Kunststoff lackieren – Die Grundlagen der Bearbeiting

Lackieren auf Kunststoff durch Plasmavorbehandlung.

Bis in die 1950er nahm man an, dass Materie nur in drei Formen existiert, d.h. fest, flüssig und gasförmig. All dies änderte sich jedoch, als ein dänischer Ingenieur das Plasma entdeckte. Heute besser bekannt als Plasmavorbehandlung. Eine effektive Oberflächenvorbehandlung ist die Voraussetzung für spätere Lackierprozesse.

Es ist bekannt, dass Plasma eine Materie ist, die in Form von Ionen und Elektronen existiert. Es ist eigentlich ein Gas, das elektrisiert ist und aus frei beweglichen, positiv und negativ geladenen Elektronen besteht. Die Situation resultiert eigentlich aus einem Gas, dem zusätzliche Energie verliehen worden ist, wodurch negativ geladene Elektronen aus dem Kern befreit werden. Genauer gesagt ist Plasma ein Gas, das teilweise ionisiert worden ist. Es ist eine Mischung aus neutralen Atomen, atomischen Ionen, Elektronen, molekularen Ionen und Molekülen, die im angeregten Zustand und im Grundzustand vorhanden sind. Die Ladungen (positiv und negativ) gleichen sich deshalb gegenseitig aus; sehr viele dieser Ladungen sind elektrisch neutral.

Plasmavorbehandlung bei Tantec

Tantec bietet verschiedene anlagen für plasmavorbehandlung an. z.B. ProfileTEC. Hier wird die Plasmavorbehandlung z.B in der Automobilbranche vor der Beflockung oder Gleitbeschichtung von EPDM Profilen eingesetzt. Auch bei der Lackierung von Scheinwerfer-Streuscheiben kommt die Vorbehandlung mit Plasma zum Einsatz.

Unsere ProfileTEC wird speziell auf den Anwendungsbedarf unsere Kundens abgestimmt. ProfileTEC eignet sich zur Vorbehandlung von leitfähigem Gummi oder nicht leitendem geschäumtem EPDM oder einer Kombination beider Materialien. Die Plasmabehandlung ist ideal zur Vorbehandlung und in nachfolgenden Lackierprozessen.

Wie funktioniert Plasma?

Die geladenen Partikel, die im Plasma vorhanden sind, sind für die hohe elektrische Leitfähigkeit verantwortlich. Da das Plasma aus Elektronen, Molekülen oder neutralen Gasatomen, positiven Ionen, UV-Licht sowie aus angeregten Gasmolekülen und Atomen besteht, enthält es viel interne Energie. Und wenn all diese Moleküle, Ione und Atome aufeinandertreffen und mit einer gegebenen Oberfläche interagieren, wird die Plasmabehandlung initiiert. Deshalb können die Auswirkungen einer Plasmavorbehandlung auf alle Arten von Oberflächen durch die Auswahl einer Gasmischung, des Drucks, der Leistung usw. auch festgelegt oder präzise eingestellt werden.

Die Plasma-Vorbehandlung bewirkt eine mikrofeine Reinigung und hohe Aktivierung der unterschiedlichsten Oberflächen und ermöglicht damit eine optimale Haftung von Lacken und Klebstoffen.

Die Durchführung der Plasmavorbehandlung

Eine Plasmabearbeitung wird normalerweise in einer Kammer oder einem evakuierten Gehäuse (Vakuumplasma) durchgeführt. Die Luft in der Kammer oder im Gehäuse wird vor dem Einlass des Gases herausgepumpt. Das Gas fließt dann bei geringem Druck in das Gehäuse. Dies geschieht, bevor jedwede Form von Energie (Strom) eingesetzt wird. Es ist wichtig zu wissen, dass durch eine Plasmavorbehandlung bei niedrigen Temperaturen einfach hitzeempfindliche Materialien bearbeitet werden können. Diese Arten von Plasma werden gelegentlich auch als „kaltes Plasma“ bezeichnet. Die Plasmavorbehandlung wird hauptsächlich zur Reinigung, Aktivierung der Oberfläche, Abscheidung und Ätzung eingesetzt. Falls Sie mehr über die Plasmaätzung erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen unseren Artikel über die Plasmaätzung.

Nützlich zur Vorbehandlung von Oberflächen

In der Industrie werden Plasmabearbeitungen eingesetzt, um die Oberflächen von vielen unterschiedlichen Materialien vor dem Beschichten, Bedrucken oder dem Verkleben zu behandeln. Deshalb kann man es auch als eine Art Vorbehandlung von Oberflächen bezeichnen. Durch die Behandlung mit Plasma werden jegliche Formen von von außen herangetragenen Schadstoffen, die auf der Oberfläche des Materials vorhanden sind, entfernt, damit es besser für die weitere Bearbeitung geeignet ist. Materialien wie Kunststoff tendieren wegen ihrer glänzenden Struktur dazu, jedwede Art von Druck oder Beschichtung wieder zu verlieren, wenn sie nicht behandelt werden. Kunststoffe sind aus Polypropylen hergestellt und gleichpolig, weshalb sie nicht so leicht binden.

Das Anwenden der Plasmabehandlung auf solchen Oberflächen kann zu einer effektiven Vorbehandlung der Oberflächenaktivierung führen, bevor ein Kleben, Bedrucken oder Lackieren stattfinden kann. Auch Materialien wir Keramik und Glas können mit Plasma behandelt werden. Normalerweise wird industrieller Sauerstoff bei der Plasmabehandlung als Prozessgas verwendet, daher auch die Bezeichnung „Sauerstoffplasma“. Bei vielen Plasma-Oberflächenbehandlungen wird jedoch auch atmosphärische Luft eingesetzt, die dann als „atmosphärisches Plasma“ bezeichnet wird. Je nach dem mit Plasma zu behandelnden Material können die Auswirkungen für nur wenige Minuten oder sogar monatelang deutlich sein.

Senden Sie uns gerne eine Probe und erläutern Sie uns Ihr Projekt

Bei Tantec haben wir Erfahrung in dem Entwickeln von Lösungen für viele Industrien. Unsere Kernkompetenzen liegen bei der 3D-Behandlung mit noch gleichmäßigerer und einheitlicherer Behandlung und dauerhafter Wirkung. Wir verfügen über unsere eigenen internen Prüfeinrichtungen und bieten einen kostenlosen Test Ihres Bauteils an. Senden Sie uns gerne eine Probe und erläutern Sie uns Ihr Projekt. Nach dem Test erhalten Sie einen ausführlichen Bericht und wir beraten Sie, welche Behandlungslösung am besten geeignet ist.

Bitte Materialmuster an:

Tantec A/S
Industrivej 6
6640 Lunderskov
Dänemark

Was ist Plasma?

Plasma ist einer der vier Aggregatzustände.

Während uns die Zustände fest, flüssig und gasförmig auch im Alltag begegnen, ist Plasma den meisten Menschen eher unbekannt. Dies hängt damit zusammen, dass auf der Erde fast keine natürlichen Plasmen existieren. Plasma kann jedoch erzeugt werden, um es technisch anwenden zu können.

Wir generieren Plasma mit Hilfe einer Gasentladung. Hierbei werden die Gasmoleküle ionisiert, was bedeutet, dass die Elektronen die Gasmoleküle verlassen. Das hierdurch entstehende Plasma hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit und kann mit jeder beliebigen Oberfläche interagieren. Diese kann nun mit dem Plasma in Kontakt gebracht werden, um die Oberflächenbehandlung zu beginnen. Die Behandlungseffekte können durch die Auswahl der richtigen Behandlungsgase und Prozessparameter sehr fein abgestimmt werden.

Was bewirkt die Plasmabehandlung?

Plasmabehandlungen werden eingesetzt, um Oberflächen zu modifizieren oder zu reinigen.

Viele feste Materialien haben eine niedrige Oberflächenenergie und weisen hierdurch auch eine geringe Benetzbarkeit und schlechte Adhäsionseigenschaften auf. Eine Plasmabehandlung dient der Vorbereitung dieser Materialien für den weiteren Verarbeitungsprozess. Die Oberflächenenergie des Materials wird erhöht und während des Herstellungsprozesses entstandene Verunreinigungen werden entfernt. Hierdurch werden Qualität und Lebensdauer von Beschichtungen oder Aufdrucken erhöht. Die Adhäsionseigenschaften des behandelten Objekts werden wesentlich verbessert.

Durch eine Plasmabehandlung wird nur die Oberfläche eines Objekts modifiziert. Die Plasmabehandlung hat keine weiteren Auswirkungen auf das behandelte Produkt.

Was sind die Haupteffekte einer Plasmabehandlung?

Die Haupteffekte einer Plasmabehandlung sind:

  1. Oberflächenbehandlung: Durch eine Plasmabehandlung werden alle Verunreinigungen von der Oberfläche eines Materials entfernt. Zurück bleibt eine hochreine Oberfläche, die für die Weiterverarbeitung wesentlich besser geeignet ist.
  2. Oberflächenaktivierung: Eine Plasmabehandlung erhöht die Energie von Oberflächen, die naturgemäß eine geringe Oberflächenenergie mitbringen. Hierdurch wird ihre Benetzbarkeit erhöht und ihre Adhäsionseigenschaften werden verbessert.
  3. Andere Eigenschaften: Es ist möglich, das Material mit anderen Oberflächeneigenschaften zu versehen, wenn zum Beispiel ein flüssigkeitsabweisendes oder reibungsarmes Material gewünscht ist.
Wie funktioniert eine Plasmabehandlung?

Plasma besteht aus Elektronen, Molekülen oder neutralen Gasatomen, positiven Ionen und UV-Licht kombiniert mit angeregten Gasmolekülen und -atomen und ist hochenergetisch. Wenn all diese Moleküle, Ionen und Atome zusammenkommen und mit einer Oberfläche interagieren, beginnt die Plasmabehandlung.

Eine Plasmabehandlung wird normalerweise in einer Vakuumkammer durchgeführt, kann aber auch atmosphärisch geschehen. Die Luft wird aus der Kammer herausgepumpt, bevor das Gas eingeleitet wird. Das Gas fließt dann bei einem niedrigen Druck in die Kammer. Dies geschieht, bevor elektrische Energie zugeführt wird.

Die Effekte der Plasmabehandlung auf eine bestimmte Oberfläche können durch die Anpassung von Behandlungsgas, Druck oder Leistung genau justiert werden.

Welche Materialien können von einer Plasmabehandlung profitieren?

Fast alle Materialien können von einer Plasmabehandlung profitieren. Kunststoffe und Gummimaterialien zum Beispiel haben naturgemäß eine geringe Oberflächenenergie und gehören deshalb zu den Materialien, die unsere Kunden aufgrund ihrer schlechten Adhäsionseigenschaften und geringen Benetzbarkeit am häufigsten herausfordern. Aber auch andere Materialien wie Glas, Metall, Keramik und Verbundstoffe können sehr erfolgreich behandelt werden.

Wie lange dauert eine Vakuum Plasmabehandlung?

Die Behandlungszyklen sind meist kurz und dauern – abhängig von der Behandlungstechnologie, dem behandelten Material und der Größe des zu behandelnden Teils – zwischen 2 – 120 Sekunden.

Wie lange bleiben die Effekte einer Plasmabehandlung erhalten?

Die Effekte einer Plasmabehandlung können für Stunden oder sogar Jahre erhalten bleiben. Die genaue Dauer ist abhängig vom Material, der gewählten Behandlung und den Lagerbedingungen nach der Behandlung. Im Allgemeinen wird empfohlen, die weitere Verarbeitung nach einer Plasmabehandlung möglichst schnell einzuleiten. Bei Tests mit Polymeroberflächen wurde aber auch 28 Tage nach der Behandlung noch einen signifikanter verbleibender Aktivierungsgrad nachgewiesen.

Wie gut ist die Klebeverbindung zwischen mit Plasma behandelten Teilen?

Die erzielten Verbesserungen variieren von einer zwei- bis zur zehnfachen Verbesserung in Bezug auf Zugscherfestigkeit und Schälfestigkeit im Vergleich zu unbehandelten Teilen.

Ist die Plasmabehandlung umweltfreundlich?

Plasmabehandlungen sind weitaus umweltfreundlicher als herkömmliche Methoden der Oberflächenbehandlung, bei denen oft sehr hohe Temperaturen oder Nasschemikalien zum Einsatz kommen.

Die Verwendung besonderer Prozessgase ist in den meisten Fällen nicht notwendig. Nebenprodukte wie CO oder CO2 sind nicht in schädlichen Mengen vorhanden. Wenn NOx generiert wird, kann es mit normalen Hauben abgesaugt werden.

Video: VacuTEC GoPro inside vacuum chamber

IHRE BRANCHE IST NOCH NICHT AUF UNSERER LISTE?

Jede Branche hat ihre ganz eigenen Herausforderungen - aber es gibt keine Branche, für die wir keine Lösungen bereitstellen könnten. Auch wenn Ihre Branche auf unserer Liste noch nicht zu finden sein sollte, freuen wir uns darauf, von Ihnen zu hören, Sie zu beraten und Ihnen

Antworten auf die Frage geben zu können, wie Sie Ihre individuellen Adhäsionsprobleme durch eine Oberflächenbehandlung in den Griff bekommen können.

Kontaktieren Sie uns oder Ihren lokalen Tantec-Vertreter noch heute, um sich inspirieren und zu möglichen Lösungen beraten zu lassen!

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