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Oberflächen bieten zu können. DasBeispiel der Innenbehandlung vonSchläuchen mit Plasma macht deut-lich, wie die Weiterentwicklung desPlasmaprozesses zu einer neuen, inno-vativen Lösung führen kann.
Problem Nr. 1: das Silikon-Material
Die Innenseite eines Silikonschlau-ches sollte mit einer speziellen Lösungbeschichtet werden. Entscheidendhierbei war, eine homogene Beschich-tung der Innenfläche zu erreichen. Sili-kon-Materialien haben aber die Eigen-schaft, äußerst hydrophob, also Wasserabweisend zu sein. Eine flüssig aufge-tragene Lösung würde somit auf derOberfläche abperlen und keine gleich-mäßige Beschichtung ermöglichen. DieBehandlung der Oberfläche mit einemNiederdruck-Plasma würde jedoch denanschließenden gleichmäßigen Auftragder Beschichtung möglich machen.
Problem Nr. 2: Wie gelangt dasPlasma in das Schlauch-Innere?
Das Problem bei der Innenbehand-lung von Schläuchen im Niederdruck-
Die Vorbehandlung hat einen ent-scheidenden Einfluss auf die
Qualität einer Beschichtung. Im Ver-gleich zu den übrigen Verfahren bietetdie Niederdruck-Plasmatechnik alsVorbehandlung von Oberflächen enor-me Vorteile. So können Oberflächen ineinem Druckbereich von 0,1 bis 2 mbargereinigt, geätzt oder beschichtet wer-den. Aufgrund der guten Spaltgängig-keit von Plasma können sogar komple-xe Bauteile behandelt werden.
Die Vielfalt an plasmatechnologi-schen Verfahrensprozessen ermöglichtes, die Oberflächen verschiedensterMaterialien für nachfolgende Verar-
beitungsverfahren (Kleben, Bonden,Löten oder Lackieren) zu optimieren.Diese Vorbehandlungen tragen zur Ent-stehung eines qualitativ hochwertigenEndproduktes bei, was nicht nur in derAutomobilindustrie, der Elektronik, derKunststofftechnik oder der Medizin-technik eine wichtige Rolle spielt.
Da ständig neue Produkte auf denMarkt gebracht werden oder bestehen-de und bewährte Produkte weiterent-wickelt und verbessert werden, mussauch die Plasmatechnik bestehendePlasmaprozesse weiterentwickeln undoptimieren, um die entsprechende Vor-behandlung für die hochwertigen
Die Innenseite von Schläuchen mit Plasma vorbehandeln
Beschichtung im Silikon-Schlauch. Oben ohne Plasma-Vorbehandlung, unten mit Plasma.
Silikon-Schlauch mit brennendem Plasma PTFE-Schlauch mit brennendem Plasma
Damit die Innenseite von Schläuchen beschichtet werden kann, musssie zuvor aktiviert werden. Das ist mit der Niederdruck-Plasmatechnikmöglich. Dazu wird im Schlauch-Inneren ein Plasma gezündet.
R E I N I G E N & V O R B E H A N D E L N
JOT 1|2005
Plasma besteht allerdings darin, dass das ionisierteGas nur bis zu einem gewissen Grad in das Schlauch-Innere eindringen kann. In der Regel liegt die Ein-dringtiefe des Plasmas bei zirka 1:5.
Um den gesamten Innenschlauch zu behandeln,musste deshalb im Schlauch-Inneren ein Plasmagezündet werden. Dies erfolgte durch eine spezielleElektrode im Inneren der Plasmakammer. Das erfor-derte eine konstruktive Veränderung der Vakuum-kammer. Ebenso war es wichtig, die Gasführunggenau anzupassen.
Für diesen komplexen Versuchsaufbau wurdeeine Standard-Vakuumkammer der Firma Dienerelectronic GmbH+Co.KG, Nagold, verwendet. Indieser speziellen Anordnung war es nun möglich, dasPlasma, gleich einer Neonröhre, homogen im Inne-ren des Schlauches zu zünden. Die Innenschlauch-Fläche konnte je nach Prozessgas und Prozessdaueraktiviert oder auch angeätzt (mikrostrukturiert) wer-den. Aus technischen Gründen ist die Länge des zubehandelnden Schlauches jedoch begrenzt.
Für eine reine Aktivierung der Oberfläche (Bil-dung von Radikalstellen) reichen kurze Behand-lungszeiten von Sekunden bis zu einigen Minutenaus. Eine reine Aktivierung reicht aus, wenn nur eingleichmäßiger Auftrag der flüssigen Beschichtungerfolgen soll, da hierzu nur eine hydrophile Ober-fläche (größer 72 mN/m) erforderlich ist.
Um eine sehr gute Haftung mit dem Grundmate-rial (Beispiel Silikon) zu erhalten, kann es notwendigwerden, die Oberfläche zu mikrostrukturieren, alsoanzuätzen. Durch die Struktur erhält das Materialeine größere Oberfläche, in der sich im Anschlussaufgetragene Beschichtungs- oder Klebesystemebesser einlagern.
Weitere Beispiele plasmagestützterVorbehandlungen
PTFE-Schlauch: Aktivierung und Anätzung für hydro-phile Eigenschaften oder Verklebung mit anderenMaterialien, bessere TrocknungPEEK-Schlauch: Eintrag einer Gleitbeschichtung zurHaftreibungsminderungPE-Schlauch: Vorbehandlung vor dem Verkleben ver-schiedener Werkstoffe im Inneren des Schlauches.
Auch in Zukunft wird die Plasmatechnik die Ent-wicklung innovativer Produkte mit hohen qualitati-ven Eigenschaften ermöglichen. ■
Der Autor: Dipl.-Ing. (FH) Jörg Eisenlohr, Plasma Technology, Nagold, Tel. 07452/ 810692,
[email protected], www.plasmatechnology.de
