Plasmatreat: Lack und Klebstoff bleiben besser haften
Die Festigkeit von Klebeverbindungen durch atmosphärische Plasmatechnologie gewährleisten
Wenn zum Beispiel in der Automobilindustrie beschichtete Bauteile aus Metall oder Kunststoff im weiteren Produktionsverlauf verklebt werden müssen, kann das besondere Herausforderungen mit sich bringen. Moderne Plasmatechnologie bietet hier vielfältige und zuverlässige Lösungsansätze.
Die Lackierung einer Oberfläche hat verschiedene Funktionen. Sie dient einerseits dekorativen Zwecken und übernimmt andererseits einen Schutz: Der Lack sorgt für eine attraktive Optik des Produkts und soll das Substrat zum Beispiel gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, Verschmutzung oder UV-Licht schützen. Das bedeutet, für eine Weiterverarbeitung wie zum Beispiel eine Verklebung oder weitere Beschichtung sind solche Oberflächen so ohne weiteres häufig nicht geeignet. Das Problem kann aber auch schon früher auftreten – wenn die Lackschicht auf dem Substrat keine ausreichende Haftfestigkeit erzielt. In beiden Fällen kann die Plasmaoberflächentechnik Lösungsansätze bieten. Zum Beispiel indem organische filmische Verunreinigungen beseitigt werden oder auch eine Aktivierung der Oberfläche erfolgt.
Wie wirkt Plasmatechnologie?
Die Plasmavorbehandlung ist eine Schlüsseltechnologie zur Feinstreinigung, Oberflächenaktivierung und Plasmabeschichtung nahezu aller Materialien, die für immer mehr vor allem selektive Anwendungen interessant wird. Sie beruht auf einem einfachen physikalischen Prinzip: Durch Energiezufuhr ändern sich Aggregatzustände. Wird einem Gas Energie zugeführt, so wird es ionisiert und geht in den energiereichen Plasmazustand als vierten Aggregatzustand über. Tritt Plasma mit seinem hohen Energieniveau in Kontakt mit Materialien, so verändern sich die Oberflächeneigenschaften, zum Beispiel von hydrophob zu hydrophil. Auf diese Weise lässt sich mit Plasma die Oberfläche von Substraten verändern. Die Plasmatreat GmbH aus Steinhagen hat sich auf die Oberflächenbehandlung mit Atmosphärendruckplasma spezialisiert und bietet viele Verfahren für unterschiedliche Anwendungsbereiche. Bei der Feinstreinigung mit Openair-Plasma werden Oberflächen sanft von Staub, Fetten, Trennmitteln und Additiven befreit. Des Weiteren führt das Einbringen von sauerstoff- und stickstoffhaltigen Gruppierungen in zum Beispiel meist unpolare Materialien zur Erhöhung der Oberflächenenergie und wird als Aktivierung bezeichnet. Dies optimiert die Benetzbarkeit der Oberfläche und erhöht die Adhäsionsfähigkeit signifikant. Damit wird eine langzeitstabile Haftfestigkeit möglich – zum Beispiel von Lacken auf Oberflächen wie Kunststoff oder Metall.
Abscheiden von Nanoschichten
Das Verfahren Plasma-Plus scheidet Nanoschichten ab und schafft darüber funktionalisierte Oberflächen mit definierten Eigenschaften. Über speziell für Plasma-Plus Anwendungen entwickelte Düsenköpfe werden dem Plasma dabei je nach Anwendung spezifische Zusatzstoffe zugeführt. Diese werden durch das Plasma angeregt. Ihre Reaktivität wird dabei signifikant erhöht. So können sich die Substanzen während der Plasmabeschichtung an der Materialoberfläche anlagern und fest anbinden. Es entsteht eine Nanoschicht mit individuell auf den Prozess abstimmbaren funktionellen Oberflächeneigenschaften. Beispiele hierfür wären eine Korrosionsschutzbeschichtung oder eine Haftvermittlerschicht, die inline in die Produktion aufgetragen und direkt danach weiterverarbeitet werden kann.
Verbesserung von Haftfestigkeit und Verklebung
Einerseits lässt sich die Plasmatechnologie nutzen, um die Haftung zwischen dem Lack und dem Untergrund zu verbessern. Durch die Behandlung der Oberfläche mit Openair- Plasma ermöglicht, dass Lacke auf dem jeweiligen Substrat eine Haftfähigkeit beweisen, die sie im Normalfall nicht erreichen. Die in industriellen Anwendungen eingesetzten Produkte halten unterschiedlich gut auf den verschiedenen Oberflächen wie Kunststoff oder Metall. Damit Lacke zusätzliche funktionelle Aufgaben erfüllen können, zum Beispiel Easy-to-Clean- oder hydrophobe Eigenschaften oder auch die effektivere Reflektion von Sonneneinstrahlung, werden ihnen Additive hinzugefügt, die sich häufig auf die Haftfestigkeit auf dem Substrat auswirken. Deshalb setzt man in der Industrie verschiedene Vorbehandlungsmethoden wie Schleifen, Sandstrahlen, Ätzen oder Beflammen ein. Für die verbesserte Haftung werden oft auch lösemittelhaltige Haftvermittler (Primer) eingesetzt. Diese Verfahren sind oft aufwändig beziehungsweise umweltbelastend. Das ist ein großer Unterschied zur Plasmabehandlung, die eine effiziente, umweltschonendere Alternative darstellen kann. Das zweite Anwendungsfeld ist die Behandlung einer lackierten Oberfläche zum Zweck der Verklebung. Diese ist in vielen Industriebereichen immer wichtiger für das Zusammenfügen von Bauteilen geworden. Dabei ist dabei eine absolute Zuverlässigkeit der Prozesse unerlässlich, denn unzureichende Verklebungen können schwerwiegende Folgen haben. Oberflächenlacke enthalten in der Regel eine Reihe von Additiven, um bestimmte Eigenschaften wie Hochglanz, Widerstand gegen Zerkratzen und Verschmutzung und mehr zu erreichen. Eine Gemeinsamkeit der eingesetzten Lacke ist jedoch ihre geringe Oberflächenenergie, die einer festen Verklebung oft im Wege steht. Die Plasmatechnologie bietet die Möglichkeit, dies durch eine Oberflächenaktivierung mit Openair-Plasma zu überwinden und durch eine Plasma-Plus-Beschichtung eine bessere Haftfähigkeit zu erzielen beziehungsweise erst möglich zu machen.
Vorteile der Plasmatechnologie
Vergleicht man die Verfahren für eine verbesserte Haftfestigkeit von Lacken auf Metall, Kunststoff, Holz, Glas, Keramik oder Faserverstärkte Polymere (FRP), ist die Plasmabehandlung die vielseitigste Vorbehandlungsmethode: Sie lässt sich im Gegensatz zu anderen Verfahren für sämtliche Materialien beziehungsweise Oberflächen nutzen. Ein weiterer Vorteil ist ihr ortsselektiver Einsatz: Über Plasmadüsen werden die Oberflächeneigenschaften des Substrats punktuell modifiziert, wo es nötig ist. Geschwindigkeit, Abstand der Düsenköpfe zum Substrat und die Intensität des Plasmastrahls werden dabei auf die Oberfläche eingestellt. Das sorgt für eine hohe Qualität und Reproduzierbarkeit der Prozesse. Die Festlegung der Parameter sowie angepasste Düsenköpfe zählen zu den Kernkompetenzen von Plasmatreat. Das vorbehandelte Substrat lässt sich nach der Plasmabehandlung sofort weiterverarbeiten. Ein weiterer Pluspunkt der Plasmatechnologie ist die Umweltfreundlichkeit: Während zum Beispiel die Beflammung mit Propan- oder auch Methangas erfolgt, werden Plasmadüsen mit Strom und Druckluft betrieben. Setzt man dafür grüne Energie ein, so findet die Plasmabehandlung CO2-neutral statt. Ein spezielles Plasma-Plus-Beschichtungsverfahren ist PT-Bond: Es wird für eine bessere Verklebung eingesetzt und ersetzt zudem umwelt- und gesundheitsschädlichen Primer, um so VOC-Emissionen zu vermeiden. Die Anlagen lassen sich zudem problemlos in bestehende Linien integrieren. Steuerungssysteme sorgen für Kontrolle und Reproduzierbarkeit der Prozesse. Unter dem Strich ist der entscheidende Vorteil für die Anwender, dass sie den gewünschten Lack nach seiner primären Bestimmung auswählen können. Für die Haftfähigkeit auf dem Untergrund oder in der Verklebung sorgt die Plasmatechnologie.
Plasmatreat GmbH
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