Die Vorgaben für die Oberflächenexperten bei Plasma Technology sind klar: Der Digitaldruck soll die Individualisierung von hochbelasteten Verkleidungsteilen und Blenden an Werkzeugmaschinen ermöglichen. Bei diesen Anwendungen werden Aluminiumbleche mit dem Ink-Jet-Verfahren mit einer UV-Tinte bedruckt. Allerdings sind gerade Aluminiumoberflächen aufgrund ihrer Oxidschicht, die sie immer bei Kontakt mit dem Luftsauerstoff bilden, inert und müssen vor dem Druck vorbehandelt werden, um mit der Druckfarbe eine haftfeste Verbindung eingehen zu können. Bisher wurden die Bleche einem meist mehrstufigen, teilweise manuellen Prozess unterzogen – mechanische Aufrauhung, Entfernen der partikulären Verunreinigungen sowie Reinigung mit einem Lösemittelgemisch. Trotz des großen Aufwandes konnte kein konstantes Ergebnis bei den Haftfestigkeitsprüfungen erzielt werden.

Auf der Suche nach einer alternativen, prozesssicheren Möglichkeit, um die Aluminiumoberflächen für die Bedruckung mit UV-Tinte vorzubereiten, rückte Plasma Technology in den Fokus. Das Unternehmen stellt nicht nur Niederdruckplasmaanlagen her, sondern entwickelt auch komplette Prozesse für die speziellen Fragestellungen seiner Kunden. Am Ende eines solchen Entwicklungsprozesses stand auch im Fall der Aluminium-Vorbehandlung ein Plasmaprozess, der die Schritte Feinstreinigung der Oberfläche von organischen Rückständen und Abscheidung eines Plasma Primers umfasst und dafür sorgt, dass das Ergebnis der Gitterschnittprüfung in Ordnung ist. Die beiden Plasmaschritte werden ohne Zwischenbelüften der Kammer durchgeführt, so dass es zu keinen unkontrollierbaren und unerwünschten Reaktionen an der Aluminiumoberfläche kommen kann.

Beim Plasma Primer handelt es sich um ein reaktives Aerosol, das nach der Feinstreinigung der Aluminiumoberfläche in die Plasmaatmosphäre zudosiert wird. Durch die hohe Energie des Plasmas wird das Aerosol in Molekülgruppen zerlegt, die sich homogen auf der Plattenoberfläche als extrem dünne, gleichmäßig ausgebildete plasmapolymere Schicht anlagern. Die erzeugten funktionellen Gruppen stehen dann für diejenigen der Druckfarbe als Haftvermittler zur Verfügung und gehen mit dieser eine dauerhafte Verbindung ein. Die funktionellen Gruppen des Plasma Primers werden immer auf die physikalisch-chemischen der Beschichtung abgestimmt. Durch diese maßgeschneiderte Lösung können die bisherigen Vorbehandlungsschritte inklusive der lösemittelhaltigen Reinigung der Bleche entfallen. Weiterhin erübrigen sich die für die Werker zu treffenden Vorkehrungen, damit diese bei der manuellen Reinigung der Platten die Lösemittel nicht einatmen. Weiterhin fallen die lösemittelhaltigen Emissionen weg und brauchen nicht aufgrund der VOC-Richtlinie berücksichtigt zu werden.

Die bedruckten Aluminiumplatten müssen nicht nur die Gitterschnitt- prüfung bestehen, sondern bei Bedarf auch die mechanische Weiterbearbeitung durch Bohren und Fräsen. Bei diesen Bearbeitungsschritten kommen lösemittelhaltige Kühlschmiermittel zum Einsatz. Mit der bisherigen Vorbehandlung lösten sich die Druckbilder durch diese Schmiermittel ab oder sie rissen durch den Eingriff der Schneidwerkzeuge in diesem Bereich ein. Aber: „Seit dem Einsatz der Plasmatechnik gehören diese Farbablösungen der Vergangenheit an und die Weiterverarbeitung ist keine Zitterpartie mehr“, erklärt Jörg Eisenlohr, Geschäftsführer der Plasma Technology.

Kompakt und just in time
Als Anlagenkonzept wurde EasyLoad, eine Schubladenanlage, gewählt. Für die Abmessungen des Schubfachs wurde das größte zu bedruckende Format von 800 x 1200 mm zu Grunde gelegt. Ebenso können gleichzeitig mehrere kleine Blechzuschnitte bearbeitet werden. Ist das Schiebfach bestückt, so wird dieses geschlossen und der Prozess vollautomatisch gestartet. Hierbei wird zunächst die Schublade, die gleichzeitig als Boden der Vakuumkammer fungiert, von unten an den Deckel gepresst. Dieser bildet die Seitenwände und die Decke der Vakuumkammer und verschließt diese. Ist der Kontakt zwischen Boden und Deckel hergestellt, so beginnt die Erzeugung des Vakuums durch Abpumpen der Kammer. Ist der benötigte Unterdruck erreicht, wird das Plasma gezündet. Ist der Feinstreinigungsprozess abgeschlossen, wird der Plasma Primer in die Kammer zudosiert, so dass sich die plasmapolymere Schicht auf der gereinig-ten Aluminiumfläche abscheiden kann. Nach rund 15 Minuten ist der kombinierte Prozess abgeschlossen, die Kammer wird belüftet, der Tisch abgesenkt und die vorbehandelten Blechzuschnitte können entnommen und bedruckt werden.

Dieses Anlagenkonzept ist so kompakt gestaltet, dass Kammer, Vakuumpumpe und Steuerung in einem gemeinsamen Gehäuse Platz finden. Die Saugleistung der Vakuumpumpe ist auf das Kammervolumen optimiert, damit ihre Pumpzeit nur unwesentlich die Zykluszeit des Gesamtprozesses beeinflusst. Zudem haben die Entwickler den Plasmaprozess mit dem Druckprozess so synchronisiert, dass die Aluminiumzuschnitte im Takt des Ink-Jet-Druckers bedruckfertig zur Verfügung stehen. cs