Plazma przyśpiesza procesy technologiczne

Rewolucja przemysłowa, która rozpoczęła się w XVIII wieku wywarła ogromny wpływ na społeczeństwo, kulturę i przemysł. Odejście od gospodarki opartej na rolnictwie i manufakturze przyczyniło się w pierwszej fazie do rozwoju mechanicznej produkcji fabrycznej. Zawdzięczamy to przemysłowi włókienniczemu i metalurgii. Pojawiają się maszyny parowe, które stanowią podwaliny do późniejszej automatyzacji.

Druga faza przypadająca na drugą połowę XIX wieku i początki XX wieku spowodowana była gwałtownym rozwojem nauki. W tym okresie powstał silnik gazowy, karabin maszynowy, żarówka.

Trzecia faza miała swój początek w latach 50. XX wieku i trwa do dziś. Łączy ona dwie poprzednie fazy i nosi nazwę rewolucji naukowo-technicznej. Wymagania płynące od konsumentów wywierają coraz większą presję na producentów. Gro firm produkcyjnych, chcących spełnić wymagania jakościowe, dąży jednocześnie do zwiększenia swojej wydajności.

Tutaj może pojawić się wątpliwość. Z jednej strony jakość produktów powinna być na odpowiednim poziomie, z drugiej powinny być one dostępne relatywnie szybko. Jak pogodzić te dwa, wydawałoby się rozbieżne, wymagania?

 

Plazma, co to takiego?

W wielu procesach produkcyjnych, aplikacje wymagające adhezji stanowią wąskie gardło. Zazwyczaj dla powierzchni, która podlega klejeniu lub lakierowaniu, niezbędne jest zastosowanie pewnej formy jej przygotowania. W obecnych czasach najbardziej uniwersalną a jednocześnie najbardziej wydajną metodą przygotowania jest obróbka plazmą atmosferyczną.

Plazma to czwarty stan skupienia. Podczas dostarczania energii do układu następują przejścia fazowe. Widzimy do podczas roztapiania lodu bądź gotowania wody w czajniku. Jeżeli do stanu gazowego w dalszym ciągu dostarczamy energię, na przykład w postaci łuku elektrycznego, następuje kolejna przemiana. Tym razem tworzy się mieszanina wysokoenergetycznych cząstek, jonów dodatnich, ujemnych i wolnych elektronów. Taka mieszanina nosi nazwę plazmy. W naturze możemy ją zaobserwować pod postacią zorzy polarnej.

Ponad 25 lat temu w laboratorium firmy Plasmatreat w Niemczech, udało się ujarzmić plazmę. Od tego czasu stanowi ona istotny wkład w produkcję dzięki swojemu trójstronnemu działaniu. Jednocześnie aktywuje powierzchnię tworzyw sztucznych, usuwa tlenki i zanieczyszczenia organiczne oraz zapewnia rozładowanie elektrostatyczne.

Z biegiem czasu plazma zaczęła wypierać z produkcji inne metody aktywacji, takie jak płomień lub korona.

 

Co zastępuję plazma?

Do czasu wdrożenia plazmy kluczową rolę w przygotowaniu powierzchni w przemyśle odgrywały środki chemiczne zwane primerami lub aktywatorami. Zapewniały one bardzo dobrą adhezję płynów do powierzchni. W przypadku zastosowania primerów wzrost energii powierzchniowej był na tyle duży, że można było się dłużej nie martwić o klejenie bądź lakierowanie. Wzrastające wymagania wydajności produkcyjnej wraz z rosnącym kosztem przestrzeni produkcyjnej skłoniły przemysł do zrewidowania swoich założeń. Aktywacja chemiczna, mimo skuteczności działania powodowała wąskie gardło. Detale wymagały sezonowania po nałożeniu primera, co doprowadzało do powstawania pól odkładczych na produkcji bądź w magazynie. Blokowało to wystąpienie kolejnego kroku. Tym bardziej , że kolejny krok również wymagał zazwyczaj sezonowania, dłuższego bądź krótszego, jednak fakt jego wystąpienia był i jest oczywisty.

Kolejnym problemem, z którym producenci muszą się borykać, są coraz bardziej restrykcyjne normy emisji lotnych związków organicznych (LZO-VOC). Posiadanie w swoim zakładzie aktywatorów chemicznych zmusza do postępowania wobec ściśle określonych, uciążliwych reguł, których pogwałcenie ma swoje prawne konsekwencje. Zabezpieczenie operatorów, odpowiednie składowanie, utylizacja – te wszystkie czynniki należy brać pod uwagę wdrażając środki chemiczne do produkcji.

Plazma atmosferyczna doskonale wpisała się w to miejsce procesu. Mając do czynienia z głowicą plazmową, zbliżoną rozmiarem do aplikatora kleju lub lakieru można z łatwością wkomponować ją do istniejącego bądź nowego procesu produkcyjnego. Dobrą praktyką jest umieszczanie takiej głowicy bezpośrednio przed następnym krokiem w linii produkcyjnej. Dzięki selektywności działania bardzo częste jest umieszczanie plazmy na tym samym nośniku co głowicę dozującą. Nie wymaga to istotnej inwestycji w projekt. Eliminuje również czas oczekiwania, tak istotny dla „odparowania” środków chemicznych w przypadku primera. Kolejny krok, jakim jest dozowanie, następuje od razu, bez zwłoki i konieczności odkładania produktu „na później”. Całość odbywa się bez uszczerbku na jakości dodając istotny w dzisiejszych czasach aspekt ekologicznego procesu produkcji. Również operator nie jest narażony na działanie środków chemicznych, których nakładanie odbywa się często w sposób manualny.

Częstą operacją mającą zapewnić wysoką jakość produktu jest jego mycie lub czyszczenie przed klejeniem bądź lakierowaniem. W realiach zakładów produkcyjnych w naszym kraju wciąż dominują operacje manualne. Kontrola operatorów spędza sen z powiek Kierownikom. Każdy kolejny produkt, który budzi wątpliwości czy został poprawnie wyczyszczony stanowi potencjalny brak i zwrot lub reklamację. Pojawiają się instalacje mające na celu zautomatyzowanie mycia lub czyszczenia. Ich wykonanie i utrzymanie widnieje jako dość poważna pozycja w kalkulacji koszów. Dzieje się to też kosztem tak kluczowego czasu.

Za sprawą swojej trójstronnej natury działania plazma może w jednym kroku dokładnie usunąć pozostałości organiczne z produktu jednocześnie zwiększając jego energię powierzchniową. Jako proces inline’owy nie wymaga osobnej instalacji. Daje również spokojny sen Kierownikom produkcji separując operatorów od tego etapu procesu. Pojawia się pewność, że każdy powstały produkt jest powtarzalny drastycznie zmniejszając poniesione koszty reklamacyjne.

Jako technologia wymagająca jedynie sprężonego powietrza i prądu, plazma atmosferyczna stanowi doskonałą alternatywę dla konwencjonalnych środków przygotowania powierzchni. Zyskując czas, nie tracimy jakości. Kolejny krok w rewolucji przemysłowej puka do naszych drzwi. Nie wahajmy się ich otworzyć.

 

Jesteś zainteresowany?

Zapraszamy do kontaktu