Entwicklung eines mehrstufigen Plasmaverfahrens zur Direktmetallisierung von Kunststoffoberflächen (MetaLook)

Projektziel
Das Ziel des Projektes war die Entwicklung eines umweltneutralen Beschichtungsverfahrens zur direkten Metallisierung von Kunststoffen in einem Arbeitsgang im Plasmareaktor und der Aufbau einer Entwicklungs- und Demonstrationsanlage für die Vakuumbeschichtungen. Hiermit sollte zukünftig auch für den Massenmarkt bei Anwendungen im Automobil hochwertige und kostengünstige Kunststoffmetallisierungen hergestellt werden, die Chrom VI-freie und Nickel-freie Oberflächen ermöglichen.

Vorgehensweise
Die technische Lösung konnte durch die Kombination aus zwei Neuentwicklungen realisiert werden, wobei die Aktivierung der Oberfläche und die nachfolgende Plasmaabscheidung von metallischen Oberflächen in einem Prozess im Plasmareaktor zusammengeführt wurden. Auf der Basis umfangreicher Untersuchungsreihen wurden die beiden Einzelprozesse soweit optimiert, dass sie als sequenzieller Prozess in der Vakuumkammer direkt ausgeführt werden können. Somit werden die zusätzlichen Lackierprozesse eingespart und insbesondere die hierdurch entstehenden hohen Anlagenkosten deutlich reduziert. Hierdurch ergibt sich eine breite Anwendung dieses Verfahrens und erstmals auch die Möglichkeit preislich eine Alternative zu den galvanischen Verfahren zu bieten. Die wichtigsten Arbeiten umfassten die Entwicklung einer neuen Plasmaquelle, um hohe Auftragsraten zu erreichen.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die wichtigsten Arbeiten umfassten die Entwicklung einer neuen Plasmaquelle, um hohe Auftragsraten zu erreichen. Weiterhin wurden neue Zerstäuber-Kathoden entwickelt und hinsichtlich der Verbesserung der Ausbeute und einer besseren Gleichmäßigkeit des Plasmas bzw. der Beschichtungsverteilung optimiert. Die zentrale Baugruppe für die Aktivierung der Kunststoffoberflächen im Prozess ist die neu entwickelte Ionenquelle. Mit dieser ist erstmals eine direkte Metallisierung von Kunststoffoberflächen möglich. Die Haftungseigenschaften der metalloxidischen Schichten auf den gängigen bisher eingesetzten Substratmaterialien (PC, PC/ABS, ABS, PBT) unterscheiden sich nicht wesentlich gegenüber den Haftungseigenschaften von Chrom. Die Direktmetallisierung konnte somit technisch und funktionell demonstriert werden und somit das Projekt erfolgreich abgeschlossen werden. Die Erkenntnisse aus diesem Projekt wurden und werden für interessierte Kunden gezeigt und auf Messen und Tagungen z. B. FAKUMA, EU-Vakuumkonferenz gezeigt.

• Oerlikon Balzers Hartec GmbH