Plazma

Dotaz na poskytovatele

Plazma

Za pouhé dvě desetiletí se plazmové procesy v mnoha odvětvích a technologických oblastech staly univerzálním nástrojem pro průmyslové aplikace, který se využívá k řešení široké škály úkolů v oblasti povrchové úpravy, čištění a povlakování povrchů, aktivaci plastů, leptání polovodičových struktur a mnoho dalšího.

Podle definice je plazma částečně ionizovaný plyn, který je často označován také jako čtvrtý skupenství hmoty. Jevy, jako je například blesk nebo polární záře (aurora borealis), jsou plazmy vyskytující se v přírodě. Technicky je lze vyrobit pomocí elektrických polí.

Plazma je díky svým fyzikálním a chemickým vlastnostem obzvláště zajímavá. V ní vznikají vysoce excitované částice a radikály, které mohou vyvolat chemické reakce, které za normálních podmínek nejsou možné. Zároveň lze teplotu zpracovávaných obrobků udržovat na velmi nízké úrovni.

Silně urychlené ionty v plazmatu umožňují aplikace, jako je například rozprašování.

Všechny tyto fyzikální a chemické vlastnosti jsou důvodem mimořádného významu plazmatu ve vědě a průmyslové technice.

Plazmová aktivace

Aktivace povrchů plastů je speciální aplikací plazmové technologie. Aktivací se zde rozumí zvýšení povrchové energie, což má za následek zlepšení adhezních vlastností a tím i smáčivosti. Kontaktní úhel kapky na plastu je běžným měřítkem adhezivních vlastností.

V mnoha případech mají polymery nízkou povrchovou energii, resp. jsou hydrofobní, což může například způsobit problémy při použití laků na vodní bázi. Proto je nutné je před lakováním nebo potiskem upravit. Plazma se pro tento účel osvědčila jako velmi účinný prostředek. Plazmová aktivace tak představuje náhradu za běžné adhezivní přísady.

Navíc neexistují téměř žádná omezení, pokud jde o geometrii obrobků ani o druh polymeru, protože teplota během procesu významně nestoupá. Topografie plastu navíc zůstává téměř nezměněna, modifikovány jsou pouze nejvyšší monovrstvy.

Pro aktivační procesy se plazma obvykle skládá z kyslíku, někdy však také z dusíku nebo amoniaku. Při použití kyslíku je možné polymery modifikovat tak, že na povrchu vznikají hydroxylové, karboxylové nebo peroxidové skupiny. Použije-li se naopak dusík nebo amoniak, vzniknou aminné nebo iminové skupiny, které mohou být pro určité aplikace rovněž zajímavé. Tyto polární hydrofilní skupiny zlepšují smáčivost povrchu. Trvání aktivačních procesů činí zpravidla jen několik sekund. Po aktivaci jsou obrobky připraveny k okamžitému dalšímu zpracování, což je případně možné dokonce v rámci téhož plazmového systému.

Typickou oblastí použití tohoto zavedeného postupu je předúprava plastových dílů v automobilovém průmyslu, jako jsou například lakované nárazníky.

Přehled některých výhod

Proces

Velmi dobrá přilnavost
Lepší homogenita
Vysoká stabilita procesu
Snadná kontrola procesu
Použitelnost na materiály citlivé na teplotu

Ekonomická výhodnost

Žádné náklady na likvidaci
Není nutný proces sušení
Nízká spotřeba plazmových plynů
Není nutný adhezní základní nátěr

Ekologie

Bez obsahu rozpouštědel
Žádný kritický odpad
Integrovaná ekologická kompatibilita

Čištění plazmou

Čištění povrchů je jednou z možností, které nabízí plazmová technologie. K tomuto účelu se používají různé metody generování plazmatu. Nejběžnější z nich jsou použití vysokofrekvenčního střídavého napětí (40 kHz nebo 13,56 MHz) a excitace mikrovlnami. Typické plynné směsi obsahují kyslík, argon a někdy také vodík a tetrafluoruhlík (_CF₄). Složení směsi závisí na konkrétních požadavcích na čisticí proces, které vyplývají z povahy znečištění a z ošetřovaného materiálu.

Pokud jde o materiál, který má být čištěn, neexistují téměř žádná omezení. Lze tak zpracovávat jak tepelně citlivé plasty, tak i kovy, sklo a keramiku. Plazmový systém však musí být v každém případě přizpůsoben danému úkolu.

V závislosti na plynné směsi působí plazma oxidačně nebo redukčně. Oxidační plazma je výhodná při odstraňování organických nečistot (oleje, tuky), zatímco redukční plazma je vhodnější pro anorganické usazeniny (jako jsou například oxidy kovů).

Téměř každý povrch se během různých pracovních operací znečistí. Pro další kroky zpracování, jako je například lakování, vytvrzování nebo těsnění, je nutné obrobky vyčistit.
Plazmové čištění je nejlepším způsobem, jak dosáhnout absolutně čistých povrchů bez mastnoty.

Klasické metody čištění jsou často mokré chemické a obsahují uhlovodíky (KW), chlorované uhlovodíky (CKW) nebo ve vodě rozpuštěné agresivní čisticí prostředky. Všechny tyto prostředky představují ekologický problém jak během používání, tak při likvidaci. Snižování množství odpadu se provádí pomocí takzvaných řešení „end-of-pipe“, která způsobují dodatečné náklady.

Na rozdíl od mokré chemie splňuje plazmové čištění podmínky pro integrovanou ochranu životního prostředí.

Abychom pochopili, jak funguje plazmové čištění, musíme se podívat na mikroskopicky malou oblast. Co se děje přímo na povrchu a v jeho bezprostřední blízkosti?

V případě organického znečištění obsahuje plazmový plyn kyslík a argon. Čisticí proces je součtem dvou dějů, fyzikálního a chemického.

Fyzikální:
Pokud se obrobek položí na katodu nebo se k ní připojí jako katoda, jsou v důsledku přiloženého elektrického pole kladné ionty z plazmatu urychlovány jeho směrem. Při nárazu ionty přímým přenosem hybnosti uvolňují atomy a molekuly z povrchu. Tento proces by se dal nazvat „kulečníkem s atomy“.

Chemický proces:
Excitovaný kyslík a kyslíkové ionty tvoří při reakci s uhlovodíky oxid uhličitý a vodu. Přesný reakční vzorec vypadá takto:

Uhlovodíky se tedy přeměňují na relativně neškodné chemické sloučeniny. Produkty neúplného spalování, pokud nějaké vzniknou, lze snadno odfiltrovat z výfukových plynů pomocí filtrů s aktivním uhlím.

Plazmové čištění nabízí několik pozoruhodných výhod z hlediska procesu, hospodárnosti, ekologie a bezpečnosti práce:

Proces

Vysoký stupeň odmaštění
Vysoká rozložitelnost
Dobrá příprava pro další plazmové procesy, jako je např. povlakování
Vysoká stabilita
Snadná kontrola procesu
Použitelnost na materiály citlivé na teplotu

Hospodárnost

Žádné náklady na likvidaci
Není nutný proces sušení
Nízká spotřeba plazmových plynů

Ekologie

Bez použití rozpouštědel
Žádné nebezpečné odpady
Nízké náklady na likvidaci
Integrovaná ochrana životního prostředí

Dotaz na poskytovatele

Kategorie
Nabízíme

Stát
Německo