In diesem Beitrag erfahren Sie alles Wissenswerte zur Plasmareinigung, deren Funktionsweise und Anwendungsbereiche in der Praxis. Lesen Sie nun informative Antworten zu beliebten Fragen.
Plasmareinigung Definition – was ist das?
Die Plasmareinigung, auch Feinstreinigung oder Oberflächenbehandlungstechnik, ist ein trockenes, physikalisch-chemisches Reinigungsverfahren, welches Oberflächen von organischen Verunreinigungen sowie feinsten Rückständen (im Nanometerbereich) befreit.
Eine Plasmareinigung ist vor Vorteil, wenn Bauteile bzw. Oberflächen höchste Reinheitsanforderungen erfüllen müssen und nasschemische Verfahren nicht ausreichen.
Infolgedessen ist wird dieses genaue, effiziente und umweltfreundliche Oberflächen-Reinigungsverfahren häufig in der industriellen Fertigung oder Medizintechnik einsetzt. Insbesondere für Branchen, welche hochpräzise Prozesse (z.B. Kleben, Lackieren oder Montage) durchführen, ist die Technologie der Plasmareinigung von Vorteil.
Was entfernt die Plasmareinigung?
Die Plasmareinigung entfernt organische Verunreinigungen (kohlenstoffhaltige Bindungen), als auch anorganischen Verunreinigungen (nicht-kohlenstoffhaltige Bindungen). Klassische Beispiele sind Staub, Salze, feinste Partikel bzw. Rückstände, dünne Ölschichten, Trennmittel oder Fette. Ebenso wird das Reinigungsverfahren häufig zur Sterilisation oder Desinfektion, also effizienten Entfernung von Keimen, Bakterien oder Viren eingesetzt.
Für welche Materialien eignet sie sich?
Die Plasmaanwendung zur Reinigung eignet sich nicht für alle Materialien. Zuerst mal müssen sie dem Vakuum standhalten. Materialien, die ein hohes Maß an flüchtigen Bestandteilen wie Wasser gebunden haben, können sehr schwer bis gar nicht gereinigt werden.
Geschlossenporige bzw. geschlossenzellige Schaumstoffe können im Vakuum Schaden nehmen. Die Liste der Materialien, die gereinigt werden können, ist jedoch lang und reicht von Kunststoffen, Glas und Metallen bis hin zu Keramik. Treten Sie für weitere Details gerne mit uns in Kontakt.
Plasmareinigungsverfahren und Funktionsweise
Das Niederdruckplasma-Reinigungsverfahren ist ein kontaktloses, hochpräzises und trockenes Feinstreinigungsverfahren von Oberflächen mittels Plasma (ionisiertes Gas). Das Niederdruckplasma, auch Vakuumplasma, wird dabei technisch in einer Vakuumkammer erzeugt. Zur optimalen Funktionsweise in der Kammer, wirken im Wesentlichen drei Verfahrensmechanismen: chemische Reinigung, physikalische Reinigung und Verbrennung.
Chemische Reinigung
Das Prozessgas in der Reinigungskammer wird durch einen Hochfrequenzgenerator angeregt. Die dadurch entstandenen Radikale und ionisierten Teilchen reagieren mit der Verunreinigung auf der Oberfläche des Produkts. Dabei entstehen H2O und CO2. Die Umwelt im Produktionsbereich bleibt von dem Prozess unbeeinflusst, z. B. kein Ozon, wie es bei atmosphärischem Plasma der Fall sein kann.
Physikalische Reinigung
Die Moleküle des Prozessgases werden durch das Hochfrequenzfeld beschleunigt. Dabei treffen sie auf das zu reinigende Produkt. Die hohe Atommasse verursacht eine Art Mikro-Sandstrahlen. Die Verunreinigungen werden mechanisch entfernt
Verbrennung – Reinigung mit erhöhter Temperatur
In der Kammer der Plasmaanlage werden besondere Bedingungen geschaffen, um Wärme im zu reinigenden Produkt zu erzeugen. Dadurch wird die Ausgasung flüchtiger Stoffe begünstigt, welche an der Oberfläche polymerisieren und dann gereinigt werden können. Ein selten diskutiertes, aber zielführendes Verfahren.
Umgekehrt wird durch die Steuerung der Bedingungen während der Plasmareinigung eine Erhitzung und Verfärbung des Produkts verhindert. Dies gilt vor allem für leitende Materialien. Kombinationen aus chemischer und physikalischer Plasmareinigung können äußerst effektiv sein.
Durch den Einsatz der physikalischen Reinigung bzw. Abtragung, werden die Bindungen von Verunreinigungen aufgebrochen, die dann chemisch über die Gasphase entfernt werden. Ein interessanter Nebeneffekt ist die Tatsache, dass ionisierte Teilchen in der Plasmakammer statische Aufladungen ableiten, was die Entfernung von Partikeln erleichtert.
Vorteile und Nachteile der Plasmareinigung
Die wesentlichen Vorteile einer Plasmareinigung liegen in den Punkten Präzision, Umweltfreundlichkeit und Effizienz. Als häufig genannte Nachteile werden häufig die hohen Investitions- und Betriebskosten (von Anlagen) genannt oder, dass nicht alle Materialien damit gereinigt werden können.
Vorteile
Die wichtigsten Vorteile bei Plasmaanwendungen bzw. Plasmabehandlungen von Oberflächen sind:
- Hocheffektive Feinstreinigungen im Nanometerbereich, auch in für komplexe Geometrien.
- Kein Trockenprozess, weshalb behandelte Materialien direkt weiterverarbeitet werden können.
- Erhöhung bzw. Aktivierung der Oberflächenenergie zur optimalen Haftung und Benetzbarkeit.
- Keine Belastung der Umwelt, z.B. durch giftige Chemikalien oder schädliche Flüssigabfälle.
- Besonders von Vorteil für die Halbleiter-/Elektroindustrie, Medizintechnik und Forschung (u.v.m.)
Nachteile
Beim fachgerechten Einsatz von innovativen Niederdruck-Plasmaanlagen, wie von plasma technology, gibt es wenig Nachteile gegenüber herkömmlichen Reinigungsmethoden. Dennoch gehen wir auf klassische Punkte ein, welche oftmals aufkommen.
- Hohe Kosten bei der Anschaffung und anschließender Wartung
–> Dafür bieten wir hochwertige und langlebige Niederdruck-Plasmaanlagen, welche wir für Sie passgenau konzipieren. Ebenso bieten wir dafür eine kosteneffiziente Auslagerung Ihrer nötigen Plasmaanwendungen oder unsere vorteilhaften Mietanlagen. - Materialveränderungen, wie z.B. Verformung oder Oberflächenaufrauhung
–> Wir haben feine Pulver und sogar winzige Diamanten bis hin zu großen Bauteilen und Materialrollen gereinigt und dabei keine Beeinträchtigungen festgestellt. - Keine Tiefenreinigung, weil Plasma nur dort wirkt wo es auftrifft
–> Unsere großen Kammern mit einem Volumen von 8000 Litern bieten genügend Platz, und unsere modularen Plasmageneratoren sorgen dafür, dass die Leistung gleichmäßig in der Anlage verteilt wird. Das Niederdruckplasma reinigt also auch in kleinsten Rissen und Hohlräumen.
Für alle offenen Fragen oder auch Bedenken, bieten wir Ihnen jederzeit eine kompetente und transparente Expertenberatung. Wir sagen Ihnen genau, was möglich ist und weisen auch ehrlich darauf hin, wenn eine Plasmaanwendung weniger sinnvoll ist.
Vergleich zur herkömmlichen Reinigung mit Nasschemie
Herkömmliche Reinigungsmethoden (mit Nasschemie) entfernen Schmutz und Verunreinigungen durch Flüssigkeiten, wie z.B. Lösungsmittel, Säuren oder wässrige Reiniger. Infolgedessen müssen Bauteile und Materialoberflächen danach trocknen.
Im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungsmethoden, ist die Plasmareinigung ist ein Trockenprozess zur präzisen Feinstreinigung von Materialoberflächen durch inonisiertes Gas (Plasma). Dabei werden Moleküle auf der Oberfläche effektiv oxidiert, gesandstrahlt oder gebunden.
Unterschied Niederdruckplasma und Atmosphärenplasma
Niederdruckplasma (ionisiertes Gas) wird in einer Vakuumkammer erzeugt, weshalb es auch Vakuumplasma genannt wird. Es eignet sich optimal zur Aktivierung, Reinigung, Beschichtung und Ätzung von Oberflächen und Bauteilen – auch mit komplexen 3D-Geometrien.
- Das breite Spektrum an Verunreinigungen, die entfernt werden können.
- Vereinfachte Kontrolle und Wiederholbarkeit aufgrund weniger Kenngrößen.
- Das Reinigungsmedium ist gasförmig und der Reinigungsprozess trocken.
- Keine Überwachung von nasschemischen Reinigungs- und Waschflüssigkeiten.
- Die Entsorgung umweltschadender und nasschemischer Flüssigkeiten entfällt.
Atmosphärenplasma wird unter Normaldruck und ohne Vakuumkammer erzeugt, weshalb es auch Atmosphärendruckplasma oder AD-Plasma genannt wird bzw. APSA (Atmospheric Plasma Soft-Ablation). Das ionisierte Gas wird hierbei unter Normaldruck (Umgebungsluft) und Zufuhr von elektrischer Energie erzeugt.
Im Vergleich zum ND-Plasma sind komplexe 3D-Geometrien oder Tiefenreinigungsbehandlungen nicht möglich. Sonstige Unterschiede sind:
- Die Atmosphäre in der Kammer ist konstant, sodass eine Rekontamination vermieden werden kann.
- Der Gasdurchsatz liegt im Bereich weniger Milliliter pro Minute.
- Teilweise kann lediglich die Umgebungsluft als Prozessgas verwendet werden.
- Aufgrund des niedrigen Drucks in der Kammer besteht keine Brand- oder Explosionsgefahr, wenn reaktive Gase wie Wasserstoff oder Sauerstoff verwendet werden.
- Die Abgase enthalten kein Ozon und es wird kein aktives Absaugsystem benötigt.
Fazit
Die Plasmareinigung ist ein trockenes Feinreinigungsverfahren ohne umweltschädliche Nasschemie. Das effiziente Reinigungsverfahren eignet sich für viele Bauteile bzw. Materialoberflächen in der Halbleiter-, Elektronik- oder Automobilbranche, aber auch bestens für die Medizintechnik oder Textilbranche. Eine Plasmaanwendung für Bauteile und Oberflächen ist zudem von Vorteil, wenn ein höchster Reinheitsgrad oder eine Oberflächenaktivierung benötigt wird
Insbesondere Niederdruckplasma, auch Vakuumplasma, bietet die Möglichkeit für Behandlungen mit komplexer 3D-Geometrien (nicht möglich mit Atmosphärendruckplasma), Innenflächen oder Schüttgut und erzielt feine sowie gleichmäßige Reinigungsergebnisse. Für eine (Kosten-)effiziente Arbeit mit Niederdruck-Plasmaanlagen, bietet der führende Plasmaanlagen Hersteller (plasma technology) effiziente Lösungen mit Rundum-Kundenservice.