Insbesondere die Medizintechnik steht bei der Oberflächenbehandlung von Produkten vor großen Herausforderungen, da hierfür oftmals sehr aufwendige Reinigungsmethoden oder äußerst schädliche chemische Behandlungen notwendig sind. In diesen Produkten werden oft Spezialmaterialien verarbeitet, wobei jede Art von Material bei der Oberflächenvorbereitung für das Bedrucken oder Verkleben seine individuellen Herausforderungen mit sich bringt. 

Viele Kunden haben unterschiedliche Anforderungen bei der Oberflächenvorbereitung, -behandlung und -modifikation für sensible und lebenswichtige Anwendungen. Zusätzlich werden oft für Medizinprodukte Spezialmaterialien wie z.B. PTFE, FEP und Polyamid verwendet, deren Behandlung schwierig ist. Herkömmliche Verfahren sind meist teuer, schädlich und in ihrem Anwendungsbereich sehr begrenzt. Plasmatreat bietet hier nachhaltige und anwenderfreundliche Lösungen zur Bereitstellung sauberer und funktionalisierter Oberflächen aller Werkstoffe. Der Technologieführer im Bereich der Plasmaanwendungen hat sich zum Ziel gesetzt, aufwändige und umweltbelastende Prozesse zu ersetzen. Als Hersteller und Anbieter von Plasmasystemen sowie weltweit tätiger Dienstleister in der Oberflächentechnologie entwickelt und liefert das Unternehmen mehrere unterschiedliche Behandlungsverfahren je nach Komplexität, Größe und Anzahl der zu bearbeitenden Produkte.  

Grundsätzlich lassen sich zwei verschiedene Verfahren unterscheiden, einerseits die mit Niederdruckplasma arbeitenden Aurora-Systeme, die eine Oberflächenvorbehandlung von einem einzelnen oder einer Vielzahl von Produkten im Batch-Prozess ermöglichen, wobei in diesem Fall eine homogene Behandlung der gesamten Oberfläche in einer Niederdruck-Kammer stattfindet. Andererseits kann die Behandlung eines Produktes durch das Openair-Plasma-Verfahren ortsselektiv, schnell und kontinuierlich innerhalb der Fertigungslinie unter Atmosphärendruck erfolgen. Beide Plasmaverfahren nutzen Prozessgase, die in einen angeregten Zustand überführt werden. Die dabei entstehenden angeregten Moleküle, Ionen und freie Elektronen interagieren beim Kontakt mit Oberflächen wie Gummi, Metall, Kunststoff oder Keramik und verändern die Oberflächenchemie.  

Exemplarisch für die Möglichkeiten, die die Plasmabehandlung bietet, kann man die Katheterherstellung heranziehen, denn die dort oft eingesetzten Fluorpolymere widerstehen herkömmlichen Oberflächenbehandlungs¬methoden weitgehend. Deshalb bedürfen diese normalerweise einer extremen chemischen Behandlung, wie z.B. einer Natriumätzung. Hierbei handelt es sich um eine umweltschädliche und teure Methode zur Vorbereitung einer verklebbaren Fluorpolymeroberfläche. Darüber hinaus hat sie weitere Nachteile, wie z.B. die Aufbringung einer zusätzlichen Grundierung oder eines zusätzlichen Haftvermittlers sowie das Verfärben des Materials, was für die Erhaltung der Produktästhetik problematisch ist. Im Gegensatz dazu entfernt die Plasmavorbehandlung schonend und zuverlässig Trennmittel und organische Verunreinigungen von den Oberflächen und unterzieht diese damit einer Feinstreinigung. Im gleichen Prozessschritt kann die Plasmaaktivierung erfolgen, die die spätere Haftung von Klebstoffen und Beschichtungen ermöglicht. Mit den Aurora Systeme kann ein sogenanntes Plasmaetching (Plasmaätzen) bei PTFE durchgeführt werden, um die Oberfläche gezielt über definierte Prozessgase auf Nanometerebene von allen Verunreinigungen zu befreien. In einem weiteren Schritt kann dann über das Abscheiden funktioneller Schichten das PTFE in einem bestimmten Zeitfenster optimal für dauerhafte Verbindungen vorbereitet werden. Da dieses Verfahren unter Vakuum und mit neutralen Gasen durchgeführt wird, ist es viel umweltschonender und zusätzlich auch deutlich einfacher zu handhaben. 

Ein anderes Anwendungsgebiet wird durch eine kürzlich durchgeführte Studie verdeutlicht. In dieser Studie wurde die Adhäsionsbindung der Fluorkunststoffe FEP und PFA nach der Plasmamodifikation und nach dem Tetraätzen verglichen. Wie erwartet, wurde zu Beginn auf einer unbehandelten Oberfläche fast keine Haftfestigkeit erzielt. Sowohl die tetrageätzten als auch die plasmabehandelten Substrate zeigen eine deutliche Verbesserung der Haftfestigkeit. Durch die Einführung von kosteneffizienten Plasmaprozessen konnte auf die Verwendung von schädlichen Chemikalien weitgehend verzichtet werden, wodurch sich die Menge an toxischen Prozessabfällen signifikant reduzieren ließ, je nach Anwendung durch ein Niederdruck- oder Openair-Plasma-System.  

Neben der Vorbereitung von Oberflächen in der Produktherstellung, können die gleichen Prozessattribute der Plasmaoberflächenbehandlung auch in anderen medizintechnischen Anwendungen eingesetzt werden. Ein sehr aktuelles Thema ist die Behandlung von Testkits für Laboranalysen, wie sie für den Nachweis der Covid-19-Krankheit und andere Nachweisverfahren erforderlich sind. Hier steigen die Anforderungen an die Effizienz der Testprozesse stetig, wie z.B. so wenig Analysemedium wie möglich zu verwenden, um die Kosten für die einzelnen Tests zu minimieren. Dies kann durch eine hydrophobe Oberflächenbeschichtung erreicht werden, die gezielt nur in dem Bereich des Tests aufgebracht wird, der mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt. Die Anforderung wird durch eine superhydrophobe Beschichtung gelöst, die lokal durch ein Open-Air-Plasmasystem appliziert wird. Diese nur nanometer-dicken Schichten erfüllen gleichzeitig höchste Ansprüche seitens der Analytik hinsichtlich optischer Transparenz und Dichtigkeit.  

Zusammenfassend haben die Plasma-Verfahren ihre individuellen Stärken, die je nach Anwendungsfall gezielt eingesetzt werden können: Als trockene Reinigungstechnologie ersetzen Plasmaverfahren aufwendige manuelle oder nasschemische / lösemittelbasierte Reinigungsverfahren, wodurch sich steigende Anforderungen hinsichtlich einer VOC-reduzierten Produktion erfüllen lassen. Gleichzeitig ermöglichen sie reduzierte Taktzeiten. Die Oberflächeneigenschaften lassen sich für verschiedene Zwecke maßgeschneidert verändern, wie z.B. adhäsiv, oleophob/-phil, hydrophob/-phil und andere gewünschte Funktionalitäten. 

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