Disc-Jet – Atmosphärendruck-Plasmaquelle zur Oberflächenbehandlung

Die Herausforderung: Komplexe Geometrien

Die Plasmabehandlung von flächigen und gleichzeitig partiell komplexen Geometrien wie z. B. tiefliegenden Nuten, Kavitäten oder Hinterschneidungen stellt eine besondere Herausforderung dar. Hier sind oft kostspielige Arrayanordnungen mit Plasmajets oder komplizierte Kombinationslösungen unumgänglich. 

Eine effektive und kostengünstige Alternative wurde am Fraunhofer IST entwickelt: Kern des neuen Plasmaquellenkonzepts ist eine Jet-induzierte dielektrisch behinderte Gleitentladung, die eine effektive Aktivierung oder Funktionalisierung auch geometrisch anspruchsvoller Konturen ermöglicht.

Das Funktionsprinzip des neuen Jets

Im Inneren des neuartigen Gleitentladungs-Plasmajets wird mittels Wechselspannung zunächst ein kaltes Plasma gezündet. Dieses wird über den Prozessgasdurchfluss um die Innenelektrode mittig aus der Düse auf die äußere Masseelektrode an der Unterseite der Quelle geleitet. Durch eine direkte Entladung zwischen der Innen- und Außenelektrode bilden sich dazwischen Entladungsfilamente aus, die sich konturgenau der Substratoberfläche anpassen. Die entstehende homogene Gleitentladung ermöglicht eine gleichmäßige und vollständige Behandlung der Oberfläche, einschließlich möglicher Vertiefungen oder Hohlräume. Je nach Quellenausführung und Abstand der Quelle zum Substrat (1 – 40 mm) stehen effektive Behandlungsbreiten zwischen 10 und 120 mm zur Verfügung.

Prozessgase

Durch die Wahl des eingesetzten Prozessgases kann die Substratoberfläche unabhängig von Substratstärke und Leitfähigkeit vielseitig homogen funktionalisiert werden. Mögliche Prozessgase sind die folgenden:

• Argon
• Helium
• Stickstoff
• Druckluft
• Schutzgasgemische

Materialien

Gleitentladungs-Jets eignen sich zur Behandlung vieler unterschiedlicher Materialien:

• Kunststoffe, z. B. ABS, PA, PC, PE, PP, PUR, TPE, Silikone
• Naturstoffe, z. B. Holz, Papier, Flachs,
• Baumwolle
• Metalle
• Keramiken
• Textilien
• Gläser