等离子表面处理技术应用

等离子表面处理技术发布日期：2011-10-26 来源：中国分析仪器网 浏览次数：8 随着高科技产业的快速发展，各种工艺对使用产品的技术要求越来越高，等离子表面处理技术的出现，不仅改进了产品性能、提高了生产效率，更随着高科技产业的快速发展，各种工艺对使用产品的技术要求越来越高，等离子表面处理技术的出现，不仅改进了产品性能、提高了生产效率，更实现了安全环保效应。等离子表面处理技术能够在材料科学、高分子科学、生物医药材料学、微流体研究、微电子机械系统研究、光学、显微术和牙科医疗等领域得到应用。正是这种广泛的应用领域和巨大的发展空间使等离子表面处理技术迅速在国外发达国家发展起来，根据调查数据显示：全球等离子表面处理设备总产值在2008年已达到3000亿人民币。然而我们不得不沉思是什么原因使等离子表面处理技术在短短的20几年中发展的如此迅速。（一） 等离子表面处理技术原理及应用等离子，即物质的第四态，是由部分电子被剥夺后的原子以及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气状物质。这种电离气体是由原子，分子，原子团，离子，电子组成。其作用在物体表面可以实现物体的超洁净清洗、物体表面活化、蚀刻 、精整以及等离子表面涂覆。根据等离子体中存在微粒的不同，其具体可以实现对物体处理的原理也各不相同，加之输入气体以及控制功率的不同，都实现了对物体处理的多样化。因低温等离子体对物体表面处理的强度小于高温等离子体，能够实现对处理物体表面的保护作用，应用中我们使用的多为低温等离子体。并且各种粒子在对物体处理过程中所表现出来的作用也个不相同的，原子团（自由基）(/ypnew_view.asp?id=203)主要是实现对物体表面化学反应过程中能量传递的“活化”作用；电子对物体表面作用主要包括两方面：一方面是对物体表面的撞击作用，另一方面是通过大量的电子撞击引起化学反应；离子通过溅射现象实现对物体表面的处理；紫外线通过光能使物体表面的分子键断裂分解，并且增强穿透能力。（二） 等离子表面处理技术的优势 等离子表面处理技术是干式处理法，替代了传统的湿法处理技术具有以下优势：1. 环保技术：等离子体作用过程是气固相干式反应，不消耗水资源、无须添加化学药剂2. 效率高：整个工艺能在较短的时间内完成3. 成本低：装置简单，容易操作维修，少量气体代替了昂贵的清洗液，同时也无处理废液成本4. 处理更精细：能够深入微细孔眼和凹陷的内部并完成清洗任务5. 适用性广：等离子表面处理技术能够实现对大多数固态物质的处理，因此应用的领域非常广泛（三） 等离子表面处理技术前景随着电子信息产业的发展，特别是通信产品、电脑及部件、半导体、液晶及光电子产品对 超精密工业清洗设备和高附加值设备的比例要求逐步增大，等离子表面处理设备已经成为很多电子信息产业的基础设备。并且随着行业技术要求的不断提高，等离子清洗技术将在国内有更加广阔的发展空间。随着汽车行业的高速发展，国外的很多生产厂家把目标所向中国市场，加之很多零配件的生产厂家也入住中国，这些都对清洗提出了新的技术要求，可以说等离子清洗技术更加适应了汽车行业的发展。医疗器械使用前的处理工艺非常精细，(/ypnew_view.asp?id=203)使用氟里昂清洗不但浪费资源而且成本也非常的昂贵，而等离子表面处理技术的使用避免了使用化学物质的弊端，而且也更加适应了现代医疗科技的技术要求。光学器件和一些光学产品对清洗的技术要求非常高，等离子表面处理技术在此领域可以得到更加广泛的运用。等离子表面处理技术能够应用的行业非常广泛，对物体的处理不单纯的是清洗，同时可以进行刻蚀、和灰化以及表面活化和涂镀。因此就决定了等离子表面处理技术必将有广泛的发展潜力。也会成为科研院所、医疗机构、生产加工企业越来越推崇的处理工艺。汽车制造业塑料的表面处理浅析2010/11/22/8:47来源：加工机电网德国等离子处理技术有限公司（Plasmatreat）上海代表处对此解释说，由于大多数塑料材料的表面张力很低，因此过去的很多设计往往是迁就材料，只要在经过一定的表面处理后表面能达到了喷涂或粘接等工艺的要求，就优先考虑使用这种材料。近年来，成本和材料的使用特性等则日益成为产品设计的主导因素，从而使汽车制造商们开始将眼光投向了更多的塑料品种。目前，PP、PC、ABS、SMC、各种弹性体以及各种复合材料等已在汽车制造中得到了广泛应用。在这种情况下，不仅要处理好同一材料部件之间的相互粘接问题，还要解决好不同材料部件之间的相互粘接问题，而以往的表面处理方法显然难以满足这一加工制程的要求。此外，伴随着环保型水性涂料对溶剂性涂料的大量取代，传统的表面处理方法同样受到了新方法的挑战。根据水性涂料的特点，如果经表面处理后的表面能只有40mN/m左右，则材料根本不能被水完全润湿。为了确保喷涂效果达到设计要求，此时高效的素材表面处理就显得十分重要。就表面处理效果而言，目前所有的表面处理方法中，氟化处理的效果是最好的，它能使材料获得永久粘接力。但是，这种方法会产生大量的有害气体，对废气的处理成本令大多数汽车厂商难以接受。加之该技术的市场准入门槛较高，因此很少有厂商使用这种方法，除非是针对一些极高要求的应用。值得欣慰的是，目前一些新的表面处理技术在处理效果、操作的经济性和环保性等方面为汽车制造商们提供了新的选择。例如，Europlasma公司推出的真空等离子处理技术就是一种既经济又环保的表面处理技术，并且经其处理后的部件表面可满足很多高标准的工艺要求。该技术是将一种环保型的处理气体导入到真空仓内，当仓内压力达到一定水平时，气体即在电磁放电的作用下转换成等离子。这些等离子可对三维工件表面进行均匀处理，从而使塑料制品的表面能得到明显提高。测试表明，经真空等离子处理后的PE、PP、ABS和PBT+30%GF等材料的表面能分别由30mN/m、33mN/m、35mN/m和35mN/m提高到了均大于68mN/m的水平。该技术采用的真空等离子设备实际上是一个承载箱，它有多处穿孔，活跃的等离子可由此穿过与工件表面发生反应。对于保险杠等大型汽车部件而言，一种带有自动门的大型真空等离子处理设备可一次同时处理6个保险杠，并且具有很强的可再现性。与火焰+底涂技术相比，该处理方法可使产品的合格率接近100%的水平，且成本仅为前者的1/3。无独有偶，近年来，与真空等离子处理技术具有同样经济性、环保性及处理效果的另一种等离子表面处理技术，即Openair等离子表面处理技术也以其特有的优势而在欧洲的汽车制造业中盛行起来。由于该技术能够实现“在线”处理，因此减少了工艺步骤，避免了半成品的周转，从而最大程度地降低了成本，提高了良品率。Openair等离子表面处理技术是10年前由德国的Plasmatreat公司首先提出并实现了商业化的应用。该技术的中文含义是“常压等离子表面处理技术”或者“大气压等离子表面处理技术”，在台湾，人们也称其为“大气压电浆技术”。常压等离子属于低温等离子的范畴，与同属低温等离子体系的真空等离子相比，其最大的区别是等离子体的产生是完全不同的。同时，这种常压等离子体对材料的处理是在普通的大气压条件下进行的，它不需要像真空等离子那样，一定要将被处理物放在一个密闭真空的柜体内进行处理。另悉，利用Openair等离子表面处理技术对制品进行表面处理，其主要作用是表面的“精细”清洗和“高效”活化。清洗的目的在于去除表面静电、粉尘和油污杂质，通过这种精细化的处理，能够使制品表面得到彻底清洁，哪怕是很微小的粉尘颗粒或者是“嵌入”在表面孔隙结构中的油污都能够被彻底的清洗掉。活化的目的在于对塑胶材料的表面进行化学改性，增加其表面张力。当制品表面在经过“高效”活化处理后，其表面张力能够达到极高的水平，一般可达到72mN/m，这是能够被水完全润湿的表面能水平。与传统的表面处理工艺相比较，Openair等离子表面处理技术有其明显的工艺优势，具体而言主要包括：1、不带电，可以处理各种材料和制品，包括金属或者带有电子元件的产品。2、温度低，因此也非常适合应用于那些表面材料对温度敏感的制品。3、不需要箱体，可以直接安装在生产线上。4、只消耗空气和电，因此运行成本低，操作更安全。5、不产生臭氧，没有化学污染物排放，符合环保规范的要求。当然，该处理技术也有其局限性，比如对于非常复杂的、带有内凹形孔穴的表面，它的处理效果就不如真空等离子技术好。目前，汽车及汽车零部件行业已成为Openair等离子表面处理技术最大的应用领域之一，从车灯、保险杠、挡风玻璃、车门、仪表盘和密封条到形形色色的汽车电子元件等，都有使用Openair常压等离子进行表面处理的成功案例。很多国际知名的汽车制造商通过引入该工艺技术，很好地解决了生产中的一些难题，例如：能够毫无顾忌地导入新材料，比如在车灯灯座或者车门上使用聚烯烃材料；进一步优化了制造工艺，使其更具环保性，如内饰件的水性涂装或者保险杠及车轮罩的免底涂作业等；提高了产品品质的可靠性，如汽车电子元件的耐环境封装；实现了工效的提高以及品质的工艺优化，如胶条的植绒以及玻璃的包边等等。Openair常压等离子系统本身也随着应用要求的不断提高而不断得以进步。2008年，该公司还将推出新的5000系列产品。它除了保留LCM在线全过程等离子工艺监控等过程控制系统以外，还进一步增加了工艺设定的调整自由度，并且使系统对外界工况的适应性更加全面。此外，Openair常压等离子表面处理工艺还衍生出了一些新的工艺方法，比如Plasma Plus等离子镀膜技术。利用这项技术，可以进行进一步的表面设计，也就是按照需要使表面具有“亲水”或“憎水”的特性。作为一项新技术的推广者，该公司一直致力于将这项先进的表面处理技术与国内汽车制造企业的工艺优化和工艺革新结合起来。目前，国内已有多家汽车零部件制造商、手机产品代工商、橡胶制品加工企业以及包装材料加工企业成功地将这项技术导入到了他们的生产流程中，不仅帮助他们提升了产品的品级，增加了良品率，而且还降低了加工成本。当前，该公司正致力于扩大该技术在相关各界，包括制造企业、原料供应商以及研究院等的广泛应用，以期最大程度地发挥其效用。Plasmatreat GmbH - 技术源自“德国制造”技术面向未来： 理想的表面来自常压等离子表面处理技术降低成本，提高品质是制造工艺优化的目标。实现这一目标，理想的表面处理工艺有时是解决方案的核心。 Openair 常压等离子处理工艺可以应用于各种不同的工业应用领域 。其应用潜力的开拓几乎是无限的。各种不同的材料，包括塑胶，金属，玻璃或者纺织品都可以通过常压等离子工艺获得有效的表面清洗，活化或者涂层处理。 无需使用任何化学品，不会干扰已有的制造工艺，Openair 常压等离子技术实现的是创新的，经济的，环保的和高效的表面处理工艺。 Openair 常压等离子处理技术等离子体 在印刷 前对塑胶进行清洗粘接玻璃活化涂装金属涂层Openair常压等离子处理技术：用于表面清洗，活化和涂层的创新技术表面预处理 Openair等离子技术处理过的表面，无论是塑料，金属还是玻璃都能获得表面能的提高。通过这样的处理工艺，制品的表面状态才能充分满足后续的涂装，粘接等工艺的要求。 质量和创新 Openair常压等离子技术具有极为广泛的应用领域，这使其成为行业中广受关注的核心表面处理工艺。通过使用这种创新的表面处理工艺，可以实现现代制造工艺所追求的高品质，高可靠性，高效率，低成本和环保等目标 Openair 等离子处理工艺可以实现有选择的表面改性 活化:大幅提高表面的润湿性能，形成活性的表面 清洗:去除灰尘和油污，精细清洗和去静电 涂层: 通过表面涂层处理提供功能性的表面 提高表面的附着能力 提高表面粘接的可靠性和持久性 新闻运用等离子体成功实现危机管理将 LSR 注塑到 PC 上时出现的附着问题几乎导致生产中断。德国杂志 ADHSION (10/2011) 对使用 Openair 常压等离子体成功解决这一危机的过程进行了报道。更多.等离子体预处理替代火焰处理工艺在生产 Audi Q5 仪表板的过程中，Openair 常压等离子体不仅替代了常规的火焰处理法，而且也不需要在填充发泡材料之前采取任何遮蔽措施。 德国塑料杂志 PLASTVERARBEITER (10/2011) 对此进行了报道。 更多.大尺寸轻质板的生产取得突破Plasmatreat 开发出一种利用等离子体以连续的在线式工艺对大尺寸轻质复合板进行预处理的系统，处理后的板材可进行厚道的复合或涂布。IPCM (International Paint and Coating Magazine, 9/2011) 对此进行了报道。更多.展会安排 parts2clean25 - 27 October 2011 Hall 1, Booth G702/H801 Exhibition Centre Stuttgart Germany展会安排 IPF Japan 201125 - 29 October 2011 Hall 4, Booth 40107 Makuhari Messe Japan展会安排 主页 等离子技术 什么是等离子体? Openair 等离子技术 等离子产生 表面测定 等离子预处理 工艺 等离子处理系统 工业应用 测试墨水 公司 新闻 报刊评论 项目案例和合作伙伴 常见问题 联系 普思玛等离子处理设备贸易(上海)有限公司 上海浦东张江高科技园区蔡伦路399号2号楼5A室邮编：201203电话：+86 21 61940100传真：+86 21 61940105邮箱： 等离子技术: 什么是等离子体?物理原理 我们知道，能量输入的结果使得物质发生从固态到液态，再从液态到气态的聚集态变化。如果再将额外的能量输入到气体中，气体将发生电离，并转变为另一种聚集状态，即等离子态。当等离子体和其它物质接触时，所输入的能量被传送到被接触材料表面，并随之产生一系列的作用。 等离子体物质的第四态 固体 液体气体 等离子体能量 /温度 分子 激化的分子 离子自由电子 高能分子碎片等离子技术：Openair等离子技术，在常压条件下的等离子表面处理工艺在线处理工艺 通过开发出Openair常压等离子技术，Plasmatreat公司第一个实现了在常压条件下对等离子体的应用，并且是在大规模工业化生产中对材料进行有效的表面处理。这一工艺的特殊之处在于可以“在线”使用，即可以集成到既有的工艺过程中，不需要繁复的工艺调整或者真空箱或净化室等昂贵的处理条件。零电势的表面处理，不损伤被处理的表面 和其它处理工艺不同，Openair常压等离子技术还可以处理那些敏感易损的表面。由于等离子体是零电势的，并且处理时没有和被处理物质之间发生直接的机械接触，因此可以处理一些特殊敏感的表面，比如DVD, 电容器，线路板等，经过处理，这些制品的不会受到任何的损伤。 Openair常压等离子工艺本身还是简洁而易于掌握的技术，完全的环保。运行时只消耗空气和电，并且直接和既有的生产工艺配合。 关键词: 等离子发生器, 等离子喷枪, 不同应用的等离子喷枪, 等离子的产生等离子技术: 由Openair 等离子喷枪产生等离子体等离子的产生是通过高压放电 系统中最为主要的部件是等离子发生器和等离子喷枪。常压等离子体的产生是通过在等离子喷枪内放电而实现的。将空气导入喷枪，通过放电使气体成为等离子体，再将产生的等离子体导向需要处理的制品的表面。喷枪结构将带电的电弧局限在喷嘴内，同时喷嘴也决定了所产生的等离子体的几何形态。 等离子体处理材料表面 用于处理宽幅表面的等离子喷枪 多用途的Openair 等离子喷枪 等离子喷枪的能量 根据不同的喷嘴规格固定式喷枪喷射出的等离子体可以达到50 mm长，处理宽度可达 25 mm。 一般等离子喷枪在扫描时的节距为10 至 40 mm，相对于要处理的材料表面的扫描速度是每分钟 6 至600 米，而具体参数取决于处理要求。 除了固定喷枪，Plasmatreat 公司的旋转喷枪用于处理较大的表面。根据应用的不同，还可以组成多支喷枪的喷枪组。通过合适的喷枪选择和布列，可以处理宽度达到2000mm的制品。 新闻运用等离子体成功实现危机管理将 LSR 注塑到 PC 上时出现的附着问题几乎导致生产中断。德国杂志 ADHSION (10/2011) 对使用 Openair 常压等离子体成功解决这一危机的过程进行了报道。更多.等离子体预处理替代火焰处理工艺在生产 Audi Q5 仪表板的过程中，Openair 常压等离子体不仅替代了常规的火焰处理法，而且也不需要在填充发泡材料之前采取任何遮蔽措施。 德国塑料杂志 PLASTVERARBEITER (10/2011) 对此进行了报道。 更多.大尺寸轻质板的生产取得突破Plasmatreat 开发出一种利用等离子体以连续的在线式工艺对大尺寸轻质复合板进行预处理的系统，处理后的板材可进行厚道的复合或涂布。IPCM (International Paint and Coating Magazine, 9/2011) 对此进行了报道。等离子技术:测量被处理材料的表面张力 表面张力测定是用来评估材料表面是否能够获得良好的油墨附着力或者粘接附着品质的重要手段 为了能够评估等离子处理是否有效的改善了表面状态，或者为了寻求最佳的等离子表面处理工艺参数，通常通过测量表面能的方式来测定表面，比如使用Plasmatreat 测试墨水。最主要的表面测定方式包括测试墨水，接触角测量以及动态测量评价表面状态 低表面能, 低于 28 mN/m良好的表面附着能力，高表面能预处理 Openair 等离子技术，对表面进行清洗、活化和涂层处理的高技术表面处理工艺常压等离子处理是最有效的对表面进行清洗、活化和涂层的处理工艺之一，可以用于处理各种材料，包括塑料、金属或者玻璃等等。 使用Openair 等离子技术进行表面清洗，可以清除表面上的脱模剂和添加剂等，而其活化过程，则可以确保后续的粘接工艺和涂装工艺等的品质，对于涂层处理而言，则可以进一步改善复合物的表面特性。使用这种等离子技术，可以根据特定的工艺需求，高效地对材料进行表面预处理。 使用等离子技术清洗玻璃 在后续加工过程前活化聚丙烯材料 使用等离子聚合工艺进行表面涂层处理 无论是医疗制品还是汽车发动机，Openair常压等离子技术可以帮助实现高品质的精益加工 预处理 对塑料、铝材或玻璃的高效表面清洗等离子预处理和清洗作用为塑料、铝材甚至玻璃的后续涂装作业创造了理想的表面条件。 由于等离子清洗是一种”干式”的清洗工艺，处理完后材料能够立即进入下一步的加工过程，因而，等离子清洗是一种稳定而又高效的工艺过程。由于等离子体所具有的高能量，材料表面的化学物质或有机污染物能够被分解，所有可能干扰附着的杂质被有效去除，从而使材料表面达到后续涂装工艺所要求的最佳条件。 短片: 等离子表面清洗工艺 使用Openair等离子技术按照工艺的要求进行表面清洗 对表面无机械损伤，无需化学溶剂，完全的绿色环保工艺 播放短片(需要Windows Media Player播放影片) 脱模剂、添加剂、增塑剂或者其它由碳氢化合物构成的表面污染都能够被去除。 通过等离子进行的表面清洗能够除去紧密附着在塑料表面的最细小的灰尘颗粒。通过一系列的反应和相互作用，等离子体能够将这些灰尘颗粒从物体表面彻底除去。这样可以大大降低高品质要求的涂装作业的废品率，比如汽车工业里的涂装作业。通过在微观层面上的一系列物理化学作用，等离子的表面清洗作用能够获得精细的高品质表面。 等离子清洗的优越性 等离子清洗工艺能够获得真正100% 的清洗 与等离子清洗相比，水洗清洗通常只是一种稀释过程 与CO2清洗技术相比，等离子清洗不需要耗费其它材料 与喷砂清洗相比，等离子清洗可以处理材料的完整表面结构，而不仅仅是表层突出部分 可以在线集成，无需额外空间 低运行成本，环保的预处理工艺 预处理 面向不同应用的表面活化处理等离子表面处理技术可以用于多种材料的表面活化，包括塑料，金属，玻璃，纺织品等 无论是要在处理后的表面上进行涂装还是粘接，对材料表面进行有效的活化处理都是必要的工艺步骤。 短片: 等离子表面活化工艺 通过使用表面测试墨水对表面进行测定后显示:处理前表面张力低，测试墨水无法润湿表面，Openair 等离子处理后，表面张力提高，测试墨水可以完全润湿表面播放影片(需要Windows Media Player播放影片) 等离子处理对表面的活化作用 等离子表面处理能够有效的活化材料的表面。对于塑料而言，非极性表面往往难以进行粘接和涂装，而表面的活化作用就是对构成塑料的聚合物分子链进行结构改性，使材料表面变得易于加工和处理。等离子活化作用的优越性 处理过程快速而又可靠 均匀的等离子束确保均匀稳定的表面处理 低成本、环保的预处理工艺 不带电晕效应的预处理工艺；材料在处理时不接触高电压。 关键词：等离子表面涂层处理，PET 表面涂层处理，涂层处理，织物表面涂层处理，塑料涂层处理，玻璃涂层预处理 Openair 等离子技术和 PlasmaPlus等离子涂层技术，具有无限应用拓展潜力的