PLASMAANLAGEN - STANDARDANLAGEN

[ TETRA-30-EASY TO CLEAN]

EASY TO CLEAN -Schicht

Es handelt sich hier um eine Pflegeleichtbeschichtung, die den unvermeidlichen Putzvorgang erleichtern, angenehmer machen und evtl. Verschleiß durch den Putzvorgang in Grenzen halten soll. Pflegeleichtschichten haben in der Regel stark ausgeprägte Öl-abweisende und zusätzlich idealerweise auch reibungsmindernde Eigenschaften. Typische Einsatzgebiete sind Gegenstände mit hoher Anmutung (moderne Handys) oder optischer Funktion, die Körperkontakt ausgesetzt sind. Klassische Fälle sind entspiegelte Brillengläser, die nach Anschmutzen mit Körperfett oder -öl ihre dekorativen Eigenschaften verlieren und schwerer zu durchschauen sind sowie vergütete präzisionsoptische Linsen von Kameras und Sportoptik, deren Abbbildungsleistung eine schmutzfreie Oberfläche erfordert..

Als Maß für die Ölabweisung kann die Oberflächenenergie (typischerweise <20 mN/m) oder der Randwinkel gegen Wasser (sollte >100° sein) herangezogen werden. Eine Ausdehnung von Flecken kann in diesem Fall begrenzt werden und sie lassen sich leichter von der Oberfläche entfernen.

Der Wischvorgang wird durch Reibungsminderung entsprechend eingestellter Easy-to-clean-Schichten erleichtert. Für die Reibungsminderung  gibt es noch keinen anerkannten Test.

Zur Veranschaulichung kann man einen geeignet geformten, mit Easy-to-clean-Schicht versehenen Körper, bspw. optische Linsen von einem Fernglas, Zielfernrohr, Brillenglas oder dergl., von einer mit grobem Baumwollstoff bespannten, schiefen Ebene herunterrutschen lassen und die hierzu notwendige Neigung als Abrutschwinkel bestimmen. Beschichtetes Flachglas, bspw. für die Abdeckung von  Displays, Bildern, oder Auflagescheiben von Fotokopierern oder Scannern werden als schiefe Ebene verwendet und ein balliger, mit grobem Baumwollstoff bespannter Prüfkörper hinabgleiten gelassen.

Da Easy-to-clean-Schichten für wischende Reinigung gedacht sind, müssen sie ihrerseits wischfest sein. Zur Prüfung dieser Eigenschaft wird üblicherweise zunächst der Randwinkel des beschichteten Gegenstands bestimmt. Anschließend wird ein mit Gummi hinterlegtes und ca. 2,5 kg belastetes Stück Stoff in einer oszillierenden Bewegung  in mehreren tausend Hüben über den beschichteten Gegenstand gezogen.

Dies ist bei optischen Gläsern allgemein kein Problem, sofern diese aus Mineralglas bestehen. Denn in diesem Falle können Entspiegelungsschichten bei erhöhter Temperatur aufgebracht werden, wodurch sie recht kompakt und stabil ausfallen. Problematischer sind hartlackierte Brillengläser aus Kunststoffen, die keine hohen Termperaturen zulassen. Hierauf aufgedampfte Schichten sind meist recht rauh. Wenn sie unzureichend beschichtet sind oder beim Wischtest die Pflegeleichtschicht abgerieben ist, werden aus der rauen Oberfläche der Antireflexbeschichtung Partikel herausgerissen, die dann im weiteren Verlauf des Wischtests zu katastrophalem  Zusammenbruch der Entspiegelungsschichten und sogar zur Beschädigung des Lackes führen können. Hartlackierte und antireflexbeschichtete Kunststoffbrillengläser halten dem Wischtest keine 1000 Hübe stand, da sie vorher völlig zerstört werden. Guter Standard für easy-to-clean-Beschichtungen ist, dass der Randwinkel nach 5000 Hüben nicht mehr als 5° abnimmt.

Pflegeleichtschichten haben also in der Regel stark ausgeprägte ölabweisende und zusätzlich auch reibungsmindernde Eigenschaften. Das gewünschte Eigenschaftsprofil ist insgesamt folgendes:

• Möglichst geringe Oberflächenenergie, ausgedrückt als hoher Randwinkel gegen Wasser (bspw. 107°) und Kohlenwasserstoffe (z. B. Heptan: 35° oder Mineralöl für Motoren oder Vakuumpumpen: 92°).
• Möglichst niedrige Reibung gegenüber Wischmedien, bspw. charakterisiert durch den Abrutschwinkel der Gläser auf einer stoffbespannten schiefen Ebene
• Optische Neutralität durch geringe Dicke im Bereich von wenigen nm.
• Hohe Dauerhaftigkeit, insbesondere gegen Lösemittel und Wischen  

Die gewünschten Gebrauchseigenschaften wie Oleophobie und leichte Wischbarkeit werden über die Struktur und Länge der Kettenmoleküle vorgegeben. Hierbei steigen Hydro- und Oleophobie üblicherweise in der folgenden Reihenfolge (entsprechend abnehmender Oberflächenergie:

Kohlenwasserstoffe       < Silikone               < Fluorsilikone             < Fluorkohlenstoffe

(ca. 32 mN/m)               (ca. 25 mN/m)     (16 - 19 mN/m)                (15 - 19 mN/m)

Die Reibung der Schichten gegen Wischtücher nimmt üblicherweise mit der Kettenlänge ab.. Die thermische Stabilität nimmt allgemein in der o .a. Reihenfolge zu, allerdings auch der Preis für die Beschichtungsmaterialien. Hierbei ist jedoch zu bedenken, dass das Beschichtungsmaterial zur Herstellung nur weniger nm "dicker" Schichten in sehr geringen Mengen verwendet wird. Dies ist gewollt, da andenfalls die Schichten die Eigenschaften der sorgsam ausgetüftelten, optischen Veredelungsschichten verändern würden. Wegen der geringen Schichtdicke können die Schichten auch getrost (und werbewirksam) als "Nanoschichten" bezeichnet werden

Die günstigen Gebrauchseigenschaften bleiben aber nur erhalten, solange die Kettenmoleküle nicht von der Oberfläche abgerieben werden. Deshalb müssen sie über geeignete, funktionelle Gruppen möglichst fest angebunden werden. Hierbei ist es vorteilhaft, über die Endgruppen eine kovalente chemische Anbindung an die Oberfläche der Werkstücke herzustellen. Dies ist im Falle von SiO₂-Oberflächen (wie bei Antireflex-Beschichtungen) durch eine chemische Kondensationsreaktion ohne weiteres machbar.

Anti-Finger-Print-Beschichtung

Auf vielen, insbesondere metallischen oder hochglanzlackierten Oberflächen wirken Fingerabdrücke besonders häßlich und sind von mattierten Metalloberflächen auch besonders schwer zu entfernen. Zur Abhilfe dienen ölabweisende (Anti-Fingerprint-) Beschichtungen mit besonders niedriger Oberflächenenergie (< 15 mN/m), die Fingerabdrücke von vorneherein weniger annehmen.

Anti-Fingerprint-Schichten empfehlen sich für alle Gegenstände mit dekorativem Anspruch und häufigem Körperkontakt, also hochwertige Küchen- und Einrichtungsgegenstände (Türbeschläge, TV-Geräte), Sanitärausstattung ( insbesondere Wasserarmaturen und Spiegel) aber auch Jagd- und Sportwaffen; dazu Sporttrophäen wie Pokale.

Video Teil 1 - Coating

Neue, kombinierte Anlage zur Herstellung von Pflegeleicht- und Anti-Fingerprint-Schichten.

Zur vollen Ausnutzung der prozesstechnischen Möglichkeiten wurde bei Diener electronic eine neue Anlage entwickelt. Gegenüber dem Stand der Technik bietet die Anlage erweiterte Möglichkeiten, da sie Plasma- und Aufdampftechnik kombiniert:  

Plasmaverfahren:

1. Reinigung von Metall- Keramik- und  Glasoberflächen vor Auftrag der Pflegeleichtschicht. Hierdurch wird eine optimal haftende und lückenlose Pflegeleichtschicht ermöglicht.
2. Vorbeschichtung mit SiO_x-Schichten zur sicheren Anbindung der oleophoben Kettenmoleküle. Hierdurch wird die feste Verankerung von Pflegeleichtschichten auch auf Werkstoffen ermöglicht, die sich sonst nicht dauerhaft beschichten lassen, bspw. Kunststoffe.
3. Synthese der Oleophobmaterialien direkt auf der Oberfläche. Hierin liegt ein erhebliches Einsparpotential, denn die Monomeren sind in aller Regel deutlich billiger als die daraus hergestellten Polymeren.

Hierzu ist die Anlage als Standard mit einer wirkungsvollen LF-(kHz)-Plasmaquelle ausgestattet, kann wahlweise aber auch mit einer HF-(13,56 MHz)- oder Mikrowellen-(2,45 GHz)-Quelle geliefert werden. Zur Zuführung der Prozessgase und zur Steuerung und Regelung der Anlagenparameter kann als Option das gesamte Baukastensystem der Firma herangezogen werden. Selbstverständlich sind auch die zum Schutz der Pumpen vor aggressiven Medien notwendigen Komponenten der Firma verfügbar.

Video Teil 2 - Rutschtest

Aufdampfverfahren:

1. Eindampfen schwer flüchtiger Substanzen in einen Plasmaprozess ist im Gegensatz zum allgemeinen Stand der Technik jederzeit möglich.
2. Davon unabhängig dampft ein spezieller Verdampfer eine in einem Festkörper vorportionierte Pflegeleichtsubstanz unbeschadet vom Plasmaprozess anschließend an diesen temperaturkontrolliert ab.

Hierzu verfügt die Anlage über einen leistungsfähigen Verdampfer innerhalb der Prozesskammer.der das Aufdampfgut vor Beschädigung durch vorher ablaufende Plasmaprozesse schützt.

Die Prozesskammer der Anlage ist mit einer wirkungsvollen, gleichmäßigen Heizung versehen, um unnötigen Verbrauch von Pflegeleichtsubstanz  durch Kondensation an der Wand zu vermeiden und die Ausnutzung des Materials zu verbessern.
Die Anlage ist wahlweise auch mit der bekannten PC-Steuerung von Diener electronic erhältlich, die  über eine klar übersichtliche und leicht zu bedienende Bedieneroberfläche einen vollautomatischen Prozessablauf und dessen lückenlose Dokumentation ermöglicht.

Technische Daten:

Merkmale der mit der Maschine herstellbaren Easy-to-clean-- bzw. Anti-Fingerprintschichten:

Video Teil 3 - Anti Fingerprint Coating

Lotus-Effekt-Schichten

Der Lotuseffekt beruht auf einer niedrigen Oberflächenenergie zusammen mit einer feinststrukturierten und damit stark vergrößerten Oberfläche. Die Schmutz-abweisenden Eigenschaften der Oberfläche werden hierdurch so gesteigert, dass sich  Anschmutzungen kaum noch mit der Oberfläche verbinden  und eher von abrollenden Wassertropfen weggetragen werden. Der Effekt konnte an entsprechend präparierten Oberflächen demonstriert werden, findet allerdings nur begrenzte, technische Anwendung, speziell dort, wo mit ablaufendem Wasser gerechnet werden kann und nicht gewischt wird. Letzteres ist wichtig, da durch das Wischen die Mikro- und Nano-Strukturen der Oberfläche geschädigt werden können.

Selbstreinigende ("no-clean"-) Schichten