Plasma statt Chemie - NanoCraft Coating GmbH

INNOVATION OBERFLÄCHENTECHNIK
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PLASMA
STATT CHEMIE
EINE UMWELTREVOLUTION BEIM COIL COATING VERSPRICHT DAS UNTERNEHMEN
PLASMATREAT MIT SEINER ATMOSPHÄRENDRUCK-PLASMATECHNOLOGIE »OPENAIR«. ZUR
VORBEHANDLUNG VON ALUMINIUMBANDWARE ERSETZT SIE DIE CHEMIE — VOLLSTÄNDIG.
_ Unzählige Tonnen von Nasschemikalien,
Millioneninvestitionen für die Abwasserentsorgung
aufgrund der Vorreinigung
von Aluminiumbändern — ist das bald
Schnee von gestern? Der korrosive Angriff
von Oberfl ächen, Restkontaminationen
von Walzölen und die aus dieser Situation
heraus bis heute angewandten umweltbelastenden
und energieintensiven Vorbehandlungsverfahren
stellen bei der Verarbeitung
von Aluminium die häufigsten
Probleme dar. Mit der atmosphärischen
Plasmatechnologie »Openair« des System-
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entwicklers Plasmatreat, Steinhagen, wurde
zusammen mit der Griesser AG,
Schweiz, und dem deutschen Forschungsinstitut
Nanocraft erstmals ein Verfahren
entwickelt und nun in Betrieb genommen,
bei dessen Anwendung die benannten Probleme
völlig eliminiert werden.
Die Technik bewirkt die mikrofeine Reinigung
von Aluminiumbandware vor dem
Auftragen der Konversionsschicht (Chem-
Coater) und ersetzt umweltbelastende,
nasschemische Prozesse im Reinigungsprozess
vollständig. Bahnbrechende Inno-
vationen haben meist die Vision eines Einzelnen
zum Ursprung: Branko Vasiljevic,
Projektleiter Bandbeschichtung und langjähriger
Mitarbeiter des größten Schweizer
Aluminiumrolladen-Herstellers, der
Griesser AG, Aadorf, träumte bereits vor
fünf Jahren von dem Bau einer neuen, absolut
umweltfreundlichen Lackierstraße,
die zudem nicht nur schneller sein sollte
als die alte, sondern auch die Reinigung
der Aluminiumbänder inline ermöglichen
und damit viel Platz ersparen würde. Vasiljevic
ist von den Möglichkeiten der relativ

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1 _ Die neue 49 m lange Coil-Coating-Anlage
der Griesser AG setzt mit Verzicht auf
eine Reinigungsstraße einen Meilenstein in
der Anlagentechnik. 2 _ Der elektrisch
neutrale Plasmastrahl ermöglicht die mikro-
feine Reinigung, hohe Aktivierung und
hauchdünne Beschichtung von Oberfl ächen.
(Bilder: Plasmatreat) 3 _ Mit der Verwirk-
lichung seiner Vision einer umweltfreund-
lichen Vorreinigung im Coil-Coating-Prozess
landete Projektleiter Branko Vasiljevic
einen Welterfolg. (Bild: Blue Rondo Interna-
tional)
jungen »Openair«-Plasmatechnologie be- Energieniveau. Der Energieeintrag erfolgt und erzeugen mithilfe eines in der Düse
geistert. In Christian Buske, geschäftsfüh- über die Aggregatzustände fest, fl üssig gezündeten Lichtbogens und des Arbeitsrender
Gesellschafter von Plasmatreat, und gasförmig. Wird mittels elektrischer gases Luft ein Plasma, das potenzialfrei
findet er einen ebenso engagierten Part- Entladung zusätzlich Energie in die gasför- auf das zu behandelnde Produkt strömt.
ner, der bereit ist, neue Wege zu gehen mige Materie eingekoppelt, entstehen Es besitzt ausreichend angeregte Teil-
und gemeinschaftlich die Integration der elektronisch angeregte Zustände. Dabei chen, um gezielte Effekte auf der Oberfl ä-
Plasma-Vorbehandlung in die neue La- können Elektronen die Schale von Atomen che einzuleiten. Die Düsen werden mit
ckierstraße von Griesser zu erproben. verlassen und es kommt zu Bindungsbrü- Luft, gegebenenfalls auch mit einem anchen.
Dies führt zur Bildung von freien deren Prozessgas, sowie mit Hochspan-
DER 4. AGGREGATZUSTAND
Elektronen, Ionen und Molekülfragmenten. nung betrieben.
Erst das von Plasmatreat entwickelte und Als besonderes Merkmal ist der austre-
Plasmatreat hält ein Patent auf das Ver- patentierte potenzialfreie Atmosphärentende Plasmastrahl elektrisch neutral, wofahren,
bei dem die üblichen kostenintendruckplasma-Verfahren Openair machte durch sich die Anwendbarkeit stark erweisiven
chemischen Reinigungsprozesse, um die Nutzung dieses 4. Aggregatzustandes tert und vereinfacht. Seine Intensität ist
das Material von Ölen und Fetten zu be- vor rund 10 Jahren industriell nutzbar: so hoch, dass Bearbeitungsgeschwindigfreien
und somit eine gute Haftung der Durch die Entwicklung und den Einsatz keiten von mehreren 100 m/min erreicht
Beschichtungen zu gewährleisten, entfal- von Plasmadüsen gelang es, den bis dahin werden können. Das Openair-System ist
len. Die Blechbahnen werden damit nicht industriell kaum genutzten Aggregatzu- durch eine dreifache Wirkung gekenn-
nur umweltfreundlich, sondern auch sehr stand erstmals in Produktionsprozessen zeichnet: Es aktiviert die Oberfl äche durch
wirtschaftlich gereinigt. Benötigt werden auch inline einzusetzen.
gezielte Oxidationsprozesse, entlädt ers-
allein Luft und Strom. Plasma kennzeich- Die auf einem Düsenprinzip basierenden tere gleichzeitig und bewirkt eine mikronet
eine Materie auf hohem instabilen Systeme arbeiten bei Atmosphärendruck feine Reinigung und hohe Aktivierung ➔
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der Oberflächen von Metallen, Kunststoffen
und Glas. Der wirtschaftliche Aspekt:
Die verwendeten Düsensysteme können
vom Anwender immer inline, also direkt in
die neue oder auch bereits bestehende
Fertigungslinie, integriert werden.
DIE FORSCHUNG
Das von Griesser beschlossene Unterfangen
erfordert jedoch noch einiges an Forschungsarbeit.
So muss lange am Verfahren
entwickelt und gefeilt werden, bevor
die Plasmareinigung ebenso effektiv funktioniert
wie das zuvor eingesetzte chemische
Reinigungsverfahren. Gleiches gilt
für eine zuverlässige Haftung für die nachfolgenden
Beschichtungen. Da die ersten
Feldversuche keine akzeptablen und auch
wenig viel versprechende Ergebnisse liefern,
entschließt sich Vasiljevic, das deutsche
Unternehmen Nanocraft aus Engen
mit einer Studie zum Thema »plasmabehandelte
Aluminiumbleche« zu beauftragen.
Als Ableger des Max-Planck-Institutes
und unabhängiger Forschungsdienstleister
ist Nanocraft mit aufwendig entwickelten
Methoden aus der Rastersondenmik-
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roskopie in der Lage, Oberfl ächen sowohl
konventionell, d.h. topografi sch elastisch,
als auch chemisch sensitiv bis zur molekularen
Auflösung abzubilden. Nanocraft
führt die Prüfung der von Plasmatreat entwickelten
Systeme für die Reinigung und
Aufbereitung der Aluminiumbahnen bei
Griesser aus.
EIN ÜBERZEUGENDES ERGEBNIS
Unter Federführung von Nanocraft-Geschäftsführer
Dr. Sabri Akari wird die Anwendbarkeit
von Atmosphären-Plasma in
der Serienfertigung sowie seine Wirksamkeit
bei der Vorbehandlung, d.h. der Reinigung
und Aktivierung von zu lackierenden
Oberflächen wie beim Coil Coating, nachgewiesen.
Bei den Versuchen wird die konventionelle
chemische Vorbehandlung als
Referenzsystem genutzt. Unter Berücksichtigung
der zu optimierenden Material-
Plasmaparameter (Plasmafokus, Intensität/Energieeintrag)
kann eine deutliche
Überlegenheit gegenüber konventionellen
Vorbehandlungsmethoden aufgezeigt
werden: Die Plasma-Vorbehandlung erzielt
dabei in allen Bereichen deutlich bessere
4 und 5 _ Die 2 m lange Openair-Plasmaanlage mit 48 Plasmadüsen sorgt für die beidseitige
mikrofeine Bandreinigung. 6 _ Bei einer Geschwindigkeit von 40 m/min lenken Einzeldüsen
den intensiven Plasmastrahl auf das Band. (Bilder: Plasmatreat) 7 _ Durch das Openair-
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