Atmosferik Plazma İşlemi

Atmosferik Plazma İşlemi

Otomotiv İçi Şalterlerin Atmosferik Plazma İşlemi

Bin Kez Dokunuldu

Otomobil yapımcılarının araç içi plastik parçaların boyama işlemlerine yönelik giderek artan kalite ve çevre taleplerinin temini için, Güney Almanyalı bir üretici tarafından her yıl milyonlarca şalter ve kontrol tuşları atmosfer basınç plazma ile ön işlem görmektedir.

Gösterge panosunun plastik tuşlarına bir otomobilin hayatı boyunca binlerce kez dokunulur. Bazen daha yumuşak, bazen daha sert; bazen temiz veya kirli parmaklarla... Onlara nasıl dokunulursa dokunulsun, görünüm yıllarca kullanıldıktan sonra bile mümkün olduğunca değişmemelidir. Örneğin BMW, boyalı bir döner şalterin aşınma mukavemetinin, boyada kusur ortaya çıkmadan önce, 360° dönmelerde en az altmış bin kez dokunmaya dayanmasını şart koşar. Hatta, örneğin CD veya klima cihazının butonu gibi, normal basmalı şalterler en az yüz bin dokunmaya dayanmak zorundadırlar. Bu da 17 yıllık bir süreye, yani Münihli otomobil yapımcısının varsaydığı araç ömür döngüsünün tamamına, tekabül etmektedir. Benzer varsayılan değerler diğer birinci sınıf tedarikçiler için de geçerli olduğundan bu, tedarikçinin dolaylı olarak tüm müşterilerine aynı yüksek seviyede bir kalite düzeyi sunmak zorunda olduğu anlamına gelmektedir.

Kolay İş Değil

Boya işlemlerinin yüksek kalite standartlarının sağlanması, malzeme yüzeyinin ön işlemiyle başlar. Bu yüzeyi kolayca tutmayan polikarbonat gibi plastiklerin hassas bir temizliği ve aktivasyonu yapılmadan, kusursuz boya görüntüsü ve uzun süreli sağlam tutunma garantisi verilemez. Her iki işlem, hem temizlik hem de aktivasyon, için farklı yöntemler mevcuttur ve hangisinin amaca uygun olduğu iyi tespit edilmesi tavsiye edilmektedir. Yapışma özelliğini arttırmak için genelde kullanılan solvent bazlı astarlar çevreye zararlı ve atık imha maliyetleri yüksek olduğundan, artan çevre bilinci bağlamında otomobil üreticilerinin de yeni yöntemler araması ve trendin suda çözünen boya ve çevre dostu ön işlemlere doğru gitmesi şaşırtıcı değil. Daimler birkaç yıl önce Radolfzell’deki tedarikçisi TRW Automotive Electronics & Components GmbH’dan, bileşenlerin tozunu gidermek için kullanılan iyonlaştırıcıya ek olarak bir temizleme daha talep edip, su bazlı boya kullanımı planladığında, Radolfzell’li şirket bir sorunla karşı karşıyaydı, çünkü otomobil üreticisinden istenilen Powerwash yönteminin kullanışsızlığı daha test aşamasında belliydi. Kerstin Tietz, TRW Radolfzell’de Boyama ve Lazer Aşındırma, Endüstri Mühendisliği Departmanı’nın Üst Düzey Mühendisi, şöyle anlatıyor: "Powerwash ile yaptığımız deneyler sonucunda küçük ebatlı, sadece birkaç cm boyundaki parçalarımızın sadece savrulup gittiğini veya birbirlerine çarptığını ve böylece çizildiklerini gördük. Buna ek olarak, su, jig dediğimiz kalıpların içinde kalıyordu. Jig’lere delikler açtık ve hatta kapları bile değiştirdik ama bunların hiçbirisi fayda etmedi.” Alternatif olarak tasarlanan CO2 işlemi de daha az hayal kırıklığıyla sonuçlanmadı: Yine bileşenler kalıplardan uçtu gitti; bir de yöntem çalışanların kulakları için dayanılmaz yüksek sesli olmakla kalmayıp, gerekli tanklar için açık havada özel alan da gerektirdiğinden çok müşkülatlıydı. Her iki yöntemin temizleme gücü genel olarak iyiydi ve ağır parçalar için oldukça uygun olurdu ama aktivasyon yeteneğinden yoksundular. Bu, su bazlı boyaların kullanımınında gerekli olan aktivasyon için ek bir sistemin gerekli olduğu anlamına geliyordu. TRW başlangıçta bunu florlama tekniğinde bulduğuna inandıysa da daha ilk deneylerde olumsuz bir sonuçla karşılaşıldı: PC parçaları işlemden sonra kısmen yanardöner mavi, kısmen de saydam oldular. Ayrıca, ön işlem için harici bir hizmet sağlayıcısına gönderilmek zorundaydılar ve bu bağımlılık seri üretim yapan üreticiler için fazla büyük bir risk teşkil ediyordu. Bir de işlem çevre dostu değildi.

TRW araştırmalarına devam etti ve sadece tek bir işlemle hem ince temizliği hem de polar olmayan plastik yüzeylerin aktivasyonunu mümkün kılan ama aynı zamanda da önceden sayılan sorunların hiçbirisini yaşatmayıp yeni sorunlar da çıkarmayan bir yöntem keşfetti: atmosferik openair plazma teknolojisi

Temizlik ve Aktivasyon Bir Fonksiyonda

Plasmatreat GmbH, Steinhagen, tarafından 1995 yılında geliştirilen plazma jet teknolojisi günümüzde dünyanın çeşitli sanayilerinde yerini almış bulunuyor. Çevre dostu in-line yöntemi vakum odası gerektirmez ve normal atmosfer koşullarında uygulanır. Sistem üç işlemi, saniyelik tek bir işlemde sunmaktadır: Plastik yüzeyin mikro düzeyde temizliğini, statik deşarjını ve aynı zamanda yüksek aktivasyonunu sağlar. Malzeme yüzeyinin aktivasyonu sonucunda yüzey enerjisi (mJ/m²) yükselir. Bu da bir boyanın veya kaplamanın beklenen tutunma özelliğini değerlendirmek için en önemli ölçüdür. Genelde plastikler <28 - 40 mJ/m² arasında düşük bir yüzey enerjisine sahiptir. Tecrübelere göre sadece 38 - 42 mJ/m² üzerinde yüzey enerjileri iyi tutunma özellikleri sağlar. Bir boyanın güvenli tutunmasının şartı, katı nesnenin yüzey enerjisinin sıvı boyanın yüzey geriliminden (mN/m) daha yüksek olmasıdır. TRW Radolfzell’de enjeksiyon kalıp parçalarının yüzey enerjisi 32-34 mJ/m²’yken, plazma işleminden hemen sonra PC parçalarının yüzey enerjisi 56- 58 mJ/m² değerlerine, bazen de 72 mJ/m²’nin bile üstüne çıkmıştır. Peter Langhof, Plasmatreat Pazar ve Proje Yöneticisi, anlatıyor: "Mikro düzeydeki temizlik gücüyle aynı zamanda yüksek aktivasyonun çift etkisi, geleneksel sistemlerin verimini fazlasıyla geçiyor. Sonuç olarak, homojen boya gradyanları ve kaplamanın en yüksek zorlamalara karşı da uzun süreli stabilitesi sağlanıyor.” (Resim 1). Plazma işlemi sırasında plastik yüzeylerin tipik ısınması genelde 30 °C’den az olur.

Resim 1. Foto Plasmatreat
Konvansiyonel sistemlerin etkinliği, atmosferik plazma işleminin çift etkisi sayesinde fazlasıyla aşılıyor.

Boyama Prosesinde AD-Plazma Metodu

Bugün TRW Radolfzell tarafından, Daimler, Ford ve başka otomobil üreticileri için sensörler, anahtarsız giriş sistemleri, araç içi kontrol ve konfor sistemleri için şalterler ve şalter modülleri üretilmekte. Enjeksiyondan boyamaya, lazer kesimden elektronik üretime, kullanılacak bileşenlerin büyük bir kısmı fabrikada kendisi tarafından üretilip, monte edilip yerinde test edilir. Plasmatreat tarafından sağlanan ilk kiralık test sistemi kısa sürede gönülleri kazandı. Tietz: "Kullanımı kolaydı, yerden tasarruf sağlıyordu; anlaşılır, kolay ve tehlikesizdi. ” Test aşamasından sonra iki plazma jeti ile donatılmış bir üretim tesisi kullanıldı. Ancak artan iş hacmi ile daha büyük bir boyama tesisi gerekti ve Rheda-Wiedenbrück’te bulunan makine üreticisi Venjakob Maschinenbau GmbH & Co KG boyama istasyonunun hemen önüne seri bağlantılı bir plazma sistemini entegre etme siparişini aldı. Bahar 2011’de, yeni 25m uzunluğundaki boyama hattı (plazma sistemi bunun sadece bir metresini kaplamakta) işletime alındı (Resim 2). O zamandan beri altı tane patentli RD1004 tipi döner nozül gece gündüz çalışıyor. (Resim 3). Tek işlevde, haftada PC ve PC + ABS’den boyanacak yaklaşık 180,000 görünür parçayı temizleyip aktivasyonunu yapıyorlar. Buna basit 2D parçaların yanında, direksiyon simidi kapağı gibi karmaşık 3D şekilleri de dahil. Her bir şalter parçası lazerle işaretlenmeden önce bir gözle kontrolden geçmek zorundadır (Resim 4). TRW fabrikasında, birçok küçük şalterler ve düğmeden senede yaklaşık 2 milyon ICPs (Entegre Kontrol Paneli) denilen tam tuş takımı oluşmaktadır (Resim 5).

Sonuç

TRW’ye göre yüksek işlem güvenliği en yüksek önceliğe sahiptir ve bu bilgisayar kontrolü ve monitör izlemeli plazma sistemi ile sağlanır. Böylece Konstanz Gölü kenarındaki fabrika bugün yılda milyonlarca düğme ve şalter üretmektedir. "Openair tekniğini kullanma kararı, bizim için doğru karardı. Bu yöntem bana iyi ve güvenli bir duygu veriyor.” diyerek Kerstin Tietz özetliyor ve şunu ekliyor: "Ön işlem bizim için karlı, kolay ve etkili. Zorlu müşteri ihtiyaçlarını karşılamamızda bizi başarılı kıldı.” Plazma sistemi ile kombineli boyama tesisinin kullanımı ve astarın ortadan kalkmasıyla birlikte üretilen iş öncekinin üç misline çıktı. Ayrıca, tam bir geçiş ve böylece tam altı kademeli bir işlemden oluşan süreç ortadan kalkarken, aynı zamanda diğer temizleme sistemleri ve astar aktivasyonuna karşı zamandan ve genelde gerekli olacak enerji maliyetlerinden %90’ı tasarruf sağlandı.

 


 




Gazeteci / Journalist
    Inès A. Melamies