Plasma (griechisch: das Geformte) ist ein reaktives Gas, das aus freien, energiereichen Elektronen, Ionen und Neutralteilchen besteht. Der Anteil der geladenen Teilchen, der zwischen 1 % und 100 % liegen kann (Vollionisation), bestimmt die elektrische Leitfähigkeit des Plasmas.

Da Plasma durch Energiezufuhr aus dem gasförmigen Zustand erzeugt werden kann, wird es auch als vierter Aggregatszustand, neben fest, flüssig und gasförmig bezeichnet.

Funktionsprinzip des Plasmareinigungssystems

In der großzügigen Prozesskammer können auf speziellen Werkstückträgern Druckschalter oder Transmitter unterschiedlichster Baugröße positioniert werden. Nachdem die Türe hermetisch dicht verschlossen und die Plasmareinigung initialisiert wurde, wird die Prozesskammer mit Hilfe einer Vakuumpumpe evakuiert.

Bei ca. 1 mbar wird reiner Sauerstoff als Prozessgas hinzugeführt. Ein Hochfrequenz-Generator (HF) bildet ein elektromagnetisches Feld als Energiequelle, das den Sauerstoff ionisiert und in das hochreaktive Plasma überführt. Organische Verschmutzungen auf Kohlenwasserstoffbasis (CH-Ketten) werden im Plasma vollständig zerstört und über das Vakuumsystem abgeführt.

Am Ende des Reinigungsprozesses wird die Prozesskammer kontrolliert belüftet. Anschließend werden die gereinigten Produkte mit Handschuhen entnommen und einzeln in PE-Beuteln verschweißt. Das Etikett auf der Verpackung weist neben den technischen Daten und Zulassungen zusätzlich auf das jeweilige Reinigungsverfahren hin.

Sauerstoffanwendungen

Im Umgang mit Sauerstoff (O₂) sind bestimmte Sicherheits- und Unfallvermeidungsvorschriften zu beachten. Sauerstoff als Medium selbst ist nicht brennbar. In Verbindung mit einem brennbaren Stoff, wie beispielsweise Öl oder Fett kann es jedoch zu einer Selbstentzündung durch Reibungswärme, elektrostatische Entladung oder Funkenübersprung kommen. Bereits eine geringe Erhöhung des Sauerstoffanteils innerhalb eines Luft-Gas-Gemisches kann den Verbrennungsprozess (Temperatur und Geschwindigkeit) um ein Vielfaches beschleunigen.

Öl- und fettfrei

Unter dem Aspekt der Qualitätssicherung achtet SUCO bei der Auswahl seiner Lieferanten auf die Bereitstellung öl- und fettfreier Einzelteile. Durch geschultes Personal und Betriebsvorschriften, wie z.B. die Verwendung silikon- und fettfreier Medien, wird eine öl- und fettfreie Montage und Kalibrierung der Druckmessgeräte sichergestellt.  

Es kann produktions- und prozessseitig nicht ausgeschlossen werden, dass vereinzelt Kleinstmengen an Schmierölen oder Hautfetten auf einem Werkstück haften bleiben. Da im Umgang mit Sauerstoff bereits geringste Öl- oder Fettrückstände ausreichen, um einen Brand oder eine Explosion zu verursachen, empfiehlt SUCO, im Umgang mit Sauerstoff oder anderen entzündlichen Luft-Gas-Gemischen ausschließlich plasmagereinigte Druckschalter und Transmitter einzusetzen. 

Plasmagereinigt

Der Reinigungsprozess durch das  Plasmareinigungssystem in verschweißter Einzelverpackung stellt sicher, dass pro m² nicht mehr als 20 mg organischer Kohlenwasserstoff-Verbindungen nachweisbar sind. Der Reinheitsgrad von maximal 20 mg/m² entspricht der Stufe B in Anlehnung an ASTM G93-3:2004 (< 33 mg/m²) und wird regelmäßig durch ein DAkkS-akkreditiertes Institut überwacht.

Als Dichtungswerkstoff empfiehlt SUCO bei Sauerstoffanwendungen den Einsatz von EPDM-Dichtungen, die in einem Temperaturbereich von -30° bis +120°C eingesetzt werden können. Die Ausbrennsicherheit der EPDM-Dichtungen wurde durch das Bundesamt für Materialprüfung (BAM) in einem Prüfbericht bescheinigt.

Der maximal zulässige Druck bei Sauerstoffanwendungen variiert je nach Gehäusewerkstoff von 10 bar (verzinkter Stahl) über 35 bar (Messing), bis hin zu 250 bar (Edelstahl).

LABS-frei

Unter dem Akronym LABS versteh man „lackbenetzungsstörende Substanzen“ wie beispielsweise Schmiermittel, Öle, Fette oder Silikone. Während des Lackierprozesses können LABS Kontaminationen und Beschichtungsfehler – sogenannte Krater – verursachen, und damit die Qualität, Langlebigkeit der Lackierung beeinträchtigen. Aus diesem Grund unterliegen die Lackierprozesse von Fahrzeug- und Motorenhersteller oftmals strengen Anforderungen.  

Durch eine längere Prozessdauer und die Verwendung von LABS-freien Handschuhen und PE-Beuteln kann durch das neue Plasmareinigungssystem von SUCO ebenfalls die Reinheitsstufe „Plasmagereinigt für LABS-freie Anwendungen“ und somit LABS-Konformität gemäß Einheitsblatt VDMA 24364 erreicht werden.

Ein weiterer Vorteil der Plasmareinigung ist die temporäre Erhöhung der Oberflächenenergie. Durch die Aktivierung von Plasma wird die Oberfläche der Druckschalter und Transmitter chemisch verändert, sodass sich funktionelle Gruppen (OH-Gruppen) anlagern können, welche die Benetzungsfähigkeit steigern. Dieser Effekt nimmt mit der Zeit jedoch ab.

Anwendungsbereiche

Produktion und Fertigung

• Autogenes Schweißen und Brennschneiden: Ausströmendes Brenngas-Sauerstoffgemisch wird entzündet und oxidiert in einer Schnittfuge am Werkstück.
• Glas- und Stahlindustrie: Glasofen / Hochofen wird reiner Sauerstoff hinzugeführt, um den Schmelzprozess zu beschleunigen und zu optimieren (Oxyfuel-Verfahren)
• Textilindustrie: Hochdosierter Sauerstoff als Bleichmittel für Fasern und Zellstoffe

Chemie, Pharma- und Lebensmittelindustrie

• Chemische Industrie: Verfahrenstechnische Oxidation organischer Verbindungen
• Pharmazeutika: Destillation und Oxidation von keimfreiem Wasser
• Verpackung unter Schutzatmosphäre: Begasung von Lebensmitteln mit Flüssigsauerstoff

Wasseraufbereitung

• Abwasseraufbereitung: Im Bereich der biologischen Wasseraufbereitung können durch Ozon (O₃) Schadstoffe und schwer abbaubare Substanzen aus Kläranlagen oxidiert werden
• Trinkwasseraufbereitung: Durch die Zugabe von Sauerstoff wird Eisen, Mangan, Ammonium, Schwefelwasserstoff oder Methan im Trinkwasser entfernt.
• Ozonherstellung: Desinfektion von Schwimmbädern und Prozesswasser

Medizintechnik

• Beatmungs- und Anästhesiegeräte: Medizinischer Sauerstoff zur Beatmung in der Notfallmedizin und der Behandlung chronischer Lungenkrankheiten

SUCO stellt zum Nachweis des jeweiligen Reinheitsgrades – plasmagereinigt für Sauerstoffanwendungen oder LABS-freie Anwendungen – eine Herstellererklärung aus.

Sollten Sie Fragen zum Einsatz von Druckschaltern oder Transmittern in Ihrer Anwendung haben, berät Sie der technische Kundenservice von SUCO jederzeit gerne. Aufgrund der jahrzehntelangen Erfahrung im Bereich der Pneumatik, Hydraulik und Fluidtechnik besitzt SUCO ein umfassendes Know-How im Umgang mit anspruchsvollen, sicherheitsrelevanten Anwendungen jeder Art.

Weitere Informationen zur Plasmareinigung finden sie unter: https://www.suco.de/plasmareinigung