchgeführt und nicht an offener Luft. Üblich ist Sauerstoff in Industriequalität, ebenso andere Gase und Gaskombinationen. Das Gas wird unter Teilvakuum in die Kammer eingelassen und einem HF-Feld ausgesetzt; die dabei entstehenden hochreaktiven Spezies brechen Molekülbindungen an der Polymeroberfläche, reinigen sie und verändern sie chemisch wie physikalisch.
Ist Kaltgasplasma im Batchbetrieb zu langsam für die Serienfertigung?
Dieser Einwand kommt meist von konkurrierenden Anlagenherstellern. In der Praxis lassen sich große Teilemengen im Batch vorbehandeln und direkt der automatisierten Montage zuführen, sodass keine zusätzliche Bearbeitung nötig ist. Mit Kaltgasplasma behandelte Teile zeigen zudem meist die höchste Behandlungsqualität und die längste Lagerfähigkeit aller verfügbaren Verfahren.
Entfernt Kaltgasplasma auch Verunreinigungen, nicht nur die Aktivierung der Oberfläche?
Ja – und das ist einer seiner Hauptvorteile. Es entfernt Kohlenwasserstoffe und kann einen separaten Lösemittelreinigungsschritt ganz entfallen lassen. Atmosphärische Vorbehandlungen entfernen nicht alle polyaromatischen Kohlenwasserstoffe; dort kann eine vorherige Lösemittelreinigung weiterhin erforderlich sein.
Verbessert Kaltgasplasma auch die mechanische Verankerung und nicht nur die chemische Bindung?
Beides. Neben der chemischen Modifikation erhöht das Verfahren die Oberflächenrauheit, und diese zusätzliche Topographie verbessert die mechanische Verankerung unabhängig von der Chemie.
