Unsere Top 10 FAQ zu Plasma bzw. Plasmaanlagen und Plasmabehandlungen, stellen wir Ihnen hilfreiche Informationen zur Thematik bereit. Erfahren Sie alles Wissenswerte zu Plasmatechnologie, Einsatzgebiete, Vorteile etc. mit unseren einfach erklärten Antworten zu besonders häufigen Fragen.
Hinweis: Unsere Plasma FAQ informieren allgemeine Leser und speziell (potentiellen) Kunden, die eine Niederdruck-Plasmaanlagen kaufen oder mieten möchten bzw. unsere pt-Plasmatechnik einsetzen.

Wie ist eine Plasmaanlage aufgebaut?

Der zentrale Aufbau einer (pt-Niederdruck-)Plasmaanlage umfasst eine Vakuumkammer mit Plasmagenerator, welche als Plasmareiniger und Oberflächenveredeler arbeitet, und zusätzlichen Komponenten zur Erzeugung von Niederdruck-Plasma. Die im Wesentlichen notwendige Anlagentechnik besteht aus den folgenden Komponenten:

• Vakuumkammer aus robustem Edelstahl.
• Vakuumpumpe zur Erzeugung von niedrigem Druck.
• Gaszufuhr- bzw. Gasverteilersystem zur Steuerung der Prozessgase.
• Mittel- bzw. Hochfrequenzgenerator zur Ionisierung von Gas und Erzeugung von Plasma.
• Elektrode zum Leiten von Strom und als Plasmazünder.

 

Welche Stromanschlüsse benötigt eine pt-Plasmaanlage?

Zum Betreiben einer pt-Plasmaanlage (von plasma technology) sind folgende Stromanschlüsse nötig:
- Produktionsanlagen: Starkstromanschluss mit 400 Volt.
- Laboranlagen / Kleinserienanlagen: Standardnetzspannung mit 230 Volt.

 

Wie funktioniert Plasma in einer Anlage?

Plasma einfach erklärt: Plasma ist der vierte Aggregatzustand der Materie und entsteht, wenn ein Gas so stark erhitzt oder durch Energie ionisiert wird, dass Elektronen von den Atomen abgetrennt werden. Plasma ist also ein Gas, bei dem Moleküle sowie Atome, ihre Elektronen abgegeben haben und dadurch elektrisch leitfähig sind.

Künstliches (Niederdruck-)Plasma: In einer Plasmaanlage wird "künstliches" Plasma erzeugt, z.B. durch elektrische Spannung und Energiezufuhr. So geschieht dies auch in einer hergestellten Niederdruck-Plasmaanlage von plasma technology. Mithilfe einer Spannungsquelle wird ein elektrisches Feld (mit positiven sowie negativen geladenen Pol) in einer Vakuumkammer erzeugt und ein Unterdruck erzeugt.

Zwischen dem elektrischen Feld wird ein Gas bzw. Prozessgas (z. B. O₂) mit einem Druck von ca. 0,1 mbar zugeführt. Der Druckbereich liegt bei 0,1 bis 1,0 mbar. Das Gas wird durch Zuführung von Energie (i.d.R. Strom) ionisiert und ein Plasma entsteht. Während des Prozesses wird kontinuierlich frisches Gas zugeführt und das verbrauchte Gas abgesaugt. Nach Beendigung der Behandlung wird die Kammer belüftet und das Behandlungsgut entnommen.

 

Welche Gase können verwendet werden?

- Sauerstoff (O₂)
- Wasserstoff (H₂)
- Argon (Ar)
- Druckluft / Stickstoff (N₂)
- Fluorgase wie z.B. Tetrafluormethan (CF₄), Schwefelhexafluorid (SF₆) oder Stickstofftrifluorid (NF₃)

Dadurch sind Behandlungen von Bauteilen mit komplexen Geometrien möglich, weil Niederdruck-Plasma gut "spaltgängig" ist, also auch in schmale Spalten, Bohrungen oder Innenseiten von Hohlkörpern eindringt, um diese effektiv zu behandeln. Ebenfalls können Folien und Bahnenware (Textilien) in speziellen Rolle-zu-Rolle-Plasmaanlagen behandelt werden.

 

Welche Zeiten, Größen und Stückzahlen schafft eine Plasmaanlage?

Die Niederdruck-Plasmaanlagen von plasma technology, können flexibel und individuell für größere Bauteile konzipiert werden. Je nach gewünschtem Effekt der Plasmabehandlung, dauert ein Durchgang in einer Plasmaanlage zwischen 1 und 30 Minuten.
- Aktivierungen von Oberflächen sind in der Regel kurze Prozesse bis ca. 5 Minuten.
- Reinigen und Ätzen von Oberflächen benötigt bis zu 30 Minuten.

Die Bauteilgröße und der geforderte Durchsatz bestimmen die notwendigen Kammergrößen. Der maximal mögliche Bauteildurchsatz ist abhängig von der Plasmaanwendung.
- Je nach Bauart und Anwendung können die Bauteile auch zeitsparend, als Schüttgüter in größeren Mengen behandelt werden.
- Flache Behandlungsgüter können auf mehreren Etagen in die Vakuumkammer eingeschoben werden

 

Welche Materialoberflächen werden mit Plasma behandelt?

Eine Plasmabehandlung bzw. Oberflächenbehandlung, eignet sich für eine Vielzahl von Oberflächen, so auch z.B. für Leder, Holz, Keramik oder Glas. Gerade für Holz bietet Plasma eine hervorragende Möglichkeit, es hydrophil (wasseranziehend / saugfähig) für Lacke und Leime zu machen. Ebenso kann Plasma hydrophob (wasserabweisend) eingesetzt werden, was für Beschichtungen bei z.B. Textilien oder Glas von Vorteil ist. Infolgedessen eignet sich eine Plasma-Oberflächenbehandlung für:

• Metalle (Aluminium, Edelstahl, Kupfer, etc.).
• Kunststoffe (zur Erhöhung der Oberflächenenergie).
  Kunststoff in Verbindung mit anderen Materialien z.B. Metallen.
• Elastomere (Gummi, Silikon oder EPDM).
• Holz (Lackierung, WPC-Schutzschichten, Möbel, usw. » "vgl. PlasmaWood")
• Textilien (Garne, Zelte, Funktionskleidung, Schuhe, Merinowolle, etc.).
• In der Medizin oder Kosmetik zur Wund- und Hautbehandlung, um z.B. Bakterien abzutöten.

 

Wo kommt die Plasmatechnologie zum Einsatz?

Die Plasmatechnologie zur Oberflächenbehandlung, ist in Kombination mit unterschiedlichen Gasen, vielseitig einsetzbar und wird daher in zahlreichen Branchen und Industrien eingesetzt und angewendet. Ein paar Beispiele:

• Automobilbranche
• Elektronikbranche
• Halbleitertechnologie
• Kunststofftechnik
• Metallbranche
• Verpackungstechnik
• Textilbranche
• Medizintechnik
• Zahnmedizin

Die Plasmatechnologie ist eine moderne, effiziente und umweltfreundliche Weiterentwicklung zu herkömmlichen Vorbehandlungsverfahren von Oberflächen. Industrielle Prozesse (Reinigung, Aktivierung oder Beschichtung von Oberflächen) benötigen dadurch weniger Ressourcen und erhöhen die Lebensdauer von Materialien bzw. Produkten.

 

Unterschied zwischen Plasma und Kaltplasma?

Der wesentliche Unterschied zwischen Plasma (thermisch) und Kaltplasma (nicht thermisch) liegt in der Temperatur der schweren Teilchen, als auch dem Ionisierungsgrad. Die Unterschiede einfach erklärt:

• Heißes Plasma (thermisches Plasma): Ionen, Elektronen und neutrale Atome sind extrem heiß (bis Millionen °C) und im thermischen Gleichgewicht. Heißes Plasma wird beispielsweise zum industriellen Schneiden, Schweißen oder Beschichten angewendet.
• Kaltplasma (nicht-thermisches Plasma): Hier sind die Elektronen heiß, aber Ionen und Atome sind identisch zur Raum- bzw. Umgebungstemperatur (Teilchen also nicht im Gleichgewicht). Durch den extremen Temperaturunterschied zum thermischen Plasma (auch Cold Plasma), wird Kaltplasma deutlich häufiger angewendet. Man nutzt es z.B. zur Oberflächenaktivierung bzw. Haftverbesserung und Feinstreinigung von Materialien, zur Textilveredelung oder für Wund- und Hautbehandlungen in der Medizin sowie Kosmetik.

 

Hauptverfahren zur Oberflächenmodifizierung?

Die zwei gängige Hauptverfahren für eine Plasma-Oberflächenmodifizierung bzw. Oberflächenoptimierung in der industriellen Nutzung, sind das Niederdruckplasma-Verfahren (Vakuumplasma) sowie Atmosphärendruckplasma-Verfahren (AD-Plasma). Beide Verfahren werden zur Reinigung, Aktivierung (Erhöhung der Oberflächenenergie) und Beschichtung (Verbesserung der Haftung bei z.B. Kleben, Bedrucken oder Lackieren) eingesetzt. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen durch dem Arbeitsdruck bzw. Umgebungsdruck.

• Niederdruckplasma, auch Vakuumplasma, wird in einer geschlossenen Vakuumkammer evakuiert (Druckbereich 0,1 bis 1,0 mbar). Es eignet sich für insbesondere für komplexe 3D-Teilen, Feinstreinigungen, Beschichtung, Ätzen oder gleichmäßige Oberflächenbehandlungen. Es arbeitet sehr präzise und ist optimal kontrollierbar. Aufgrund der Vielseitigkeit, Flexibilität und Genauigkeit, ist eine Oberflächenmodifizierung mit Niederdruckplasma, teurer als mit Atmosphärendruckplasma.
• Atmosphärendruckplasma, kurz AD-Plasma, arbeitet ohne Vakuumkammer, sondern (häufig) mit Druckluft, weshalb es für präzise, gleichmäßige, tiefe oder komplexe Oberflächenmodifizierungen weniger geeignet ist. AD-Plasma gilt als schnell, günstig und optimal für eine Inline-Produktion, hat aber auch gewisse Einschränkungen gegenüber der Arbeit mit Niederdruckplasma.

 

Wie umweltfreundlich sind Plasmatechnik und Plasmaverfahren?

Plasmabehandlungen bzw. Plasmaoberflächenmodifikationen gelten als besonders umweltfreundlich, da sie mit Luft(druck), Prozessgas und Strom arbeiten. In Bezug auf Umweltschonung und Nachhaltigkeit, punkten Plasmaanlagen, gegenüber früheren Verfahren, insbesondere durch folgende Merkmale:

• Trinkwasser Einsparung und Schonung, da es sich um einen "trockenen" Prozess handelt, was auch aufwendige Wasseraufbereitungen erspart.
• Verzicht auf schädliche Chemikalien wie Reinigungsmittel oder Lösungsmittel, was auch weniger gesundheitsschädliche VOC-Emissionen verursacht.
• Energieeffiziente Technik, trotz hoher Spannung, weil das Verfahren mit Kaltplasma bei niedrigen Temperaturen (unter 40 °C) angewendet wird.
• Höhere Haltbarkeit und Lebensdauer von vielen Materialoberflächen, durch bessere Energiebindung und Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse.
• Recyclingvorteile durch Rückgewinnung aus Rohstoffen, wie z.B. bei Elektroschrott, Textilabfälle oder auch glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK).

Plasmaanlagen sowie Plasmaverfahren tragen also zu einer "grüneren" Produktion bei und verringern den ökologischen Fußabdruck. Besonders umweltfreundlich sind Plasmageräte und Plasmabehandlungen, wenn sie mit erneuerbaren Energien (Wind, Wasser, Sonne) betrieben werden. Infolgedessen arbeiten wir bei plasma technology, mit Solarstrom unserer eigenen Photovoltaikanlagen auf dem Dach unseres Firmengebäudes.

Sie haben weitere Fragen, welche nicht in unseren FAQ auftauchen?
Dann kontaktieren Sie uns einfach per Anruf oder Kontaktformular. Unser erfahrenes und kompetentes Team hilft Ihnen gerne weiter. Wir beraten und informieren Sie transparent zu beliebten FAQ, wie Kosten einer Plasmaanlage bzw. Plasmaschneidanlage oder Kosten für ausgelagerte Plasmabehandlungen. Die Kosten vairieren stark, weil sie u.a. vom gewünschten Aufwendungsbereich, nötigen Einsatzgeräten oder Stückzahlen abhängig sind.