Please activate JavaScript!
Please install Adobe Flash Player, click here for download
ePaper created 2014-04-10, 13:39:30 | version 1.30.00
10 0 Aufwendige Freibewitterung für neue Materialien Die Produktentwicklungszyklen für neue Lacke und andere polymere Materialien sind vor allem aufgrund der verwende- ten Testverfahren sehr aufwendig, teuer und langwierig. Die Materialoberflächen, insbesondere solche für Außenanwen- dungen, müssen auf Freibewitterungsständen über mehre- re Monate oder gar Jahre, alternativ über mehrere tausend Stunden in Klimakammern mit Strahlquellen, hinsichtlich ihrer Witterungsbeständigkeit geprüft werden. Handelt es sich um zertifizierte Freibewitterungsstände, so sind die dafür not- wendigen Prüfeinrichtungen quasi ständig mit Proben belegt und es ist für die Entwickler schwierig, kurzzeitig Prüfplätze für Neuentwicklungen zu erhalten. Alternativ dazu gibt es am Markt Bewitterungsgeräte, mit denen diese Tests schneller durchgeführt werden können. Dennoch betragen die Testzy klen auch hier einige tausend Stunden. Zudem fallen wäh- renddessen erhebliche laufende Kosten für Strom und Strahl- quellen an. In beiden Fällen entstehen große Verzögerungen in der Materialentwicklung. Um Produktinnovationen schneller entwickeln und auf den Markt bringen zu können, sollten neue Testverfahren entwi- ckelt werden, die es ermöglichen, innerhalb kürzester Zeit und unter geringem Energieeinsatz Schadbilder an Polymerober- flächen zu erhalten, die mit den konventionellen zertifizierten Verfahren erreicht werden. Nachahmung der Freibewitterung durch Plasmaverfahren Hierfür sind plasmabasierte Verfahren besonders vielverspre- chend. Das Plasma dient in diesem Fall als Strahlungs- und Teilchenquelle. Die Einwirkung von Strahlung, Temperatur, Erosion und Feuchte sowie die dadurch induzierten Verän- derungen auf den Oberflächen von Polymeren können mit Plasmaverfahren in einem einzigen Prozessschritt eingestellt werden. Die zu testenden Oberflächen befinden sich zur Be- handlung in einer zuvor gezielt eingestellten Atmosphäre. Durch das Zünden eines Plasmas werden Atome und Mole- küle in der Gasphase angeregt und teilweise ionisiert, vor- handene Moleküle werden fragmentiert und somit chemisch aktiviert. Viele Teilchen werden im Plasma angeregt und rela- xieren unter Lichtemission, so dass ein breites elektromagne- tisches Spektrum erhalten wird. Es finden radikalchemische sowie photochemische Reaktionen in der Plasmaphase und auf der Oberfläche der Proben statt, die dem Plasma ausge- setzt sind. Des Weiteren können, falls erwünscht, Plasmaionen eingesetzt werden, um die Oberfläche zu erodieren. Die Zu- sammensetzung der Plasmen kann über die Prozessparameter (Druck, eingekoppelte Plasmaleistung, Gasfluss und Gasart, Behandlungszeit) gesteuert werden. Abb. 1 veranschaulicht die Zahlenverhältnisse der im Plasma erzeugten Teilchen für ein Niederdruckplasma. SCHNELLTESTVERFAHREN ZUR MATERIALCHARAKTERISIERUNG – PLASMABEWITTERUNG VON OBERFLÄCHEN Dr. rer. nat. Jakob Barz 1 CHEMIE ∼RF Anpassungs- netzwerk Elektrode e– R• M* Radikale Elektronen Ionen UV-Strahlung angeregte Teilchen Vakuumkammer ~105 Teilchen / (s·nm2 ) 2 – 20 Ionen / (s·nm2 ) ~100 Radikale / (s·nm2 ) ~100 metastabile Teilchen / (s·nm2 ) –0,2 mbar Elektrode Substratoberfläche Plasma e– e– M* M* M* R• R• R• e– 1 cm 5·1015 Teilchen / s 1010 – 1011 Ionen / cm3 1011 – 1013 metastabile Teilchen / cm3 Kathodenfall Prozessgas 1 Prozessgas 2 Kühlfalle Pumpe