Plasmakäsittely

Plasmakäsittely on pintojen käsittelymenetelmä, jossa materiaali altistetaan plasman sisältämiä reaktiivisia osia. Tällä käsittelyllä voidaan muuttaa pinnan kemiallista koostumusta ja/tai fysikaalisia ominaisuuksia, kuten adhesiota, kosteutta kestävyyttä ja pinnan energiatasoa, ilman että koko materiaalin koostumus muuttuu.

Plasman koostumus muodostuu ioneista, elektroneista, radikaaleista sekä UV-säteilystä. Pinnan kanssa tapahtuu puhdistusta ja epäpuhtauksien poistumista sekä kemiallista funktionalisoitumista: pintaan voidaan sitoa reaktiivisia ryhmiä kuten hydroksyyl-, karboksyyl- tai aminoryhmiä, mikä parantaa pinnan energiatasoa sekä kosteutta ja adhesiota. Prosessi on tyypillisesti matalalämpötilainen, joten se soveltuu lämpöherkille materiaaleille kuten polymeeri-pohjaisille pinnoille.

Tyypit ja laitteet: Plasmakäsittelyä voidaan toteuttaa alipaineplasmoissa (glow discharge), joissa käytetään RF- tai DC-energiaa, sekä ilmakehässä toimivissa plasmoissa kuten dielectric barrier discharge (DBD) ja plasmapäissä. Käytettäviä kaasuja ovat happi, typpi, argon tai niiden seokset. Prosessi voi olla jatkuva tai pulssittainen.

Vaikutukset pinnalle: Seurauksena pinnan energian kohoaminen sekä kemiallinen muokkaus. Se poistaa epäpuhtauksia ja voi parantaa märkäkykyä sekä adheesiota muihin materiaaleihin. Muutokset ovat tyypillisesti pinnallisia, ulottuen nanometreistä mikrometreihin.

Sovellukset: Käytetään laajalti muovien pinnan esikäsittelyyn parantamaan tulostus- ja liimausominaisuuksia, pakkausteollisuudessa, elektroniikassa sekä lääketieteellisten ja tekstiilialan tuotteiden valmistuksessa. Se soveltuu erityisesti lämpöherkille materiaaleille ja kuiville prosesseille sekä pintojen puhdistukseen.

Rajoitteet ja turvallisuus: Tehokkuus riippuu pinnasta ja käsittelyn parametreista; muokkauksen syvyys on rajallinen ja hydrofiilisyyden palautuminen voi tapahtua ajan myötä. Laite- ja käyttökustannukset sekä kaasujen ja sähkön käyttö ovat huomioitavia. Plasmaprosessiin liittyy otsonin ja muiden reaktiivisten kaasuja syntyvän ilmanvaihdon sekä turvallisuusvaatimusten tarve.