Plazma

Užklausa paslaugos teikėjui

Plazma

Per vos du dešimtmečius plazmos procesai daugelyje pramonės šakų ir technologijų sričių tapo universaliu įrankiu pramoniniam pritaikymui, skirtu atlikti daugybę užduočių paviršių apdorojimo, valymo ir dengimo, taip pat plastikų aktyvavimo, puslaidininkių struktūrų ėsdinimo ir kt.

Pagal apibrėžimą plazma yra iš dalies jonizuotas dujas, dažnai vadinamas ketvirtąja materijos būseną. Tokie reiškiniai kaip, pavyzdžiui, žaibas ar šiaurės šviesa (aurora borealis) yra gamtoje pasitaikančios plazmos. Techniniu požiūriu juos galima sukurti veikiant elektriniais laukais.

Plazmos yra ypač įdomios dėl savo fizikinių ir cheminių savybių. Jose susidaro labai sužadintos dalelės ir radikalai, galintys sukelti chemines reakcijas, kurios įprastomis sąlygomis neįmanomos. Tuo pačiu metu apdorojamų detalių temperatūra gali būti išlaikoma labai žema.

Plazmoje esantys smarkiai pagreitinti jonai leidžia taikyti tokias technologijas kaip dulkinimas.

Būtent dėl visų šių fizikinių ir cheminių savybių plazma atlieka išskirtinį vaidmenį moksle ir pramonėje.

Plazmos aktyvacija

Plastiko paviršių aktyvacija yra specialus plazmos technologijos pritaikymas. Aktyvacija čia reiškia paviršiaus energijos padidinimą, dėl kurio pagerėja sukibimo savybės ir kartu drėkinamumas. Lašo kontaktinis kampas ant plastiko yra įprastas sukibimo gebos matas.

Daugeliu atvejų polimerai turi mažą paviršiaus energiją arba yra hidrofobiniai, o tai, pavyzdžiui, gali sukelti problemų naudojant vandens pagrindo dažus. Todėl prieš dažymą ar spausdinimą juos reikia modifikuoti. Plazma šiam tikslui pasirodė esanti labai veiksminga priemonė. Taigi plazminė aktyvacija yra alternatyva įprastiems sukibimo stiprikliams.

Be to, beveik nėra apribojimų, susijusių su ruošinių geometrija ar polimero rūšimi, nes proceso metu temperatūra žymiai nekyla. Taip pat plastiko topografija išlieka beveik nepakitusi – modifikuojami tik viršutiniai monosluoksniai.

Aktyvavimo procesams plazma paprastai susideda iš deguonies, tačiau kartais – ir iš azoto arba amoniako. Naudojant deguonį, polimerus galima modifikuoti taip, kad paviršiuje susidarytų hidroksilo, karboksilo arba peroksido grupės. Tuo tarpu naudojant azotą ar amoniaką susidaro aminų ar iminų grupės, kurios taip pat gali būti naudingos tam tikroms taikymo sritims. Šios polariosios hidrofilinės grupės pagerina paviršiaus drėkinamumą. Aktyvacijos procesai paprastai trunka tik kelias sekundes. Po aktyvacijos ruošiniai yra paruošti nedelsiam tolesniam apdorojimui, kuris galbūt netgi gali būti atliekamas toje pačioje plazmos sistemoje.

Tipinė šio pripažinto metodo taikymo sritis – automobilių pramonėje naudojamų plastikinių detalių, pavyzdžiui, dažytų buferių, paruošimas.

Kai kurie privalumai iš pirmo žvilgsnio

Procesas

Labai geras sukibimas
Geresnis vienodumas
Didelis proceso stabilumas
Paprasta proceso kontrolė
Tinka naudoti su temperatūrai jautriomis medžiagomis

Ekonomiškumas

Nėra atliekų šalinimo išlaidų
Nereikalingas džiovinimo procesas
Mažas plazmos dujų suvartojimas
Nereikia gruntavimo

Ekologija

Be tirpiklių
Nėra pavojingų atliekų
Integruotas aplinkos tausumas

Plazminis valymas

Paviršių valymas yra viena iš galimybių, kurias siūlo plazmos technologija. Tam naudojami įvairūs plazmos generavimo metodai. Dažniausiai naudojami aukšto dažnio kintamosios srovės (40 kHz arba 13,56 MHz) įtampos taikymas bei mikrobangų sužadinimas. Tipiniai dujų mišiniai susideda iš deguonies, argono, o kartais – vandenilio ir tetrafluorokarbonato (_CF₄). Mišinio sudėtis priklauso nuo konkrečių valymo proceso reikalavimų, kuriuos lemia teršalų pobūdis ir apdorojama medžiaga.

Dėl valomos medžiagos beveik nėra jokių apribojimų. Taigi galima apdoroti tiek temperatūrai jautrius plastikus, tiek metalą, stiklą ir keramiką. Tačiau plazmos sistema bet kuriuo atveju turi būti pritaikyta konkrečiai užduočiai.

Priklausomai nuo dujų mišinio, plazma veikia oksiduojančiai arba redukuojančiai. Oksiduojančios plazmos yra naudingos šalinant organinius nešvarumus (aliejus, riebalus), o redukuojančios plazmos labiau tinka neorganiniams nuosėdams (pavyzdžiui, metalų oksidams).

Beveik kiekvienas paviršius užteršiamas įvairių darbo etapų metu. Prieš tolesnius apdorojimo etapus, pavyzdžiui, dažymą, kietinimą ar sandarinimą, ruošiniai turi būti išvalyti.
Plazminis valymas yra geriausias būdas užtikrinti visiškai švarius, be riebalų paviršius.

Tradiciniai valymo metodai dažnai yra drėgni ir cheminiai, juose naudojami angliavandeniliai (AV), chlorinti angliavandeniliai (CAV) arba vandenyje ištirpinti stiprūs valikliai. Visi šie preparatai kelia aplinkosaugos problemų tiek juos naudojant, tiek šalinant. Atliekų mažinimas vykdomas naudojant vadinamuosius „End-of-pipe“ sprendimus, kurie sukelia papildomų išlaidų.

Priešingai nei drėgnasis cheminis valymas, plazminis valymas atitinka integruotos aplinkos apsaugos reikalavimus.

Norint suprasti, kaip veikia plazminis valymas, reikia pažvelgti į mikroskopiškai mažą plotą. Kas vyksta tiesiogiai ant paviršiaus ir prie jo?

Esant organiniam užteršimui, plazmos dujose yra deguonies ir argono. Valymo procesas susideda iš dviejų procesų – fizinio ir cheminio.

Fizinis procesas:
Jei ruošinys padedamas ant katodo arba prijungiamas kaip katodas, dėl sukurto elektrinio lauko teigiamieji jonai iš plazmos pagreitinami jo link. Susidūrę jonai tiesioginio impulso perdavimo būdu atplėšia atomus ir molekules nuo paviršiaus. Šį procesą galima pavadinti „biliardu su atomais“.

Cheminis procesas:
Sukelti deguonies ir deguonies jonai, reaguodami su angliavandeniliais, sudaro anglies dioksidą ir vandenį. Tiksli reakcijos lygtis atrodo taip:

Taigi angliavandeniliai paverčiami palyginti nekenksmingais cheminiais junginiais. Neišsiskleidusio degimo produktai, jei tokių yra, gali būti lengvai pašalinti iš išmetamųjų dujų naudojant aktyvintosios anglies filtrus.

Plazminis valymas siūlo keletą reikšmingų privalumų, susijusių su procesu, ekonomiškumu, ekologija ir darbo sauga:

Procesas

Aukštas riebalų pašalinimo laipsnis
Didelis skilimo efektyvumas
Geras paruošimas tolesniems plazmos procesams, pvz., dengimui
Didelis stabilumas
Paprasta proceso kontrolė
Tinka naudoti su temperatūrai jautriomis medžiagomis

Ekonomiškumas

Nėra atliekų šalinimo išlaidų
Nereikalingas džiovinimo procesas
Mažas plazmos dujų suvartojimas

Ekologija

Nenaudojami tirpikliai
Nėra pavojingų atliekų
Mažos atliekų tvarkymo sąnaudos
Integruota aplinkos apsauga

Užklausa paslaugos teikėjui

Kategorijai
Siūlo

Valstybė
Vokietija