Was ist eine Plasma Oberflächenbehandlung?

Bis in die 1950er Jahre galt die Annahme, dass Materie lediglich in drei Zuständen existiert: fest, flüssig und gasförmig. Diese Sichtweise änderte sich, als ein dänischer Ingenieur mit Plasma einen neuen Aggregatzustand entdeckte. Doch viele können sich unter Plasma nur wenig vorstellen. Wir möchten in diesem Artikel die Frage beantworten, was Plasma eigentlich ist und wie unter anderem bei der Oberflächenbehandlung eingesetzt wird?

Plasma- und Corona-Behandlung in der Medizintechnik

Plasma einfach erklärt

Plasma wird oft als der vierte Aggregatzustand der Materie bezeichnet, neben den bekannteren Zuständen fest, flüssig und gasförmig. Stellen Sie sich Plasma als eine besondere Form von Gas vor, in dem einige oder alle Atome so viel Energie aufgenommen haben, dass sie ihre Elektronen verlieren. Dieser Vorgang wird Ionisation genannt. Dabei trennen sich die Elektronen von den Atomkernen, und es entsteht eine Mischung aus freien Elektronen und Ionen.

Ein Beispiel für Plasma, das jeder von uns schon einmal gesehen hat, ist ein Blitz in einem Gewitter. Der Blitz ist so heiß und energiereich, dass die Luft ionisiert wird und für einen kurzen Moment Plasma bildet. Ein weiteres alltägliches Beispiel ist das Leuchten von Neonlichtern, bei denen ein Gas innerhalb der Röhre ionisiert wird, um leuchtendes Plasma zu erzeugen.

Was Plasma so besonders macht, ist seine Fähigkeit, auf elektrische und magnetische Felder zu reagieren. Diese Eigenschaft ermöglicht es Wissenschaftlern und Ingenieuren, Plasma in vielfältiger Weise zu nutzen, beispielsweise in Plasmafernsehern, bei der Herstellung von Computerchips und bei der Veränderung der Oberflächeneigenschaften diverser Materialien wie Kunststoff, Metall oder Glas.

NeedleTEC Corona-Behandlung von Nadelaufsätzen

Plasma für die Vorbehandlung von Oberflächen

Auf industrieller Ebene werden Plasmabehandlungen eingesetzt, um Oberflächen verschiedener Materialien vor Beschichtung, Bedruckung oder Verklebung zu behandeln. Daher kann sie auch als eine Art Vorbehandlung von Oberflächen angesehen werden. Durch die Behandlung mit Plasma können fremde Kontaminanten von der Materialoberfläche entfernt werden, was sie für weitere Verarbeitungsschritte geeigneter macht.

Kunststoffe neigen dazu, jegliche Art von Druck oder Beschichtung aufgrund ihrer glatten Textur zu verlieren, sofern sie nicht behandelt werden. Einige Kunststoffe, wie z. B. Polypropylen, sind unpolar, was bedeutet, dass sie sich nicht so leicht mit anderen Stoffen binden.

Die Anwendung einer Plasmabehandlung aktiviert die Oberflächen von Kunststoffen und dient somit als ideale Vorbehandlung vor dem Kleben, Drucken oder Lackieren. Ähnlich können auch Materialien wie Keramik und Glas mit Plasma behandelt werden.

Eine Plasmabehandlung kann unter Normaldruck durchgeführt werden, was auch Atmosphärendruckplasma genannt wird.

Was ist eine Vakuum-Plasmabehandlung?

Neben dem Atmosphärendruckplasma kann eine Oberflächenbehandlung auch in einem Vakuum durchgeführt werden. Eine solche Vakuum-Plasmabehandlung findet in einer Kammer oder einem Behälter statt, aus dem die Luft abgesaugt wurde. Bei Verwendung von Prozessgasen wie Sauerstoff, Stickstoff oder Argon strömt das Gas bei niedrigem Druck in das Gehäuse. Dies geschieht, bevor elektrische Energie zugeführt wird. Dadurch wird es möglich gemacht, hitzeanfällige Materialien bei niedriger Temperatur zu bearbeiten.

Vakuumplasma eignet sich besonders für 3D-Konturen, die einheitlich und prozesssicher aktiviert werden müssen. Je nach Pumpenkapazität, Kammergröße und Frequenzbereich beträgt die gesamte Zykluszeit zwischen 15 und 300 Sekunden. Eine günstigere Variante wird auch Mikrowellen-Plasma genannt, bei der die Zykluszeit üblicherweise 10 bis 40 Minuten beträgt.

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Was ist Plasma? Schauen Sie unser Video

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