INNOVENT entwickelt mit SKZ eine kontinuierliche Plasmabehandlung für Pulver zur verbesserten Dispergierbarkeit ohne Additive. Das IGF-Projekt zielt auf eine effiziente Oberflächenfunktionalisierung ab, um Pulver ohne Additive besser in Flüssigkeiten zu dispergieren.
Seit Mai 2024 arbeiten INNOVENT e.V., SKZ – KFE gGmbH und das Europäische Zentrum für Dispersionstechnologien (EZD) im IGF-Projekt „KoPla optiMa“ zusammen. Ihr gemeinsames Ziel ist die Entwicklung einer innovativen Methode zur kontinuierlichen Plasmabehandlung von Pulvern, um deren Oberflächeneigenschaften gezielt zu optimieren. Zudem soll eine prozessbegleitende Technik zur Bestimmung der Pulverbenetzbarkeit entwickelt werden, um die Dispergierbarkeit in Flüssigkeiten effizienter zu gestalten.
Plasmabehandlung für Pulver: Nachhaltige Alternative zur Dispersionsstabilisierung
Basis für das gemeinsame Projekt sind die erfolgreichen Arbeiten zur diskontinuierlichen Aktivierung diverser Pulver und der Nachweis einer erfolgreichen Abscheidung von chemisch Nickel-Dispersionsschichten mit eingebetteten Partikeln. Die Erkenntnisse aus dem aktuellen Projekt sollen die Grundlage für die Entwicklung von kompakten und flexiblen Anlagen zur kontinuierlichen Plasmabehandlung von Pulvern im industriellen Maßstab bilden.
Als wirtschaftliches Fallbeispiel dient die nachhaltige Herstellung von galvanischen Elektrolyten mit Pulverzusätzen zur Abscheidung von Dispersionsschichten, speziell für die Herstellung reibungsminimierender Oberflächen. Produktionszweige wie die Oberflächenbehandlung / Galvanik arbeiten aktuell mit Tensiden als Additiv, deren Verwendung laut REACH-Verordnung der EU in den nächsten Jahren z. T. stark eingeschränkt bzw. verboten wird. Aktuell werden perfluorierte Kohlenwasserstoffe bei der Dispersionsstabilisierung verwendet. Alternative Additive oder Stabilisatoren haben oft negativen Einfluss auf die Prozessperformance wie z. B. eine nur temporäre Stabilität der Dispersionen. Hier stellt die Plasmabehandlung von Pulvern eine alternative Möglichkeit z. B. für die Herstellung homogener Dispersionselektrolyte für galvanische Schichten dar. Neben der Herstellung der Dispersionselektrolyte gibt es vielfältige weitere Anwendungen für den Einsatz von funktionalisierten Pulvern im Bereich der Oberflächentechnik und der Herstellung von Dispersionen (z. B. Slurries für Chemisch-mechanisches Polieren, Pigment- und Lack-Dispersionen, Kunststoffpulver im 3D-Druck). In diesen und weiteren Bereichen werden für Funktionalisierungen und Materialoptimierungen verschiedenste Pulver benötigt, bei denen der Trend immer weiter in Richtung Verzicht auf Additive bzw. hin zum Einsatz von bio-kompatiblen / umweltverträglichen Netz- und Dispergieradditiven geht.
Plasmabehandlung und Messtechnik für ultrafeine Pulver
Eine besondere Herausforderung im Projekt ist die Behandlung von Partikeln im niedrigen µm-bzw. submikronen Bereich. Die Gewährleistung einer homogenen und reproduzierbaren Plasmafunktionalisierung solcher Partikel bei kontinuierlichem Pulvertransport erfordert eine neuartige, innovative Prozessgestaltung.
Der zweite Schwerpunkt der Projektarbeit liegt in der Entwicklung einer prozessbegleitenden Methode zur Bestimmung der Pulverbenetzbarkeit. Mit Hilfe einer kompakten Methode für den at-line-Betrieb sollen schnelle und reproduzierbare Messungen in einem produzierenden Umfeld ermöglicht werden. Bei der Methode wird die zeitliche Änderung einer definierten Pulverschüttung oberhalb einer Flüssigkeit mit Hilfe eines Laser-Triangulations-Wegsensors bewertet. Vor allem im Bereich Prozessüberwachung sowie Qualitätssicherung soll diese Methode etablierte, jedoch aufwendigere Labormethoden ersetzen. Erste vielversprechende Messungen mit plasmabehandeltem Pulver und der neuartigen Messmethode wurden bereits innerhalb des Projektes durchgeführt.