Plasmaätzen von teilkristallinen Thermoplasten für mikroskopische Untersuchungen

Angela Breining

Die mikroskopische Untersuchung von Kunststoffen ist ein gängiges Verfahren bei der Ermittlung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen. Bei teilkristallinen Thermoplasten ist dabei das Vorhandensein von Überstrukturen (z.B. Sphärolithen) von Interesse sowie deren Größenverteilung. Grenzen der gängigen Methoden der Präparation in Kombination mit mikroskopischen Verfahren sind die Mindestgröße dieser Überstrukturen und die artefakt-freie Präparation.
Um das Spektrum der Präparationsmöglichkeiten zu erweitern, wird in dieser Arbeit das Plasmaätzen für Strukturuntersuchungen behandelt. Mit einer Ätzbehandlung kann bei teilkristallinen Thermoplasten die amorphe Phase stärker abgebaut und entfernt werden. Die Kristallinen Anteile bleiben hauptsächlich zurück und bilden ein Oberflächenrelief, das mikroskopische untersucht werden kann. Naßchemische Verfahren sind meist werkstoffselektiv und arbeiten in der Regel mit Gefahrstoffen. Diese Nachteile spielen beim Einsatz eines Plasmas als Ätzmedium eine Untergeordnete Rolle.
Ausgehend von einer Literaturrecherche zum naßchemischen und Plasmaätzen zeigen die Untersuchungen dieses Beitrags die Möglichkeiten der Darstellung der Überstrukturen teilkristalliner Thermoplaste (Polyolefine, technische Thermoplaste) durch Plasmaätzen. Es erfolgt ein Vergleich mit etablierten Präparationsverfahren und dem naßchemischem Ätzen. Dabei wird erläutert, wie die Materialien zu präparieren sind, welche Artefakte auftreten können und wie sich das erzeugte Höhenprofil im AFM darstellt. Weiter werden die Einflüsse der verschiedenen Prozeßparameter ermittelt und die eingesetzten Mikroskopierverfahren bewertet.