Der Schlauch wird selbst zur Plasmakammer

Mit Plasma kann man Oberflächen feinstreinigen, aktivieren, ätzen und beschichten. Es kann auf fast allen Materialien eingesetzt werden. Da sich das Plasma im Normalfall den „bequemsten“ Weg sucht, ist die Spaltgängigkeit eher gering. Während Bohrungen noch relativ leicht und gut mit Plasma erreicht werden, muss bei der Innenbehandlung von Schläuchen und Kathetern mehr Aufwand betrieben werden.

Die sinnvollste Methode ist, das Plasma im Schlauch selbst zu generieren. Versuche, die in einer Vakuumkammer stattfanden und bei denen die Elektrode in den Schlauch eingeführt wurde, waren zwar vielversprechend, aber nur begrenzt für die Produktion tauglich. Atmosphärische Plasmen eignen sich aufgrund der geringen Spaltgängigkeit ebenfalls nicht für die Schlauchinnenbehandlung. Die zu überwindende Schwierigkeit besteht also in der Erstellung einer Anlagenkonzeption, bei der der Schlauch selbst die Kammer bildet und das Plasma durch den gesamten Schlauch hindurch geht. Zudem muss sichergestellt werden, dass bei der Verwendung der Anlage keine Gefahr für die Mitarbeiter entsteht.

Die Niederdruck-Plasmaanlage besteht aus einer Vakuumkammer, einem Hochfrequenzgenerator, Elektroden, einer Gaszufuhr sowie einer Vakuumpumpe. Das zu behandelnde Werkstück wird auf einem Warenträger in die Kammer gebracht, danach wird die Kammer evakuiert. Wenn ein Prozessdruck von 0,1 bis 0,5 mbar erreicht ist, wird das Prozessgas zugelassen und der Generator eingeschaltet. Über die in der Vakuumkammer befindliche Elektrode wird die Leistung des Generators weitergeleitet. Durch das Zünden des Generators wird das Prozessgas angeregt, die Elektronen erhalten eine höhere kinetische Energie und es entstehen Ionen, Molekülfragmente und freie Elektronen (Radikale). Diesen Effekt nennt man Plasma. Ein Nebeneffekt ist die Entstehung von UV-Licht, welches das Plasma als blauviolettes Leuchten sichtbar macht.

Durch die Plasmabehandlung wird die Oberfläche von organischen Resten gereinigt und dabei gleichzeitig aktiviert und im Nanometer-Bereich aufgeraut. Bei Bedarf ist es auch möglich, die Oberflächen bis in den sichtbaren Bereich anzuätzen. Dies zeigt sich dann durch eine matte Optik der Oberfläche. Empfindliche Teilbereiche können durch eine Ätzmaske geschützt werden.

Während des gesamten Prozesses wird frisches Prozessgas zugeführt. Durch Abpumpen bleibt der Prozessdruck stabil. So wird sichergestellt, dass der Wirkungsgrad des Plasmas nicht nachlässt und ständig neue Ionen zur Verfügung stehen. Nach der Behandlung wird die Kammer belüftet und das Werkstück kann ohne weitere Bearbeitung in den nächsten Produktionsschritt übergehen.

Mit dem Prototyp HV Pulse Generator 400Hz / 25kV ist der Diener electronic GmbH & Co, Ebhausen, ein Aufbau zur Schlauchinnenbehandlung gelungen. Der Schlauch selbst bildet die Plasmakammer und ist an beiden Seiten mit je einer Elektrode verbunden. An der geerdeten Seite sind die Pumpe und ein Sicherheitselement angeschlossen, welches verhindert, dass Spannung und Plasma in die Pumpe gelangen. An der Spannungsseite sind die Elektrode und die Gaszufuhr angebracht. Die Schläuche werden einzeln und manuell angeschlossen und behandelt. Der Hochspannungspulsgenerator ist auf eine Frequenz zwischen 10 und 400 Hz einstellbar.