等離子處理技術(shù)廣泛用于材料的表面處理,是一種有效、環(huán)保、節(jié)能的處理方法。等離子體是由高溫電離氣體產(chǎn)生的一種充滿電荷的狀態(tài),可以通過幾乎任何非金屬的表面進(jìn)行化學(xué)修飾和物理改性,實(shí)現(xiàn)對表面性質(zhì)的調(diào)控。等離子處理后,多久有效與樣品性質(zhì)、處理?xiàng)l件以及后續(xù)環(huán)境等因素有關(guān)。
樣品性質(zhì)
不同的材料具有不同的表面化學(xué)反應(yīng)活性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及物理性質(zhì),其對等離子處理的響應(yīng)也會(huì)有區(qū)別。例如,聚合物、陶瓷、玻璃、金屬等材料對等離子處理的敏感度和穩(wěn)定性不同。而且,即使是同一種材料,在不同的材料加工工藝、生產(chǎn)方式或者來自不同來源的供應(yīng)商可能都會(huì)影響到處理后樣品的有效性。
處理?xiàng)l件
等離子處理的成本較高,尤其是在大規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域中,處理時(shí)間和處理氣體種類、濃度等因素都會(huì)對處理效果造成影響。比如說,在相同處理下,使用不同的氣體和功率密度處理相同材料的結(jié)果可能會(huì)不一樣。 在優(yōu)化等離子處理工藝時(shí),需要考慮維持較長時(shí)間的穩(wěn)定操作條件,并防止過量電離和表面氧化。
后續(xù)環(huán)境
材料的使用環(huán)境對其性能具有重要影響。在實(shí)際應(yīng)用中,光、潮濕、高溫、低溫或化學(xué)介質(zhì)等都可能導(dǎo)致等離子處理效果的退化或失效。例如,等離子處理的特殊表面活性可能會(huì)因?yàn)樽匀画h(huán)境暴露而漸漸減弱。 因此,在等離子處理后多久有效這個(gè)問題上,還要看考慮使用的時(shí)間和條件。
總之,等離子處理的效果受到眾多因素的影響,沒有明確的答案。因此,在實(shí)踐中,需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),在合適的控制下觀測等離子體處理后的材料的性質(zhì)變化是否達(dá)到預(yù)期。而且等離子處理技術(shù)目前依然處于發(fā)展初期,需要開展更深入的研究和商業(yè)應(yīng)用,以提有效率和穩(wěn)定性,為其在各種領(lǐng)域應(yīng)用打下基礎(chǔ)。真空等離子表面處理機(jī)的特點(diǎn)和原理
真空等離子表面處理機(jī)由等離子發(fā)生器,氣體輸送管路及等離子噴頭等部分組成,等離子發(fā)生器產(chǎn)生高壓高頻能量在噴嘴鋼管中被激活和被控制的輝光放電中產(chǎn)生低溫等離子體,等離子體中粒子的能量一般約為幾個(gè)至幾十電子伏特,大于聚合物材料的結(jié)合鍵能,完全可以破裂有機(jī)大分子的化學(xué)鍵而形成新鍵;但遠(yuǎn)低于高能放射性射線,只涉及材料表面,不影響基體的性能。處于非熱力學(xué)平衡狀態(tài)下的低溫等離子體中,電子具有較高的能量,可以斷裂材料表面分子的化學(xué)鍵,提高粒子的化學(xué)反應(yīng)活性(大于熱等離子體),而中性粒子的溫度接近室溫,這些優(yōu)點(diǎn)為熱敏性高分子聚合物表面改性提供了適宜的條件。通過低溫等離子體表面處理,材料面發(fā)生多種的物理、化學(xué)變化。表面得到了清潔,去除了碳化氫類污物,如油脂,輔助添加劑等,或產(chǎn)生刻蝕而粗糙,或形成致密的交聯(lián)層,或引入含氧極性基團(tuán)(羥基、羧基),這些基因?qū)Ω黝愅糠蟛牧暇哂写龠M(jìn)其粘合的作用,在粘合和油漆應(yīng)用時(shí)得到了優(yōu)化。在同樣效果下,應(yīng)用等離子體處理表面可以得到非常薄的高張力涂層表面,有利于粘結(jié)、涂覆和印刷。不需其他機(jī)器、化學(xué)處理等強(qiáng)烈作用成份來增加粘合性。
真空等離子處理的特點(diǎn)是,一、對包裝盒表面處理深度較小但非常均勻。二、沒有紙屑飛沫出現(xiàn),屬于環(huán)保處理。三、等離子噴頭距離包裝盒之間有一定的距離,只有通過噴頭把低溫等離子噴射到包裝盒需要涂膠處,可處理各類復(fù)雜形狀的包裝盒,連續(xù)性運(yùn)作,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。四、工作中不需要消耗其他燃料,只需接上普通電源即可運(yùn)行,大大降低包裝印刷成本。
真空等離子表面處理機(jī),目前已經(jīng)開發(fā)了單噴頭,雙噴頭,三噴頭,旋轉(zhuǎn)噴頭等多款型號(hào),噴出的是低溫等離子,形狀像火焰,但不會(huì)點(diǎn)燃包裝盒。另外,為方便用戶,等離子表面處理機(jī)還具有安全連鎖功能,用戶可根據(jù)需要,安裝產(chǎn)線中自動(dòng)控制裝置,一旦產(chǎn)線中無包裝盒經(jīng)過,等離子表面處理機(jī)會(huì)立刻自動(dòng)停止噴射等離子,而有包裝盒經(jīng)過時(shí),它又自動(dòng)噴出等離子
還有真空等離子處理機(jī),在一個(gè)密封艙體內(nèi)設(shè)置電極,在真空泵的作用下是艙體內(nèi)的氣壓達(dá)到5--10毫托,再在高頻發(fā)生器的作用下,電極之間產(chǎn)生等離子體,然后對樣品表面進(jìn)行處理,來達(dá)到改變表面活性的目的。等離子處理在現(xiàn)在的市場應(yīng)用范圍
(1)等離子處理在橡塑行業(yè)產(chǎn)品上的作用機(jī)理
我們在工業(yè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)一些橡膠塑料件在進(jìn)行表面連接的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)粘接困難的問題,這是因?yàn)榫郾?、PTFE等橡膠塑料材料是沒有極性的,這些材料在未經(jīng)過表面處理的狀態(tài)下進(jìn)行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差,甚至不進(jìn)行。
有些工藝用一些化學(xué)藥劑對這些橡塑表面進(jìn)行處理,這樣能改變材料的粘接效果,但這種方法不易掌握,化學(xué)藥劑本身具有毒性,操作非常麻煩,成本也較高,而且化學(xué)藥劑對橡塑材料原有的優(yōu)良性能也有影響。
利用等離子處理對這些材料進(jìn)行表面處理,在高速高能量的等離子體的轟擊下,這些材料結(jié)構(gòu)表面得以大化,同時(shí)在材料表面形成一個(gè)活性層,這樣橡膠、塑料就能夠進(jìn)行印刷、粘合、涂覆等操作,如圖2所示。應(yīng)用等離子技術(shù)對橡塑表面處理,其操作簡單,處理前后沒有有害物質(zhì)產(chǎn)生,處理效果好,效率高,運(yùn)行成本低。
(2)等離子處理在橡膠、塑料行業(yè)的應(yīng)用
等離子表面處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括橡膠、復(fù)合材料、玻璃、布料、金屬等,涉及各行各業(yè),這篇文章中我們主要介紹其在橡膠、塑料領(lǐng)域一些行業(yè)的具體應(yīng)用。
(3)等離子處理在汽車行業(yè)的應(yīng)用
與金屬粘接的表面性能,而不能影響另一面的性能。工業(yè)中用萊鈉溶液處理雖然能在一定程度上提高粘接效果,但是卻改變了原有PTFE的性能。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,用等離子體轟擊需粘接的PTFE表面后,其表面活性明顯增強(qiáng),與金屬之間的粘接牢固可靠,滿足了工藝的要求,而另一面保持原有的性能,其應(yīng)用也越來越被廣泛認(rèn)同。