Ausstellernews K Messe 2022

Plasmatreat GmbH
Atmosph√§rische Plasmatechnologie als Schl√ľssel zu mehr Ressourcenschonung: Verbesserte Verarbeitung von Recycling-Kunststoffen, Etablierung umweltfreundlicherer Prozesse, Materialeinsparungen und mehr.

Ein verantwortungsvoller Umgang mit Ressourcen ist f√ľr immer mehr Betriebe ein ernsthaftes Unternehmensziel, das ganz oben auf der Agenda steht. In der Kunststoffverarbeitung spielt vor allem der Einsatz von Rezyklaten als Erg√§nzung und Alternative zu Neuware eine entscheidende Rolle im Engagement f√ľr Umwelt- und Klimaschutz. Dies stellt Unternehmen vor neue Herausforderungen hinsichtlich der Verarbeitung, Verklebung, Bedruckung, Etikettierung und mehr. Die atmosph√§rische Plasmatechnologie, auf die sich die Plasmatreat GmbH spezialisiert hat, hat sich hier als Schl√ľsseltechnologie etabliert: Die Verwendung von Plasma vereinfacht bzw. erm√∂glicht in vielen F√§llen √ľberhaupt erst die Nutzung von Recycling-Kunststoffen – und erweist sich auch dar√ľber hinaus als Mittel der Wahl auf dem Weg zu umweltfreundlicheren, ressourceneffizienteren Produktions- prozessen.

Plasmatreat Atmosphärische Plasmatechnologie
Beim Einsatz von Openair-Plasma arbeitet der Plasmastrahl ortsselektiv und folgt millimetergenau der Bauteilgeometrie. Bei der Plasmabehandlung entsteht nur sehr wenig Wärme, so dass die behandelten Bauteile formstabil bleiben.

Mit der Umstellung auf Werkstoffe mit Anteilen aus Rezyklaten oder sogar auf reine Recycling-Kunststoffe stehen Unternehmen vor neuen Herausforderungen. Denn bei der Aufbereitung der Materialien zur Wiederverwendung kommt es auf Sortenreinheit an: Ist diese sichergestellt, so lassen sich Kunststoffe im Allgemeinen gut wieder einschmelzen und hervorragend noch einmal zur Herstellung unterschiedlichster Produkte einsetzen. ‚ÄěIn vielen F√§llen ist dies jedoch nicht vollst√§ndig m√∂glich. Gerade Kunststoffe wie Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) lassen sich mit klassischen Methoden nicht sortenrein trennen, da sie sich chemisch nur geringf√ľgig unterscheiden“, erkl√§rt Dr. Alexander Knospe, Head of Innovations and Patents bei Plasmatreat. Doch schon kleine Ver√§nderungen des Materials k√∂nnen den gesamten Verarbeitungsprozess beeinflussen.

Hier kommt die Kompetenz von Plasmatreat ins Spiel: Das Unternehmen ist auf den Einsatz von atmosph√§rischer Plasmatechnologie in der industriellen Fertigung spezialisiert. Tritt Plasma in Kontakt mit Materialien, so ver√§ndern sich die Oberfl√§cheneigenschaften, z. B. von hydrophob zu hydrophil. Plasmatreat hat verschiedene L√∂sungen zur Oberfl√§chenbehandlung entwickelt, die f√ľr nahezu alle Materialien eingesetzt werden: Bei der Feinstreinigung mit Openair-Plasma werden die Substrate von Verschmutzungen befreit. Die Plasmaaktivierung erh√∂ht die Oberfl√§chenenergie und verbessert die sp√§tere Haftung von Klebstoffen und Lacken. Das Verfahren PlasmaPlus schafft durch Nanobeschichtung funktionalisierte Oberfl√§chen mit definierten Eigenschaften, wie z. B. eine Korrosionsschutzbeschichtung oder eine Haftvermittlerschicht. Innovative Steuerungssysteme sorgen dabei f√ľr Kontrolle und Reproduzierbarkeit der Prozesse. Zahlreiche Branchen nutzen bereits f√ľr unterschiedlichste Prozesse die Wirkungskraft von Plasma. In der Verwendung von Recycling-Kunststoffen bekommt die Plasmatechnologie noch einmal eine besondere Bedeutung: Durch die nicht immer 100-prozentige sortenreine Trennung entstehen beim Recyclingprozess Kunststoffe, die (geringf√ľgig) andere Eigenschaften aufweisen als Neuware, z. B. in der Qualit√§t der Oberfl√§che. Dies wirkt sich negativ auf Prozesse wie das Verkleben, Bedrucken, Lackieren, Etikettieren, Auftragen von Dichtungen und mehr aus. ‚ÄěPlasmatreat bietet hier mit verschiedenen Plasmaanwendungen effiziente L√∂sungsm√∂glichkeiten. Diese vereinfachen die Weiterverarbeitung von Recycling-Kunststoffen, z.B. durch gezielte Aktivierung des Kunststoffs oder durch die Aufbringung einer Nanoschicht, die die Oberfl√§che mit zus√§tzlichen Eigenschaften versieht. So erweitern wir die Einsatzm√∂glichkeiten von Rezyklaten, verbrauchen dabei selbst nur Strom und Druckluft und tragen so zu mehr Umwelt- und Klimaschutz bei“, meint Lukas Buske, Head of Plasma Applications bei Plasmatreat.

Plasmatreat Atmosphärische Plasmatechnologie Bild 2
Der im Spritzgussverfahren gefertigte Recycling-Becher wird mit Openair-Plasma behandelt um die Oberflächenenergie des unpolaren Kunststoffs zu erhöhen.


Makelloser, langzeitbeständiger UV-Digitaldruck auf Recycling-Becher
Wie dies in der Praxis aussehen kann, zeigt Plasmatreat unter anderem in Zusammenarbeit mit dem Spritzgie√üanlagen-Hersteller Arburg GmbH + Co. KG aus Lo√üburg in Baden-W√ľrttemberg: Auf der Digital Edition der Hannover Messe 2021 demonstrierte Arburg, wie sich ein im Spritzgussverfahren gefertigter Trinkbecher im Knitter-Look aus recyceltem PP im UV-Digitaldruck ohne den Einsatz zus√§tzlicher Haftvermittler bedrucken l√§sst. Der Recycling-Becher wird nach der Entnahme aus dem Spritzgusswerkzeug einer Openair-Plasmabehandlung unterzogen, die eine hochwirksame Aktivierung der Druckfl√§che vollzieht. Die Plasmaaktivierung sorgt daf√ľr, dass die Oberfl√§chenenergie des unpolaren Kunststoffs deutlich erh√∂ht und eine vollfl√§chige Benetzbarkeit der Druckfl√§che erzielt wird. Das ist entscheidend f√ľr die Benetzung der Druckfarbe beim UV-Digitaldruck und schafft die Voraussetzung f√ľr eine gute Haftung der l√∂semittelfreien Druckfarben auf dem Untergrund, wie beispielsweise auf dem hier eingesetzten Recycling-PP. Das Ergebnis ist ein brillantes, scharfes Druckbild, das dauerhaft best√§ndig gegen Abrieb und Feuchtigkeit ist. In dem beschriebenen Projekt, das Arburg im Rahmen der R-Cycle-Initiative realisiert hat, ist dies nicht nur aus optischen, sondern auch aus praktischen Gr√ľnden von Bedeutung: Bei der Herstellung erh√§lt der Recycling-Becher einen ‚ÄěDigitalen Pass“ und wird mit DM-Codes bedruckt, die auch nach l√§ngerer Nutzung gut lesbar sein sollen. √úber einen DMC sind die in der R-Cycle-Datenbank hinterlegten Materialinformationen f√ľr das Recycling abrufbar. Diese machen den Becher nach Verwendung wieder zum Wertstoff und unterst√ľtzen eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft unterst√ľtzen.

Plasmatreat Atmosphärische Plasmatechnologie Bild 3
Eine hohe Oberfl√§chenenergie ist entscheidend f√ľr die Benetzung der Druckfarbe beim UV-Digitaldruck und schafft die Voraussetzung f√ľr eine gute Haftung der l√∂semittelfreien Druckfarben.


Feste Verbindung im 3D-Druck von Metall und recyceltem Kunststoff
In einem weiteren Gemeinschaftsprojekt demonstriert Plasmatreat zusammen mit dem Kunststoffspezialisten AKRO-PLASTIC GmbH und der Yizumi Germany GmbH, Hersteller von 3D-Druckern f√ľr industrielle Anwendungen, den Einsatz eines hochfesten nachhaltigen Kunststoffs im 3D-Druck. Auf der FAKUMA 2021 zeigten die beteiligten Unternehmen die Herstellung eines flexiblen 3D-Bauteils aus einem biobasierten und carbonfaserverst√§rkten Polyamid auf einem Metalltr√§ger. Ein mit plasmapolymerisiertem Haftvermittler beschichtetes Edelstahlblech diente dem 3D-Druck als Untergrund. Dabei kam die PlasmaPlus-Technologie von Plasmatreat zum Einsatz: √úber einen speziellen D√ľsenkopf werden dem Plasma dabei je nach Anwendung spezifische Zusatzstoffe zugef√ľhrt. Diese werden durch das Plasma angeregt. Ihre Reaktivit√§t wird dabei signifikant erh√∂ht. So k√∂nnen sich die Substanzen w√§hrend der Plasmabeschichtung an der Materialoberfl√§che optimal anlagern und fest anbinden. Es entsteht eine Schicht mit individuell auf den Prozess abstimmbaren funktionellen Oberfl√§cheneigenschaften. In dem beschriebenen Beispiel wird auf dem Blech eine PT-Bond-Nanoschicht abgeschieden, welche eine feste Verbindung zwischen dem Metalltr√§ger und der ersten Schicht der recycelten Kunststoffschmelze schafft, also zwischen normalerweise inkompatiblen Materialien. Anwender profitieren mit diesem Verfahren zuk√ľnftig von erweiterten Einsatzfeldern bei 3D-gedruckten Bauteilen und der M√∂glichkeit, verst√§rkt nachhaltige Materialien einzusetzen.

Plasmatreat Atmosphärische Plasmatechnologie Bild 4
Durch die Haftvermittlerschicht, die mittels PlasmaPlus Verfahren auf den Metallträger aufgebracht wird, hält der aus carbonfaserverstärktem, biobasiertem Polyamid gefertigte Stiftehalter auf dem Untergrund.


Automobilindustrie setzt auf Dashboards mit Recycling-Anteil
Im Automotive-Bereich mit den hohen Qualit√§tsanforderungen und strengen Vorgaben an die Zulieferer ist die Verwendung von Recycling-Kunststoffen l√§ngst angekommen. Viele Hersteller geben in ihren Lastenheften konkrete Recyclingquoten vor. Die Zulieferer stehen vor der Herausforderung, diese Vorgaben prozesssicher zu realisieren. Hier hat sich die Plasmatechnologie bereits auf unterschiedliche Weise bew√§hrt. In der Gestaltung des Innenraumdesigns verwenden schon zahlreiche Fahrzeughersteller zu einem gewissen Anteil Recycling-Materialien, so beispielsweise in der Produktion von Instrumententafeln aus Kunststoff. Diverse Hersteller nutzen f√ľr die Oberfl√§chenvorbehandlung die Plasmatechnologie von Plasmatreat: Die Vorbehandlung mit Plasma macht unpolare (Recycling-)Kunststoffe f√ľr Haftungsprozesse empf√§nglich und sorgt f√ľr eine feste Verbindung der unterschiedlichen, zum Teil sogar inkompatiblen Materialien, z. B. bei der Kaschierung von Dashboards aus Recycling-Materialien mit pulvergesinterten Formh√§uten aus Weichkunststoff.

Plasmatreat Atmosphärische Plasmatechnologie Bild 5
Die Aktivierung der Oberfläche mit Plasmatechnologie erhöht die Oberflächenenergie und verbessert die Haftung von Klebstoffen und Lacken, auch bei Kunststoffteilen, die aus Rezyklat hergestellt sind.


Umweltfreundlichere Prozesse und Rohstoffeinsparungen
Doch nicht nur durch die verbesserte Nutzung von Recycling-Kunststoffen unterst√ľtzt die Plasmatechnologie die Industrie in ihren Anstrengungen f√ľr mehr Umwelt- und Klimaschutz. Sie hilft au√üerdem dabei, umweltbelastende Prozesse durch weniger sch√§dliche zu ersetzen. So setzen renommierte Hersteller, z. B. aus der Automobilbranche, die Plasmavorbehandlung als Alternative zur traditionell verwendeten Oberfl√§chenbehandlung ein. Die Plasmatechnologie verhilft den Herstellern zu deutlichen CO2-Einsparungen: W√§hrend z. B. die Beflammung mit Propan- oder auch Methangas erfolgt, werden Plasmad√ľsen mit Strom und Druckluft betrieben. Setzt man nun gr√ľne Energie ein, so findet die Plasmabehandlung CO2-neutral statt. Doch selbst wenn ein konventioneller Strommix genutzt wird, betr√§gt die CO2-Bilanz bezogen auf die behandelte Fl√§che allenfalls ein F√ľnftel des Aussto√ües, der bei einer Beflammung anf√§llt. Lukas Buske erg√§nzt: ‚ÄěAuch umweltsch√§dliche Chemikalien, wie zum Beispiel der sonst √ľbliche Primer-Einsatz beim Verkleben, macht die Plasmatechnologie √ľberfl√ľssig. Das verbessert ebenfalls die Umweltbilanz.“ Das Beispiel der Instrumententafel-Produktion zeigt dar√ľber hinaus, dass Plasmatechnologie zudem noch durch effizientere Prozesse und Rohstoffeinsparungen in puncto Ressourcenschonung punkten kann: Der Prozess der Beflammung erfordert, dass alle Bereiche der Bauteile, an denen sp√§ter keine Haftung erfolgen soll, mit thermisch stabilen Masken abgedeckt werden. Durch den Einsatz von Openair-Plasma entf√§llt dieser Arbeitsschritt komplett, da der Plasmastrahl ortsselektiv arbeitet millimetergenau der Bauteilgeometrie folgt. Dar√ľber hinaus entsteht bei der Plasmabehandlung nur sehr wenig W√§rme. Dadurch bleiben die behandelten Bauteile auch dann formstabil und unbesch√§digt, wenn sie insgesamt d√ľnnwandiger ausgelegt werden. Hier profitieren Umwelt und Hersteller zus√§tzlich von Materialeinsparungen, die ganz besonders die Automobilindustrie in ihrem Bestreben nach Leichtbau unterst√ľtzen, um mit gewichtsoptimierten und gleichzeitig belastungsf√§higen Bauteilen f√ľr weniger Gesamtgewicht der Fahrzeuge und damit weniger Kraftstoffverbrauch zu sorgen.

Plasmatreat Atmosphärische Plasmatechnologie Bild 6
Die Vorbehandlung mit Plasma macht unpolare Kunststoffe f√ľr Haftungsprozesse empf√§nglich und sorgt f√ľr eine feste Verbindung der unterschiedlichen, zum Teil sogar inkompatiblen Materialien, z. B. bei der Kaschierung von Dashboards aus Recycling-Materialien mit pulvergesinterten Formh√§uten aus Weichkunststoff.


Plasmatechnologie treibt nachhaltige Entwicklungen voran
Die vorgestellten Beispiele belegen, wie die Plasmatechnologie Unternehmen nicht nur mit besonders leistungs- f√§higen und effizienten Prozessen unterst√ľtzt, sondern gleichzeitig Umweltschutz und Ressourcenschonung vorantreibt. Sie sind nur der Anfang – hinter den Kulissen von Plasmatreat und in unterschiedlichsten Forschungseinrichtungen stehen viele weitere spannende Projekte in den Startl√∂chern, die ebenfalls zu Serienl√∂sungen werden sollen. Dr. Alexander Knospe f√ľhrt mit seinem Ausblick auf den Ausgangspunkt dieses Artikels, die Recycling-Kunststoffe, zur√ľck: ‚ÄěAufgrund der gro√üen eingesetzten Kunststoffmengen spielen im werkstofflichen Recycling vor allem Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) eine wichtige Rolle. Wie beschrieben, ist eine sortenreine Trennung bei der Wiederverwertung aufgrund der √§hnlichen Materialeigenschaften herausfordernd und teilweise nicht wirtschaftlich. Zur Steigerung der Vertr√§glichkeit werden heute bis zu 10 Gew.-% kostenintensive Additive hinzugef√ľgt, damit die Vermischung der Materialien im Extruder gew√§hrleistet ist und akzeptable Materialeigenschaften erzielt werden – damit recycelt man zwar den wertvollen Werkstoff, f√ľgt daf√ľr jedoch Stoffe hinzu, bei deren Herstellung CO2-Emissionen angefallen sind und die den Materialpreis deutlich steigern. Aktuelle Forschungen, die am Institut f√ľr Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen im Rahmen des AIF-Projektes ‚ÄöSchmelzefunktionalisierung’ durchgef√ľhrt werden, sollen dies zuk√ľnftig √ľberfl√ľssig machen: Eine Funktionalisierung der Kunststoffschmelze mithilfe von Atmosph√§rendruck-Plasma direkt im Extruder k√∂nnte die Vertr√§glichkeit der Materialien durch Einbau funktioneller Gruppen in die Polymerketten erh√∂hen. Dadurch m√ľssten dann in Zukunft beispielsweise Mischungen aus PE- und PP-Folien nicht mehr mit gro√üem Aufwand separiert werden.“


√úber Plasmatreat

Plasmatreat ist international f√ľhrend in der Entwicklung und Herstellung von atmosph√§rischen Plasmasystemen zur Vorbehandlung von Materialoberfl√§chen. Ob Kunststoff, Metall, Glas oder Papier - durch den industriellen Einsatz von Plasmatechnologie werden die Eigenschaften der Oberfl√§che zu Gunsten der Prozessanforderungen modifiziert.

Die Openair-Plasma®-Technologie wird in automatisierten und kontinuierlichen Fertigungsprozessen in nahezu allen Branchen eingesetzt. Beispiele hierf√ľr sind die Automobil-, Elektronik-, Transport-, Verpackungs-, Konsumg√ľter- oder Textilindustrie, aber auch in der Medizintechnik und im Bereich erneuerbare Energien werden die Technologie-, Kosten- und Umweltvorteile der Plasmatechnologie genutzt.

Die Plasmatreat-Gruppe verf√ľgt √ľber Technologiezentren in Deutschland, USA, Kanada, China und Japan und ist mit seinem weltweiten Vertriebs- und Servicenetzwerk in √ľber 30 L√§ndern mit Tochtergesellschaften und Vertriebspartnern vertreten.

 


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