一种可添加气氛的液冷低温等离子体表面处理设备的制作方法

本发明涉及对材料的低温等离子体处理，具体为一种可添加气氛的液冷低温等离子体表面处理设备。

背景技术：

1、大多数塑料薄膜都是非极性聚合物，与其它亲水性基团结合困难，在使用或加工前往往需要进行改性处理。低温等离子体表面改性方法是一种新兴的方法，等离子体内部含有丰富的激发分子，原子，离子和游离基等具有较高的化学反应性活性粒子，可以对材料表面清洗、分子断键，进而发生氧化、还原、交联、接枝、聚合等物理化学反应，大大提高材料的表面能，使材料表面形成新的性能。该表面处理技术属干式工艺，省能源，无公害，满足节能和环保的需要；对材料表面的作用深度为纳米量级，只改善材料表面性能，基体性能不受影响，普适性强；还具有处理时间短，处理温度低，处理效率高，表面处理的均匀性好等优点，在材料改性工艺中具有广泛的应用前景。

2、在实际应用中，由于空气成本低，在空气中进行等离子处理的设备相对容易实现，因此提供空气等离子体的处理设备被普遍采用，对于大部分有机塑料薄膜卷材可达到相关工艺要求，但是提供空气等离子体的处理设备也具有以下不足之处：

3、空气中含有大约78％的氮气，20％氧气以及其他气体，处理过程中会产生大量的臭氧和nox气体，因此对环境有一定污染，并且等离子体表面改性过程中材料中可能会迁移出少量有机可燃气体，异常放电有导致打火燃烧的风险，可能引起火灾等，同时对于一些对性能有特殊要求的材料，由于臭氧、氧气、氧离子、氧原子等强氧化基团的存在，可能导致材料表面能无法提高到更大数值或者对材料表面过度氧化，使表面能下降或者表面强度降低，无法满足特殊材料的需求，以及部分特殊材料需要利用其他反应气体来进行表面的物理化学作用，而提供空气等离子体的处理设备无法实现。

4、为解决以上问题，需要开发一种可充不同气氛的低温等离子体薄膜处理装置。但由于该装置放电反应区域需要均匀充入足够的气氛，因此不能直接对电极反应区进行直接排风冷却(即电极外部直接排风散热)，但电极过热会导致材料温度过高变形、表面能衰退过快、电极变形或寿命缩短等负面影响，所以要实现上述装置，就对电极外部的散热有了更高的要求。

技术实现思路

1、本发明的技术目的在于提供一种可在不同气氛条件下稳定产生等离子体，满足处理不同材质的气氛需求且处理效果好的低温等离子体薄膜表面处理设备。

2、本发明为实现上述目的，设计了如下技术方案：

3、一种可添加气氛的液冷低温等离子体表面处理设备，其特征在于，包括机柜、等离子体发生系统、液冷系统、气氛系统、送料系统和控制系统；

4、所述为控制系统设置在机柜的前侧柜体内，机柜的后侧柜体为放电站，所述前侧柜体和后侧柜体通通过竖立的墙板分隔，放电站设置在机柜的后侧，与所述墙板固定连接；

5、所述等离子体发生系统包括设置在前侧柜体内的等离子体电源和变压器，以及设置在后侧柜体内的电极组件，所述电极组件由多个纵向摆放的液冷电极组成，所述液冷电极设有通入冷却液的空腔以及进液口和出液口；

6、所述气氛系统包括气氛控制部件和气氛维持部件：

7、所述气氛控制部件安装在前侧柜体内，包括设置在连接外部气源装置与气氛维持部件进气口的输气管路上的阀件和流量计；

8、所述气氛维持部件安装在后侧柜体内，由挡风板、过渡板、支撑梁和固定架构成，其中：所述支撑梁与墙板连接，其延伸方向与电极组件平行；所述固定架为一侧开口的箱式结构，其四周和底部设有挡板，且底部设有均匀分布的进气口，所述进气口通过密封的接头与输气管路连接；所述电极组件的两端安装在固定架前后侧的挡板上；固定架的底部固定安装在支撑梁上，两块挡风板设置在固定架的左右两侧，与支撑梁固定连接；两个过渡板设置在固定架的前后两侧，其左右两边各与一个挡风板密封连接，所述挡风板和过渡板的顶部高出固定架，挡在送料系统放电辊筒的两侧，使电极组件与对应的放电辊筒之间形成封闭的反应室；

9、所述液冷系统包括电极液冷系统，所述电极液冷系统包括设有温度控制器的液冷设备，所述液冷设备用于提供冷却液，其出液口与各个液冷电极连接，所述温度控制器与控制系统连接，根据预设的程序或用户输入的指令控制液冷设备提供的冷却液温度。

10、在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

11、进一步的，所述液冷电极包括第一旋转接头、锁紧螺母、绝缘弹性垫、密封堵头、介质管和金属弹簧；

12、所述介质管设有中空的管腔，管腔两端各设有一个密封堵头，两密封堵头的外侧各安装有设有一绝缘弹性垫，所述堵头和绝缘弹性垫的中部设有对应的通孔，用于通入冷却液；所述金属弹簧设置在左右两头的密封堵头之间，端部与两密封堵头相抵触；所述第一旋转接头和锁紧螺母各设有两个，分别位于介质管的左右两端；介质管与锁紧螺母的一端通过螺纹结构连接，锁紧螺母的另一端与第一旋转接头连接。

13、进一步的，所述支撑梁的一端通过墙板上的通孔伸进前侧柜体内，另一端处于放电站中，所述支撑梁的左右两侧安装有同轴的轴杆，支撑梁通过所述轴杆与固定安装在墙板外侧面的轴座转动连接；

14、所述送料系统设有控制支撑梁以所述轴杆为支点上下摆动的开合组件，所述开合组件包括安装在前侧柜体的驱动装置以及监测所述驱动装置状态的传感器，所述驱动装置与支撑梁伸进前侧柜体的一端传动连接，驱动装置的控制信号输入端与传感器的信号输出端分别与所述控制系统连接。

15、进一步的，所述驱动装置采用气缸，所述气缸的活塞杆通过铰链与支撑梁伸进前侧柜体的一端铰接，气缸的缸体通过铰链与固定安装在墙板上的气缸底座铰接。

16、进一步的，所述挡风板的顶部要向放电辊筒的方向弯折收拢，固定架前后侧挡板的顶部设有与相应放电辊筒表面形状契合的第一圆弧形凹槽，两过渡板的顶部设有卡在放电辊筒中心轴杆上的第二圆弧形凹槽。

17、进一步的，所述液冷系统还包括辊筒液冷系统，所述辊筒液冷系统包括连接自来水的水箱和设有水泵的输水管路，所述放电辊筒为空心结构，放电辊筒的端部设有连接输水管路的第二旋转接头。

18、有益效果：

19、本发明在现有低温等离子体薄膜表面处理设备的基础上，增加了可以维持(非空气)气氛的气氛维持部件，并针对气氛维持部件改进设计了合适的液冷电极结构和液冷系统以完成对电极和放电辊筒的冷却，克服传统风冷设计不适用的问题。相较于传统的低温等离子体薄膜表面处理设备，本发明设备通过添加不同的气体，即可满足更多材质和更过工艺对等离子反应气氛的不同需求，所设计的气氛维持部件能够提供相对封闭的反应室，可以良好的维持住气氛，同时液冷结构的设计，使薄膜可均匀的受到相应气氛等离子体的处理，使材料处理达到较好的效果。同时，本发明设备结构还具有易于操作和维护的优点，故适合推广使用。

技术特征：

1.一种可添加气氛的液冷低温等离子体表面处理设备，其特征在于，包括机柜、等离子体发生系统、液冷系统、气氛系统、送料系统和控制系统；

2.根据权利要求1所述的一种可添加气氛的液冷低温等离子体表面处理设备，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种可添加气氛的液冷低温等离子体表面处理设备，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种可添加气氛的液冷低温等离子体表面处理设备，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种可添加气氛的液冷低温等离子体表面处理设备，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种可添加气氛的液冷低温等离子体表面处理设备，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种可添加气氛的液冷低温等离子体表面处理设备，包括机柜、等离子体发生系统、液冷系统、气氛系统、送料系统和控制系统等组成部分。本发明在现有低温等离子体膜材料表面处理设备的基础上，增加了可以维持气氛的气氛维持部件，并针对气氛维持部件改进设计了合适的液冷电极和液冷系统，克服传统风冷设计不适用的问题。相较于传统的低温等离子体薄膜表面处理设备，本发明可满足更多材质和不同工艺对等离子反应气氛的需求，所设计的气氛维持部件可以良好的维持住气氛，同时液冷结构的设计，使膜材均匀受到相应气氛等离子体的处理，使材料处理达到较好的效果。同时，本发明设备结构还具有易于操作和维护的优点，故适合推广使用。

技术研发人员：万良淏,施远帆,戴阳,万京林
受保护的技术使用者：南京苏曼等离子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16