Plasma Nano-Tech (Environment Park S.p.A.) Forschungsprojekt “PlasmaSki”: Gebündelte Kompetenz für neue Plasmaverfahren
Das italienische Wissenschafts- und Technologiezentrum Environment Park in Turin ist nationaler und internationaler Knotenpunkt für die Beratung zu und Entwicklung von „sauberen“ Technologien. Wir dienen Unternehmen, Forschungszenten, Institutionen und Körperschaften des öffentlichen Rechts, deren Geschäftsfelder vornehmlich auf technologische Innovationen und ökologische Nachhaltigkeit ausgerichtet sind. Die fruchtbare Zusammenarbeit zwischen Environment Parks eigener Forschungsabteilung Plasma Nano-Tech und Plasmatreat begann im Jahre 2012. Innerhalb von nur zwei Jahren führte sie zur der revolutionären Entwicklung und Patentierung eines neuen Rennski-Imprägnierverfahrens: dem PlasmaSki.
Anwendung
Die Laufflächen von Renn- und Hochleistungsskiern werden heutzutage aus gesintertem UHMWPE (ultrahochmolekulargewichtiges Polyethylen) gefertigt. Dieses Material besitzt eine aus Mikrobläschen bestehende dreidimensionale Honigwabenstruktur. Der während des Sinterprozesses sich in diesen Kavitäten ablagernde Staub verstopft die Hohlräume und vermindert so die Wachsaufnahme. Die Innovation besteht in einem atmosphärischen Plasmaprozess, dessen Aufgabe es ist, die Mikrostruktur von diesen Rückständen zu reinigen und die funktionalen Eigenschaften der UHMWPE-Oberfläche für eine maximale Wachsaufnahme zu modifizieren.
Unsere Idee bestand darin, durch den Einsatz von Plasmatreat's Openair-Plasma® und PlasmaPlus® Technologien eine Verbesserung der physikalisch-chemischen Eigenschaften und damit der Leistung der Skibeläge zu erreichen. Die Projektziele waren:
- eine Erhöhung der vom Skibelag adsorbierten Wachsmenge
- eine Verstärkung der Polyethylen-Oberfläche, um den reibungs- und hitzebedingten Zusammenbruch ihrer Mikrostruktur zu verzögern
Die Entwicklung und Tests begannen im September 2013. Bereits Monate später, im Mai 2014, wurde das neue Verfahren zum Patent angemeldet.
Die Vielseitigkeit der Plasmatreat Technologie hat sich als eines der Erfolgselemente unseres Projekts erwiesen. Das fundierte Wissen des Unternehmens zu Plasmaaktivierungs- und Abscheideprozessen der Düsensysteme und die Flexibilität der PlasmaPlus® Technik erlaubten uns in kurzer Zeit, optimale Prozessparameter zu ermitteln. Die Resultate sind hervorragend. Es ist aufgrund dieses Verfahrens tatsächlich gelungen, die Adsorptionseigenschaften der Skibeläge soweit zu verbessern, dass eine vier- bis sechsfache Erhöhung der Skiwachsadsorption bei Anwendung derselben Ski-Präparationsmethode erreicht werden konnte. Der Prozess umfasst zwei Schritte:
- Oberflächenreinigung und - aktivierung
- Plasmaabscheidung einer Nano-Schutzschicht
Die lichtmikroskopische Analyse der endgültigen Struktur der UHMWRE-Oberfläche lässt geweitete und sauberere Kavitäten erkennen. Darüber hinaus haftet der auf die Oberfläche abgeschiedene Film homogen an der Polyethylene-Struktur. Die Gleittests nach dem Wachsen zeigen eine bedeutende Verbesserung der Gleiteigenschaften, einen höheren Reibwiderstand und eine deutlich gesteigerte Haftungsdauer des Wachses auf der Skibelagoberfläche.
Sich anschließende, unter Realbedingungen durchgeführte Schnee-Tests übertrafen die Laborwerte sogar und bestätigten die Leistungssteigerungen, die durch die Anwendung der beiden Plasmatechnologien Openair-Plasma® und PlasmaPlus® in Abstimmung mit der richtigen Ski-Präparationsmethode erreicht werden können. Das Patent für das PlasmaSki-Verfahren wurde im März 2015 erteilt.
Die Zusammenarbeit der Entwicklungspartner Plasma Nano-Tech und Plasmatreat bringt dem Anwender folgenden Nutzen:
- maßgeschneiderte Vorbehandlungsprozesse mit hohem Innovationsgehalt
- qualifizierte Experten und Techniker für die schnelle Durchführung der industriellen Umsetzungsphase
- patentgeschützte Prozesse
Zusammenarbeit
Die Zusammenarbeit von Plasma Nano-Tech und Plasmatreat ist durch gegenseitiges Vertrauen geprägt. Unser gemeinsamer Aufgabenbereich besteht in der Entwicklung von F&E Lösungen, die die Anforderungen italienischer Unternehmen an Prozess- und Produktinnovation treffen und diesen zu neuen Märkten verhelfen. Aufgrund der erzielten ausgezeichneten Ergebnisse ist unsere Zusammenarbeit dabei, sich hin zu einer engen Partnerschaft zu entwickeln, ausgerichtet auf die maßgeschneiderte Prozessentwicklung für unsere gemeinsamen Kunden.
Die Konzentration unserer unterschiedlichen Fachkompetenzen erlaubt uns, neue Plasmaprozesse in bestehende Fertigungsprozesse zu integrieren. Die genaue Kenntnis der im Plasma enthaltenen aktiven Spezies und deren Reaktionsdynamik verbunden mit Plasmatreats großer wissenschaftlicher und produktionstechnischer Erfahrung ermöglicht den Plasma Nano Tech-Experten sogar, in sehr kurzer Zeit von Prozess-Entwicklungsphasen zu industriellen Testphasen zu gelangen. Darüber hinaus ist es aufgrund der jahrelangen Erfahrung von Plasmatreat möglich, die Openair-Plasma® und PlasmaPlus® Technik den sehr unterschiedlichen Anforderungen und Anwendungen maßgenau anzupassen.
