Openair® - Plasma Technologie

Openair ® - Plasma Technologie
Reinigung und Aktivierung von Oberflächen
Feinreinigung für Coil-Coating Applikationen
Joachim Schüßler
Plasmatreat GmbH
Niederlassung SÜD
Dornierstr. 4
75217 Birkenfeld
Aktivieren, Reinigen und Beschichten mit Openair ® -Plasma

Das Unternehmen Plasmatreat
Deutschland
Mitarbeiter: Deutschland: 52
weltweit: 85
Hauptsitz:
Plasmatreat GmbH
Bisamweg 10
33803 Steinhagen
Geschäftsführung
Entwicklung
Produktion
Vertrieb
----------------------------------------------------
Niederlassung-SÜD
Dornierstr. 4
75217 Birkenfeld
Vertrieb;
Anwendungstechnik;
Service
Schulungswesen
Entwicklung; Produktion und Vertrieb von:
physikalischen Vorbehandlungs-Systemen mittels Hochspannungstechnik
Aktivieren, Reinigen und Beschichten mit Openair ® -Plasma

Plasmatreat weltweit:
.
85 Mitarbeiter in 10 Standorten:
• über 1500 installierte Anlagen; mehr als 5000 Düsen
• einige Hundert verschiedene Anwendungen
Aktivieren, Reinigen und Beschichten mit Openair ® -Plasma

Grundlagen - Plasma
Aktivieren, Reinigen und Beschichten mit Openair ® -Plasma

Branchen / Prozesse
Prozesse
- Lackiertechnik
- Klebetechnik / Vergussanwendungen
- Drucktechnologie
- Schweißtechnik
-Spritzguss
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Grundlagen der Plasmatechnologie
gasförmig
Plasma
Beispiel:
Energiezufuhr
+
*
+
e -
*
e -
+
e -
+
*
+
*
Gasmolekül
* Gasmolekül
(angeregt)
+ Ionen
e - freies Elektron
* Molekülfragment
(energiereich)
O 2
-Moleküle
O 2*
, O 2+
, O-, O 3
, usw.
CO, CO 2
H 2
O, etc.
Plasma-Reinigung
organische Kontamination
Substrat
Quelle: Fraunhofer IFAM
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Grundlagen der Plasmatechnologie
gasförmig
Plasma
Beispiel:
Energiezufuhr
+
*
+
e -
*
e -
+
e -
+
*
+
*
Gasmolekül
* Gasmolekül
(angeregt)
+ Ionen
e - freies Elektron
* Molekülfragment
(energiereich)
O 2
-Moleküle
O 2*
, O 2+
, O-, O 3
, usw.
CO, CO 2
H 2
O, etc.
Plasma-Aktivierung
Klebung / Lackierung / Bedruckung
Polymer, FVK, ect.
Quelle: Fraunhofer IFAM
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Oberflächenspannungsmessung
unbehandelt
behandelt
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Aktivierung von Kunststoffen
XPS – Analyse einer aktivierten PP-Folie
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
C [%]
O [%]
N [%]
SFE [mN/m]
unbehandelt Corona Openair Plasma
Quelle: Fraunhofer IFAM
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Openair ® -Plasma
Spannungsversorgung
Gasversorgung (Luft, Stickstoff)
Blende mit Bohrungen
Isolator
Elektrode
Entladungszone
Edelstahlgehäuse
Plasma (potentialbehaftet)
Düsenkopf
Substrat
Plasma (potentialfrei)
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Openair ® -Plasma
Plasma Düse PFW20
Plasma Düse PFW10
Plasma Düse RD1004
Plasma Düse RD2004
Plasma Düse
RD1010/1013
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Düsenköpfe PFW10/20
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Feinreinigung von metallischen Oberflächen
Feinreinigung und Aktivierung von metallischen Oberflächen
Werkstoffe: Aluminium, Stahl
Verbessern des Bauteilnutzens durch gezielte
Modifikation der Oberfläche:
- Gute Reinigungsleistung gegenüber
Kohlenwasserstoffen (Feinreinigung)
- Modifikation der Oberfläche für perfekte Lackhaftung
(ändern der Adhäsionseigenschaften)
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Coil Coating Prozess
Schematische Darstellung
Openair ® -Plasma Technologie
Openair ® -Plasma Feinreinigung
Vorreinigung
mit Hochdruck-Wasserstrahl-Technik
source: www.eccacoil.com
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Coil Coating Prozess (Vorreinigung)
Schematische Darstellung
Vorreinigung zum Entfernen dicker Schichten an Fetten/ Ölen und Partikeln
Einsatz von Wasser unter Hochdruck und Temperatur (bis 100 bar / bei 80°C)
Trocknung innerhalb der Station
Hochdruck-Wasserstrahl-Technologie
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Coil Coating Prozess (Feinreinigung)
Schematische Darstellung
Fein(st)reinigung zum Entfernen dünner Schichten an Kohlenwasserstoffen
Aktivierung der Oberfläche durch: „Oxidation“ der obersten Schichten (Alu)
Openair ® -Plasma Feinreinigung
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Cleaning of metal surfaces
Oberflächenspannung vor und nach Openair ® - Plasmabehandlung
Messung des Kontaktwinkels mit Wasser:
>110°

Vergleich unterschiedlicher Behandlungsmethoden
Messung des Kontaktwinkels nach Reinigung
Behandlung
Kontaktwinkelvergleich
52
Al+GBS5160 (basisch)
57
Al+GB450 (sauer)
Chemisch
Al+P 20m/min
50
Al+P 25m/min
49
Plasma
Al+P 30m/min
48
Flamme+Silan
78
Flamme
Corona
75
und Corona
Flamme
116
Al
110
0 20 40 60 80 100 120
Kontaktwinkel Θ [°]
Messungen ca. 1h nach Reinigung
Kontaktwinkel [°]
70
60
50
40
30
20
10
Θ 2 = 18 °
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
t [min]
Kontaktwinklel (statisch)
Fit
Θ 90 = 55 °
source: Institut Nanocraft and Griesser AG
Aktivieren, Reinigen und Beschichten mit Openair ® -Plasma

Ergebnis Bewitterungstest
Conventional
Openair®- Plasma Cleaning
Salzsprüh -Test: 1000h 1500h
Konversionsschicht: 80mg/m² 20mg/m²
Ergebnis: Höherer Korrosionsschutz basierend auf dem
NANO- Reinigungseffekt mit Openair ® -Plasma
Samples done by Co. Griesser,
Aktivieren, Reinigen und Beschichten mit Openair ® -Plasma

Zusammenfassung der Möglichkeiten
Vorteile der Openair ® -Plasma Reinigung
• Trockener Prozess – keine Chemikalien
• Energieversorgung: nur Duckluft und elektrischer Strom
• In-line Prozess
• vollständige Benetzung der Konversionsschicht
• Adhäsionseffekte sind durch die Modifikation der Oxydschicht verbessert
• dadurch erhöhte Witterungsbeständigkeit bei
• reduzierter Schichtdicke der Konversionsschicht (weniger Menge)
• chromfreie Konversionsschichten möglich
Aktivieren, Reinigen und Beschichten mit Openair ® -Plasma

DANKE für Ihre Aufmerksamkeit !
Joachim Schüßler
Plasmatreat GmbH
Niederlassung SÜD
Dornierstr. 4
75217 Birkenfeld
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