Plasmatreat: Verbesserung der Adhäsion von Kunststoffoberflächen mit Openair-Plasma

In der Plasma Treatment Unit (kurz PTU) wird die Oberflächenaktivierung und -beschichtung von Kunststoffbauteilen gezeigt - (Bilder: Plasmatreat).

Die Atmosphärendruck-Plasmatechnologie hat sich als Verfahren zur Oberflächenbehandlung in industriellen Fertigungsprozessen bereits etabliert und unterstützt damit die Weiterverarbeitung von Kunststoffen. Die Technologie ermöglicht eine gezielte Veränderung der Oberflächeneigenschaften, um diese für nachfolgende Prozesse wie Kleben, Bedrucken, Lackieren, Dichten und Beschichten vorzubereiten.

Die Plasmatreat GmbH aus Steinhagen, weltweit tätiger Anbieter von Anlagen und Systemen für diese Technologie, will auf der Fakuma 2024 die Vorteile dieser Technologie für Kunststoffbauteile aller Art live demonstrieren. Gemeinsam mit Partnern wie der Glaub Automation & Engineering GmbH, Spezialist für Automation und industrielle Software-Dienstleistungen, und der DJM B.V., Anbieter maßgeschneiderter Inkjet-Lösungen, zeigt das Unternehmen verschiedene Systeme und Anwendungsmöglichkeiten der Plasmatechnologie.

Openair-Plasma erweitert das Spektrum der einsetzbaren Kunststoffe
Die Entscheidung eines Herstellers für einen bestimmten Kunststoff kann aus verfahrenstechnischen, ökonomischen und ökologischen Gründen erhebliche Auswirkungen auf die gesamte Produktion haben - insbesondere im Hinblick auf die geforderten Hafteigenschaften, z.B. beim Klebstoffauftrag oder beim Bedrucken. Hier kann die Openair-Plasmatechnologie als Oberflächenvorbehandlung eine entscheidende Rolle bei der Materialauswahl und -substitution spielen. Durch ihre gezielte Oberflächenmodifizierung, z.B. von schwer zu verarbeitenden Kunststoffen wie PP und PE, kann sie z.B. die Haftfestigkeit von Klebstoffen und Lacken in industriellen Anwendungen deutlich erhöhen. Häufig können auch ursprünglich inkompatible Kunststoffe durch Plasma miteinander verbunden werden. Dies bietet Herstellern den Vorteil einer erweiterten Materialauswahl, so dass sie zum Beispiel teure technische Kunststoffe durch günstigere Standardkunststoffe oder Recyclingmaterialien ersetzen können.

Die PlasmaPlus Technologie verleiht durch nanodünne Beschichtung Oberflächen spezielle Eigenschaften, gemäß Prozessanforderungen, beispielsweise eine haftvermittelnde Schicht.

Auf der Fakuma 2024 werden verschiedene Anwendungen der Plasmatechnologie gezeigt. In einer PTU1212 (Plasma Treatment Unit) wird die Oberflächenaktivierung von Kunststoffbauteilen gezeigt. In dieser Anwendung erfolgt die schonende Aktivierung mit einer Openair-Plasma-Rotationsdüse. Die zweite Düse in der PTU ist eine spezielle PlasmaPlus Beschichtungsdüse. Durch Zugabe eines siliziumähnlichen Precursors in den Plasmastrahl können nanodünne Schichten auf Kunststoffoberflächen abgeschieden werden - ohne lösemittelhaltige Chemikalien. Je nach Anwendung kann die Oberfläche so mit unterschiedlichen Eigenschaften versehen werden - zum Beispiel mit einer haftvermittelnden Eigenschaft.

Plasmavorbehandlung ermöglicht die strukturelle Verbindung, nicht nur von Klebstoffen, sondern auch von Tapes für beispielsweise Anwendungen in der Automotive Industrie.

Live: Openair-Plasmabehandlung und anschließende Tape-Applikation
Wie die Plasmabehandlung funktioniert und wie sich die Behandlung auf Kunststoffoberflächen auswirkt, zum Beispiel wenn anschließend ein Tape appliziert wird - das zeigt Plasmatreat auf der Fakuma 2024. Zunächst demonstrieren die Experten am Plasma-Live-Tisch, wie Probekörper aus verschiedenen Kunststoffen wie PP und PE, aber auch ABS aktiviert werden. Gleichzeitig können sich die Besucher die Technik und Wirkung der Plasma-Oberflächenbehandlung erklären lassen. Anschließend besteht die Möglichkeit, an der Demonstrationsanlage des Partners Glaub Automation ein Tape auf Prüfkörper aufzubringen und die Wirksamkeit der Behandlung mit Openair-Plasma durch verschiedene Tests nachzuweisen. Glaub Automation bietet verschiedene Applikationsköpfe an, mit denen Klebebänder (einseitig oder doppelseitig klebend, mit oder ohne Liner), Pads und Schäume vollautomatisch appliziert werden können.

Manuelles Kunststoffspritzgerät „HoliPress 16“
Mit dem manuellen Kunststoffspritzgerät HoliPress16 des Partners HoliMaker werden vor Ort Probekörper aus PP halbseitig mit Openair-Plasma aktiviert und anschließend mit TPU überspritzt. Die Besucher können sich direkt vor Ort von der Haftung des TPU auf dem PP-Probekörper überzeugen. HoliPress ermöglicht die Herstellung von Funktionsprototypen und Kleinserien und benötigt nur geringe Mengen an Versuchsmaterial sowie standardisierte Spritzwerkzeuge.

Die Plasmabehandlung mit Openair-Plasma kann sowohl auf kleinen als auch auf großen Spritzgießmaschinen, automatisiert im Prozess oder auch inline im Spritzgießprozess eingesetzt werden. Beim InMould-Plasma-Verfahren wird die Plasmadüse in das Spritzgießwerkzeug integriert. Über einen Aktivierungskanal und eine integrierte Absaugung strömt das Plasma durch den Kanal und aktiviert so das Spritzgussteil.

Live: Plasmabehandlung und Bedruckung von PP
In Zusammenarbeit mit dem Partner DJM wird die Behandlung von Kofferanhängern aus PP vor dem Bedrucken demonstriert. Die Oberfläche der Kunststoffanhänger wird vollflächig mit Openair-Plasma behandelt und anschließend mit UV-härtenden Farben bedruckt. Mit dieser Rotationsdüse können kleine Flächen ganzflächig vorbehandelt werden, um die Haftung von Druckfarben, Lacken oder Klebstoffen zu erhöhen. Zur Anlage gehört ein Generator, der sich durch seine kompakte Bauweise und einfache Bedienung auszeichnet.

Neue Plasmaanlage für den EPDM-Markt
Eine weitere Anlage demonstriert die automatisierte Plasmabehandlung von EPDM-Türprofilen. Die Anlage besticht durch ihre kompakte Bauweise. Mit mehreren statischen Düsen werden die Türprofile aktiviert und für den anschließenden Auftrag von VOC- und lösemittelfreien Klebstoffen sowie Beschichtungen in Form von Flock- oder Gleitlacken vorbereitet. Auch für diese Anwendung bietet die Plasmatechnologie verfahrenstechnische Vorteile. Durch die Anzahl der Düsen ist eine selektive, aber auch ganzflächige Vorbehandlung des Profils möglich. Herkömmliche Vorbehandlungsmethoden wie das mechanische Bürsten oder der Primerauftrag werden durch diese Plasmaanlage vollständig ersetzt. Hersteller können so den Automatisierungsgrad und die Reproduzierbarkeit des Vorbehandlungsprozesses in der Fertigung erhöhen und gleichzeitig ihren CO2-Fußabdruck reduzieren.

Fakuma 2024, Friedrichshafen, 15.-19. Oktober 2024, Halle A1, Stand 1210

Weitere Informationen: www.plasmatreat.de

Plasmatreat GmbH, Steinhagen

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