AKTIVIERUNG UND FUNKTIONALISIERUNG VON POLYMEREN AUF BASIS GEOMETRIEUNABHÄNGIGER PLASMAQUELLENKONZEPTE

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1 AKTIVIERUNG UND FUNKTIONALISIERUNG VON POLYMEREN AUF BASIS GEOMETRIEUNABHÄNGIGER PLASMAQUELLENKONZEPTE Parts2Clean Fachforum und Innovationsforum

2 AGENDA Fraunhofer IST Grundlagen Plasmatechnologie Kompetenzen des Anwendungszentrums für Plasma und Photonik Die neue»disc-jet«-plasmaquelle

3 Standorte des Fraunhofer IST Fraunhofer-Institut für Schichtund Oberflächentechnik IST Bienroder Weg 54 E Braunschweig Anwendungszentrum für Plasma und Photonik des Fraunhofer IST Von-Ossietzky-Str Göttingen Dortmunder Oberflächencentrum Eberhardstraße Dortmund

4 Fraunhofer IST Eckdaten Institutsleitung Prof. Dr. Günter Bräuer Leitung des Anwendungszentrums Prof. apl. Prof. Dr. Wolfgang Viöl Mitarbeiter Stammpersonal 125 Auszubildende 3 Kooperation mit IOT 27 Wiss. Hilfskräfte 42 Betriebshaushalt 12,4 Mio

5 Anwendungszentrum für Plasma und Photonik Kompetenzen Atmosphärendruckplasmaquellen und anlagen Laser-Plasma-Hybrid-Verfahren Plasmamedizinische Verfahren Plasma-Partikeltechnik Plasmaanalyse und -diagnostik

6 Plasmatechnologie Grundlagen Folgende Elemente waren den Philosophen bekannt: Erde Wasser Luft Feuer Allgemein bekannt sind diese drei Aggregatzustände: Festkörper Flüssigkeit Gas Plasma (99 Prozent des Universums befindet sich im Plasmazustand)

7 Plasmatechnologie Grundlagen Nichtgleichgewichtsplasmen - E E 4m m a e 0,002

8 Plasmatechnologie Grundlagen Nichtthermisches Niedertemperaturplasma T i T 25 C T i «T e C»Heiße Kälte schont Ressourcen.«T = Temperatur der Neutralteilchen T i = Temperatur der Ionen T e = Temperatur der Elektronen

9 Schichtauftrag Oberflächenmodifikation Kompetenzen Fraunhofer IST / Anwendungszentrum Technologieübersicht Kerntechnologie: Niedertemperatur-Atmosphärendruck-Plasmen Aktivierung Laser-Plasma-Hybrid Einsatzgebiete Haftung Feinstreinigung uvm. Einsatzgebiete Mikrostrukturierung Politur Feinstreinigung PECVD Kalt-Plasmaspritzen Schichtfunktionen Kratzfestigkeit Hydrophobierung uvm. Schichtfunktionen Leitfähigkeit Antibakteriell uvm.

10 Anwendungszentrum für Plasma und Photonik Übersicht Kompetenzen Leiter: Prof. Dr. Wolfgang Viöl Innovationsmanager: Dr. Bernd Schieche Fachkompetenzen Plasma und Photonik Laser- und Laser-Plasma- Hybrid-Technologie Plasma- Partikeltechnik Biowissenschaften / Plasmamedizin Holz und Holzwerkstoffe Mikrostrukturierung Oberflächenmodifikation Reinigung Kalt-Plasmaspritzen Partikel-Coating Dermatologie Hygiene Cell-Culturing Fügetechnik Vergütungsprozesse Querschnittsaufgaben Analytik und Diagnostik Oberflächenanalytik Plasmadiagnostik Quellenkonzeption (Handgeräte) Anlagen- und Gerätebau Entladungskonzepte Hochspannungsgeneratoren Konstruktion / Fertigung (CE) Aktivierung / Funktionalisierung

11 Anwendungszentrum für Plasma und Photonik Querschnittsaufgaben Analytik und Diagnostik Oberflächenanalytik Plasmadiagnostik Quellenkonzeption (Handgeräte) Entladungskonzepte Hochspannungsgeneratoren Anlagen- und Gerätebau Konstruktion / Fertigung (CE) Aktivierung / Funktionalisierung

12 Quellenkonzeption (Handgeräte) Entladungskonzepte und Hochspannungsgeneratoren

13 Anlagen- und Gerätebau Konstruktion / Fertigung (CE) und Aktivierung / Funktionalisierung

14 »Disc-Jet«-Plasmaquelle Homogene 3D-Behandlung komplizierter Geometrien

15 »Disc-Jet«-Plasmaquelle Konturgenaue, homogene Plasma-Aktivierung DBD-Prinzip (Dielectic Barrier Discharge) 30 C Prozesstemperaturen von 30 bis 60 C ermöglichen Behandlung von temperaturempfindlichen Substraten Anwendungsbereiche: Aktivierung, Funktionalisierung, Reinigung Konturgenaue Anpassung der Entladung an Kavitäten und Hinterschneidungen (bis ca. 20 mm) Generierung reaktiver Spezies direkt auf der Substratoberfläche Aktueller Arbeitsdurchmesser (Behandlungsfläche) zwischen 20 und 80 mm (aufskalierbar) Tiefengängigkeit der Gleitentladungen zwischen 1 und 30 mm (Jet sogar bis 60 mm) Große Bandbreite an Materialbehandlungsmöglichkeiten (Dünnstglas, Polymer- und Metallfolien, Holzwerkstoffe, Furniere, Papier, ) Prozessgeschwindigkeiten aktuell zwischen 1 bis 35 m/min. realisiert

16 Anwendungsbeispiel Entfetten von Metalloberflächen Referenz (ca. 100 x 200 µm) Plasmabehandelt REM-Aufnahmen einer Aluminiumfolie (mit Walz-Öl) vor und nach dem Reinigungsprozess mittels»disc-jet«bei einer Behandlungsgeschwindigkeit von 1 m/min. Die Walz-Riefen der Aluminiumoberfläche sind nach der Plasmabehandlung (Prozessgas Druckluft) wieder deutlich sichtbar.

17 Anwendungsbeispiel Reduzierung von Oxidschichten Referenz (Cu-oxidiert; 2 x 5 cm) Plasmabehandelt Reduzierung der Kupferoxidschicht mittels»disc-jet«(prozessgas mit H-Anteil)

18 Aktivierung von Polymer-Extrusionshalbzeugen mittels»disc-jet«und Prozessgas Argon Soll-Wert Referenz-Wert Gegenüberstellung der Lackhaftung auf Kunststoff-Profilen nach herkömmlicher bzw. chemischer Vorreinigung und nach Reinigung mittels»disc-jet«und Argon als Prozessgas.

19 Aktivierung von Polymer-Extrusionshalbzeugen mittels»disc-jet«und Prozessgas Druckluft Soll-Wert Referenz-Wert Gegenüberstellung der Lackhaftung auf Kunststoff-Profilen nach herkömmlicher bzw. chemischer Vorreinigung und nach Reinigung mittels»disc-jet«und Druckluft als Prozessgas.

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. rer. nat. Bernd Schieche Innovationsmanager Anwendungszentrum für Plasma und Photonik Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST Von-Ossietzky-Str Göttingen Tel Fax