Oberflächenvorbehandlung mittels Plasma »Von InMould-Plasma profitieren alle Industrien«

Erhard Krampe, Plasmatreat: "InMould-Plasma ermöglicht die Verarbeitung von Standard-Elastomeren ohne Haftungsmodifikation, die beispielswiese einen eindeutig besseren Druckverformungsrest aufweisen – ein wichtiger Kennwert bei Dichtungsanwendungen"
Erhard Krampe, Plasmatreat: "InMould-Plasma ermöglicht die Verarbeitung von Standard-Elastomeren ohne Haftungsmodifikation, die beispielswiese einen eindeutig besseren Druckverformungsrest aufweisen – ein wichtiger Kennwert bei Dichtungsanwendungen"

Die atmosphärische Plasmatechnologie hat sich in der Oberflächenvorbehandlung etabliert und ersetzt zunehmend konventionelle Vorbehandlungsverfahren. Erhard Krampe, Global Market Segment Manager von Plasmatreat, klärt über die Vorteile auf und gibt Einblick in das neue InMould-Plasma-Verfahren.

Markt&Technik: Das Kerngeschäft von Plasmatreat ist die Oberflächenvorbehandlung mittels Plasma. Was kann man sich unter Plasmatechnologie generell vorstellen?

Erhard Krampe: Wenn einem Gas weiter Energie zugeführt wird, erreicht man den vierten Aggregatzustand neben fest, flüssig und gasförmig – das Plasma. Plasma enthält Elektronen und Ionen, die Energie aufgenommen haben. Leitet man dieses ionisierte Gas zum Beispiel auf einen Kunststoff, wird dessen Oberfläche chemisch modifiziert. Mithilfe dieses Prozesses kann man das Material mit neuen chemischen Funktionalitäten ausstatten und die Oberflächenenergie erhöhen. Das nennt man Aktivierung. Mit ihr ist es möglich, die Haftfestigkeit von Klebstoffen, Lacken oder anderen Beschichtungen insbesondere unter verschärften Umweltbedingungen signifikant zu verbessern. Weil für die Vorbehandlung mit Plasma im einfachsten Fall lediglich Strom und Druckluft benötigt werden, ist das System sehr einfach in bestehende Fertigungsprozesse integrierbar. Zudem kann man in den meisten Fällen auf umweltschädliche Primer und Lösungsmittel verzichten.

Für welche Anwendungsgebiete eignet sich die Aktivierung mit Plasma?

Das Potenzial unserer Plasmaverfahren ist sehr groß, deshalb gibt es vielfältige Anwendungsmöglichkeiten: Plasma-Anlagen von Plasmatreat kommen im Automobilbau ebenso zum Einsatz wie in der Medizintechnik, in der Batteriefertigung oder in der Konsumgüterindustrie. Autoscheinwerfer werden zum Beispiel mit unserem Openair-Plasma aktiviert, damit sie über die Produktlebensdauer gegen eindringende Feuchtigkeit abgedichtet sind. Auf diese Weise halten die Scheinwerfer ein ganzes Autoleben lang. In der Elektronikindustrie ermöglichen die Aktivierung, Feinstreinigung und elektrostatische Entladung von Leiterplattenoberflächen durch Plasma eine langlebige Haftung des elektrisch leitfähigen Lacks. Und in der Verpackungsindustrie lassen sich an den eingesetzten Materialien durch Plasma-Nanobeschichtungen völlig neue Barriereeigenschaften erzeugen.

In Zusammenarbeit mit dem Kunststofftechnik-Institut der Universität Paderborn hat Plasmatreat das neue InMould-Plasma-Verfahren entwickelt. Wie funktioniert denn das?

Innerhalb einer geschlossenen Werkzeugkavität wird eine Kunststoffoberfläche aktiviert und in einem nachfolgenden Prozessschritt mit einer Elastomerkomponente überspritzt. Dazu dockt man eine Plasmadüse direkt an die Werkzeugkavität an und leitet das Plasmagas auf kurzem Weg in die Kavität. Der eingesetzte Stickstoff als Prozessgas führt zu einer sehr effektiven Aktivierung auf der Oberfläche der Kunststoffbauteile. Ein Einschwenken einer Plasmadüse in den geöffneten Werkzeugbereich oder eine Behandlung des Vorspritzlings in einem vorgeschalteten Aktivierungsschritt ist bei dieser Technologie nicht mehr nötig. InMould-Plasma ist prädestiniert für Mehrkomponentenbauteile, mit Hart-/Weich-Bereichen. Aber auch Hart-/Hart-Verbindungen oder das Überströmen mit Polyurethan-Hartcoat auf großflächigen Bauteilen anstelle zusätzlicher Lackierprozesse wird möglich.

Welche Vorteile hat das Verfahren?

Es gibt verfahrenstechnische und werkstoffbezogene Vorteile. Ein verfahrenstechnischer Vorteil ist die zykluszeitneutrale Fertigung von Mehrkomponenten-Bauteilen. Ein weiterer Pluspunkt ist die Tatsache, dass man nicht auf den Raum zwischen den Werkzeugaufspannplatten angewiesen ist: Da die Zuhaltekraft sehr gering ist, lässt sie sich etwa auch auf Würfelwerkzeugen, Wendeplatten oder Schiebetischen installieren. Werkstoffseitig ermöglicht InMould-Plasma Werkstoffkombinationen, die in der konventionellen Verarbeitung bisher nur geringe oder keine Haftfestigkeit aufweisen. So sind Bauteile aus PBT und TPE-S viel stabiler verbunden oder mit üblicherweise nicht kompatiblen PP und TPU erst durch dieses Verfahren realisierbar. Bisherige Lösungen benötigen oft eine Haftfestigkeitsmodifikation der Kunststoffe, die zum einen teuer, zum anderen zulasten des Eigenschaftsprofils der Elastomere geht. InMould-Plasma ermöglicht die Verarbeitung von Standard-Elastomeren ohne Haftungsmodifikation, die beispielswiese einen eindeutig besseren Druckverformungsrest aufweisen – ein wichtiger Kennwert bei Dichtungsanwendungen.

Welche Kunden adressieren Sie damit?

Alle Industrien können von InMould-Plasma profitieren – das umfasst die ganze Wertschöpfungskette vom OEM über Tier-1-Zulieferer und Spritzgießer bis zum Werkzeugbauer. Im Bereich Medizintechnik lassen sich dimensionsstabile, sterilisierfähige PBT-TPE-Bauteile einfacher realisieren. Der Automobil-, Elektronik- und Haushaltswaren-Sektor benötigt eine Vielzahl von Deckeln mit Dichtungen, die jetzt verliersicher verbunden werden können. Schaut man in den Automobilinnenraum, so wird dieser von Bauteilen dominiert, die mit Polyurethan überspritzten technischen Kunststoffen ausgeführt sind. Durch InMould-Plasma kommt Polypropylen als Trägermaterial ins Spiel, da sich auf diesem Standardkunststoff haftfeste Verbindungen zu einer ganzen Bandbreite von thermoplastischen Polyurethanen ergeben. Allein schon durch dieses Einsparpotenzial lässt sich ein Return on Investment von InMould-Plasma-Technologie binnen Jahresfrist erreichen, bei oft besseren Bauteileigenschaften.

Sie investieren jährlich 12 Prozent Ihres Umsatzes in die Forschung & Entwicklung. Planen Sie, zukünftig noch mehr in F&E zu investieren?

Ein klares Ja. Wir werden zum Beispiel Ende Oktober 2019 unser neues Technologie- und Kundenzentrum eröffnen – ein ganzes 1400 m2 großes Gebäude, in dem wir für unsere Kunden neue Plasmalösungen entwickeln und gemeinsam mit ihnen erarbeiten. Der Neubau wird das weltweit größte Zentrum für Plasmaforschung und Anlagenentwicklung unseres Unternehmens sein. Auch unsere bereits umfassende Arbeit in vielzähligen Forschungsprojekten wollen wir in den kommenden Jahren noch intensivieren und dort bündeln.

Die Fragen stellte Anja Zierler.


Plasmatreat auf der productronica 2019: Halle B2, Stand 103