Oberflächenvorbehandlung und -beschichtung mit Plasma: Einblick in die Industriekooperation mit der Plasmatreat GmbH

Die Plasmatreat GmbH entwickelt Systeme, mit denen Oberflächen durch den Einsatz von Plasma gereinigt, aktiviert oder beschichtet werden. Im Rahmen der 17. Bremer Klebtage im November 2018 stellte Joachim Schüßler diese Technologie vor. Sein Kollege Dr. Alexander Knospe, verantwortlich für das Innovationsmanagement bei Plasmatreat, gibt uns einen Einblick in die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von Plasma im Bereich der Oberflächenbehandlung sowie in die jahrelange Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IFAM.

Herr Knospe, wie würden Sie einem Laien erklären, was Plasma ist?

In der Schule haben wir ja die drei Aggregatszustände fest, flüssig und gasförmig kennengelernt. Wenn einem Gas weiter Energie zugeführt wird, erreichen wir einen vierten Aggregatszustand – das Plasma. Plasma ist ein Gas, das angeregte Bestandteile enthält, also angeregte Moleküle und Molekülfragmente, Elektronen, Ionen, die Energie aufgenommen haben.

Wie wird Plasma zur Oberflächenvorbehandlung eingesetzt?

Bringt man dieses Plasma z. B. auf einen Kunststoff auf, wird die Oberfläche des Kunststoffes chemisch modifiziert – Mithilfe dieses Prozesses kann man das Material mit neuen chemischen Funktionalitäten ausstatten und die Oberflächenenergie erhöhen. Das nennt man dann »Aktivierung«. So kann die Haftung von Klebstoffen, Lacken oder anderen Beschichtungen insbesondere unter verschärften Umweltbedingungen signifikant verbessert werden.

Darüber hinaus setzen wir Plasma auch zur Feinstreinigung von Oberflächen ein. Dabei werden Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Teilweise werden die organischen Verschmutzungen, wie z. B. Öle, durch die thermische Komponente des Plasmas in die Gasphase überführt.

Warum bzw. in welchen Fällen ist die Plasmatechnologie von Plasmatreat besser geeignet als andere Methoden?

Plasmatreat-Systeme können schonendes, nahezu potentialfreies Plasma unter Normaldruckbedingungen herstellen und stabil bereithalten. Der Prozess kann so geführt werden, dass sich die Oberfläche nur geringfügig erwärmt. Damit eignet sich die Methode z. B. besonders gut für Kunststoffe, die in der Regel aufgrund ihrer thermischen Empfindlichkeit nicht so intensiv bearbeitet werden können wie Metalle. Auch elektronische Bauteile nehmen durch die Behandlung mit dem Plasma keinen Schaden.

Da für die Vorbehandlung mit Plasma lediglich Strom und Druckluft benötigt werden, ist das System sehr einfach in den bestehenden Fertigungsprozess zu integrieren. Zudem kann in den meisten Fällen auf umweltschädliche Primer und Lösungsmittel verzichtet werden.

Für Ihre Technologie PlasmaPlus zur Beschichtung von Oberflächen mittels Plasma haben Sie mit dem Fraunhofer IFAM kooperiert. Wie sah die Zusammenarbeit aus?

Bei den PlasmaPlus-Systemen werden dem Plasma Zusatzstoffe beigemischt, um neue funktionelle Schichten auf die Oberfläche aufzutragen. Wir bei Plasmatreat kommen ja vor allem aus der Elektrotechnik und dem Maschinenbau. Für die Erschließung neuer Anwendungen und Prozesse haben wir damals also jemanden gebraucht, der sich mit den chemischen Prozessen im Bereich Beschichtung und gleichzeitig der Plasmatechnologie auskennt und gemeinsam mit uns analysieren kann, welche Möglichkeiten es gibt und für welche Anwendungen die neue Technologie einsetzbar wäre. Überzeugt hat uns damals die sehr positive und vor allem vertrauensvolle Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IFAM – das ist bei solchen Entwicklungsprojekten immer besonders wichtig!

Arbeiten Sie auch heute noch mit dem Fraunhofer IFAM zusammen?

Ja, wir arbeiten nach wie vor sehr eng zusammen! Manchmal hat das Fraunhofer IFAM Ideen oder Projekte, für die es unsere Kompetenzen anfragt, und manchmal ist es anders herum. Gemeinsam haben wir z. B. schon Antikorrosionsbeschichtungen für Leiterplatten oder Prozesse für die Vorbehandlung von Kunststoff-Folien und das Auftragen von Titan-Oxid-Schichten entwickelt. Der enge Kontakt zwischen Forschung und Industrie ist also für uns beide eine Win-win-Situation.

Auch zum Weiterbildungszentrum Klebtechnik am Fraunhofer IFAM besteht eine enge Verbindung. Einige unserer Mitarbeiter haben bereits Kurse besucht. Derzeit absolviert ein Kollege die Weiterbildung zum DVS®/EWF-European Adhesive Engineer. Und auch wir stellen hin und wieder aktuelle Insights in Industrieprojekte zur Verfügung, die in den Kursen als Anwendungsbeispiele genutzt werden.

 

Vielen Dank für das Interview!