Plasma

Päring teenusepakkujale

Plasma

Vaid kahe aastakümne jooksul on plasmaprotsessid paljudes tööstusharudes ja tehnoloogiavaldkondades kujunenud mitmekülgseks töövahendiks tööstuslikes rakendustes, mida kasutatakse paljude ülesannete täitmiseks pinnatöötluses, -puhastamisel ja -katmisel, samuti plastide aktiveerimisel, pooljuhtstruktuuride söövitamisel ja palju muud.

Mõiste järgi on plasma osaliselt ioniseeritud gaas, mida nimetatakse sageli ka aine neljandaks olekuks. Nähtused nagu näiteks välk või põhjavalgus (aurora borealis) on looduses esinevad plasmad. Tehniliselt on neid võimalik tekitada elektriväljade abil.

Plasmad on oma füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu eriti huvipakkuvad. Neis tekivad kõrge energiaga osakesed ja radikaalid, mis võivad vallandada keemilisi reaktsioone, mis tavatingimustes pole võimalikud. Samal ajal on võimalik hoida töödeldavate detailide temperatuuri väga madalal.

Plasmas olevad tugevalt kiirendatud ioonid võimaldavad selliseid rakendusi nagu pihustamine.

Kõigi nende füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu on plasmal teaduses ja tööstustehnoloogias erakordne roll.

Plasma aktiveerimine

Plastpindade aktiveerimine on plasmatehnoloogia üks erirakendus. Aktiveerimine tähendab siinkohal pindenergia suurendamist, mille tulemuseks on paranenud haardumisomadused ja seega ka märguvus. Tilga kontaktnurk plastpinnal on levinud haardumisvõime mõõdik.

Paljudel juhtudel on polümeeridel madal pindenergia ehk nad on hüdrofoobsed, mis võib põhjustada näiteks probleeme veepõhiste värvide kasutamisel. Seega tuleb neid enne värvimist või trükkimist modifitseerida. Plasma on osutunud selleks otstarbeks väga tõhusaks vahendiks. Seega on plasmaaktiveerimine asenduseks tavapärastele haardusvahenditele.

Lisaks ei ole peaaegu mingeid piiranguid töödeldavate detailide geomeetria ega polümeeri tüübi osas, kuna protsessi käigus temperatuur oluliselt ei tõuse. Samuti jääb plastiku pinnakuju peaaegu muutumatuks, modifitseeritakse vaid ülemised monokihid.

Aktiveerimisprotsesside puhul koosneb plasma tavaliselt hapnikust, mõnikord aga ka lämmastikust või ammoniaagist. Hapniku kasutamisel on võimalik polümeere modifitseerida nii, et pinnale tekivad hüdroksüül-, karboksüül- või peroksiidirühmad. Kui aga kasutatakse lämmastikku või ammoniaaki, tekivad amiini- või imiinirühmad, mis võivad samuti olla teatud rakenduste jaoks huvipakkuvad. Need polaarsed hüdrofiilsed rühmad parandavad pinna märguvust. Aktiveerimisprotsessid kestavad reeglina vaid mõne sekundi. Pärast aktiveerimist on töödeldavad detailid valmis koheseks edasiseks töötlemiseks, mis võib olla võimalik isegi samas plasmasüsteemis.

Selle väljakujunenud meetodi tüüpiline rakendusvaldkond on plastosade eeltöötlus autotööstuses, näiteks läbivärvitud kaitseraudade puhul.

Mõned eelised ülevaatlikult

Protsess

Väga hea haarduvus
Parem ühtlus
Kõrge protsessi stabiilsus
Lihtne protsessi kontroll
Kasutatavust temperatuuritundlike materjalide puhul

Majanduslik tasuvus

Puuduvad jäätmekäitluskulud
Kuivatamist ei ole vaja
Plasmagaside väike tarbimine
Põhikatte kasutamine pole vajalik

Keskkonnasõbralikkus

Lahustivaba
Ei tekita ohtlikke jäätmeid
Integreeritud keskkonnasäästlikkus

Plasmapuhastus

Pindade puhastamine on üks võimalustest, mida plasmatehnoloogia pakub. Selleks kasutatakse erinevaid plasmade genereerimise meetodeid. Kõige levinumad on kõrgsageduslike vahelduvpingete (40 kHz või 13,56 MHz) rakendamine ning mikrolaineid kasutav ergastamine. Tüüpilised gaaside segud sisaldavad hapnikku, argooni ja mõnikord ka vesinikku ning tetrafluorosüsinikku (_CF₄). Segu koostis sõltub puhastusprotsessi konkreetsetest nõuetest, mis tulenevad saaste liigist ja töödeldavast materjalist.

Puhastatava materjali osas on piiranguid peaaegu olematu. Seega saab töötleda nii temperatuuritundlikke plastmasse kui ka metalli, klaasi ja keraamikat. Plasmasüsteem tuleb aga igal juhul kohandada vastava ülesandega.

Sõltuvalt gaaside segust toimib plasma oksüdeerivalt või redutseerivalt. Oksüdeerivad plasmad on eelistatavad orgaaniliste saasteainete (õlid, rasvad) eemaldamisel, samas kui redutseerivad plasmad sobivad pigem anorgaaniliste sadestuste (nagu näiteks metallioksiidid) puhul.

Peaaegu iga pind saastub erinevate töövõtete käigus. Edasiste töötlemisetappide jaoks, nagu näiteks värvimine, kõvendamine või hermetiseerimine, tuleb töödeldavaid detaile puhastada.
Plasmapuhastus on parim viis täiesti puhaste ja rasvavabade pindade saavutamiseks.

Traditsioonilised puhastusmeetodid on sageli märgkeemilised ja sisaldavad süsivesinikke (KW), kloritud süsivesinikke (CKW) või vees lahustatud tugevaid puhastusaineid. Kõik need vahendid tekitavad keskkonnaprobleeme nii kasutamise ajal kui ka kõrvaldamisel. Jäätmete vähendamiseks kasutatakse nn end-of-pipe-lahendusi, mis tekitavad lisakulusid.

Erinevalt märgkeemiast vastab plasmapuhastus integreeritud keskkonnakaitse nõuetele.

Et mõista, kuidas plasmapuhastus toimib, tuleb vaadata mikroskoopilist piirkonda. Mis toimub vahetult pinnal ja selle lähedal?

Orgaanilise saastumise korral sisaldab plasmagas hapnikku ja argooni. Puhastusprotsess on kahe protsessi – füüsikalise ja keemilise – summa.

Füüsikaline protsess:
Kui töödeldav detail asetatakse katoodile või ühendatakse katoodina, kiirendatakse rakendatud elektrivälja mõjul plasmas olevad positiivsed ioonid selle suunas. Pinnale põrkumisel eraldavad ioonid otsese impulsiülekande kaudu aatomid ja molekulid pinnalt. Seda protsessi võiks nimetada „aatomide piljardiks“.

Keemiline protsess:
Ergutatud hapnik ja hapnikuioonid moodustavad süsivesinikega reageerides süsinikdioksiidi ja vett. Täpne reaktsioonivõrrand on järgmine:

Süsivesinikud muunduvad seega suhteliselt ohututeks keemilisteks ühenditeks. Ebatäieliku põlemise saadused, kui neid peaks esinema, saab heitgaasidest kergesti välja filtreerida aktiivsöefiltrite abil.

Plasmapuhastus pakub mitmeid märkimisväärseid eeliseid seoses protsessi, majanduslikkuse, ökoloogia ja tööohutusega:

Protsess

Kõrge rasvatustamise aste
Hea lõhustuvus
Hea ettevalmistus edasisteks plasmaprotsessideks, nagu näiteks katmine
Suur stabiilsus
Lihtne protsessi kontroll
Kasutatavust temperatuuritundlike materjalide puhul

Majanduslik tasuvus

Puuduvad jäätmekäitluskulud
Kuivatamist ei ole vaja
Plasmagaaside väike tarbimine

Keskkonnasõbralikkus

Lahustivaba
Kriitiliste jäätmete puudumine
Väike jäätmekäitluskulu
Integreeritud keskkonnakaitse

Päring teenusepakkujale

Kategooria
Pakkumine

Riik
Saksamaa