DE20308202U1

DE20308202U1 - Düsenaufsatz für Atmosphärenplasmaerzeuger

Info

Publication number: DE20308202U1
Application number: DE20308202U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2013-05-23

Abstract

Aufsatz auf düsenförmigen Erzeugern von atmosphärischem Plasma, mit relativ geringen Plasmatemperaturen, mit rotierender oder laminarer Strömung im Erzeugersystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Aufsatzes nichtleitend ist, das Plasma im Aufsatz in einer Kammer gesammelt wird und über weitgehend beliebig geformte Auslaßöffnungen aus dieser Kammer geführt wird.

Description

Das Plasma in der folgenden Beschreibung liegt bei Atmosphärendruck vor und dient der Veränderung von Oberflächeneigenschaften, insbesondere von Kunststoffen. Es betrifft also nicht das heiße Plasma von Plasmabrennern oder ein Vakuumplasma. Mit dieser Plasmabehandlung bei Atmosphärendruck lassen sich Oberflächeneigenschaften so verändern, daß z.B. haltbare Klebeverbindungen oder das Bedrucken möglich wird. Plasma bei Atmosphärendruck wird oft mit hochfrequenter Hochspannungsentladung und einem rotierenden Luftstrom erzeugt. Der hochfrequente Lichtbogen brennt zwischen einer Elektrode im Inneren des Systems und einer Auslaßdüse. Dabei entsteht Plasma, ähnlich einer Kerzenflamme (z.B. DE 195 32 412 ) Das Plasma hat die Eigenschaft, im zentralen Bereich deutlich intensiver zu sein und bei üblicherweise darunter bewegtem Material auch zentral länger einzuwirken, als am Rand Dadurch ergeben sich relativ geringe aktivierte Behandlungsbreiten und ein von der Mitte bis zum Rand abfallender Wert der erzielten Oberflächenenergie. Auch gibt es spezielle Düsengestaltungen, die die runde Stahlform verändern. Ein Beispiel dazu ist in WO 01/43512 zu finden. Diese spezielle Düse besteht vollständig aus Metall und dient gleichzeitig als Gegenelektrode der Brennstrecke. Sie ist ganz speziell auf dieses System abgestimmt. Die Gleichmäßigkeit der Behandlung ist auch dabei problematisch. Weiterhin gibt es Düsensysteme, die die Hochfrequenzentlandung in ihrer Richtung ändern und dadurch zu einem mehr oder weniger seitlich austretenden Plasmastrahl führen. Auch dieses System stellt eine komplette Düseneinheit dar, die als Gegenelektrode dient. ( EP 1067829 )
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegen die Probleme zugrunde, eine gleichmäßige Aktivierung und eine größere Arbeitsbreite zu erzeugen und dabei ein System zu schaffen, daß praktisch universell an allen Plasmaerzeugern mit kerzenförmigem Plasmabild angebaut werden kann. Diese Aufgabe wurde mit den Aufsatz gemäß Schutzanspruch 1gelöst. Im Aufsatz wird das Plasma zuerst in einer Kammer aufgenommen und dann in verschiedener Weise auf das Material geführt. Wichtig für den Erhalt des Plasmas und den weiteren störungsfreien Betrieb der Plasmaquelle ist, daß der Aufsatz aus einem Isolator oder einem isolierend und wärmebeständig beschichteten Metall besteht. Dazu geeignet sind Keramik, ebarbeitbare Mineralien oder beschichtete Metalle, wie z.B. galvanisch beschichtetes Aluminium. Der Aufsatz läßt sich prinzipiell an allen Plasmaerzeugern mit düsenförmigem Auslaß anbauen. Die Art und Weise bleibt dem jeweiligen Konstukteur überlassen Mit der Erfindung wird erreicht, daß die Behandlungsbreite deutlich vergrößert werden kann, teilweise bis zum Doppelten der ursprünglichen Behandlungsbreite, und die Oberflächenenergie fast über die gesamte Breite gleichmäßig und ausreichend hoch ist. Die vorteilhafte Ausgestaltung ist in den Schutzansprüchen 2 bis 7 angegeben. Ausführungsbeispiele sind in 1 bis 5 erläutert Im Gegensatz zu anderen Lösungen der Strahlformung liegt der Erfindung eine reine passive Beeinflussung des Plasmastrahls zugrunde. Der Düsenaufsatz ist mindestens an seiner Oberfläche nicht leitend und vom Plasmaerzeuger elektrisch isoliert. Praktische Tests haben ergeben, daß sich damit die Betriebseigenschaften des Plasmaerzeugers nicht oder nur unwesentlich ändern. Der Düsenaufsatz mit diesem Grundprinzip ist äußerst variabel in der Gestaltung der Form und Richtung des abgegebenen Plasmas. Das austretende Plasma ist in noch höherem Maße feldfrei, als das des Plasmaerzeugers, da sich der Abstand zur Entladungsstrecke vergrößert.

1: Plasmakammer
2: Befestigungsbund
3: Anlagefläche für Plasmaerzeuger
4: Beispiel: Schlitz parallel
5: Beispiel: Schlitz konkav
6: Beispiel: eine Düse
7: Beispiel: mehrere Düsen
8: Prinzip Auslaßdüse schräg

Claims

Aufsatz auf düsenförmigen Erzeugern von atmosphärischem Plasma, mit relativ geringen Plasmatemperaturen, mit rotierender oder laminarer Strömung im Erzeugersystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Aufsatzes nichtleitend ist, das Plasma im Aufsatz in einer Kammer gesammelt wird und über weitgehend beliebig geformte Auslaßöffnungen aus dieser Kammer geführt wird.
Aufsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus nichtleitendem Material wie z.B. Keramik oder Stein oder Metall mit nichtleitendem Überzug besteht, vorzugsweise aus galvanisch oberflächenbeschichtetem Aluminium.
Aufsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsatz zum Sammeln des Plasmas eine Kammer beliebiger Form, vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, besitzt.
Aufsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des Plasmas aus der Kammer über einen Schlitz oder eine oder mehrere beliebig geformte Düsenöffnungen erfolgt.
Aufsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz je nach gewünschter Breite des Plasmafeldes in Breite und Gestalt variiert, d.h. bei größerer Behandlungsbreite in der Mitte schmaler ist, als am Rand und zusätzlich am Rand in Form einer Düsenöffnung auslaufen kann.
Aufsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausführung des Plasmaaustritts in Form einer Düsenöffnung das Plasma im Bereich von 0 bis 90 Grad abgelenkt werden kann.
Aufsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Austritt des Plasmas über mehrere Düsen, diese sich so anordnen lassen, daß eine oder mehrere Zonen behandelt werden können und auch seitliche Auslenkungen des Plasmas möglich sind.