CN101897240A - 用于表面处理的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于使用在大气压下所产生的等离子体进行表面处理的装置和方法。根据本发明的装置被形成为一便携的手持式单元，其具有：用于产生等离子体射流(18)的等离子体喷嘴(16)，该喷嘴包括一个喷嘴开口(17)和布置在该喷嘴开口上游的至少一个电极和反电极对(27，28)，所述电极对的有效电极表面各自具有一介电涂层(29，30)，所述电极(27)和反电极(28)在二者之间限定一个工作空间(34)，在该工作空间中，工作气体可借助于介质阻挡气体放电而被至少部分电离化；高压发生器(19，20)，其电连接至所述电极和反电极对(27，28)；供给器具(15)，其使来自于工作气源的工作气体的气流流入所述工作空间(34)并穿过所述喷嘴开口(17)，所述工作气源是周围空气；以及电源独立的能源(12)，其用于向所述高压发生器(19，20)和供给器具(19)供电。

Description

用于表面处理的方法和装置

本发明涉及利用在大气压下所产生的等离子体来进行表面处理的装置和方法。

对于由各种材料制成的物体的表面处理在工业技术的许多领域都发挥着重要作用。通过合适的表面处理，尤其是通过对表面进行清洁，可提高在关于加工性和耐用性方面的各种特性。表面处理也可改善随后被施加的涂覆材料与经处理的表面的粘着。

对于表面处理，尤其是表面清洁，过去经常依赖于湿式化学法(wet-chemical methods)，在这种湿式化学法中通常使用有机溶剂。由于与有机溶剂相关的环境与健康风险，需要低成本、节能并且环境友好的替代方案用于表面处理。

使用在大气压下所产生的等离子体来进行表面处理代表了一种有前途的替代方案，该方案不需要使用溶剂、粘着力促进剂(adhesionpromoter)或其他有害材料，并且适于各种材料的表面处理，诸如塑料、金属、陶瓷、玻璃、建筑材料(例如混凝土)或者有机材料(例如木材)。在大气压下产生等离子体的相关优点在于，与低压等离子体或者高压等离子体相比，不需要用于产生除大气压之外的其他压力水平的反应室。

大气压等离子体在上下文中被最广义地理解为一种受激的工作气体，该气体包括通过供应电能所产生的活性成分(reactivecomponent)，并且所述气体的压力基本相应于周围气压或大气压力。活性成分可以是不稳定的中性成分，诸如例如臭氧、自由基——诸如游离氧或者受激氧、或者电离原子或分子。

大气压等离子体将通常包括至少部分电离的工作气体。

为了工作气体的(部分)电离，必须向工作气体中引入能量。这可例如通过借助于高压脉冲进行高压放电或者通过无线电波或者微波来激发工作气体而实现。

之前被描述于文献中或者可市售的、用于通过在大气压下所产生的等离子体进行表面处理的系统，通常具有高功率消耗、大重量以及大尺寸。此外，它们通常使用的是特殊的工作气体，诸如例如氩或者氦，使得处理装置必须被连接至相应的气体供应装置。因此这种单元不适于移动使用或者仅可在受限范围内使用。

与本申请具有共同发明人的德国专利申请DE-A-10324926描述了一种使用由气体在大气压下放电所产生的等离子体处理包含活细胞的生物材料的装置，其中高压脉冲被应用在一具有介电涂层的电极和待被处理的材料——用作反电极——之间，导致气体放电以介质阻挡放电(也称为DBD)的形式进行。由于低功率消耗，该申请中所述的单元可被实现为电池运行的手持式单元。然而，从DE-A-10324926中已知的装置的缺点在于，待被处理的材料用作反电极，导致利用这种装置被处理的材料受到特定限制，因为例如所述材料必须具有一定传导性。由于已知装置的电极的几何形状相对大、尤其是不均质，其中等离子体产生在一杆状电极和待被处理的材料之间，所以表面区域不能被均匀处理。

与本申请具有共同发明人的德国专利申请DE-A-10116502描述了通过在大气压下所产生的等离子体进行表面处理的又一装置，其中待被处理的材料不用作反电极。相反，在该申请中所述的装置具有一电极和反电极，在二者之间，以等离子体射流的形式从喷嘴中排出的等离子体是借助于介质阻挡放电而产生的。该已知装置的气体导管包括电绝缘材料的成型体，电极和反电极附接至该成型体。然而，DE-A-10116502的装置的气体导管的管状几何形状不允许均匀放电，导致不利于处理相对大的表面面积，诸如接缝表面。

本发明基于如下技术问题，即提供一种质量轻、紧凑且节能的、利用在大气压下所产生的等离子体进行表面处理的装置，使得所述装置可被尤其形成为电源独立的手持式单元，并且同时允许较长的使用寿命。同时，本发明意在使快速且均匀地处理大表面面积成为可能。

本技术问题通过根据本发明的独立权利要求的装置而被解决。本发明的有利发展是从属权利要求的主题。本发明相应地涉及一种使用在大气压下所产生的等离子体进行表面处理的装置，该装置具有：用于产生等离子体射流的等离子体喷嘴，该等离子体喷嘴包括一个喷嘴开口和相对于该等离子体射流自该喷嘴开口射出方向、布置在该喷嘴开口上游的至少一个电极和反电极对，所述电极对的有效电极表面各自具有一介电涂层，电极和反电极在二者之间限定一个工作空间，在该工作空间中，工作气体可借助于介质阻挡气体放电而被至少部分电离化；高压发生器，其电连接至电极和反电极对；供给器具(feedingmeans)，其使来自于工作气源的工作气体的气流流入工作空间并穿过喷嘴开口，所述工作气源是周围空气；以及电源独立的能源，其用于向所述高压发生器和供给器具供电。

根据本发明的装置具有许多相关优点。

使用介质阻挡放电用于产生所述等离子体，使得可在大气压下使用仅数瓦的低电功率来开始气体放电。因此，不需要使用高压电源单元来运行根据本发明的装置，相反，用于开始并维持气体放电的交流电压可仅通过使用来自于市售的电池或蓄电池的电能而产生。

根据本发明，周围空气用作工作气体，导致不需要气体连接或外部气源。

根据本发明的装置包括供给器具，其用于吸入周围空气并将周围空气输送到工作空间，其中所述空气至少部分被电离化，并用于将该电离化的空气作为等离子体射流从等离子体喷嘴的喷嘴开口中排出。各种类型的泵和压缩机适合用作供给器具。尤其优选的是具有小尺寸和低功率消耗的泵和压缩机，诸如例如隔膜泵。

用于产生等离子体的高压发生器和用于产生等离子体射流的供给器具的二者的低功率消耗，使得可以使用电源独立的能源。

还令人惊奇发现，在许多应用情况下，具有根据本发明的装置的表面处理使得不需要执行任何进一步的表面处理。

根据一优选方案，所述电极和反电极被形成为相互平行布置的平面电极板。平面平行的电极布置导致狭缝形状的排出开口。这有助于相对大表面的均匀处理。根据第一实施方案，所述装置包括一对电极。然而，在其他实施方案中，也可使多对电极并联或串联布置以确保等离子体射流的较大出口截面。为了增加等离子体射流的出口截面，也可在电极对之间布置一个或多个介电材料的板，所述板与电极对平行并且通过介电隔片(dielectric spacer)与其隔开。

所述介电涂层可包括各种材料。优选的是在所使用的电压幅度下防止击穿的材料，诸如例如氧化铝或氮化硼的陶瓷材料、石英玻璃或金刚石。如果使用所述材料，介电涂层的层厚度位于毫米范围内，例如在0.5到2mm的范围内。

在涂覆电极和涂覆反电极之间的净距离有利地位于从0.1mm到10mm的范围内，优选在从0.5mm到2mm的范围内，尤其优选是大约0.6mm。

所述电极和所述反电极在与气体流动的方向相垂直方向上的宽度优选是相等的，并位于例如从5到100mm的范围内，优选在从10到50mm的范围内，尤其优选是大约20mm。所述电极横向相关于在这种情况下的气体流动方向的宽度基本相等于狭缝形状喷嘴开口的宽度。

根据本发明的装置的一优选实施方案，高压发生器产生反对称的高压脉冲，所述脉冲以相反极性同时位于电极和反电极处。由于电极和反电极的机械对称构造，以及在电极处的反对称电压分布(voltageprofile)，流出的等离子体实质上是无电位的(potential-free)。从而，不经意与等离子体气流相接触——例如，通过手指——的用户，不会遭受到电击。因此，根据本发明的装置可被容易且安全地操纵。还确保了所述表面的处理效果不依赖于待被处理的表面的导电性。

等离子体射流优选具有从30到60℃范围内的温度。如果将要处理热敏性基材的话，则所列温度范围的下端附近的温度是尤其优选的。在所列温度范围的上端，实现的又一优点在于，可能出现的臭氧已被再次破坏，导致不需要提供额外的器具用于通过抽吸来吸取臭氧，使得用户的健康不受到不利影响。在任何情况下，在优选温度范围内，即使根据本发明的装置被不当操作，也不存在使用户烧伤或者受伤的可能性。等离子体射流的温度优选是借助于气体速度或者气体通流量(throughflow)和/或输入的电能被控制的。这些参数可以是固定的或者允许它们本身被用户改变。

高压发生器优选产生具有如下幅度的高压脉冲，所述幅度在从1到20kV的范围内，优选在从5到15kV的范围内。脉冲重复频率优选位于从1到50kHz的范围内，尤其优选在10到25kHz的范围。优选地，产生具有小于1μs的脉冲持续时间的高压脉冲，尤其有利地以双极脉冲的形式。

用于开始并维持气体放电所需的功率位于一瓦或数瓦的范围内。供给器具——例如隔膜泵——用于产生所述气流的功率消耗仅是数瓦。因此总计，高压发生器和供给器具的功率消耗至多是20W，优选至多是10W。从而，一个或多个电池或者一个或多个蓄电池可被用作电源独立的能源。通常市售的蓄电池——诸如也被用在例如在DIY部门中通用的电池供电的螺丝起子——具有大约20瓦时的一般容量。由于高压发生器和供给器具的总计电功率一共为10W，因此这种蓄电池允许不间断使用长达约2小时。

根据本发明的装置的一有利实施方案，从喷嘴开口中射出的等离子体射流包含至少一种标记物质。在本文本中，标记物质或“示踪剂(tracer)”被理解为在表面的等离子体处理过程中被沉积在经处理表面上并且可稍后被检测到的物质，从而接下来可确认特定表面区域是否已使用等离子体射流被处理。这在安全至关重要的应用情况下是尤其受关注，以便在损坏的情况下，检测相应表面的等离子体预处理是否已被执行。标记物质或“跟踪剂”以非常低的浓度存在，导致即使仍可由检测的相应方法检测到的最少量的相应跟踪剂原子或分子位于经处理表面上，也足以证明已进行的等离子体处理。也可基于在经处理表面上的示踪剂的浓度，确认是否保持了足够的处理时间。标记物质或“示踪剂”可以是气体或易挥发液体，其经由进气连接器被吸入等离子体喷嘴中并在此处以等离子体射流被排出。所述标记物质优选被布置在与根据本发明的装置集成在一起的存储器中，可在存储器和等离子体喷嘴之间建立连通连接。在许多情况下，当等离子体喷嘴中的等离子体射流被排出时所产生的动态负压，足以将标记物质从存储器中吸出进入到等离子体喷嘴中。然而，存储器也可设有一集成的供给泵。或者，用于产生工作气体的气体流动的供给器具也可被用于在存储器中产生小的正压力，以帮助将标记物质排出到等离子体喷嘴中。在这种情况下，所述示踪剂优选在电极板之间产生等离子体之后被引入到等离子体射流中。可在对经处理表面区域的等离子体处理之前即刻、与等离子体处理同时或者在等离子体处理之后即刻被应用、并在之后被检测到的所有物质都适合用作示踪剂。优选地，示踪剂将与等离子体射流一起被应用，由于仅能通过这种方式明确地检测是否已进行了等离子体处理。所述示踪剂可能已采取了气体形式或者初始地采用了固体或液体形式，其然后被蒸发。在最后两种情况下，所述示踪剂可通过熔融、蒸发、升华、雾化或类似方法将示踪剂引入等离子体射流中。合适的示踪剂是，例如，氟聚合物、诸如SiCl₄的氯硅烷，其可通过例如质谱分析被检测到、或者荧光染料，其可通过例如使用UV光激发而被光学检测到。

尤其优选地，根据本发明的装置被形成为集成的便携式手持单元，该单元包括等离子体喷嘴、高压发生器、用于产生工作气体的气体流动的供给器具以及电源独立的能源。该手持式单元可采用类似于枪的一般形式，诸如例如从市售的电池供电的螺丝起子所公知的。为此目的，该手持式单元优选具有手柄，该手柄同时用作电源独立的能源(即是说，例如电池和/或蓄电池)的容器。等离子体喷嘴可被布置在该手持式单元的固定或可旋转布置的头部中。

本发明还涉及用于表面处理的方法，其可供根据本发明的装置用于由周围空气产生定向的等离子体射流，并且使至少一个部件的表面被等离子体射流处理。

根据本发明的装置和根据本发明的方法尤其优选适于处理具有如下基材的表面，诸如混凝土、砂浆、灰泥、石膏、石头、陶石器、瓦片、钢、其他金属及合金(经润滑的和未经润滑的)、木材、纸张、皮革、玻璃、普列克斯玻璃(Plexiglass)及类似塑胶玻璃、碳纤维和碳纤维复合材料；塑料，例如聚砜、热塑性烯烃(TPO)、聚氨基甲酸酯(PU)和热塑性聚氨基甲酸酯弹性体(TPU)，例如用于模制部件、

、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PES)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氯丁二烯橡胶(CR)、丁二烯橡胶(BR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、聚缩醛、聚酰胺、聚丙烯腈、氨基塑料、膨胀或未膨胀的聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、三聚氰胺树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、诸如聚四氟乙烯的氟聚合物、丙烯酸脂、硅酮树脂涂料、硅酮弹性体、膨胀或未膨胀的聚氨酯涂料、合成环氧树脂化合物、聚硫化物、丙烯酸树脂涂料、混合涂料系统(诸如改性硅烷聚合物(MS聚合物)、硅烷化聚氨基甲酸酯或聚脲硅酸酯)、清漆、漆或油漆涂料或纺织品。

由根据本发明的装置进行等离子体处理的表面可被涂覆以例如各种材料。为了涂覆由根据本发明的装置和根据本发明的方法所处理的表面，硅酮树脂化合物、聚氨酯化合物、多硫化物、丙烯酸树脂化合物、基于丁基的密封剂和粘合剂、合成环氧树脂化合物以及混合涂料系统——诸如MS聚合物、硅烷化聚氨酯、聚脲硅酸酯——可被用作例如粘合剂和密封剂、用作膨胀接缝或服务接缝的接合化合物，或者用作表面涂层。对于配有等离子体的(plasma-fitted)表面的涂覆而言，也可使用泡沫体，优选是聚氨酯或聚苯乙烯泡沫体。根据本发明的装置也可被以如下方式设计，使得用于应用的喷枪或类似单元被集成在该装置中，从而基材表面的处理和密封剂或粘合化合物的应用可在一个操作中同时或近似同时进行。

根据本发明的方法的一个实施方案，相接合的两个或更多个部分的表面——所述表面将被相互连接——被使用等离子体射流处理。在使用等离子体射流处理之后，通过使用粘合剂或密封剂可在相接合的部分之间产生整体粘结。所述接合的部分可由相同材料或不同材料制成。合适的材料和材料组合物、以及合适的密封剂和粘合剂的实例已被如上示出。

根据本发明的方法尤其适于在建筑工地上使用，以处理结构元件的表面。由于其紧凑的尺寸和作为手持式单元的灵活、极其机动的操纵——所述手持式单元不需要连接至外部能源或者外部气源，根据本发明的装置尤其适于处理不容易接近和/或复杂的表面。尤其优选地，根据本发明的方法因而涉及对两个结构元件之间形成的接缝表面的处理。尤其优选地，本发明涉及在接缝被密封材料密封之前，对接缝表面的预处理。

在对接缝表面的处理中，根据本发明的装置和根据本发明的方法具有以下优点：在基材上不必须具有反电极，以及根据本发明的装置可被使用而无需进一步修改各种几何形状的接缝。根据本发明的装置和根据本发明的方法适于不同材料配对的接缝的表面处理，例如用于在混凝土和钢材、陶瓷和塑料、以及塑料和诸如例如铝的金属的结构元件之间的接缝。

根据本发明的方法和根据本发明的装置适于建筑部门并适于新的构造，例如在正面区域中，用于处理建筑物中的隔离接缝；在公共厕所和浴室部分中，例如用于处理淋浴隔间的接缝；在与水相关的部分中，例如用于处理游泳池中的接缝；或者在建筑构造中用于处理接缝，单在相应区域中亦可用于修复工作。修复工作尤其涉及如下问题，即，在应用任何新的接缝密封剂之前，应将所述接缝的旧密封材料的残余物清除。这是因为，这种残余物对新密封剂材料和基材的结合具有不利影响。在这种情况下，即使使用底漆也不会对粘合有任何改进。因此，直到现在，接缝表面仍需使用特殊工具——例如，金刚石刀具——被费力地去除，并相应地使用砂浆再整修轮廓。这需要花费大量时间和成本。利用根据本发明的等离子体处理的方法，即使在建筑物修复的区域中，也可免除对接缝的费力的机械处理。出人意料发现的是，在使用借助于根据本发明的装置所产生的等离子体射流进行表面处理之后，新密封材料可以以良好的粘合特性被应用。因此，根据本发明的用于表面处理的方法关联着巨大的成本节约。而且，根据本发明的方法具有可以免除底漆和其他化学助粘剂的优点。利用根据本发明的装置和根据本发明的方法，通过与等离子体射流的受激气体的氧化反应，基材表面能以一种保护性、非破坏性方式被改性或活化具有亲水效果，这尤其确保具有水性涂层系统的基材表面更好地湿润。使用冷等离子体进行处理产生了亲水且活化的基材表面，这提高了在粘合剂或密封化合物与基材表面之间的粘合。根据本发明的方法从而也尤其适合于被诸如油、蜡、油脂或溶剂残余物的有机物质，或者诸如硅酮树脂的无机物质所污染的表面，因为这些污染物的大部分可通过使用冷等离子体进行的处理而被破坏。

除了上述已提及的建筑应用外，根据本发明的方法和根据本发明的装置具有各种各样的工业应用，诸如例如用于设备制造、机械工程、电气工程，诸如用于集装箱构造的运输部门、纺织工业、复合材料工业以及能量行业中的表面处理。

参照在附图中所描述的示例实施方案，本发明在下文被更加详细地解释，在所述附图中：

图1示出了根据本发明的装置的示意性侧视图，该装置被形成为一便携的手持式单元；

图2示出了借助于介质阻挡放电用于产生等离子体的电极布置的示意性构造；

图3示出了位于电极和反电极处的高压脉冲的电压分布；

图4示出了用于在电极和反电极处产生相反的电压脉冲的高压变压器的布线；

图5示出了被应用至一个新的打磨过的混凝土表面的密封化合物的应力-伸长率图；以及

图6示出了被应用至一个沾污有旧的密封化合物的混凝土表面的密封化合物的应力-伸长率图。

在图1中，描述了根据本发明的手持式等离子体射流装置，其总体通过参考数字10表示。该手持式等离子体射流装置10具有手柄11，在手柄11的下面可拆卸地紧固着一蓄电池12。一细长的壳体13——其被布置在手柄11上方——具有用于产生等离子体所需的部件。空气狭缝14形成在壳体13的后部区域中，通过该空气狭缝，隔膜泵15吸入周围空气并将空气基本轴向地输送通过壳体13。布置在隔膜泵15下游的是等离子体喷嘴16，该等离子体喷嘴终止于一喷嘴开口17，等离子体射流18从该喷嘴开口射出。位于等离子体喷嘴中的用于将由隔膜泵15供至其的气体电离化的电极布置被更加详细地描绘于图2中。在等离子体喷嘴16和隔膜泵15之间布置有一高压变压器19，该高压变压器电连接至一高压发生器20。手持式等离子体射流单元10借助于一开关21被致动，该开关被布置于手柄11上。附加气体——例如包含有标记或示踪剂的气体——可经由进气连接器22和吸入管线23被吸入到等离子体喷嘴16中，并与等离子体射流18一起被喷射到待被处理的表面上。最后，形成在两个结构元件25、26之间的接缝24被示意性描述在图1中。该接缝24的表面被根据本发明的手持式等离子体射流单元10处理。

在图2中，示意性示出了在等离子体喷嘴16中的电极布置的构造。电极布置包括由电极27和反电极28所构成的一对电极。所述电极27、28被形成为平面平行板。电极27的活性表面以及电极28的活性表面各被涂覆以电介质29和30。由隔膜泵15(参见图1)所产生的空气流在图2中通过朝向喷嘴开17定向(参见图1)的箭头31被示意性示出。如电压符号32、33所示，电压U1位于电极29处，电压U2位于反电极28处。

位于电极和反电极处的两极高压脉冲的电压分布(voltageprofile)被示出在图3中。如可观察到的，在电极处的电压分布是反对称的，即，在电极27处的正压脉冲，在反电极28处具有相应相等且相反的负电压脉冲，反之亦然。在电极27和反电极28之间限定有一工作容积34，在该工作容积中，通过施加电压脉冲，流过其中的空气借助于介质阻挡放电而被至少部分电离化，并且最终如图1中所示，以等离子体射流18的形式从手持式等离子体射流单元10中射出。

在图4中，示意性示出了图1的高压变压器19的布线。高压发生器20从蓄电池12吸收必需的能量用于产生反对称的高压脉冲。反对称高压脉冲的幅度最高达±15kV。脉冲重复频率——一般位于在10kHz到25kHz之间的范围——和幅度是可变的，并且可通过高压发生器被控制。为了产生高压脉冲，储能电容器35被充电至在30V到280V之间的设定电压值。在储能电容器35中存储的电荷或者在储能电容器两端的电压决定了高压脉冲的幅度。当达到预定电压时，存能电容器经由两个高压变压器39、40中的初级绕组37、38由一固态开关36放电。电流中的快速变化感生一电压脉冲。根据在第一高压变压器39的初级绕组37和次级绕组41之间的绕组比率、以及在第二高压变压器40的初级绕组38和次级绕组42之间的绕组比率，该电压脉冲在高压变压器的次级侧上逐步升高。高压变压器39和40同时供应具有相同绝对幅度但是相反极性的电压脉冲，这些电压脉冲接下来位于电极27和反电极28处。

现在将基于比较实施例更加详细地描述本发明。

实例1：在新混凝土模板部件上的密封剂的粘着和伸长性状

密封化合物PCI Silcoferm S(PCI Augsburg GmbH)的粘着和伸长性状是借助于根据标准EN ISO 9047的应力-伸长率测量方法而被确定的。

为此，将宽度为12mm、长度为50mm且层厚度为12mm的密封化合物条带分别应用至一个新的混凝土模板部分的未处理的拉毛混凝土表面以及一个被根据本发明的手持式等离子体射流单元处理过的这种拉毛混凝土表面。

所述手持式等离子体射流单元相应于图1中所示的类型。为了产生等离子体射流，借助于集成泵产生具有约5l/min通流率(throughflow rate)的空气流并且将其引导通过一对电极板(具有200mm²表面积的铜板，所述铜板各自被涂覆0.6mm厚度的Al₂O₃层作为电介质)。在所涂覆的电极板之间的净距离是0.4mm。通过施加10kv的电压，空气被部分电离。以这种方式所产生的等离子体射流从一喷嘴中射出，该喷嘴具有长20mm、宽0.4mm的矩形截面的排出开口。从喷嘴开口到混凝土表面的距离是大约2mm，使得由于流出的等离子体射流的低散度，在混凝土表面上的射流的有效截面基本相应于喷嘴的截面面积。等离子体射流被以大约19mm/s的速率在待被处理的混凝土表面上手动地移动。在等离子体处理之后即刻，将密封化合物以上述方式应用至未处理的表面和经处理的表面。

在应用密封化合物之后四周，通过静力拉伸试验(static tensiletesting)来测量应力-伸长率曲线。这涉及10mm/min的速率持续将试样拉开直到出现破裂。

结果被示出在图5中。曲线A示出了未处理表面的结果。曲线B示出了由根据本发明的手持式等离子体射流单元所处理的表面的结果。可以看出，该等离子体处理导致粘合特性的显著提高，由于在经处理表面上的密封化合物仅当其遭受约170％的伸长率时才会被撕裂(与在未处理表面情况下的约80％相比较)。

实例2：在来自旧建筑修复的混凝土模板部件上的密封剂的粘着和伸长性状

实例1中的试验被以相同试验参数对于来自旧建筑修复的混凝土模板部件实施。通过使用一切削刀具去除旧密封材料，首先将新密封化合物待被应用其上的表面粗略地清洁。然而，在此之后，所述表面仍具有旧密封化合物的残余物。密封化合物接下来被应用至一仅被机械处理的表面区域，以及一被根据本发明的手持式等离子体射流单元所处理的表面区域。除了未处理表面和经处理表面，也研究了使用手持式等离子体射流单元进行处理的持续时间的影响。为此目的，该手持式等离子体射流单元以19mm/s的速率在表面区域上移动，该速率相应于实例1中的速率，而另一表面区域被以9mm/s的速率处理，该速率相应于持续约两倍长时间的处理。

四周后，再次测量应力伸长曲线。结果被示出在图6中。可以看出仅被粗略地机械清洁的表面(曲线C)呈现出非常差的伸长性状，导致在应用密封化合物之前对表面进行更加费力的清洁和预处理是不可避免的。实际上，该旧表面通常是使用诸如金刚石刀具的特殊工具被去除的。以19mm/s的速率被等离子体处理的表面(曲线D)呈现出比较而言更优的粘合特性。通过允许等离子体射流在表面上作用一定程度更长的时间，例如借助于该手持式等离子体单元沿该表面的较慢运动(这里大约是9mm/s：曲线E)，可再次实现比得上实施例1的新的拉毛的混凝土表面的密封化合物的粘合特性。

Claims (18)

1.用于使用在大气压下所产生的等离子体进行表面处理的装置，其具有：

用于产生等离子体射流(18)的等离子体喷嘴(16)，其包括一个喷嘴开口(17)和布置在该喷嘴开口上游的至少一个电极和反电极对(27，28)，所述电极对的有效电极表面各自具有一介电涂层(29，30)，所述电极(27)和反电极(28)在二者之间限定一个工作空间(34)，在该工作空间中，工作气体可借助于介质阻挡气体放电而被至少部分电离化；

高压发生器(19，20)，其电连接至所述电极和反电极对(27，28)；

供给器具(15)，其使来自于工作气源的所述工作气体的气流流入所述工作空间(34)并穿过所述喷嘴开口(17)，所述工作气源是周围空气；以及

电源独立的能源(12)，其用于向所述高压发生器(19，20)和供给器具(19)供电。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述电极(27)和反电极(28)被形成为相互平行布置的平面电极板。

3.根据权利要求1和2任一项所述的装置，其特征在于所述介电涂层(29，30)包括从如下组中选择的材料，该组包括诸如氧化铝或氮化硼的陶瓷材料、石英玻璃以及金刚石。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于在所述电极(27)和反电极(28)之间的净距离位于从0.1mm到10mm的范围内，优选在从0.5mm到2mm的范围内，尤其优选在大约0.6mm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于所述电极(27)和所述反电极(28)在与气流方向相垂直方向上的宽度位于从5到100mm的范围内，优选在从10到50mm范围内，尤其优选是大约20mm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于所述高压发生器(19，20)产生反对称高压脉冲，所述反对称高压脉冲以相反极性同时位于电极(27)和反电极(28)处。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述高压脉冲的脉冲持续时间小于1μs。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于所述高压发生器(19，20)产生如下高压脉冲，其具有在从1到20kV、优选地从5到15kV的范围内的振幅，具有从1到50kHz、优选地从10到25kHz范围内的脉冲重复频率。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于所述高压发生器(19，20)和所述供给器具(15)二者的功率消耗至多是20W，优选至多是10W。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置，其特征在于所述电源独立的能源(12)包括一个或多个电池和/或一个或多个蓄电池。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的装置，其特征在于所述从喷嘴开口(17)中射出的等离子体射流(12)包含至少一种标记物质。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于所述标记物质从集成于该装置中的存储器被吸入到所述等离子体喷嘴中。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的装置，其特征在于所述装置被形成为一集成的便携式手持单元。

14.用于表面处理的方法，根据上述权利要求中任一项所述的装置用于从周围空气中产生等离子体射流，并且用于使用该等离子体射流来处理至少一个部件的表面。

15.根据权利要求14所述的方法，使用所述等离子体射流对正接合的两个或更多个部件的、待相互连接的表面进行处理。

16.根据权利要求15所述的方法，在使用所述等离子体射流进行处理之后，通过使用粘合剂或密封剂在正接合的所述部件之间产生整体粘结。

17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，待被处理的表面是在两个结构元件(25，26)之间形成的接缝(14)的表面。

18.根据权利要求17所述的方法，在所述表面处理之后，所述接缝(24)使用密封材料被密封。

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