JOT 4/2016 - Plasmatreat GmbH

REINIGEN & VORBEHANDELN
J OUR NAL FÜR OBER FL ÄCHEN T ECHNIK
Inline-Plasmabehandlung vor dem Lackieren
Perfekter Halt und edle Optik
Wenn sich Lackiertechniken immer ähnlicher werden, zählt bei der Kaufentscheidung eines hochwertigen Produkts häufig nur noch das Aussehen. Brillante Farben, ausgefallene Lackeffekte und ein
kreatives Design bilden die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale. Eine Oberflächenvorbehandlung
mit Atmosphärendruckplasma schafft optimale Voraussetzungen für Lackhaftung und Optik.
D
ie Industrie betreibt mit immer höherem Aufwand die Verbesserung
ihrer Lackierprozesse. Entscheidend
für das Endergebnis ist neben Material
und dem Lack selbst vor allem eine gu-
te Vorbehandlung der Oberfläche. Zum
einen muss sie feinstgereinigt sein, frei
von jeglichen Stäuben und Kontaminationen, zum andern muss die Oberflächenenergie so hoch sein, dass eine
vollflächige Benetzung und langzeitstabile Haftung der Beschichtung gewährleistet werden.
Es gibt zahlreiche Vorbehandlungsarten, wobei jedoch der Einsatz
nass-chemischer, umweltschädigender
Substanzen noch immer zu den häufigsten zählt. Doch es geht auch anders: Eine Vorbehandlung mit Atmosphärendruckplasma (AD-Plasma) ist
nicht nur umweltfreundlich, sondern
auch weit wirtschaftlicher, schneller
und sicherer.
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Sauber vorbehandeln mit Plasma
Bild 1: Die Automobilindustrie nutzt die Openair-Plasmatechnologie seit über 20 Jahren zur
Reinigung, Aktivierung oder auch funktionalen Beschichtung von Bauteilen im Außen- und
Innenbereich
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Die Openair-Plasma-Düsentechnologie von Plasmatreat ist ein solches Verfahren (Bild 1). Bei der weltweit in nahezu allen Industrien angewandten
Technik werden allein Druckluft als
Prozessgas und elektrische Energie benötigt. Dadurch werden in der Produktion Emissionen von VOC (Volatile Organic Compounds / leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe) von vornherein
vermieden. Das hochwirksame Verfahren kommt vor allem bei Materialien wie Kunststoffen, Metallen, Glas
und Keramik zum Einsatz.
Der Inline-Prozess, der bei wasserlöslichen wie lösemittelhaltigen Lacken gleichermaßen wirksam ist, erfolgt nicht nur in Sekundenschnelle, sondern auch überaus gleichmäßig.
Die automatisierte Vorbehandlung geht
zeitgleich einher mit einer hundertprozentigen Plasmaüberwachung und
Prozessdatenspeicherung. Der gesamte Prozess ist computergesteuert, Vorbehandlungsergebnisse sind genau reproduzierbar. Durch die Entwicklung
spezieller Düsen gelang es dem Hersteller zudem, die elektrische Span-
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REINIGEN & VORBEHANDELN
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Statische Entladung und
Reinigung
Trotz des hohen Aufwands liegt der
durch Überlackieren von Staubpartikeln verursachte Ausschuss in der Produktion oft deutlich über 10 Prozent.
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Bild 2: Mit Atmosphärendruckplasma
mikrofein gereinigte, elektrostatisch entladene und simultan aktivierte Kunststoffoberflächen zeigen eine makellose Optik
nach der Lackierung
nung so abzuleiten, dass mit ihnen der
auf die Materialoberfläche auftreffende Plasmastahl praktisch potenzialfrei
ist, was auch die sichere Vorbehandlung sensibler Baugruppen und anderer elektronischer Bauteile ermöglicht.
Bild 3: Dargestellt ist eine Kunststoffoberfläche, die in Abhängigkeit von Abstand und
Geschwindigkeit mit Atmosphärendruckplasma vorbehandelt wurde. Die Oberfläche wird
nach der Behandlung polar und die Oberflächenenergie steigt auf >72 mJ/m² bei großem
Prozessfenster.
Die statische Aufladung der Oberflächen und der geringfügige, aber unakzeptable Rest von Feinstäuben in tiefer
angeordneten Bereichen bildet eines
der häufigsten Probleme. Dem wirkt eine Behandlung mit AD-Plasma direkt
entgegen: Neben der trockenen, mikrofeinen Reinigung und simultanen
Aktivierung, erfolgt auch eine elektrostatische Entladung der Oberf läche. Die Entladungswirkung des freien Plasmastrahls bringt dem Anwender einen besonderen Nutzen: in der
Luft befindliche Feinstaubpartikel werden von der Oberfläche nicht mehr angezogen, das Lackbild präsentiert sich
makellos (Bild 2).
Dieser Effekt wird zusätzlich positiv durch die sehr hohe Ausströmungsgeschwindigkeit des Plasmas
beeinflusst, wodurch auch lose anhaftende Partikel von der Oberfläche entfernt werden. Bei der Reinigung werden
durch das hohe Energieniveau des Plasmas organische Stoffe an der Oberfläche des Materials gezielt in ihrer Struktur aufgebrochen und auch empfindliche Substrate werden von jeglichen
Kontaminationen befreit. Eine zusätzliche Vorbehandlung durch manuelles
Wischen mit Alkohol, durch Bürsten
oder Abwaschen entfällt beim Einsatz
dieser Plasmatechnik komplett.
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Plasmaaktivierung
Bild 4: AD-Plasma-Behandlung von Aluminiumleisten vor dem Lackieren: Der Reinigungseffekt des rotierenden Plasmastrahls wirkt porentief und legt die im Aluminium bereits
vorhandene hohe Oberflächenenergie wieder frei.
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Ohne die hohe Aktivierung, die beispielsweise ein unpolarer Kunststoff
wie ein Polypropylen durch den Plasmaprozess erfährt (Bild 3), gäbe es Benetzungsprobleme, die eine Beschichtung unmöglich machen würden.
Dr. Alexander Knospe, Innovationsleiter bei Plasmatreat, erläutert die
chemischen Vorgänge: „Bei der Plasmavorbehandlung wird die Oberflächenenergie des Kunststoffes stark
erhöht, indem polare Gruppen, wie
Hydroxylfunktionen, auf der Oberfläche erzeugt werden. Dadurch wird
zum einen die vollflächige Benetzung
mit einem gegebenen Lack oder Klebstoff möglich und zum anderen deren kovalente Bindung, das heißt eine sehr stabile Atombindung, an die
Oberfläche.“ Die Folge sind homogene Lackverläufe und eine langzeitstabile Haftung von Verklebungen und
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Beschichtungen auch bei hoher Beanspruchung.
Metalle wie Aluminium oder Glas
haben von sich aus bereits polare Oberflächen, deren Energie jedoch durch
Schichten von Staubablagerungen, Fetten, Ölen oder anderen Kontaminationen im Hinblick auf gute Haftungseigenschaften nicht zur Wirkung kommen kann. Bereits vor Jahren gelang
dem Steinhagener Plasmaanlagenbauer ein signifikanter Fortschritt in der
Lackiertechnik von Aluminiumbändern. Das Unternehmen ersetzte mit einem 48-Plasmadüsen-System die komplette nasschemische Reinigungsstraße
im Vorreinigungsprozess einer neuen
Coil-Coating-Anlage bei einem führenden Hersteller von Sonnenschutzsystemen, der Griesser AG, Schweiz.
Bei Aluminium ist es der Feinstreinigungseffekt des Plasmas, der porentief
schmutzabtragend wirkt und die bereits vorhandene hohe Oberflächenenergie wieder freilegt (Bild 4). Plasmabehandelte Materialien können unmittelbar im Anschluss an ihre Reinigung
und Aktivierung weiterverarbeitet werden.
Fazit
Die Sicherung hoher Qualitätsansprüche an Lackierprozesse beginnt bei der
Vorbehandlung der Materialoberfläche. Der Dreifacheffekt des beschriebenen Plasma-Prozesses, bestehend
aus Feinstreinigung, elektrostatischer
Entladung und gleichzeitiger Aktivierung von Oberflächen, übertrifft herkömmliche Vorbehandlungsverfahren bei Weitem. Unternehmen, die für
die Vorbehandlung ihrer lackierten
Produkte neue Lösungen suchen, bietet Atmosphärendruckplasma eine besonders effiziente und umweltfreundliche Alternative.
Inès A. Melamies
PaintExpo: Halle 1, Stand 1328
Kontakt:
Plasmatreat GmbH, Steinhagen, Tel. 05204 9960-0
[email protected], www.plasmatreat.de
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