Haftvermittlung

Haftvermittlung - Niederdruchplasma

Aktivierung von Oberflächen im Niederdruckplasma

Haftvermittlung

Die langzeitstabile Beschichtung von Plasmapolymeren
zur Haftvermittlung

Einleitung:

In vielen Bereichen ist eine Haftung zwischen zwei Materialien notwendig, ohne eine mechanische Verbindung verwenden zu können. Dabei soll die Haftung auf den kompletten Grenzflächen gegeben sein. Dafür lassen sich die physikalischen Effekte der Adhäsion und Kohäsion für die Haftvermittlung nutzen. Bei einigen Materialien kann man zudem schweißen oder löten. Gerade bei Kunststoffen sind hohe Temperaturen jedoch immer möglich. Großflächige Plasmabehandlungen bieten hingegen die Möglichkeit, chemisch kovalente Bindungen zwischen zwei Materialien bei Temperaturen kleiner als 50 °C zu erzeugen. Plasmabehandlungen erzeugen entweder reaktive Schichten auf der Oberfläche, chemisch funktionelle Gruppen oder Radikale in der Oberfläche. Damit lassen sich Metalle mit Kunststoffen sowie Kunststoffe mit Kunststoffe chemisch verbinden, um eine optimale Haftvermittlung zu gewährleisten.

Aktivierung im Niederdruckplasma:

In der heutigen modernen Produktionstechnik gewinnt das Kleben insbesondere im konstruktiven Bereich zunehmend an Bedeutung, wobei allmählich die herkömmlichen Verbindungstechniken wie Schrauben, Nieten, Schweißen usw. verdrängt werden. Die Vorteile des flächigen Verbundes gegenüber der grundsätzlich höher belasteten punktuellen Verbindung liegen klar auf der Hand. Die Schwerpunkte liegen dabei vor allem im High-Tech-Bereich wie z.B. im Flugzeugbau. Aufgrund des geringen Gewichts und der teilweise hervorragenden konstruktiven Eigenschaften, sind häufig Kunststoffe oder Faserverbundwerkstoffe zu verkleben.

Die Voraussetzung für das Verkleben ist eine hohe Reinheit der Oberflächen der zu verklebenden Werkstücke. Zum Entfernen von Öl- oder Fettschichten werden derzeit noch überwiegend halogenierte Kohlenwasserstoffe verwendet, die es aufgrund der inzwischen wirksam werdenden Umweltschutzbestimmungen zu ersetzen gilt.
Um ein optimales Verhaken des Klebstoffs mit dem Fügeteil zu erreichen, ist häufig ein mechanisches Aufrauhen des Fügeteils durch Schmirgeln, Schleifen oder Strahlen erforderlich.

Bei unpolaren Kunststoffen, wie Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyoximethylen, Polytetrafluorethylen, Polyamid und anderen ist eine Oberflächenbehandlung erforderlich, um auf den Werkstücken eine gute Benetzbarkeit für den jeweiligen Klebstoff zu erzeugen und sie damit für das Kleben vorzubereiten. Hierzu können Beizen als chemische Vorbehandlung, Beflammen als thermische Vorbehandlung oder Korona-Entladungen benutzt werden.

Als besonders vielseitige und zuverlässige Lösung bietet sich die Niederdruck-Plasmabehandlung an. Sie bietet die beste Haftvermittlung im Vergleich zu anderen Technologien, da im Vakuum die intensivsten Prozesse stattfinden. Die Niederdruck-Plasmatechnik befindet sich derzeit in einer stürmischen Entwicklung in vielfältigen Bereichen der industriellen Produktion. Bei dieser Technik handelt es sich um eine schonende Oberflächenbehandlung mit der es möglich ist, Kunststoffoberflächen vor dem Lackieren, Bedrucken oder Verkleben zu aktivieren, dünne Fett- oder Ölschichten von Werkstücken zu entfernen oder dünne funktionelle Schichten aufzubringen. Hiermit wird eine sehr gute Haftvermittlung erreicht.

In der letzten Zeit haben viele Entwicklungen gezeigt, dass der Auftrag von einer sehr dünnen 200 nm PECVD – Schicht zu sehr guten Ergebnissen in der Haftvermittlung führt. Etliche Produkte sind seit Jahren im Serieneinsatz, so dass etwaige Unwägbarkeiten mittlerweile in der Serienproduktion ausgeschlossen werden können. Der Einsatz von Primern konnte in mehreren Fällen vollständig ersetzt werden, was bei der Firma PLASMA ELECTRONIC GmbH immer mehr Kunden nachfragen. Der Einsatz der gesundheitsgefährdenden Substanzen geschieht häufig manuell und ist eigentlich in der Automobilindustrie aufgrund der fehlenden Reproduzierbarkeit heutzutage gar nicht mehr zulässig. Weitere Entwicklungen sind auf diesem Feld allerdings notwendig, um die entsprechenden Prekursoren mit den Hydroxy-, Amino-, Epoxy-, Carboxa, Vinyl- und weiteren Gruppen im Plasma optimal auf die Anwendung abzustimmen.

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