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，噴出的是低溫等離子，形狀像火焰，但不會點(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。等離子設(shè)備，也被稱為等離子體物理裝置，是一種利用高能量的電磁輻射來產(chǎn)生等離子體的實(shí)驗設(shè)備。它正在被廣泛應(yīng)用于核聚變、材料加工、環(huán)保和醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域中。
一、等離子體的概念
等離子體是四態(tài)物質(zhì)，與固體、液體和氣體不同。等離子體是由正、負(fù)離子及自由電子組成的一種高度電離的氣體。等離子體具有很高的電導(dǎo)率、介電常數(shù)以及熱傳導(dǎo)吸收系數(shù)，因此可以產(chǎn)生大量的電磁輻射和能量輸出。
二、等離子設(shè)備的類型
等離子體展示設(shè)備：這種設(shè)備主要用于展示等離子體的性質(zhì)和特點(diǎn)，如等離子云球、閃電球和火焰。
低溫等離子體設(shè)備：這種設(shè)備也稱為非熱等離子體設(shè)備，它是在室溫下產(chǎn)生等離子體。低溫等離子體設(shè)備被廣泛應(yīng)用于材料表面處理、納米制造、慢性傷口治療等領(lǐng)域。
高溫等離子體設(shè)備：這種設(shè)備被用于核聚變實(shí)驗，它通常包括托卡馬克、磁約束聚變中心和慣性約束聚變中心。高溫等離子體設(shè)備需要達(dá)到百萬攝氏度以上的高溫才能產(chǎn)生并維持等離子體狀態(tài)。
等離子噴射處理設(shè)備：這種設(shè)備主要用于材料的表面處理和改性。它以高能等離子體流為工作介質(zhì)，可以清除焊接縫、去除腐蝕層、增強(qiáng)表面硬度等。
三、等離子設(shè)備的應(yīng)用
核聚變實(shí)驗：高溫等離子體設(shè)備被廣泛應(yīng)用于核聚變實(shí)驗，在其中進(jìn)行控制聚變反應(yīng)，研究能源問題。
材料加工：等離子噴射處理設(shè)備被廣泛應(yīng)用于金屬表面處理、陶瓷涂覆及納米顆粒制造等領(lǐng)域。
環(huán)保：低溫等離子體技術(shù)被應(yīng)用于廢水、廢氣、工業(yè)垃圾以及醫(yī)療廢棄物的處理。
醫(yī)學(xué)：低溫等離子體技術(shù)被用于慢性傷口治療、消毒以及癌癥治療的研究。
四、等離子設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)
有效：等離子設(shè)備可以在非常短的時間內(nèi)達(dá)到高溫或高能狀態(tài)，可以在材料加工或清潔領(lǐng)域快速有效地進(jìn)行處理。
精度：由于等離子體流對原物質(zhì)影響很小，因此等離子體加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)微觀尺寸上的準(zhǔn)確控制。
環(huán)保：等離子體處理技術(shù)可以使廢棄物的數(shù)量大大減少，并且不會產(chǎn)生任何有害污染。
可持續(xù)：等離子體技術(shù)是一種可持續(xù)發(fā)展技術(shù)，它可以利用可再生能源來實(shí)現(xiàn)核聚變等目的，也可以用于清洗和改善環(huán)境。
五、結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，等離子設(shè)備已經(jīng)成為了許多領(lǐng)域中的關(guān)鍵工具和方法。從核聚變到材料加工，從醫(yī)療治療到環(huán)保，等離子設(shè)備可以幫助我們更好地理解和應(yīng)對我們所面臨的各種復(fù)雜問題。未來，等離子設(shè)備的應(yīng)用前景將會隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展而不斷拓展。等離子粘接影響設(shè)備強(qiáng)度的物理因素
1.表面粗糙度：
當(dāng)膠粘劑良好地浸潤被粘材料表面時（接觸角θ<90°），表面的粗糙化有利于提高膠粘劑液體對表面的浸潤程度，增加膠粘劑與被粘材料的接觸點(diǎn)密度，從而有利于提高粘接強(qiáng)度。反之，當(dāng)膠粘劑對被粘材料浸潤不良時（θ>90°）,表面的粗糙化就不利于粘接強(qiáng)度的提高。
2.表面處理:
粘接前的表面處理是粘接成功的關(guān)鍵，其目的是能獲得牢固耐久的接頭。由于被粘材料存在氧化層（如銹蝕）、鍍鉻層、磷化層、脫模劑等形成的“弱邊界層”，被粘物的表面處理將影響粘接強(qiáng)度。例如，聚乙烯表面可用熱鉻酸氧化處理而改善粘接強(qiáng)度，加熱到70-80時處理1-5分鐘，就會得到良好的可粘接表面，這種方法適用于聚乙烯板、厚壁管等。而聚乙烯薄膜用鉻酸處理時，只能在常溫下進(jìn)行。如在上述溫度下進(jìn)行，則薄膜的表面處理，采用等離子或微火焰處理。
對天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠表面用濃硫酸處理時，希望橡膠表面輕度氧化，故在涂酸后較短的時間，就要將硫酸徹底洗掉。過度的氧化反而在橡膠表面留下更多的脆弱結(jié)構(gòu)，不利于粘接。
對硫化橡膠表面局部粘接時，表面處理除去脫膜劑，不宜采用大量溶劑洗滌，以免不脫膜劑擴(kuò)散到處理面上妨礙粘接。
鋁及鋁合金的表面處理，希望鋁表面生成氧化鋁結(jié)晶，而自然氧化的鋁表面是十分不規(guī)則的、相當(dāng)疏松的氧化鋁層，不利于粘接。所以，需要除去自然氧化鋁層。但過度的氧化會在粘接接頭中留下薄弱層。
3.滲透：
已粘接的接頭，受環(huán)境氣氛的作用，常常被滲進(jìn)一些其他低分子。例如，接頭在潮濕環(huán)境或水下，水分子滲透入膠層；聚合物膠層在有機(jī)溶劑中，溶劑分子滲透入聚合物中。低分子的透入首先使膠層變形，然后進(jìn)入膠層與被粘物界面。使膠層強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致粘接的破壞。
滲透不僅從膠層邊沿開始，對于多孔性被粘物，低分子物還可以從被粘物的空隙、毛細(xì)管或裂縫中滲透到被粘物中，進(jìn)而侵入到界面上，使接頭出現(xiàn)缺陷乃至破壞。滲透不僅會導(dǎo)致接頭的物理性能下降，而且由于低分子物的滲透使界面發(fā)生化學(xué)變化，生成不利于粘接的銹蝕區(qū)，使粘接完全失效。
4.遷移：
含有增塑劑被粘材料，由于這些小分子物與聚合物大分子的相容性較差，容易從聚合物表層或界面上遷移出來。遷移出的小分子若聚集在界面上就會妨礙膠粘劑與被粘材料的粘接，造成粘接失效。
5.壓力：
在粘接時，向粘接面施以壓力，使膠粘劑更容易充滿被粘體表面上的坑洞，甚至流入深孔和毛細(xì)管中，減少粘接缺陷。對于粘度較小的膠粘劑，加壓時會過度地流淌，造成缺膠。因此，應(yīng)待粘度較大時再施加壓力，也促使被粘體表面上的氣體逸出，減少粘接區(qū)的氣孔。
對于較稠的或固體的膠粘劑，在粘接時施加壓力是必不可少的手段。在這種情況下，常常需要適當(dāng)?shù)厣邷囟?，以降低膠粘劑的稠度或使膠粘劑液化。例如，絕緣層壓板的制造、飛機(jī)旋翼的成型都是在加熱加壓下進(jìn)行。
為了獲得較高的粘接強(qiáng)度，對不同的膠粘劑應(yīng)考慮施以不同的壓力。一般對固體或高粘度的膠粘劑施高的壓力，而對低粘度的膠粘劑施低的壓力。
6.膠層厚度：
較厚的膠層易產(chǎn)生氣泡、缺陷和早期斷裂，因此應(yīng)使膠層盡可能薄一些，以獲得較高的粘接強(qiáng)度。另外，厚膠層在受熱后的熱膨脹在界面區(qū)所造成的熱應(yīng)力也較大，更容易引起接頭破壞。
7.負(fù)荷應(yīng)力:
在實(shí)際的接頭上作用的應(yīng)力是復(fù)雜的，包括剪切應(yīng)力、剝離應(yīng)力和交變應(yīng)力。
（1） 切應(yīng)力：由于偏心的張力作用，在粘接端頭出現(xiàn)應(yīng)力集中，除剪切力外，還存在著與界面方向一致的拉伸力和與界面方向垂直的撕裂力。此時，接頭在剪切應(yīng)力作用下，被粘物的厚度越大，接頭的強(qiáng)度則越大。
（2） 剝離應(yīng)力：被粘物為軟質(zhì)材料時，將發(fā)生剝離應(yīng)力的作用。這時，在界面上有拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力作用，力集中于膠粘劑與被粘物的粘接界面上，因此接頭很容易破壞。由于剝離應(yīng)力的破壞性很大，在設(shè)計時盡量避免采用會產(chǎn)生剝離應(yīng)力的接頭方式。
