البلازما

استفسار موجه إلى المزود

البلازما

في غضون عقدين فقط، تطورت عمليات البلازما في العديد من الصناعات والمجالات التكنولوجية لتصبح أداة متعددة الاستخدامات للتطبيقات الصناعية، حيث تُستخدم في عدد كبير من المهام في معالجة الأسطح، -التنظيف والطلاء، فضلاً عن تنشيط المواد البلاستيكية، وحفر هياكل أشباه الموصلات، وغيرها الكثير.

وبحسب التعريف، فإن البلازما هي غاز مؤين جزئيًا، وغالبًا ما يُشار إليها أيضًا باسم الحالة الرابعة للمادة. وتعد ظواهر مثل البرق أو الشفق القطبي (أورورا بورياليس) أمثلة على البلازما التي تحدث في الطبيعة. من الناحية التقنية، يمكن توليدها عن طريق تطبيق حقول كهربائية.

تُعد البلازما مثيرة للاهتمام بشكل خاص بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية. حيث تتولد فيها جسيمات وجذور عالية الإثارة، قادرة على إحداث تفاعلات كيميائية لا يمكن حدوثها في الظروف العادية. وفي الوقت نفسه، يمكن الحفاظ على درجة حرارة القطع المراد معالجتها منخفضة جدًّا.

تتيح الأيونات شديدة التسارع في البلازما تطبيقات مثل الرش.

وتعزو البلازما دورها الاستثنائي في العلوم والتكنولوجيا الصناعية إلى كل هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية.

تنشيط البلازما

يُعد تنشيط أسطح البلاستيك أحد التطبيقات الخاصة لتكنولوجيا البلازما. ويُقصد بالتنشيط هنا زيادة الطاقة السطحية، مما يؤدي إلى تحسين خصائص الالتصاق وبالتالي قابلية الترطيب. وتُعد زاوية التلامس لقطرة على سطح البلاستيك مقياسًا شائعًا لمدى الالتصاق.

في كثير من الحالات، تتمتع البوليمرات بطاقة سطحية منخفضة أو تكون كارهة للماء، مما قد يتسبب، على سبيل المثال، في مشاكل عند استخدام الطلاءات ذات الأساس المائي. لذا، يجب تعديلها قبل الطلاء أو الطباعة. وقد أثبت البلازما فعاليته الكبيرة في تحقيق هذا الغرض. وبالتالي، فإن التنشيط بالبلازما يُعد بديلاً عن عوامل الالتصاق التقليدية.

علاوة على ذلك، لا توجد حدود تذكر فيما يتعلق بهندسة القطع المراد معالجتها ونوع البوليمر، حيث لا ترتفع درجة الحرارة بشكل ملحوظ أثناء العملية. كما تظل تضاريس سطح البلاستيك دون تغيير تقريبًا، حيث يتم تعديل الطبقات الأحادية العلوية فقط.

بالنسبة لعمليات التنشيط، يتكون البلازما عادةً من الأكسجين، ولكنه يتكون أحيانًا من النيتروجين أو الأمونيا. عند استخدام الأكسجين، يمكن تعديل البوليمرات بحيث تتشكل مجموعات الهيدروكسيل أو الكربوكسيل أو البيروكسيد على السطح. أما عند استخدام النيتروجين أو الأمونيا، فإن ذلك يؤدي إلى تكوين مجموعات أمين أو إيمين، والتي قد تكون مفيدة أيضًا في تطبيقات معينة. تعمل هذه المجموعات القطبية المحبة للماء على تحسين قابلية السطح للترطيب. عادةً ما تستغرق عمليات التنشيط بضع ثوانٍ فقط. بعد التنشيط، تصبح قطع العمل جاهزة للمعالجة اللاحقة الفورية، وهو ما قد يكون ممكنًا حتى في نفس نظام البلازما.

يُعد المعالجة المسبقة للأجزاء البلاستيكية في صناعة السيارات، مثل المصدات المطلية، أحد مجالات الاستخدام النموذجية لهذه العملية الراسخة.

نظرة عامة على بعض المزايا

العملية

قدرة التصاق ممتازة
تجانس أفضل
استقرار عالٍ في العملية
سهولة التحكم في العملية
قابلية التطبيق على المواد الحساسة للحرارة

الجدوى الاقتصادية

لا توجد تكاليف للتخلص من النفايات
لا حاجة لعملية تجفيف
استهلاك منخفض لغازات البلازما
لا حاجة إلى طبقة أساس لاصقة

الصداقة البيئية

خالية من المذيبات
لا توجد نفايات خطرة
التوافق البيئي المتكامل

التنظيف بالبلازما

يُعد تنظيف الأسطح إحدى الإمكانيات التي توفرها تقنية البلازما. ولهذا الغرض، تُستخدم طرق مختلفة لتوليد البلازما. وأكثرها شيوعًا هي تطبيق جهد تيار متردد عالي التردد (40 كيلوهرتز أو 13,56 ميجاهرتز) وكذلك التحفيز بالموجات الدقيقة. تحتوي خلائط الغازات النموذجية على الأكسجين والأرجون، وأحيانًا الهيدروجين ورباعي فلورو الكربون (_CF4). ويعتمد تكوين الخليط على المتطلبات الخاصة لعملية التنظيف، والتي تنشأ عن نوع التلوث والمادة المعالجة.

لا توجد قيود تذكر فيما يتعلق بالمواد المراد تنظيفها. وبالتالي، يمكن معالجة البلاستيك الحساس للحرارة بنفس الطريقة التي تُعالج بها المعادن والزجاج والسيراميك. لكن يجب في جميع الأحوال تكييف نظام البلازما مع المهمة المطلوبة.

اعتمادًا على خليط الغازات، يكون للبلازما تأثير مؤكسد أو مختزل. وتُعد البلازما المؤكسدة مفيدة في إزالة الشوائب العضوية (الزيوت والدهون)، في حين أن البلازما المختزلة مناسبة أكثر للرواسب غير العضوية (مثل أكاسيد المعادن).

تتسخ معظم الأسطح تقريبًا خلال مراحل العمل المختلفة. ولإجراء خطوات المعالجة اللاحقة، مثل الطلاء أو التصلب أو الختم، يجب تنظيف قطع العمل.
يُعد التنظيف بالبلازما أفضل طريقة للحصول على أسطح نظيفة تمامًا وخالية من الشحوم.

غالبًا ما تكون طرق التنظيف التقليدية كيميائية رطبة وتحتوي على هيدروكربونات (KW) أو مركبات كلورو هيدروكربونية (CKW) أو منظفات قوية مذابة في الماء. تشكل جميع هذه المواد مشاكل بيئية سواء أثناء الاستخدام أو عند التخلص منها. ويتم الحد من النفايات باستخدام ما يُعرف بـ«حلول نهاية الأنبوب»، والتي تتسبب في تكاليف إضافية.

وعلى عكس الكيمياء الرطبة، فإن التنظيف بالبلازما يستوفي شروط الحماية البيئية المتكاملة.

لفهم كيفية عمل التنظيف بالبلازما، يجب النظر إلى منطقة صغيرة جدًّا تحت المجهر. ما الذي يحدث مباشرةً على السطح وحوله؟

في حالة التلوث العضوي، يحتوي غاز البلازما على الأكسجين والأرجون. وتتمثل عملية التنظيف في مجموع عمليتين، إحداهما فيزيائية والأخرى كيميائية.

العملية الفيزيائية:
عند وضع قطعة العمل على الكاثود أو توصيلها به ككاثود، يتم تسريع الأيونات الموجبة من البلازما في اتجاهها بفعل المجال الكهربائي المطبق. وعند الاصطدام، تقوم الأيونات بفصل الذرات والجزيئات عن السطح عن طريق نقل النبض المباشر. يمكن وصف هذه العملية بأنها «لعبة بلياردو بالذرات».

العملية الكيميائية:
يشكل الأكسجين المتحفز وأيونات الأكسجين، عند تفاعلهما مع الهيدروكربونات، ثاني أكسيد الكربون والماء. وتبدو المعادلة الكيميائية الدقيقة كما يلي:

وبالتالي، يتم تحويل الهيدروكربونات إلى مركبات كيميائية غير ضارة نسبيًا. أما نواتج الاحتراق غير الكامل، إن وجدت، فيمكن ترشيحها بسهولة من غازات العادم باستخدام مرشحات الفحم النشط.

يقدم التنظيف بالبلازما بعض المزايا الرائعة فيما يتعلق بالعملية والجدوى الاقتصادية والبيئة وسلامة العمل:

العملية

درجة عالية من إزالة الشحوم
قدرة عالية على التحلل
تحضير جيد لعمليات البلازما اللاحقة مثل الطلاء
استقرار عالٍ
سهولة التحكم في العملية
قابلية التطبيق على المواد الحساسة للحرارة

الاقتصادية

لا توجد تكاليف للتخلص من النفايات
لا حاجة لعملية تجفيف
استهلاك منخفض لغازات البلازما

الصداقة البيئية

خالية من المذيبات
عدم وجود نفايات خطرة
جهد تخلص ضئيل
حماية بيئية متكاملة

استفسار موجه إلى المزود

التصنيف
نحن نقدم

دولة
ألمانيا