真空等離子表面處理機(jī)的特點和原理
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)處理等強烈作用成份來增加粘合性。
真空等離子處理的特點是，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，噴出的是低溫等離子，形狀像火焰，但不會點燃包裝盒。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)會立刻自動停止噴射等離子，而有包裝盒經(jīng)過時，它又自動噴出等離子
還有真空等離子處理機(jī)，在一個密封艙體內(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。關(guān)于等離子表面處理機(jī)在表面發(fā)生的反應(yīng)，需要先了解等離子體的概念。等離子體是一種高能量的物質(zhì)狀態(tài)，由帶正電荷的離子和帶負(fù)電荷的電子組成。等離子體可以通過加熱、電離、激光等方式產(chǎn)生，具有高能量、高速度、高溫度等特點，可以對表面進(jìn)行處理。
等離子表面處理機(jī)利用等離子體對表面進(jìn)行處理，主要包括以下幾種反應(yīng)：
1.離子轟擊反應(yīng)：等離子體中的離子具有高能量，可以對表面進(jìn)行轟擊，使表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，氮離子轟擊金屬表面可以形成氮化物層，提高金屬的硬度和耐磨性。
2.化學(xué)反應(yīng)：等離子體中的離子和分子可以與表面的原子或分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化合物。例如，氧離子可以與金屬表面的氧化物反應(yīng)，形成金屬氧化物層，提高金屬的耐腐蝕性。
3.氧化還原反應(yīng)：等離子體中的離子和分子可以與表面的原子或分子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，改變表面的化學(xué)性質(zhì)。例如，氧離子可以將金屬表面的氧化物還原成金屬，提高金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。
4.晶格缺陷修復(fù)：等離子體中的離子和分子可以填補表面的晶格缺陷，提高表面的結(jié)晶度和機(jī)械性能。例如，氮離子可以填補金屬表面的晶格缺陷，提高金屬的強度和韌性。
以上是等離子表面處理機(jī)在表面發(fā)生的一些常見反應(yīng)，不同的反應(yīng)會對表面產(chǎn)生不同的影響。在使用等離子表面處理機(jī)時，需要根據(jù)具體的材料和處理要求選擇合適的處理參數(shù)和反應(yīng)方式，以達(dá)到佳的處理效果。當(dāng)今，等離子處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于材料表面處理和改性方面。 它通常使用在氣體相反應(yīng)室中產(chǎn)生的高溫、高能量電離氣體等離子體來處理物質(zhì)表面。 等離子體是一種由高能離子、原子和自由基組成的高度活躍的氣態(tài)。
等離子體產(chǎn)生的方式有許多種，包括電弧放電、RF放電、微波放電、脈沖放電等。不同類型的等離子發(fā)生器會影響到等離子鍋爐的工作效率和特征，這也是一個非常重要的問題。
而將等離子體應(yīng)用于材料表面處理上，則可以通過等離子體的高能量作用于物質(zhì)表面來改變其化學(xué)和物理性質(zhì)，即所謂的等離子處理。等離子處理可以使物料表面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而提高其化學(xué)惰性、耐磨性、耐腐蝕性和界面附著性等性能。
等離子處理的機(jī)理主要來自于等離子體對表面的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)具有顯著的影響。 高能量等離子體中存在大量自由基、激發(fā)態(tài)原子和離子，這些活性物質(zhì)能夠與材料表面上的化學(xué)成分進(jìn)行反應(yīng)，并導(dǎo)致表層物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化。
例如，氧離子在等離子處理中可以被用來氧化表面，從而使表面生成一定厚度的金屬氧化物。 與此同時，離子轟擊和沉積可以導(dǎo)致表層物質(zhì)生長、縮短撞擊而導(dǎo)致失蹤， 鈍化表面原子并提高界面深度和耐久性。 等離子處理還可激活材料表面，促進(jìn)其吸附和潤濕性能。
值得注意的是，等離子處理后多久有效受到許多因素的影響，包括表面材料的種類和形狀、等離子體處理參數(shù)和條件、環(huán)境濕度、溫度等。在實踐中， 大多數(shù)等離子處理數(shù)據(jù)都是通過定期測試表面性能的總體變化來確定其有效時間。
近年來，隨著等離子處理技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，已經(jīng)發(fā)展出了許多新型的等離子發(fā)生器和處理方法，如等離子共聚變（ICP）和微波氣體放電等離子體等。 這些新技術(shù)的應(yīng)用，為以后改進(jìn)、提高等離子處理效果和表面材料性能提供了重要方法。
總之，等離子處理是一種主要通過改變物料表面結(jié)構(gòu)、形態(tài)和化學(xué)組成來增強其性能的表面工藝方法。 實際運用中，等離子處理的有效時間受到多個因素的影響。 等離子技術(shù)的進(jìn)步也將不斷完善等離子處理技術(shù)，并推動其更廣泛的應(yīng)用。
