Atmosphärendruckplasma
Als Atmosphärendruckplasma (auch AD-Plasma oder Normaldruckplasma) bezeichnet man den Sonderfall eines Plasmas, bei welchem der Druck ungefähr dem der umgebenden Atmosphäre - dem sogenannten Normaldruck - entspricht.Technische Bedeutung
Atmosphärendruckplasmen haben eine hervorgehobene technische Bedeutung, weil im Gegensatz zum Niederdruckplasma oder Hochdruckplasma kein Reaktionsgefäß nötig ist, das für die Aufrecherhaltung eines zum Atmosphärendruck unterschiedlichen Druckniveaus sorgt.
Je nach Erzeugungsprinzip lassen sich diese Plasmen deshalb direkt in der Produktionslinie einsetzen. Kostenintensive Kammern zur Erzeugung eines Unterdrucks, wie sie in der Niederdruckplasmatechnik eingesetzt werden, entfallen.
Erzeugung des Plasmas
Man unterscheidet verschiedene Anregungsarten:
*AC (Alternating_Current) Anregung
*DC (Direct_Current) und Niederfrequenzanregung
*Anregung mit Radiowellen
• erwähnenswerte industrielle Bedeutung haben aber nur Atmosphärendruckplasmen erlangt, die durch AC-Anregung erzeugt werden (Literatur.
Funktionsprinzip einer Plasmadüse
thumb|Schema_einer_Plasmadüse
In der Plasmadüse wird mittels Hochspannung
Ein Prozessgas, gewöhnlich wird ölfreie Druckluft eingesetzt, das an dieser Entladung
Plasmazustand überführt. Dieses Plasma gelangt anschließend durch einen Düsenkopf auf die Oberfläche des zu behandelnden Materials.
Der Düsenkopf liegt auf Massepotential und hält so potentialführende Teile des Plasmastromes weitgehend zurück.
Zusätzlich bestimmt er die Geometrie des austretenden Strahls.
Anwendungen
Industrielle Anwendung findet die Plasmadüse unter anderem zur Aktivierung und Reinigung von Kunststoff- und Metall
Der Plasmastrahl kann, abhängig von der Leistung der Düse, bis zu 40 mm lang sein und eine Behandlungsbreite von 15 mm erzielen. Spezielle Rotationssysteme ermöglichen heute eine Behandlungsbreite pro Düsentool von bis zu 13 cm.Buske C.; Förnsel P.: Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Oberflächen; EP 0986939
Die Plasmaquelle wird je nach erforderlicher Behandlungsleistung im Abstand von 10 ? 40 mm mit einer Geschwindigkeit von 5 ? 400 m/min relativ zur Oberfläche des zu behandelnden Materials bewegt.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Systeme liegt in der sogenannten Inlinefähigkeit, das heißt, ein Einbau in bestehende Produktionsanlagen ist meist problemlos möglich. Die Kosten sind hingegen vergleichsweise gering. Zudem ist die erzielbare Aktivierung deutlich höher als bei potentialbehafteten Vorbehandlungsmethoden (Koronaentladung).
Seit einigen Jahren besteht auch die Möglichkeit mit diesen Systemen die unterschiedlichsten Oberflächen zu beschichten. So können Korrosionsschutzschichten und Haftvermittlerschichten auf diverse Metalle lösungsmittelfrei und somit sehr umweltfreundlich aufgetragen werden.
Einzelnachweise
Literatur
*Tendero, C.; Tixier, C.; Tristant, P.; Desmaison, J.; Leprince, P.: Atmospheric pressure plasmas: A review; Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy; 2005.
*Förnsel, P.: Vorrichtung zur Oberflächen-Vorbehandlung von Werkstücken; DE 195 32 412
Weblinks
• Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM): Plasmatechnik und Oberflächen ? PLATO
