热空气等离子体处理的制作方法
【专利摘要】本公开涉及热空气等离子体处理。本公开包括大气等离子体系统和用于对表面进行等离子体处理的方法。等离子体系统可包括等离子体探头，等离子体探头被配置为接收处于大气压或在大气压之上的源空气，并从探头端部释放等离子体。等离子体系统还可包括空气供应系统和热源，空气供应系统包括被配置为将源空气供应到等离子体探头的空气供应导管，热源被配置为使空气供应系统中的源空气的温度升高到环境温度之上。热源可包括设置在空气供应导管中的内联加热器。源空气可被加热到25℃至1000℃的温度。热空气等离子体系统可将更高的等离子体剂量提供到所处理的表面，并且可允许减少的循环时间和较大的等离子体处理工作窗口。
【专利说明】
热空气等离子体处理
技术领域
[0001]本公开涉及(例如)使用热空气以增加等离子体剂量的空气等离子体处理。
【背景技术】
[0002]等离子体是包括多个带电粒子的物质状态，由于等离子体中的粒子是带电的，因此有时被称为电离气体云。空气或大气等离子体是压力与周围大气的压力基本匹配的等离子体，而不是低压或真空水平压力的等离子体。因此，用于实施空气等离子体处理的所需设备和成本相对较低，并且可将等离子体处理直接用在生产线中。空气或大气等离子体可用于修改所处理组件的表面能，因此可用于提高两个组件之间的结合。然而，空气等离子体处理面对多种挑战，包括工具成本高、循环时间长以及处理工作窗口相对较小。
【发明内容】
[0003]在至少一个实施例中，提供一种大气等离子体系统。所述大气等离子体系统可包括:等离子体探头，被配置为接收处于大气压或在大气压之上的源空气，并从探头端部释放等离子体;空气供应系统，包括空气供应导管，所述空气供应导管被配置为将源空气供应到等离子体探头;热源，被配置为使在空气供应系统中的源空气的温度升高到环境温度之上。
[0004]在一个实施例中，所述热源包括内联加热器。所述内联加热器可形成空气供应导管的至少一部分。在一个实施例中，所述热源至少部分地围绕空气供应导管的一部分。所述热源可包括电阻线圈、感应加热器和热流体循环系统中的至少一个。在另一个实施例中，所述空气供应系统包括连接到空气供应导管的空气罐，并且所述热源被配置为加热所述空气罐中的空气。所述热源可被配置为将源空气加热到温度为25°C至1000°C。
[0005]在至少一个实施例中，提供一种对表面进行等离子体处理的方法。所述方法可包括:将包括空气供应导管的空气供应系统中的源空气加热到在环境温度之上的温度，将加热的源空气经由空气供应导管提供到等离子体探头，在等离子体探头中产生大气等离子体，将等离子体从等离子体探头的端部释放到所述表面上。
[0006]在一个实施例中，所述加热步骤包括:利用设置在空气供应导管中的内联加热器来加热源空气。在另一个实施例中，所述加热步骤包括:利用至少部分地围绕空气供应导管的一部分的热源来加热源空气。所述空气供应系统可包括空气罐，并且所述加热步骤可包括加热所述空气罐中空气。所述释放步骤可包括:使等离子体探头端部相对于所述表面以至少75mm/s的速度移动和/或将从等离子体探头的端部到所述表面的距离维持为至少1mmο所述加热步骤可包括:将源空气加热到25°C至1000 °C的温度。在另一个实施例中，所述加热步骤可包括:将源空气加热到至少为100°C的温度。
[0007]在至少一个实施例中，提供一种大气等离子体处理系统。所述系统可包括:等离子体探头，被配置为接收处于大气压或在大气压之上的源空气，并从探头端部释放等离子体；空气供应导管，被配置为将源空气供应到等离子体探头;热源，被配置为使在空气供应导管中的源空气的温度升高;夹具，被配置为接收将被等离子体处理的组件。
[0008]在一个实施例中，所述热源包括内联加热器。所述热源可被配置为:将源空气加热到25 °C至1000 V的温度。在一个实施例中，所述等离子体探头被配置为:使等离子体探头端部相对于所述夹具的组件接收表面以至少75mm/s的速度移动。在另一个实施例中，所述等离子体探头被配置为:在从等离子体探头的端部到组件的被夹具接收的表面的距离至少为1mm的情况下，释放等离子体。
【附图说明】
[0009]图1是根据实施例的包括内联加热器的大气等离子体系统的示意图；
[0010]图2是根据实施例的包括外部热源的大气等离子体系统的示意图；
[0011]图3是根据实施例的包括感应加热系统的大气等离子体系统的示意图；
[0012]图4是根据实施例的包括热空气罐的大气等离子体系统的示意图；
[0013]图5是根据实施例的用于热空气等离子体处理的方法的流程图；
[0014]图6是包括来自室温等离子体处理和热空气等离子体处理的表面能测试的数据的表格。
【具体实施方式】
[0015]根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应理解的是，公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可以以各种和替代的形式来体现。附图不一定按比例绘制;可夸大或最小化一些特征，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式使用本发明的代表性基础。
[0016]空气或大气等离子体处理可用于修改所处理组件的表面能。例如，等离子体处理可增大所处理组件的表面能，使所处理组件更有活性并使所处理组件更牢固地结合到其它组件或材料。空气等离子体处理中涉及大量的控制由所处理组件接收的等离子体剂量的控制参数。对接收的等离子体剂量有重要影响的两个参数是:等离子体探头或射流在组件的表面移动的速度，和从组件的表面到等离子体探头的端部的距离。较慢的探头速度通常使由组件接收的等离子体剂量增加，而较快的速度通常使所述剂量减少。较小的探头距离(例如，从探头端部到组件表面)通常使由组件接收的等离子体剂量增加，而较大的距离通常使所述剂量减少。反过来，这两个参数可影响几个另外的工艺参数:循环时间和处理工作窗
□ O
[0017]循环时间与等离子体处理的速度有关，并且该循环时间是对一个组件或一组组件或一批组件进行等离子体处理所用的时间。为了使所处理的组件在给定探头距离下接收预定的最小的等离子体剂量水平，必须使用特定的最小的探头速度(例如，线速度)。因此，对于给定的最小的剂量水平和探头距离，探头的速度是循环时间的限制因素。目前，传统的空气等离子体系统必须使用相对较慢的探头速度，以输送足够的等离子体剂量。例如，目前的空气等离子体系统中的探头速度可约为50mm/s。在大批量的产业中，循环时间会是重要的参数，并且会影响在生产线中有效地或高效地实施等离子体处理的能力。在目前的速度(例如，约50mm/s)下，对于单个系统来说循环时间可能太长而不能满足批量需求。因此，可能需要多个空气等离子体系统，这标志着很高的设备成本和生产设施的空间占用面积。因此，增加探头速度并减少循环时间的空气等离子体处理工艺的改进将提高生产率并降低成本。
[0018]会影响等离子体处理工艺的速度和/或质量的另一个参数是等离子体处理工作窗口，所述等离子体处理工作窗口是从等离子体探头的端部到处理中的部件/组件的距离。与探头速度类似，工作窗口会是等离子体处理工艺中的限制因素。由空气等离子体探头产生的等离子体可具有羽状或火炬状。因此，由所处理的组件接收的强度或剂量可随着距探头端部的距离的增加而减小。因此，与最小的探头速度类似，在给定探头速度下会存在不能被超过的最大的探头端部距离，以输送预定的剂量。此外，由于离开等离子体探头的等离子体的温度非常高，因此存在从组件表面到探头端部的最小距离。如果等离子体探头到组件表面太近，则高温等离子体可能燃烧、熔化或以其它方式损坏组件。如果等离子体探头距离组件太近的另一个潜在并发问题是如果组件稍微没对准或系统公差过于宽松，则探头实际上可能接触组件或与组件碰撞。因此，等离子体处理工艺可具有最小的探头端部距离和最大的探头端部距离，这可称为等离子体处理工作窗口。
[0019]在目前使用的传统的空气等离子体系统中，等离子体处理工作窗口相对较小。例如，使用标准的探头速度(例如，约50mm/s)的空气等离子体系统可需要探头端部距离约为6mm±l-2mm。虽然6mm的探头端部距离是可行的，但在等离子体处理工艺中所述探头端部距离可能要求非常小的偏差。例如，在处理期间，将要被等离子体处理的组件可被夹持在夹具中。通常，人或机器人将组件拿起并放置在夹具中，这本身具有一定程度的偏差。因此，组件位置相对于探头端部的偏差可能使探头端部移出工作窗口距离范围。在一个示例中，已经发现对于机器人装载夹具来说，探头距离的偏差可高达约2mm。探头距离的2mm偏差可足以使组件移出工作窗口:要么太近(其可引起燃烧/熔化)要么太远(等离子体剂量不足)。因此，对空气等离子体处理工艺进行增加最大的探头端部距离并扩大等离子体处理工作窗口的改进将使等离子体处理工艺更加稳健。
[0020]已经发现具有更高离子强度(例如，较强的等离子体羽流的空气等离子体工艺可改善循环时间和等离子体处理工作窗口。在至少一个实施例中，公开一种空气等离子体处理工艺，其中，用于空气等离子体处理工艺的源空气在进入等离子体探头之前被加热。在不局限于任何特别理论的情况下，基于化学和热力学认为:当空气被加热时，围绕原子核轨道运行的电子从热中获得能量，并且电子从它们被限定的运行轨道脱离的概率更高。一旦电子从原子核跳跃并脱离，空气原子就不再是中性的。因此，在电场中发生空气电离的几率较高，这会产生较强的等离子体羽流。
[0021]参照图1到图4，示出了空气或大气(例如，环境压力)等离子体系统10的示意图。系统10包括具有探头端部14的等离子体探头12。等离子体系统10可以是任何适合的空气等离子体系统(诸如AC(交流)励磁(例如，电晕放电)、DC(直流)励磁(例如，电弧)、无线电波励磁或微波励磁系统)。空气等离子体系统的基本原理是现有技术中已知的并且将不详细解释。通常，通过加热气体或使气体受到强的电磁场来产生等离子体。例如，在DC等离子体系统中，通过高电压放电(例如，5-15kV，1-1OOkHz)来产生脉冲电弧。源气体(可以是压缩空气)流过脉冲电弧并被激发，并转换成等离子体状态。然后，该等离子体通过探头端部被引导到处理中的组件36的表面上。
[0022]空气等离子体系统10包括空气供应系统，所述空气供应系统包括空气供应16，所述空气供应16可将源气体供应到等离子体探头12。空气供应导管16可以是软管、粗管、细管或其它类型的导管。源气体可以是环境空气或者它可以是受控组合物(诸如，氮、氧、氩、氟或它们的混合物)。源气体可被加压，以便于等离子体从探头端部14射出。例如，源气体可来自压缩空气源或者可通过风扇或管道系统移动，所述风扇或管道系统可以是空气供应系统的一部分。在传统的空气等离子体系统中，处于环境温度(诸如，约20°C (例如，室温))的源气体被提供到等离子体探头12。然而，在本公开中，提供一种空气等离子体系统10，其中，源气体被加热到环境温度之上，以产生更强的等离子体羽流。
[0023]参照图1到图4，示出了利用热的源气体的空气等离子体系统10的几个实施例。然而，示出的用于加热的方法和装置仅为示例，可使用使源气体的温度升高到环境温度之上的任何合适的方法或装置。参照图1，内联加热器(inline heater)或加热元件18设置在空气供应导管16中或设置为空气供应导管16的一部分。内联加热器可以是诸如通过运载、运输和/或直接接触或加热源空气而形成空气供应导管16的一部分的任何装置。内联加热器可用在诸如烘烤、热收缩、杀菌、干燥和其它应用的应用中并且将不详细描述。通常，内联加热器包括具有进气口 22和出气口 24的管子或导管20，并且加热元件设置在进气口 22和出气口 24之间。任何适合的加热方法可用作加热元件(诸如电阻线圈或感应加热)。可以以任何适合的方式(诸如，通过调节加热元件的瓦数、调节经过加热元件(例如，电阻线圈)电流的量或调节加热元件的电阻(例如，使用电位计))来控制空气的温度。如果内联加热器18成为系统10的一部分，则空气供应导管16可被分割成可分别连接到进气口 22和出气口 24的环境温度部分26和热空气部分28。温度传感器(诸如，热电偶)可位于出气口24中、出口气24附近或邻近出气口 24或在热空气部分28的起点、以在空气离开加热器18并前往探头12时便于控制空气温度。
[0024]参照图2和图3，示出了通过热源30对空气供应导管16进行外部加热的空气等离子体系统10。与内联加热器相比，热源30可通过加热空气供应导管16本身来间接地加热空气供应导管16中的空气。在一个实施例中，图2中示出了它的示例，热源30可包括围绕空气供应导管16延伸并加热空气供应导管16的包裹物或套子。热源30可包括环绕空气供应导管16的加热带并包括电阻加热元件(诸如导线或线圈)。热源30还可包括液体或气体加热系统，其中，被加热的液体或气体经过在包裹物/套子/夹套中的管子或导管，从而将热传递到空气供应导管16。例如，可使用逆流加热系统，在所述逆流加热系统中可使用热流体、油或水作为传热介质。传热介质可以由加热器(局部地或远远地)加热，并且可通过使用栗(未示出)使所述传热介质在与源空气的流动方向相反的方向上循环。因此，可通过从传热介质传递热能来加热源空气。如图3中所示，热源30还可包括环绕空气供应导管16的感应线圈32。为了使感应线圈加热元件是有效的，空气供应导管可以由导电材料(诸如，金属)制成。除了围绕空气供应导管16的套子或包裹物之外，还可使用加热空气供应导管的其它方法。例如，可设置红外加热器并且所述红外加热器被配置为加热空气供应导管16，或者可使用火焰基加热器(flame-based heaters)(诸如，直接火焰)，或者通过燃烧基加热器(combust1n-based heaters)间接地加热空气供应导管16。
[0025]参照图4，示出了源空气在运行通过空气供应导管16之前被加热的等离子体系统10的示例。在一个实施例中，从热空气罐34供应源空气。在一个实施例中，空气供应导管16和热空气罐34可形成空气供应系统。热空气罐34还可被加压，使得热空气罐34将加热并压缩的空气提供到空气供应导管16和等离子体探头12。可使用任何适合的方法来加热罐34。例如，图1至图3中示出的和上文描述的加热空气供应导管16的方法(诸如，电阻加热器/线圈(例如，类似于电热水器)、感应加热、液/气加热或其它方式)都可以应用到罐34。这些热源可以在罐34的内部或在罐34的外部。还可通过将罐搁置在燃烧器42(类似于燃气热水器)上来加热所述罐。在一个实施例中，所述罐可包含可被加热到它的蒸发温度的液体，从而形成可用作源空气的热气体。例如，水可以被煮沸(例如，在100°C、1个大气压下)，并且水蒸汽可形成源气体的全部或一部分。因此，源空气全都可以在罐中被加热并以己加热的状态传递到等离子体探头12，而不是在运行通过空气供应导管16时加热源空气。在上文描述的任何一个实施例中，热空气或热气体可包括全部的空气源或者可以与其它的空气源或气体源组合以形成全部的空气源。例如，可使用内联加热器来加热空气，并且被加热的空气可以与未加热的空气结合以形成中间温度的空气源。同样地，来自热罐的热空气可与未加热的空气结合以形成空气源。因此，虽然空气供应导管16示出为单个软管或导管，但空气供应导管16可分成单独的多个软管和/或单独的软管可组合来形成空气供应导管16。
[0026]空气供应导管16可由适合于源气体的温度和/或压力的任何材料形成。空气供应导管16可形成为硬管或钢性管，或者它可形成为柔性软管。在源空气被加热到相对较高温度(诸如100°C或更高)的实施例中，由高温材料形成的硬管或钢性管可被用于空气供应导管16，或者至少用于热空气部分28。例如，空气供应导管16或至少是热空气部分28可由金属管子或导管形成。在一个实施例中，空气供应导管16或热空气部分28可由钢(诸如，不锈钢)形成。在源空气被加热到相对较低温度(诸如，小于100°C)的实施例中，可使用柔性软管(诸如由聚合物形成的那些柔性软管)。适合于柔性气动软管的塑料的非限制性示例可包括尼龙、PVC、腈、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯或其它。虽然刚性(例如，金属)管被描述为适合于高温源空气，但其还可用于低温源空气。同样地，柔性软管可用于高温源空气，只要所述柔性软管能够承受使用温度。为了将源空气维持在目标温度或期望的温度，可使空气供应导管16沿着它的长度的全部或至少一部分(例如，热空气部分28的部分或全部)绝热。可使用任何适合的方式提供绝热(诸如，绝热包裹、包含绝热材料的外部管子或导管、泡沫绝热(预制的或膨胀的)或其它)。
[0027]在至少一个实施例中，源空气被加热到环境空气温度之上。例如，如果环境温度是约为20°C的标准室温，则源空气可被加热到20°C之上并且在到达探头12时温度在环境温度之上。如上所述，认为当空气被加热时，围绕原子核轨道运行的电子从热中获得能量，并且从它们被限定的运行轨道脱离的概率较高，在电场中发生空气电离的几率较高，这可产生较强的等离子体羽流。相应地，通常认为，较高的空气温度将产生较强的等离子体羽流。因此，理论上，可使源空气的温度最大化以提供尽可能强的等离子体羽流。然而，诸如成本、设备或待等离子体处理的材料的各种考虑可导致源空气温度的实际限制。
[0028]源空气可被加热到至少为25、30、50、75、100、150、250、500或1000°C的温度。规定范围内，源空气可被加热到25至1000°C的温度或其任何子区间。例如，源空气可被加热到25至750°C、25至500°C、30至250°C、50至250°C、75至250°C、100至250°C、100至500°C或在25至100tC中的其它区间的温度。如上所述，高温通常可引起较强的等离子体羽流，这可增加探头速度和/或探头距离。然而，较高的温度需要更多的能量并且会需要更昂贵的装置。此外，对于一些实施例，源空气升高相对较低的温度可足以提高等离子体羽流强度。因此，可基于应用的期望属性或需求来调节源空气的温度升高。较高的温度可引起较少的循环时间和更稳健的工艺，而较低的温度可更具有成本效益和/或更节能。上文描述的温度范围和值可以是源空气离开加热源(例如，内联加热器、感应加热空气供应导管或热空气罐/源)时的温度，或者可以是当源空气到达等离子体探头时的温度。如果空气供应导管16是绝热的，则这两个温度基本会相同。然而，如果空气供应导管不是绝热的或者如果空气供应导管16的长度很长，则空气达到探头时的空气温度会明显小于空气在热源处的最高温度。为了维持源空气温度，沿着空气供应导管16的长度可使用多个热源。可包括上文描述的热源的任意组合(包括多重的一个或更多个加热源)。例如，可从热罐供应源空气，并且还可使用位于探头附近的内联加热器来加热源空气以维持温度或提高温度。另一个示例可包括跟在加热的包裹物或带后面的内联加热器，以维持温度或提高温度。
[0029]如上所述，等离子体羽流的强度可影响多个等离子体处理参数(包括探头速度或工作窗口(例如，探头端部距离))。由于所公开的热的源空气，探头速度可被增加和/或探头端部距离可被增加。探头速度可被测量为在探头端部和待处理的组件36的表面和/或夹持组件36的夹具38之间的相对速度。传统的空气等离子体处理的探头速度可约为50mm/s、探头端部距离约6mm，以将足够的等离子体剂量提供到所处理的表面。在至少一个实施例中，具有热的源空气的等离子体系统可至少具有75、100、150、250、400、600或1000111111/8的探头速度(例如，相对于被处理表面或夹具)。例如，探头速度可具有75至1000mm/S或其任何子区间(诸如，100 至 1000mm/s、150 至 750mm/s、250 至 750mm/s、400 至 750mm/s、500 至 700mm/s 或其它区间)的速度。除了增加探头速度或者代替增加探头速度，可增加从探头端部到所处理表面的距离(或工作窗口)。在至少一个实施例中，探头端部距离可至少为8、10、12、15、20或25mm。例如，探头端部距离可从8mm至25mm，或其任意子区间(诸如，8至20mm、10至20mm、12至20mm、12至18mm、14至18mm或其它区间)。探头端部距离的以上值和范围还可被应用为从探头端部到接收并夹持待处理的组件36的夹具38的表面40的距离。在探头端部距离是从探头端部到夹具来计算的实施例中，以上用于探头端部距离的值和范围可调整(例如，增加)为考虑处理中的组件的厚度。例如，如果待处理的组件具有5mm的厚度，则探头端部距离可至少为 13、15、17、20、25或30臟(而不是8、10、12、15、20或25臟)。
[0030]如上所述，虽然公开的加热的源空气可允许探头速度和/或距离的增加，但应理解传统的速度和距离也可以使用热的源空气并且在传统的参数条件下所述热的源空气可提供较强的等离子体羽流。然而，增加等离子体探头速度和距离同时维持足够的等离子体剂量可具有多个益处。增加探头速度可使循环时间减少或使处理一部分部件或一组部件所需的时间减少。减少的循环时间可允许更大量的待处理部件并且可允许等离子体处理更加无缝地并入大容量生产线中。此外，减少的循环时间可减少生产线中需要的等离子体处理系统的数量或尺寸，从而降低成本并减小等离子体处理工艺的占地面积(例如，平方英尺)。
[0031]增加探头端部距离或工作窗口尺寸也可改善等离子体处理工艺(例如，通过使等离子体处理更加稳健)。如上所述，可将待等离子体处理的组件36(通过手或通过机器人)装载在夹具38上。这个装夹过程会固有一定程度的偏差(例如，约2mm)。如果工作窗口小，则所述偏差可将组件带出工作窗口并且等离子体处理会变得无效或对组件有害。传统的等离子体处理的工作窗口可约为6mm ± 1- 2mm。由此约2mm的预期偏差能够使组件置于工作窗口的外部，因此，约2mm的预期偏差可能是有问题的。然而，通过使用公开的热的源空气来增加有效的探头端部距离，工作窗口可被扩大，使得几毫米的偏差不会造成无效的等离子体处理。(例如)在距离探头端部16mm情况下依然能够提供足够剂量的等离子体处理可因此更好地吸收或补偿几毫米的偏差(例如，I至3mm)。
[0032]公开的包括热的源空气的空气等离子体系统10和加热源空气的各种方法可用在使用传统的或典型的空气等离子体处理的任何应用中。例如，在进行粘接或喷漆工艺之前，公开的系统可用于活化(例如，增加表面能)和/或清洁塑料和/或金属表面。空气等离子体系统可用于处理任何类型的表面(诸如金属、塑料、复合材料(例如，纤维复合材料)或陶瓷)。在至少一个实施例中，例如，可使用粘合剂或粘结剂来处理两个配合表面中的一个或两个，以提高粘合。在另一个实施例中，例如，可在涂覆涂层或油漆层之前处理单个表面。
[0033]参照图5，示出了用于利用热的源空气来对一对配合的汽车组件进行等离子体处理的流程图100的示例。在步骤102中，可将第一组件36放置在夹具38中以待被等离子体处理。可手动地或通过机器人(例如，使用真空)将组件36装载到夹具38(固定的)中。在步骤104中，可使用将热的源空气提供到等离子体探头的系统对第一组件36的表面进行等离子体处理。如上所述，热的源空气可允许等离子体探头具有增加的速度和/或探头端部距离或工作窗口。类似于步骤102和104，在步骤106和108中，可将第二组件36固定并对第二组件36进行表面等离子体处理。在步骤110中，可将粘合剂施加到等离子体处理表面中的一个或两个。在步骤112中，可将两个组件压在一起以粘合所述组件。根据粘合剂的类型，可应用热和/或压力以协助粘合剂的固化。
[0034]可将流程图100中描述的方法应用到汽车制造过程。在汽车的制造和组装期间，很多组件被粘合或喷漆。待处理的组件可以是金属(诸如钢(例如，不锈钢)、钛、铝及其合金或其它)。在一个实施例中，所述金属可以是片材的形式。所述组件还可以是聚合物(诸如，聚酯、乙烯基类、环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯或其它)。此外，所述组件可包括复合材料(诸如，纤维增强复合材料，例如，玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、片状成型料(SMC)、块状成型料(BMC)或其它)。所述组件可以是粘合的、涂覆的或喷漆的任何汽车组件。例如，车身板、行李箱盖、保险杠、挡泥板或其它。一些部件可由两个组件形成，一个具有较高质量的“A”级表面，一个是较自然的结构。例如，行李箱盖可以由内组件和外组件形成，其中，内行李箱盖组件是结构组件，外行李箱盖组件是A级表面组件。
[0035]因此，在一个示例中，内行李箱盖组件和外行李箱盖组件可由SMC形成，并且可使用具有热的源空气的等离子体系统对各个组件的表面进行等离子体处理。在将组件处理之后，可使用粘合剂(诸如，环氧树脂、硅树脂、氨基甲酸乙酯或丙烯酸基粘合剂)将它们粘合在一起。在另一个示例中，外行李箱盖或其它外部组件(诸如引擎盖或保险杠)可具有使用具有热的源空气的等离子体系统进行等离子体处理的外表面，然后，所述表面可被喷漆。
[0036]参照图6，示出了水浸透试验(water wet out test)的结果。水浸透试验可通过测试水是否会完全润湿表面(例如，接触角为0°)来测量表面的表面能。准备了两个聚丙烯的样品，一个接受室温空气等离子体处理，另一个接受具有热的源空气的等离子体处理。等离子体处理均是在探头速度为600mm/s、探头端部距离为16mm的条件下执行。如上所述，这个速度和距离明显大于传统使用的(例如，约50mm/s和6mm)。用于热的空气等离子体的源空气被加热到约100°C的温度并被压缩到约30psi的压力。用于空气等离子体系统的电压源为240Vo
[0037]如图6中的表格中所示，室温等离子体处理的聚丙烯样品不允许水完全润湿表面。相比之下，热空气等离子体处理的样品允许水完全润湿表面，表示由于接收的等离子体剂量的增加使表面能显著增加。使用达因测试工具包在两个样品上进行达因水平测试，测试的结果在图6中示出。如图所示，室温等离子体处理结果是表面能为48dynes/cm，热空气等离子体处理结果是表面能为72dynes/cm。图6中表格的第三行示出各个等离子体处理样品的表面能水平的定性指示。在高探头速度和大探头距离下的室温等离子体的表面能相对较低，而热空气等离子体的表面能仍很高。因此，图6中的结果表示用于热空气等离子体的等离子体羽流比室温等离子体强，并接收更大剂量的等离子体。因此，热空气等离子体处理允许大幅度地提高速度和探头端部距离，并仍将足够的等离子体剂量提供到所处理的组件。这些提高可允许较少的循环时间和更加稳健的处理工艺。
[0038]虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。另外，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作出各种改变。因此，可组合各个实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。
【主权项】
1.一种大气等离子体系统，包括: 等离子体探头，被配置为接收处于大气压或大于大气压的源空气，并从探头端部释放等呙子体； 空气供应系统，包括空气供应导管，所述空气供应导管被配置为将源空气供应到等离子体探头； 热源，被配置为使在空气供应系统中的源空气的温度升高到环境温度之上。2.根据权利要求1所述的大气等离子体系统，其中，所述热源包括内联加热器。3.根据权利要求2所述的大气等离子体系统，其中，所述内联加热器形成空气供应导管的至少一部分。4.根据权利要求1所述的大气等离子体系统，其中，所述热源至少部分地围绕空气供应导管的一部分。5.根据权利要求4所述的大气等离子体系统，其中，所述热源包括电阻线圈、感应加热器和热流体循环系统中的至少一个。6.根据权利要求1所述的大气等离子体系统，其中，所述空气供应系统包括连接到空气供应导管的空气罐，并且所述热源被配置为加热所述空气罐中的空气。7.根据权利要求1所述的大气等离子体系统，其中，所述热源被配置为将所述源空气加热到25°C至1000°C的温度。8.一种对表面进行等离子体处理的方法，包括: 将包括空气供应导管的空气供应系统中的源空气加热到大于环境温度的温度； 将加热的源空气经由空气供应导管提供到等离子体探头； 在等离子体探头中产生大气等离子体； 将等离子体从等离子体探头的端部释放到所述表面上。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述加热步骤包括:利用设置在空气供应导管中的内联加热器来加热源空气。10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述加热步骤包括:利用至少部分地围绕空气供应导管的一部分的热源来加热源空气。
【文档编号】H05H1/24GK105873346SQ201610081225
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】赵海波, 帕特里克·杰姆斯·布兰查德
【申请人】福特全球技术公司