Atmosphärenplasma für neue Oberflächen

Eine Beschichtung entsteht: die Plasmapolymerisationsdüse im Einsatz (Quelle: FHNW).

Mit «Blitz und Donner» verbinden wir meist Chaos und Verwüstung. Allerdings können Blitze im Labor gezähmt und für nützliche Zwecke eingespannt werden. Diese gezähmten Blitze regen Luft derart stark an, dass der vierte Aggregatszustand entsteht: Plasma. Plasma selbst kommt ebenfalls in vielen Formen und Farben: Sei es in der Sonne, dem Blitz oder dem Plasma-Bildschirm.

Das Institut für Nanotechnische Kunststoffanwendungen FHNW hat mit dem Laborsystem PTU 1212 von Plasmatreat eines der neusten Geräte auf dem Markt, das in der Lage ist, Plasma unter Umgebungsbedingungen und kontinuierlich zu erzeugen. Dies ist von grossem Vorteil, da sich diese Art von Plasma am einfachsten in bereits existierende industrielle Produktionsanlagen integrieren lässt. So kann eine Plasmaanlage mehrere Produktionsschritte auf einen Schlag ersetzen und somit den Prozess vereinfachen, vergünstigen und beschleunigen.

Neue Möglichkeiten durch Plasma

Plasma hat einzigartige Eigenschaften und kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Zum einen sind viele Prozesse in der Kunststoffindustrie schwierig bis unmöglich ohne Vorbehandlungen. Verkleben, Bedrucken, Hinterspritzen und Beschichten – all diese essenziellen Arbeitsschritte leiden unter der tiefen Oberflächenenergie von Kunststoffoberflächen, der Inkompatibilität von Materialien und der schlechten Benetzbarkeit mit z.B. Klebstoffen oder wässrigen Lacken. Eine Vorbehandlung mit Atmosphärenplasma kann Abhilfe schaffen und ist in vielen Fällen ein direkter Weg zur Lösung der genannten Probleme. 

Zusätzlich kann aber auch die Oberflächenchemie gezielt mit Plasmabeschichtungen gestaltet werden. Die Chemie diktiert das Verhalten von Oberflächen in der Anwendung. So bilden sich beispielsweise auf einer wasserabweisenden Oberfläche sehr kleine Tröpfchen. Dieses Phänomen ist sehr nützlich für wasserabweisende Kleidung. Leider aber nicht so für Brillenträger, welche nur noch Nebel sehen, sobald ihre Gläser beschlagen. Genau hier kann man mit Plasma sehr viel ändern und sehr selektiv arbeiten. So können normalerweise wasserabweisende Materialien benetzbar gemacht werden und umgekehrt.

Umweltfreundliche Oberflächenfunktionalisierung

Die Anwendungen gehen jedoch viel weiter. Oberflächenchemie spielt eine entscheidende Rolle beim Verkleben von Werkstoffen, für die Wasserdurchlässigkeit, Reibung, Haftung, Härte, Elektrostatik, Korrosion und besonders in der Biologie und Mikrobiologie. Plasmabeschichtungen haben das Potential, in all diesen Bereichen innovative Lösungen zu ermöglichen. Da Plasma nur die absolut äusserste Schicht chemisch verändert, bleiben die anderen Eigenschaften des Materials erhalten. Zum Beispiel beschlägt die Brille nicht mehr, bleibt aber weiterhin völlig transparent. Weiterhin hat Plasma den grossen Vorteil, dass es ein trockenes Verfahren ist. Somit entfallen Unmengen von giftigen und umweltproblematischen Chemikalien, wie sie heute in veralteten Verfahren leider noch gebraucht werden.

Das Institut für Nanotechnische Kunststoffanwendungen FHNW treibt die Innovation weiter und erforscht, wie Oberflächen mit Plasma massgeschneidert für die jeweilige Anwendungen kreiert werden können. Wir nehmen dem Blitz den Schrecken und nützen ihn in Form von Plasma für gute Zwecke.