真空等离子表面处理机的特点和原理
真空等离子表面处理机由等离子发生器,气体输送管路及等离子喷头等部分组成,等离子发生器产生高压高频能量在喷嘴钢管中被激活和被控制的辉光放电中产生低温等离子体,等离子体中粒子的能量一般约为几个至几十电子伏特,大于聚合物材料的结合键能,完全可以破裂有机大分子的化学键而形成新键;但远低于高能放射性射线,只涉及材料表面,不影响基体的性能。处于非热力学平衡状态下的低温等离子体中,电子具有较高的能量,可以断裂材料表面分子的化学键,提高粒子的化学反应活性(大于热等离子体),而中性粒子的温度接近室温,这些优点为热敏性高分子聚合物表面改性提供了适宜的条件。通过低温等离子体表面处理,材料面发生多种的物理、化学变化。表面得到了清洁,去除了碳化氢类污物,如油脂,辅助添加剂等,或产生刻蚀而粗糙,或形成致密的交联层,或引入含氧极性基团(羟基、羧基),这些基因对各类涂敷材料具有促进其粘合的作用,在粘合和油漆应用时得到了优化。在同样效果下,应用等离子体处理表面可以得到非常薄的高张力涂层表面,有利于粘结、涂覆和印刷。不需其他机器、化学处理等强烈作用成份来增加粘合性。
真空等离子处理的特点是,一、对包装盒表面处理深度较小但非常均匀。二、没有纸屑飞沫出现,属于环保处理。三、等离子喷头距离包装盒之间有一定的距离,只有通过喷头把低温等离子喷射到包装盒需要涂胶处,可处理各类复杂形状的包装盒,连续性运作,产品质量稳定。四、工作中不需要消耗其他燃料,只需接上普通电源即可运行,大大降低包装印刷成本。
真空等离子表面处理机,目前已经开发了单喷头,双喷头,三喷头,旋转喷头等多款型号,喷出的是低温等离子,形状像火焰,但不会点燃包装盒。另外,为方便用户,等离子表面处理机还具有安全连锁功能,用户可根据需要,安装产线中自动控制装置,一旦产线中无包装盒经过,等离子表面处理机会立刻自动停止喷射等离子,而有包装盒经过时,它又自动喷出等离子
还有真空等离子处理机,在一个密封舱体内设置电极,在真空泵的作用下是舱体内的气压达到5--10毫托,再在高频发生器的作用下,电极之间产生等离子体,然后对样品表面进行处理,来达到改变表面活性的目的。等离子设备,也被称为等离子体物理装置,是一种利用高能量的电磁辐射来产生等离子体的实验设备。它正在被广泛应用于核聚变、材料加工、环保和医学等众多领域中。
一、等离子体的概念
等离子体是四态物质,与固体、液体和气体不同。等离子体是由正、负离子及自由电子组成的一种高度电离的气体。等离子体具有很高的电导率、介电常数以及热传导吸收系数,因此可以产生大量的电磁辐射和能量输出。
二、等离子设备的类型
等离子体展示设备:这种设备主要用于展示等离子体的性质和特点,如等离子云球、闪电球和火焰。
低温等离子体设备:这种设备也称为非热等离子体设备,它是在室温下产生等离子体。低温等离子体设备被广泛应用于材料表面处理、纳米制造、慢性伤口治疗等领域。
高温等离子体设备:这种设备被用于核聚变实验,它通常包括托卡马克、磁约束聚变中心和惯性约束聚变中心。高温等离子体设备需要达到百万摄氏度以上的高温才能产生并维持等离子体状态。
等离子喷射处理设备:这种设备主要用于材料的表面处理和改性。它以高能等离子体流为工作介质,可以清除焊接缝、去除腐蚀层、增强表面硬度等。
三、等离子设备的应用
核聚变实验:高温等离子体设备被广泛应用于核聚变实验,在其中进行控制聚变反应,研究能源问题。
材料加工:等离子喷射处理设备被广泛应用于金属表面处理、陶瓷涂覆及纳米颗粒制造等领域。
环保:低温等离子体技术被应用于废水、废气、工业垃圾以及医疗废弃物的处理。
医学:低温等离子体技术被用于慢性伤口治疗、消毒以及癌症治疗的研究。
四、等离子设备的优点
有效:等离子设备可以在非常短的时间内达到高温或高能状态,可以在材料加工或清洁领域快速有效地进行处理。
精度:由于等离子体流对原物质影响很小,因此等离子体加工技术可以实现微观尺寸上的准确控制。
环保:等离子体处理技术可以使废弃物的数量大大减少,并且不会产生任何有害污染。
可持续:等离子体技术是一种可持续发展技术,它可以利用可再生能源来实现核聚变等目的,也可以用于清洗和改善环境。
五、结语
随着科学技术的进步,等离子设备已经成为了许多领域中的关键工具和方法。从核聚变到材料加工,从医疗治疗到环保,等离子设备可以帮助我们更好地理解和应对我们所面临的各种复杂问题。未来,等离子设备的应用前景将会随着技术的不断创新和发展而不断拓展。等离子粘接影响设备强度的物理因素
1.表面粗糙度:
当胶粘剂良好地浸润被粘材料表面时(接触角θ<90°),表面的粗糙化有利于提高胶粘剂液体对表面的浸润程度,增加胶粘剂与被粘材料的接触点密度,从而有利于提高粘接强度。反之,当胶粘剂对被粘材料浸润不良时(θ>90°),表面的粗糙化就不利于粘接强度的提高。
2.表面处理:
粘接前的表面处理是粘接成功的关键,其目的是能获得牢固耐久的接头。由于被粘材料存在氧化层(如锈蚀)、镀铬层、磷化层、脱模剂等形成的“弱边界层”,被粘物的表面处理将影响粘接强度。例如,聚乙烯表面可用热铬酸氧化处理而改善粘接强度,加热到70-80时处理1-5分钟,就会得到良好的可粘接表面,这种方法适用于聚乙烯板、厚壁管等。而聚乙烯薄膜用铬酸处理时,只能在常温下进行。如在上述温度下进行,则薄膜的表面处理,采用等离子或微火焰处理。
对天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶表面用浓硫酸处理时,希望橡胶表面轻度氧化,故在涂酸后较短的时间,就要将硫酸彻底洗掉。过度的氧化反而在橡胶表面留下更多的脆弱结构,不利于粘接。
对硫化橡胶表面局部粘接时,表面处理除去脱膜剂,不宜采用大量溶剂洗涤,以免不脱膜剂扩散到处理面上妨碍粘接。
铝及铝合金的表面处理,希望铝表面生成氧化铝结晶,而自然氧化的铝表面是十分不规则的、相当疏松的氧化铝层,不利于粘接。所以,需要除去自然氧化铝层。但过度的氧化会在粘接接头中留下薄弱层。
3.渗透:
已粘接的接头,受环境气氛的作用,常常被渗进一些其他低分子。例如,接头在潮湿环境或水下,水分子渗透入胶层;聚合物胶层在有机溶剂中,溶剂分子渗透入聚合物中。低分子的透入首先使胶层变形,然后进入胶层与被粘物界面。使胶层强度降低,从而导致粘接的破坏。
渗透不仅从胶层边沿开始,对于多孔性被粘物,低分子物还可以从被粘物的空隙、毛细管或裂缝中渗透到被粘物中,进而侵入到界面上,使接头出现缺陷乃至破坏。渗透不仅会导致接头的物理性能下降,而且由于低分子物的渗透使界面发生化学变化,生成不利于粘接的锈蚀区,使粘接完全失效。
4.迁移:
含有增塑剂被粘材料,由于这些小分子物与聚合物大分子的相容性较差,容易从聚合物表层或界面上迁移出来。迁移出的小分子若聚集在界面上就会妨碍胶粘剂与被粘材料的粘接,造成粘接失效。
5.压力:
在粘接时,向粘接面施以压力,使胶粘剂更容易充满被粘体表面上的坑洞,甚至流入深孔和毛细管中,减少粘接缺陷。对于粘度较小的胶粘剂,加压时会过度地流淌,造成缺胶。因此,应待粘度较大时再施加压力,也促使被粘体表面上的气体逸出,减少粘接区的气孔。
对于较稠的或固体的胶粘剂,在粘接时施加压力是必不可少的手段。在这种情况下,常常需要适当地升高温度,以降低胶粘剂的稠度或使胶粘剂液化。例如,绝缘层压板的制造、飞机旋翼的成型都是在加热加压下进行。
为了获得较高的粘接强度,对不同的胶粘剂应考虑施以不同的压力。一般对固体或高粘度的胶粘剂施高的压力,而对低粘度的胶粘剂施低的压力。
6.胶层厚度:
较厚的胶层易产生气泡、缺陷和早期断裂,因此应使胶层尽可能薄一些,以获得较高的粘接强度。另外,厚胶层在受热后的热膨胀在界面区所造成的热应力也较大,更容易引起接头破坏。
7.负荷应力:
在实际的接头上作用的应力是复杂的,包括剪切应力、剥离应力和交变应力。
(1) 切应力:由于偏心的张力作用,在粘接端头出现应力集中,除剪切力外,还存在着与界面方向一致的拉伸力和与界面方向垂直的撕裂力。此时,接头在剪切应力作用下,被粘物的厚度越大,接头的强度则越大。
(2) 剥离应力:被粘物为软质材料时,将发生剥离应力的作用。这时,在界面上有拉伸应力和剪切应力作用,力集中于胶粘剂与被粘物的粘接界面上,因此接头很容易破坏。由于剥离应力的破坏性很大,在设计时尽量避免采用会产生剥离应力的接头方式。