Mit der neuen Plasmaanlage im Technikum der Neue Materialien Bayreuth GmbH lassen sich Oberflächen unter Atmosphärendruck zur Haftungsoptimierung reinigen und aktivieren. Diese Vorbehandlung kann sowohl in einem Laborsystem, als auch in-situ durch die Integration an Handlingsystemen diverser Anlagen der NMB stattfinden.
Die Plasmabehandlung trägt erheblich dazu bei, das Spektrum der Materialverbindung und Oberflächenmodifikation zu erweitern. Insbesondere für Polyolefine eröffnet diese Vorbehandlung die Möglichkeit zu effizienten und nachhaltigen Kombinationen mit anderen Fügepartnern. Polyolefine, wie Polyethylen und Polypropylen, können als unpolare Werkstoffe aufgrund ihrer geringen Oberflächenenergie nur schwer geklebt, beschichtet oder anderweitig mit anderen Materialien verbunden werden.
Der Einsatz von Polyolefinen gewinnt spürbar an Bedeutung. Die Gründe dafür sind ihre niedrigen Preise, vor allem aber besitzen sie einen vergleichsweise geringen CO2-Fußabdruck, der sich in einer Ökobilanz günstig auswirkt.
Vor diesem Hintergrund hat die Neue Materialien Bayreuth GmbH eine Plasmaanlage beschafft, die insbesondere für erweiterte Untersuchungen ihres Polyurethan-(PUR)-In-Mold-Coating-Prozesses genutzt werden kann, wenn unpolares Trägermaterial, wie Polyolefine, mit PUR überflutet werden soll. Die Haftfestigkeit zwischen beiden Werkstoffen ist hier von zentraler Bedeutung.
Plasma, ein ionisiertes Gas mit verschiedenen aktiven chemischen Spezies, kann die Oberfläche von Polyolefinen gezielt modifizieren. Während der Plasmabehandlung interagieren die energiereichen Spezies mit der Polymeroberfläche und erzeugen funktionelle Gruppen wie Hydroxyl- (-OH), Carbonyl- (-C=O) und Carboxyl- (-COOH) Gruppen. Diese so geschaffenen funktionellen Gruppen erhöhen die Oberflächenenergie des Polymers signifikant und verbessern so die Benetzbarkeit und Haftungsfähigkeit gegenüber anderen Materialien.
Die Vorteile der Plasmabehandlung sind vielfältig. Sie ermöglicht die sichere Verbindung von unpolaren Werkstoffen mit einer breiten Palette von Materialien, darunter Metalle, Glas, Keramik und andere Polymere. Dies eröffnet zahlreiche Möglichkeiten für innovative Produktentwicklungen für verschiedenste Branchen.
Weiterhin eliminiert die Plasmabehandlung die Notwendigkeit von Haftvermittlern oder anderen chemischen Primern, die oft umweltbelastend sein können. Dies führt zu einer Reduzierung der Produktionskosten und verbessert den ökologischen Fußabdruck.
Die Plasmabehandlung ist zudem ein sehr präzises Verfahren, um eine gleichmäßige Oberflächenmodifikation zu erzeugen, was besonders komplexen Geometrien bei denen Maßhaltigkeit eine große Rolle spielt, zugutekommt. Als kontaktfrei arbeitendes Verfahren bietet sie sich zudem für empfindliche Materialien, die möglicherweise durch andere Verfahren beschädigt werden, an.
Die Anlage im NMB-Technikum besitzt den großen Vorteil, dass das Plasma unter Atmosphärendruck arbeitet, was den Aufwand der Untersuchungen stark verringert.
Der Neuzugang ergänzt die Palette an modernen Verfahren im Technikum für die Produktentwicklung für die Partner der NMB.
Technische Spezifikationen der Open-Air-Plasmaanlage (Hersteller: Plasmatreat GmbH):
- Plasma-Art: Atmosphärendruck-Plasma
- Prozessgas: Druckluft
- Statische und rotierende Düsen mit Behandlungsbreiten von 4 bis 50 mm
- Maximalabmessung zu behandelndes Bauteil (stand-alone Laborsystem):
650 x 500 x 120 mm - Reproduzierbare Behandlung mittels Linearroboter
- Möglichkeit der Kombination mit der Spritzgießmaschine Engel 450 duo über dessen Handlingsystem
- OPC/UA-Schnittstelle
Ansprechpartnerin
Neue Materialien Bayreuth GmbH
M. Sc. Johanna Hausmann | E-Mail johanna.hausmann@nmbgmbh.de
