Přehled plazmových technologií
Plazmová technologie je po mnoho desetiletí důležitým výrobním nástrojem například při výrobě mikroelektronických zařízení. Během tohoto období se plazmová technologie stala neocenitelnou v mnoha dalších průmyslových oblastech, včetně automobilového průmyslu, lékařských zařízení, textilu, letectví a v mnoha dalších.
Co je úprava povrchu plazmou a co může tato technika dělat?
Plazmová úprava se používá k čištění a aktivaci povrchů za účelem zlepšení jejich adhezních vlastností. Plazmové čištění odstraní stopové organické znečištění z povrchu, které by jinak zabránilo dobré přilnavosti. Současně plazmová technologie aktivuje povrch a přemění ho z nízkého na vysoký povrchový energetický stav, takže se snadno smáčí lepidly, barvami, atd. Plazmové ošetření povrchu řeší problémy se špatnou přilnavostí v mnoha průmyslových odvětvích.
Plazma má řadu jedinečných vlastností, které vedly k tak rozšířenému použití:
- Schopnost ošetřovat složité 3D objekty
- Šetrné k životnímu prostředí, žádné odpadní chemikálie
- Téměř nespočet možností, aby poskytovala vlastnosti specifické pro daný povrch
- Schopnost ošetřovat materiály citlivé na teplotu
- S vodiči, polovodiči a izolátory zachází podobně
- Velmi nízké jednotkové náklady na proces
- Schopnost vyrábět produkt s vysokou přidanou hodnotou
- a mnoho, mnoho dalších
Co je úprava povrchu plazmou?
Plazmové technologie se používají ke změně povrchových vlastností široké škály materiálů, aby se snáze lepily a malovaly. Ošetřením dílů povrch očistíme a aktivujeme a tím zlepšíme jeho adhezní vlastnosti.
Je užitečné začít definováním toho, co je plazma. Pevné, kapalné a plynné jsou tři stavy hmoty, které všichni známe. Mezi stavy se můžeme pohybovat přidáním nebo odebráním energie (např. Topení / chlazení). Pokud budeme i nadále přidávat dostatek energie, molekuly plynu se ionizují (ztratí jeden nebo více elektronů), a tak budou mít čistý kladný náboj. Pokud je ionizováno dostatek molekul, které ovlivňují celkové elektrické vlastnosti plynu, výsledek se nazývá plazma. Plazma je proto zcela oprávněně často označována jako čtvrtý stav hmoty.
Plazma obsahuje kladné ionty, elektrony, atomy nebo molekuly neutrálního plynu, UV světlo a také excitované atomy a molekuly plynu, které mohou nést velké množství vnitřní energie (plazmy září, světlo je emitováno, protože tyto excitované neutrální částice relaxují na nižším energetickém stavu). Všechny tyto složky mohou během zpracování plazmou interagovat s povrchem. Volbou směsi plynů, výkonu, tlaku atd. můžeme docela přesně odladit nebo specifikovat účinky plazmového zpracování.
Jak funguje proces plazmové úpravy povrchu
Plazmatické ošetření lze provádět v evakuované komoře. Vzduch je odčerpán a před přivedením energie ve formě elektrické energie je umožněno proudění plynu při nízkém tlaku. Je důležité si uvědomit, že plazmové zpracování je ve skutečnosti nízkoteplotní proces, což znamená, že materiály citlivé na teplo lze zpracovat docela snadno.
Plazmové čištění
Plazmové čištění je osvědčenou, účinnou, ekonomickou a ekologicky bezpečnou metodou pro kritickou přípravu povrchu. Plazmové čištění eliminuje přírodní a technické oleje, tuky v nanoměřítku a snižuje až šestinásobnou kontaminaci ve srovnání s tradičními metodami mokrého čištění, včetně samotných zbytků po čištění rozpouštědly. Plazmové čištění vytváří čistý povrch, připravený k lepení nebo dalšímu zpracování, bez škodlivého odpadního materiálu.
Jak funguje čištění plazmou
Ultrafialové světlo generované v plazmě je velmi účinné při rozbíjení většiny organických vazeb povrchových kontaminantů. To pomáhá rozbít oleje a tuky. Druhé čištění se provádí energetickými formami kyslíku vytvořenými v plazmě. Tyto formy reagují s organickými znečišťujícími látkami za vzniku hlavně vody a oxidu uhličitého, které se během zpracování kontinuálně odstraňují (odčerpávají) z komory.
Pokud součást, která má být plazmově vyčištěna, sestává ze snadno oxidovaných materiálů, jako je stříbro nebo měď, použijí se inertní plyny, jako je argon nebo helium. Atomy a ionty aktivované plazmou se chovají jako molekulární pískování a mohou rozkládat organické kontaminanty. Tyto nečistoty se během zpracování opět odpařují a evakuují z komory.
Plazmové čištění je vhodné např. pro:
- velmi jemné čištění kovových povrchů
- příprava povrchu plastů a zesilování elastomerů
- příprava povrchu, čištění oftalmologických a obecně skleněných výrobků
- keramika
- odstranění oxidace z povrchů
Aktivace povrchu plazmou pro zlepšení adheze
Aktivace povrchu plazmou je účinná při modifikaci povrchu polymeru připojením polárních (v tomto případě kyslíku obsahujících) chemických skupin. Mnoho polymerů, zejména polyolefiny, jako je polyethylen a polypropylen, jsou chemicky inertní a nemohou se snadno spojit s jinými materiály, což vykazuje špatnou přilnavost k inkoustům, barvám a lepidlům. Důvodem je absence polárních a reaktivních funkčních skupin v jejich struktuře.
Díky aktivaci povrchu plazmou je mnoho polymerů schopno akceptovat pojiva a povlaky. Jako procesní plyn se obvykle používá kyslík, ale mnoho aktivací pomocí plazmy lze provádět také pouze s okolním vzduchem. Díly zůstávají aktivní po dobu několika minut až několika měsíců, v závislosti na konkrétním materiálu, který byl ošetřen plazmou. Například polypropylen lze ještě několik týdnů po ošetření znovu zpracovat.
Jak funguje aktivace povrchu plazmou
UV záření a aktivní kyslík z plazmy štěpí z povrchu separační činidla, silikony a oleje. Ty jsou vakuovým systémem odčerpávány. Aktivní druhy kyslíku (radikály) z plazmy se vážou na aktivní povrchová místa po celém materiálu a vytvářejí povrch, který je vysoce „aktivní“ vůči pojivům.
Plazmová povrchová aktivace je vhodná například pro:
- obecně plasty a guma
- lékařské plasty
- plasty pro spotřební elektroniku
- automobilové komponenty
- letecké a kosmické komponenty
Plazmové povlaky
Při plazmovém povlakování se nanometrická polymerní vrstva vytváří po celé povrchové ploše předmětu umístěného v plazmě. Proces plazmového povlakování trvá jen několik minut. Vyrobený povlak je obvykle menší než 1/100 tloušťky lidského vlasu, bezbarvý, bez zápachu a žádným způsobem neovlivňuje vzhled ani dojem z materiálu. Je to také trvalý povlak, který je vázán na povrch materiálu v atomovém měřítku.
Plazmové povlaky jsou jednou z nejzajímavějších oblastí plazmové technologie a nabízejí obrovský potenciál pro zvýšení funkce a hodnoty materiálu v širokém spektru aplikací. Poskytují dvě hlavní kategorie vlastností povrchu: zcela tekutinu (voda a olej) odpuzující nebo zcela smáčitelný.
Jak funguje plazmové potahování
Kapalné monomery se zavádějí s procesním plynem do pracovní komory. Monomery jsou malé molekuly, které se za správných podmínek spojí dohromady za vzniku polymerů. Plazmy vytvářejí na povrchu materiálů vhodné podmínky rychle a efektivně. K výrobě trvale hydrofobních nebo hydrofilních povrchů se používají různé monomery.
Plazmový povlak je vhodný např .:
- obecně plasty a guma
- profesionální textili
- filtrační média
- kovy, sklo, keramika a kompozity
- lékařské plasty
- plasty pro spotřební elektroniku
- automobilové komponenty
- etecké a kosmické komponenty
