플라즈마

공급업체에 문의하기

플라즈마

불과 20년 만에 플라즈마 공정은 수많은 산업 분야와 기술 분야에서 표면 처리, -세정 및 코팅은 물론, 플라스틱 활성화, 반도체 구조의 에칭 등 수많은 작업을 해결하고 있습니다.

정의에 따르면, 플라즈마는 부분적으로 이온화된 기체로, 종종 물질의 네 번째 상태라고도 불립니다. 번개나 북극광(오로라 보레알리스)과 같은 현상은 자연에서 발생하는 플라즈마입니다. 기술적으로는 전기장을 가함으로써 생성할 수 있습니다.

플라즈마는 그 물리적·화학적 특성 때문에 특히 주목받고 있습니다. 플라즈마 내에서는 고도로 여기된 입자와 라디칼이 생성되며, 이들은 정상적인 조건에서는 불가능한 화학 반응을 일으킬 수 있습니다. 동시에, 처리 대상인 공작물의 온도를 매우 낮게 유지할 수 있습니다.

플라즈마 내의 고도로 가속된 이온은 스퍼터링과 같은 응용을 가능하게 합니다.

플라즈마는 이러한 모든 물리적 및 화학적 특성 덕분에 과학 및 산업 기술 분야에서 탁월한 역할을 수행하고 있습니다.

플라즈마 활성화

플라스틱 표면의 활성화는 플라즈마 기술의 특수한 응용 분야입니다. 여기서 활성화란 표면 에너지를 증가시켜 접착 특성을 개선하고, 결과적으로 윤습성을 높이는 것을 의미합니다. 플라스틱 표면에 떨어진 물방울의 접촉각은 접착력을 측정하는 일반적인 지표입니다.

많은 경우 폴리머는 표면 에너지가 낮거나 소수성을 띠는데, 이는 예를 들어 수성 도료를 사용할 때 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 도장이나 인쇄 전에 표면을 개질해야 합니다. 플라즈마는 이러한 목적에 매우 효율적인 수단임이 입증되었습니다. 따라서 플라즈마 활성화는 일반적인 접착 촉진제를 대체할 수 있습니다.

또한 공정 중 온도가 크게 상승하지 않기 때문에, 가공물의 형상이나 폴리머의 종류에 있어 거의 제한이 없습니다. 게다가 플라스틱의 표면 형상은 거의 변하지 않으며, 최상층의 단일층만 개질됩니다.

활성화 공정에서 플라즈마는 일반적으로 산소로 구성되지만, 때로는 질소나 암모니아로 구성되기도 합니다. 산소를 사용할 경우, 표면에 하이드록실기, 카르복실기 또는 과산화기 그룹이 형성되도록 폴리머를 개질할 수 있습니다. 반면 질소나 암모니아를 사용하면 아민 또는 이미인 기가 형성되는데, 이는 특정 용도에서 유용할 수 있습니다. 이러한 극성 친수성 기는 표면의 습윤성을 향상시킵니다. 활성화 공정의 소요 시간은 일반적으로 몇 초에 불과합니다. 활성화 후, 가공물은 즉시 후속 가공을 진행할 수 있는 상태가 되며, 경우에 따라 동일한 플라즈마 시스템 내에서조차 이 작업이 가능할 수 있습니다.

이 확립된 공정의 대표적인 적용 분야는 자동차 제조 분야의 플라스틱 부품, 예를 들어 도장된 범퍼의 전처리입니다.

주요 장점 요약

공정

매우 우수한 접착력
더 나은 균일성
높은 공정 안정성
간편한 공정 제어
온도에 민감한 소재에도 적용 가능

경제성

폐기 비용 없음
건조 공정 불필요
플라즈마 가스 소비량 적음
접착 프라이머 불필요

환경 친화성

용제 무함유
유해 폐기물 없음
통합된 환경 친화성

플라즈마 세정

표면 세정은 플라즈마 기술이 제공하는 응용 분야 중 하나입니다. 이를 위해 다양한 플라즈마 생성 방법이 사용됩니다. 가장 일반적으로 사용되는 방법은 고주파 교류 전압(40 kHz 또는 13.56 MHz)을 인가하거나 마이크로파로 플라즈마를 유도하는 것입니다. 일반적인 가스 혼합물에는 산소, 아르곤, 그리고 때로는 수소와 사플루오르탄소(_CF4)가 포함됩니다. 이 혼합물은 오염 물질의 종류와 처리 대상 재료에 따라 달라지는 세정 공정의 특정 요구 사항에 따라 결정됩니다.

정화 대상 재료에 대한 제한은 거의 없습니다. 따라서 온도에 민감한 플라스틱은 물론 금속, 유리, 세라믹도 처리할 수 있습니다. 다만 플라즈마 시스템은 반드시 해당 작업에 맞게 조정되어야 합니다.

가스 혼합물에 따라 플라즈마는 산화 작용 또는 환원 작용을 나타냅니다. 산화성 플라즈마는 유기 오염 물질(오일, 그리스)을 제거하는 데 유리하며, 환원성 플라즈마는 무기 침전물(예: 금속 산화물) 제거에 더 적합합니다.

거의 모든 표면은 다양한 공정 과정에서 오염됩니다. 도장, 경화 또는 코팅과 같은 후속 처리를 위해서는 가공물을 세정해야 합니다.
플라즈마 세정은 완전히 깨끗하고 유분이 없는 표면을 확보할 수 있는 최선의 방법입니다.

기존의 세정 방법은 대개 습식 화학 세정 방식이며, 탄화수소(HC), 염화탄화수소(CHC) 또는 물에 용해된 강력한 세정제를 포함합니다. 이러한 모든 물질은 사용 중은 물론 폐기 시에도 환경 문제를 야기합니다. 폐기물 감축은 소위 ‘엔드-오브-파이프(End-of-pipe)’ 방식으로 이루어지는데, 이는 추가 비용을 발생시킵니다.

습식 화학 방식과 달리, 플라즈마 세정은 통합 환경 보호의 조건을 충족합니다.

플라즈마 세정이 어떻게 작동하는지 이해하려면 현미경으로 볼 수 있을 만큼 미세한 영역을 살펴봐야 합니다. 표면 위와 표면 바로 근처에서는 어떤 일이 일어날까요?

유기 오염의 경우, 플라즈마 가스에는 산소와 아르곤이 포함됩니다. 세정 과정은 물리적 과정과 화학적 과정, 이 두 가지 과정의 결합으로 이루어집니다.

물리적 과정:
가공물을 음극 위에 올려놓거나 음극으로 연결하면, 인가된 전기장 때문에 플라즈마 내의 양이온이 그 방향으로 가속됩니다. 이온이 표면에 충돌하면 직접적인 충격 전달을 통해 표면의 원자와 분자를 분리시킵니다. 이 과정을 “원자 당구”라고 부를 수 있습니다.

화학적 과정:
여기된 산소와 산소 이온은 탄화수소와 반응하여 이산화탄소와 물을 생성한다. 정확한 반응식은 다음과 같다:

따라서 탄화수소는 비교적 무해한 화합물로 변환됩니다. 불완전 연소로 인한 생성물이 존재할 경우, 활성탄 필터를 사용하여 배기가스에서 쉽게 걸러낼 수 있습니다.

플라즈마 정화는 공정, 경제성, 환경 보호 및 작업 안전 측면에서 몇 가지 주목할 만한 이점을 제공합니다:

공정

높은 탈지 효율
높은 분해 효율
코팅과 같은 후속 플라즈마 공정에 대한 우수한 전처리 효과
높은 안정성
간편한 공정 제어
온도에 민감한 소재에 적용 가능

경제성

폐기 비용 없음
건조 공정 불필요
플라즈마 가스 소비량 적음

환경 친화성

용매 미사용
유해 폐기물 없음
폐기 처리 부담 최소화
통합적인 환경 보호

공급업체에 문의하기

범주
우리의 제안

국가
독일