Kompakte Plasmaquelle entwickelt

Zusammen mit Wissenschaftlern des INNOVENT e.V. haben die Forscher untersucht, inwieweit die Plasmaquelle sich zur Vorbehandlung von Kunststoffoberflächen eignet. Bei dem Gerät handelt es sich um eine hochintegrierte, atmosphärische Niedertemperatur- Plasmaquelle, die einen Mikrowellen-Leistungsoszillator, einen Resonator, der das Plasma anregt, und die notwendige Steuerschaltung umfasst. Als Arbeitsgas wird Luft verwendet.

Die Wissenschaftler setzten die kompakte Plasmaquelle zur Vorbehandlung von unterschiedlichen Polymerwerkstoffen ein. Dazu zählten etwa Polypropylen PP, Polyamid PA6, Polyethylen LDPE und HDPE, Polycarbonat PC und Polymethylmethacrylat PMMA. Dabei erhöhte sich insbesondere der polare Anteil der Oberflächenenergie signifikant; auch die Haftfestigkeit von nachfolgend auf die aktivierten Oberflächen aufgebrachten Polyurethan-Lackierungen stieg deutlich. Die Adhäsionsfestigkeiten der Lackierungen, die mittels Stirnabzugstests bestimmt worden waren, überstiegen die Ausgangswerte, die für die nicht plasmabehandelten Proben gemessen wurden, um das bis zu Zehnfache.

Als weitere Analysemethoden kamen an den vorbehandelten Bauteiloberflächen Rasterkraftmikroskopie- und Photoelektronenspektroskopie-Messungen zum Einsatz. Die Gastemperaturen direkt am Ausgang der Plasmaquelle lagen bei etwa 200 °C. In einem realistischen Arbeitsabstand von rund 8 mm wurde eine Temperatur bei unter 100 °C gemessen. Unter praxisrelevanten Einsatzbedingungen wird die Plasmaquelle dynamisch über die zu funktionalisierende Oberfläche hinweg geführt. Hier lagen die Temperaturen zwischen 50 und 70 °C, je nach Abstand zur Probe und Verfahrgeschwindigkeit.