Plasmaanwendungen jenseits der Kunststoffaktivierung

Behandlung von Elektroden mit dem piezobrush® PZ3 für eine verbesserte Haftung im nachfolgenden Druckprozess (Bild: University of West Bohemia)

29.10.2021 Plasmaanwendungen jenseits der Kunststoffaktivierung

Dichten und Kleben auf Metallen, Gläsern und Halbleitern

von Dr. Eva Brandes (relyon plasma GmbH )

Fügen ist ein wesentlicher Produktionsschritt, der in fast allen Branchen extensiv eingesetzt wird. Dabei steigen nicht nur die Anforderungen an die Stabilität der Verbindung, sondern auch die Vielfalt und Kombinationsmöglichkeiten der verwendeten Materialien. Häufig müssen sehr spezialisierte Klebstoffe in Verbindung mit aufwändigen und oft gesundheitsschädlichen Vorbehandlungsprozessen angewandt werden. Insbesondere im Bereich der Kunststoffklebung wird als Alternative für Primer häufig kaltes Atmosphärendruckplasma eingesetzt.

Plasma ist deutlich vielseitiger als Primer. Es findet auf allen Materialklassen Einsatz, wie z.B. auf Kunststoffen, Metallen, Gläsern, Halbleitern, bis hin zu Keramiken und Naturmaterialien. Dabei dient die Plasmavorbehandlung der Oberflächenaktivierung und der Feinstreinigung von Funktionsflächen. Durch die so erzielte Erhöhung der Oberflächenenergie sind stabile und langlebige Adhäsionsprozesse auch auf schwierigen Materialien möglich.

Plasma wird häufig als vierter Aggregatzustand bezeichnet, denn es entsteht immer dann, wenn einem Gas weitere Energie zugefügt wird, sodass es partiell dissoziiert. Anders als im Gas enthält Plasma freie Ladungsträger wie Elektronen, Radikale und Ionen. Da diese eine sehr kurze Lebensdauer haben, entsteht eine Vielzahl von Folgereaktionen, die zu einem sehr reaktiven Gasgemisch führen. Wird Druckluft als Prozessgas verwendet, handelt es sich hierbei im Wesentlichen um reaktive Sauerstoff- und Stickstoff-Spezies (RONS). Diese reaktiven Spezies sind die Grundlage des Wirkprinzips von kaltem Atmosphärendruckplasma, das vor allem auf der chemischen Reaktion mit den obersten Monolagen des Substrats basiert. Dabei können zwei Prozesse unterschieden werden. Liegt bereits eine saubere Oberfläche ohne Verunreinigungen vor, kann das Plasma diese – je nach Material – funktionalisieren, indem polare Gruppen in die Oberfläche eingebracht werden. Dieser Prozess ist der wesentliche Prozess