พลาสมา

สอบถามไปยังผู้ให้บริการ

พลาสมา

ภายในเวลาเพียงสองทศวรรษ กระบวนการพลาสมาได้กลายเป็นเครื่องมืออเนกประสงค์สำหรับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมในหลายภาคส่วนและสาขาเทคโนโลยีต่าง ๆ โดยถูกนำมาใช้ในงานหลากหลายด้าน เช่น การรักษาพื้นผิว, การทำความสะอาดและการเคลือบผิว รวมถึงการกระตุ้นพลาสติก การกัดโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ และอื่น ๆ อีกมากมาย

ตามนิยาม พลาสมาคือก๊าซที่ถูกไอออไนซ์บางส่วน ซึ่งมักถูกเรียกว่าสถานะที่สี่ของสสาร ปรากฏการณ์เช่นฟ้าผ่าหรือแสงเหนือ (aurora borealis) เป็นพลาสมาที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ในทางเทคนิค พลาสมาสามารถสร้างขึ้นได้โดยการประยุกต์ใช้สนามไฟฟ้า

พลาสมาได้รับความสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากคุณสมบัติทางฟิสิกส์และเคมีของมัน มันสร้างอนุภาคและเรดิคัลที่ถูกกระตุ้นอย่างสูง ซึ่งสามารถก่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาวะปกติ ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิของชิ้นงานที่กำลังได้รับการรักษาสามารถรักษาให้อยู่ในระดับต่ำมากได้

ไอออนที่ถูกเร่งความเร็วสูงในพลาสมาทำให้สามารถนำไปใช้ในกระบวนการต่าง ๆ เช่น การสปัตเตอร์ริ่ง

ด้วยคุณสมบัติทางฟิสิกส์และเคมีทั้งหมดนี้ ทำให้พลาสมาเล่นบทบาทที่โดดเด่นอย่างยิ่งในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม

การกระตุ้นด้วยพลาสมา

การกระตุ้นพื้นผิวพลาสติกเป็นการประยุกต์ใช้เฉพาะทางของเทคโนโลยีพลาสมา ในบริบทนี้ การกระตุ้นหมายถึงการเพิ่มพลังงานพื้นผิว ซึ่งส่งผลให้คุณสมบัติการยึดติดดีขึ้น และตามมาด้วยความสามารถในการเปียกตัว มุมสัมผัสของหยดน้ำบนพลาสติกเป็นตัววัดการยึดติดที่นิยมใช้

ในหลายกรณี โพลิเมอร์มีพลังงานผิวต่ำหรือมีคุณสมบัติไฮโดรโฟบิก ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาได้ เช่น เมื่อใช้สีน้ำ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องปรับสภาพพื้นผิวให้เหมาะสมก่อนการทาสีหรือการพิมพ์ พลาสมาได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงในการบรรลุเป้าหมายนี้ การกระตุ้นด้วยพลาสมาจึงเป็นทางเลือกแทนสารส่งเสริมการยึดติดแบบดั้งเดิม

นอกจากนี้ ยังแทบไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับรูปทรงของชิ้นงานหรือประเภทของโพลิเมอร์ เนื่องจากอุณหภูมิไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกระบวนการ นอกจากนี้ ภูมิประเทศของพลาสติกยังคงแทบไม่เปลี่ยนแปลง; มีเพียงชั้นโมโนเลเยอร์ชั้นนอกสุดเท่านั้นที่ได้รับการปรับเปลี่ยน

สำหรับกระบวนการกระตุ้น พลาสมาโดยทั่วไปประกอบด้วยออกซิเจน แม้ว่าบางครั้งอาจใช้ไนโตรเจนหรือแอมโมเนีย เมื่อใช้ออกซิเจน สามารถปรับเปลี่ยนโพลิเมอร์ให้สร้างกลุ่มไฮดรอกซิล คาร์บอกซิล หรือเปอร์ออกไซด์บนพื้นผิวได้ ในทางกลับกัน หากใช้ไนโตรเจนหรือแอมโมเนีย จะเกิดกลุ่มเอมีนหรืออิมีน ซึ่งอาจมีความสำคัญสำหรับการใช้งานบางประเภท กลุ่มที่มีขั้วและชอบน้ำเหล่านี้ช่วยปรับปรุงความสามารถในการเปียกของพื้นผิว กระบวนการกระตุ้นโดยทั่วไปใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาที หลังการกระตุ้น ชิ้นงานจะพร้อมสำหรับการประมวลผลต่อทันที ซึ่งอาจทำได้ภายในระบบพลาสมาเดียวกันได้

พื้นที่การประยุกต์ใช้ทั่วไปของกระบวนการที่ได้รับการยอมรับนี้คือการเตรียมพื้นผิวชิ้นส่วนพลาสติกในอุตสาหกรรมยานยนต์ เช่น บัมเปอร์ที่เคลือบสี

ข้อดีบางประการในภาพรวม

กระบวนการ

ความยึดติดที่ดีมาก
ความสม่ำเสมอที่ดีขึ้น
ความเสถียรของกระบวนการสูง
การควบคุมกระบวนการที่ง่าย
เหมาะสำหรับวัสดุที่ไวต่ออุณหภูมิ

ความคุ้มค่า

ไม่มีค่าใช้จ่ายในการกำจัด
ไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนการอบแห้ง
การใช้ก๊าซพลาสมาต่ำ
ไม่จำเป็นต้องใช้ไพรเมอร์

ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อม

ไม่มีตัวทำละลาย
ไม่มีของเสียอันตราย
ความเข้ากันได้กับสิ่งแวดล้อมแบบบูรณาการ

การทำความสะอาดด้วยพลาสมา

การทำความสะอาดพื้นผิวเป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันที่เทคโนโลยีพลาสมาเสนอขึ้น โดยใช้วิธีการสร้างพลาสมาต่าง ๆ เพื่อวัตถุประสงค์นี้ วิธีที่นิยมใช้มากที่สุดคือการใช้แรงดันไฟฟ้าสลับความถี่สูง (40 kHz หรือ 13.56 MHz) และการกระตุ้นด้วยคลื่นไมโครเวฟ ส่วนผสมก๊าซทั่วไปประกอบด้วยออกซิเจน อาร์กอน และในบางกรณีอาจมีไฮโดรเจนและคาร์บอนเตตระฟลูออไรด์ (_CF₄) ด้วย ส่วนผสมนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของกระบวนการทำความสะอาด ซึ่งถูกกำหนดโดยประเภทของสิ่งปนเปื้อนและวัสดุที่กำลังได้รับการรักษา

แทบไม่มีข้อจำกัดใดๆ เกี่ยวกับวัสดุที่จะทำความสะอาด ดังนั้น พลาสติกที่ไวต่ออุณหภูมิจึงสามารถได้รับการบำบัดได้อย่างมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับโลหะ แก้ว และเซรามิก อย่างไรก็ตาม ระบบพลาสมาต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมกับงานเฉพาะที่กำลังดำเนินการอยู่เสมอ

ขึ้นอยู่กับส่วนผสมของก๊าซ พลาสมาจะทำหน้าที่เป็นสารออกซิไดซ์หรือสารรีดิวซ์ พลาสมาออกซิไดซ์มีประโยชน์ในการกำจัดสารปนเปื้อนอินทรีย์ (น้ำมัน, จาระบี) ในขณะที่พลาสมาลดออกซิเดชันเหมาะกว่าสำหรับการกำจัดสารตกค้างอนินทรีย์ (เช่น ออกไซด์ของโลหะ)

พื้นผิวเกือบทุกชนิดจะเกิดการปนเปื้อนในขั้นตอนการผลิตต่าง ๆ ชิ้นงานต้องได้รับการทำความสะอาดก่อนเข้าสู่ขั้นตอนการประมวลผลต่อไป เช่น การทาสี การบ่ม หรือการปิดผนึก
การทำความสะอาดด้วยพลาสมาเป็นวิธีที่ดีที่สุดเพื่อได้พื้นผิวที่สะอาดอย่างสมบูรณ์และปราศจากไขมัน

วิธีการทำความสะอาดแบบดั้งเดิมมักเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางเคมีแบบเปียก และประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอน (HC), ไฮโดรคาร์บอนคลอรีน (CHC) หรือสารทำความสะอาดที่รุนแรงที่ละลายในน้ำ สารเหล่านี้ทั้งหมดก่อให้เกิดปัญหาทางสิ่งแวดล้อมทั้งระหว่างการใช้งานและในขั้นตอนการกำจัดของเสีย การลดปริมาณของเสียทำได้โดยใช้วิธีที่เรียกว่า ‘end-of-pipe’ ซึ่งก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

ต่างจากการทำความสะอาดด้วยสารเคมีแบบเปียก การทำความสะอาดด้วยพลาสมาตรงตามข้อกำหนดสำหรับการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแบบบูรณาการ

เพื่อเข้าใจว่ากระบวนการทำความสะอาดด้วยพลาสมาทำงานอย่างไร เราต้องตรวจสอบพื้นที่ที่มีขนาดเล็กมากในระดับไมโครสโคป สิ่งที่เกิดขึ้นทันทีบนและที่พื้นผิวคืออะไร?

ในกรณีที่มีการปนเปื้อนสารอินทรีย์ ก๊าซพลาสมาจะประกอบด้วยออกซิเจนและอาร์กอน กระบวนการทำความสะอาดนี้เกิดจากสองกระบวนการรวมกัน ได้แก่ กระบวนการทางกายภาพและกระบวนการทางเคมี

ทางกายภาพ:
เมื่อชิ้นงานถูกวางบนแคโทดหรือต่อเป็นแคโทด ไอออนบวกจากพลาสมาจะถูกเร่งความเร็วไปยังชิ้นงานเนื่องจากสนามไฟฟ้าที่ถูกประยุกต์ใช้ เมื่อเกิดการชนกัน ไอออนจะขับอะตอมและโมเลกุลออกจากพื้นผิวผ่านการถ่ายโอนโมเมนตัมโดยตรง กระบวนการนี้อาจถูกอธิบายได้ว่าเป็น ‘การเล่นบิลเลียดกับอะตอม’

ทางเคมี:
ออกซิเจนที่ถูกกระตุ้นและไอออนออกซิเจนจะทำปฏิกิริยากับไฮโดรคาร์บอนเพื่อสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ สมการปฏิกิริยาที่ถูกต้องมีดังนี้:

ดังนั้น ไฮโดรคาร์บอนจึงถูกเปลี่ยนเป็นสารประกอบทางเคมีที่ค่อนข้างไม่เป็นอันตราย ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ (หากมี) สามารถกรองออกจากก๊าซไอเสียได้อย่างง่ายดายโดยใช้ตัวกรองคาร์บอนแอคทีฟ

การทำความสะอาดด้วยพลาสมาให้ประโยชน์หลายประการที่โดดเด่นในด้านกระบวนการ ความคุ้มค่าต่อต้นทุน ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และความปลอดภัยในการทำงาน:

กระบวนการ

ประสิทธิภาพการขจัดไขมันสูง
ประสิทธิภาพการแตกตัวสูง
การเตรียมผิวที่ดีสำหรับกระบวนการพลาสมาขั้นต่อไป เช่น การเคลือบ
ความเสถียรสูง
การควบคุมกระบวนการที่ง่าย
เหมาะสำหรับวัสดุที่ไวต่ออุณหภูมิ

ความคุ้มค่า

ไม่มีค่าใช้จ่ายในการกำจัดของเสีย
ไม่จำเป็นต้องมีกระบวนการอบแห้ง
การใช้ก๊าซพลาสมาต่ำ

ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม

ไม่ใช้ตัวทำละลาย
ไม่มีของเสียอันตราย
ความพยายามในการกำจัดของเสียน้อยที่สุด
การคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแบบบูรณาการ

สอบถามไปยังผู้ให้บริการ

หมวดหมู่
ข้อเสนอ

ประเทศ
เยอรมนี