FI103251B - Laite pinnan käsittelemiseksi koronapurkauksella - Google Patents

Description

103251

Laite pinnan käsittelemiseksi koronapurkauksella Tämä keksintö koskee laitetta pinnan käsittelemiseksi koronapurkauksella, ja erityisesti laitetta, joka on tarkoitettu pitkänomaisen kappaleen, ts. kappaleen, jonka yksi mitta, pituus, on hyvin suuri verrattuna sen kahteen muuhun mittaan, esim. optisen kuidun, kaapelin, poikkileikkaukseltaan vapaavalintaisen sauvan, jne., ulkopinnan käsittelemiseen. Tällaisen kappaleen pituussuuntaista suoraa keskiviivaa kutsutaan sen pituusakseliksi, ja kappaleen sanotaan olevan pitkänomainen pitkin sen pituusakselia.

Tämän tyyppinen laite, joka on tarkoitettu pinnan plasmakä-sittelyyn, ja jossa käytetään hyväksi koronatyyppistä sähköpurkausta, on tullut tunnetuksi esim. julkaisusta JP-A-58 058147.

Tähän laitteeseen kuuluu suljettu kotelo, joka on varustettu tuloaukolla ja lähtöaukolla, jotka mahdollistavat langan tai muun käsiteltävän kappaleen kulkemisen sen läpi. Kotelon sisällä on: ensimmäinen elektrodi, tai suurjännite-elektrodi, joka muodostuu kahdesta levystä, jotka on kytketty suurjännite-generaattoriin, ja toinen elektrodi, tai vastaelektrodi, joka muodostuu hilasta, joka ympäröi käsiteltävää kappaletta sen kulkiessa kotelon läpi.

Vastaelektrodi on sijoitettu suur jännite-elektrodin levyjen väliin, ja siinä on pienempi potentiaali kuin jälkimmäisessä. Koteloon on lisäksi järjestetty reagenssikaasun syöttö-tie.

Koronapurkaus tapahtuu vyöhykkeellä, joka on suurjännite-elektrodin ja käsiteltävän kappaleen vieressä. Se synnytetään tasajännitteellä tai vaihtojännitteellä, ja se aikaansaa plasman ns. raskaiden (tai aktiivisten) aineosien, ts. molekyylien, radikaalien, ionien tai atomien oksastumisen 2 103251 käsiteltävään pintaan. Nämä raskaat aineosat ovat peräisin niiden molekyylien elektronien, jotka on syötetty suurjännite-elektrodin läheisyyteen, aktivoitumisesta, joka tapahtuu niiden törmätessä koronavaikutuksella vapautettujen suurjännite-elektrodin elektronien kanssa. Elektrodien väliseen tilaan näin muodostuneet varatut aineosat (ionit) siirtyvät sähkökentän vaikutuksesta suur jännite-elektrodilta kohti vastaelektrodia, ja ei-varatut aineosat (molekyylit, radikaalit, atomit) siirtyvät samaan suuntaan sähkö-tuulen mukana. Käsiteltävän kappaleen pinnan muodostavaan materiaaliin törmätessään aktiiviset aineosat reagoivat tämän materiaalin kanssa.

Edellä kuvattu laite ei ole tyydyttävä, koska se ei mahdollista käsiteltävän kappaleen koko pinnan käsittelyä tasaisesti ja homogeenisesti.

Siten tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laite pinnan käsittelemiseksi koronapurkauksella siten, että pitkänomaisen kappaleen käsittely saadaan homogeeniseksi.

Tätä tarkoitusta varten on keksinnön mukaisesti aikaansaatu laite kappaleen pinnan käsittelemiseksi koronapurkauksella, laitteeseen kuuluessa: suljettu reaktiokotelo, jonka läpi käsiteltävä kappale voi kulkea ns. läpäisyakselia pitkin, elektrodi, joka on käsittelypotentiaalissa, - vastaelektrodi, joka on absoluuttiselta arvoltaan pienemmässä potentiaalissa kuin edellä mainittu elektrodi, jolloin vastaelektrodi ympäröi läpäisyakselia, ja elektrodi ja vastaelektrodi on sijoitettu siten, että ne määrittelevät . läpäisyakselin vieressä ns. plasmageenisen vyöhykkeen, jossa koronapurkaus tapahtuu, i.

ainakin yksi koteloon järjestetty kulkutie käsittelyyn tarkoitetun plasmageenisen reagenssikaasun syöttämiseksi, ja sille ollessa tunnusomaista se, että elektrodi on varustettu useilla kaarevuussäteeltään pienillä osuuksilla, ts.

i · · rfl 3 103251 joilla on pitkät ja kapeat tai terävät päät, jotka on suunnattu läpäisyakselia kohti ja sijoitettu siten, että kaare-vuussäteeltään pienten päiden projektiot läpäisyakselin suhteen ortogonaalisessa tasossa ympäröivät sekä käsiteltävän kappaleen ulkomuodon että läpäisyakselin projektiota tässä samassa tasossa.

Tällä laitteella voidaan pitkänomaisten kappaleiden ulkopinta siten käsitellä homogeenisesti, koska se kokonaisuudessaan on suurjännite-elektrodin kohdalla sekä silloin, kun kappale kulkee kotelon läpi, että silloin, kun se on kotelossa paikallaan.

Erään mahdollisen suoritusmuodon mukaisesti suurjännite-elektrodi voi muodostua pakasta renkaita, jotka on valmistettu johtavasta materiaalista, ja joilla on poikkileikkaus, jossa on terävä kulma, joka on suunnattu kotelon läpäisyakseliin päin.

Erään toisen mahdollisen suoritusmuodon mukaisesti suur jännite-elektrodi voi muodostua kotelon läpäisyakselin suhteen pyörähdyssymmetrisestä metalliseinämästä, jonka akselia päin oleva koko sisäpinta on varustettu kärjillä, jotka osoittavat akselia kohti. Suurjännite-elektrodin seinämä voi siis olla varustettu useilla kärjillä, jotka on sijoitettu samaan ortogonaalitasoon läpäisyakselin suhteen. Tässä tapauksessa se voi erityisesti käsittää neljä kärkeä, jotka on sijoitettu 90° toisistaan.

Nämä suurjännite-elektrodin suoritusmuodot täyttävät sekä vaatimukset koronavaikutuksen synnyttämisestä (suurjännit-. teen kohdistaminen pienikaarevuussäteiselle pinnalle) että tasaisen käsittelyn saavuttamisesta pitkänomaiselle kappaleelle kotelon akselin pituudelta.

Edellä kuvattujen suoritusmuotojen suurjännite-elektrodien kanssa voidaan käyttää vastaelektrodia, joka muodostuu * r 4 103251 sylinterimäisestä hilasta, joka on valmistettu esim. perfo-roidusta metallikalvosta, ja sijoitettu suurjännite-elektrodin ja läpäisyakselin välille ja maadoitettu. Tämän järjestelyn ansiosta aktiiviset aineosat, jotka koronapur-kaus on ionisoinut, tarttuvat vastaelektrodiin, eivätkä osallistu pinnan käsittelyyn, samalla kun vastaelektrodi sallii neutraalien aktiiviaineosien läpikulun.

Silloin kun suurjännite-elektrodiin kuuluu neljä kärkeä, jotka on sijoitettu 90° toisistaan, vastaelektrodissa on läpäisyakselin suhteen keskitetty keskikanava, ja se on sijoitettu tälle akselille suurjännite-elektrodin jälkeen ja eristetty suurjännite-elektrodista eristevälilevyllä, jossa myös on läpäisyakselin suhteen keskitetty keskikanava.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti suurjännite-elektrodi voi muodostua useista osastoista, jotka on pinottu pitkin kotelon läpäisyakselia ja erotettu toisistaan ! läpäisyakselin suhteen ortogonaalisilla tasoilla siten, että kuhunkin osastoon kuuluvien ohuiden tai terävien osuuksien pienikaarevuussäteisten päiden projektiot läpäisyakselin suhteen ortogonaalisessa tasossa ympäröivät sekä käsiteltävän kappaleen muodon että läpäisyakselin projektiota tässä samassa tasossa Tällaisessa laitteessa koteloon kuuluu useita kulkuteitä reagenssien syöttämiseksi, jolloin kukin kulkutie on yhteydessä omaan osastoonsa, ja niitä pitkin syötetään koostumukseltaan erilaisia reagenssikaasuja, jolloin kotelo on i varustettu välineillä näiden erilaisten kaasujen sekoit- t tumisen estämiseksi. Lisäksi kukin osasto on erotettu ΐ . muista eristevälineillä ja osastot ovat erilaisissa poten tiaaleissa.

Tämä suoritusmuoto mahdollistaa erilaisten peräkkäisten käsittelyjen suorittamisen pitkin kotelon läpäisyakselia 5 103251 kulkevalle kappaleelle, jolloin potentiaalit kussakin osastossa on sovitettu sen sisältämän reagenssikaasun koostumuksen mukaisesti.

Tämän suoritusmuodon erään vaihtoehdon mukaisesti suurjännite-elektrodi muodostuu kahdesta osastosta, jotka on erotettu toisistaan eristelevyllä, jolloin ensimmäinen näistä osastoista, jotka käsiteltävä kappale kohtaa kulkiessaan kotelon läpi, on liitetty kappaleen pinnan puhdistavan plasmageenisen reagenssikaasun syöttöön, ja toinen osasto on liitetty kappaleen pinnan käsittelyyn tarkoitetun reagenssikaasun syöttöön.

Vielä erään suoritusmuodon mukaisesti kotelossa on tuloauk-ko ja lähtöaukko, jotka kumpikin ovat yhteydessä kotelon ulkopuoliseen ympäristöön ja sallivat käsiteltävän kappaleen kulun kotelon läpi. Kummankin aukon vieressä on syöt-tötie kaasulle, joka on inerttia koronapurkaukselle käsit-telypotentiaalissa, jolloin kaasu syötetään ylipaineisena suhteessa kotelon sisässä olevaan reagenssikaasuun.

Tämä suoritusmuoto mahdollistaa käsiteltävän kappaleen pinnan käsittelyn kappaleen valmistuslinjaa pysäyttämättä.

Preferentiaalisten purkausilmiöiden estämiseksi on elektrodien välinen etäisyys vakio (elektrodien välinen etäisyys mitataan pituusakselin suhteen ortogonaalisessa tasossa akselin kautta kulkevaa suoraa viivaa pitkin).

Käsiteltävän kappaleen kulkunopeus kotelossa voi olla myös nolla.

Keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää esim. optisten kuitujen vaippojen fluoraukseen plasmageenisen, puhtaan tai argonilla laimennetun fluorihiilikaasun läsnäollessa.

Sitä voidaan käyttää myös vaipoitetun kaapelin pinnan 5 103251 käsittelyyn.

Keksinnön muut ominaispiirteet ja edut käyvät ilmi sen seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauksesta, joka on tarkoitettu havainnollistamaan keksintöä sitä millään tavoin kuitenkaan rajoittamatta.

Oheisissa piirustuksissa: kuva 1 on leikattu sivukuvanto ensimmäisestä keksinnön mukaisesta laitteesta, kuva 2 on leikkaus II-II kuvasta 1, - kuva 3 on leikattu sivukuvanto toisesta keksinnön mukaisesta laitteesta, kuva 4 on leikkaus IV-IV kuvasta 3, kuva 5 esittää osittain leikattua kuvantoa V-V kuvasta 6, joka esittää vaihtoehtoista suoritusmuotoa kuvien 1-4 laitteiden suurj ännite-elektrodille, kuva 6 on leikkaus VI-VI kuvasta V, kuva 7 on leikattu sivukuvanto kolmannesta keksinnön mukaisesta laitteesta, kuva 8 on päällyskuvanto kuvasta 7, ja kuva 9 on leikattu sivukuvanto kuvien 7 ja 8 mukaisen ! laitteen eräästä suoritusmuodosta.

! i

Kuvat 1 ja 2 esittävät ensimmäistä keksinnön mukaista ! laitetta. Tähän laitteeseen kuuluu reaktori 1, joka muodostuu lasi- tai silikakotelosta, jonka sisällä on maadoitettu vastaelektrodi 3 ja suurjännite-elektrodi 4, joka on kytketty esim. tasajännitegeneraattoriin (ei esitetty), ja joka pidetään käsittelypotentiaalissa.

Tarkemmin sanottuna kotelo muodostuu keskiosasta 2A ja kahdesta päätyosasta 2B ja 2C, jotka ovat jatkeina kes- | kiosalle 2A, jossa tätä varten on kaksi kartiomaista päätä 20A ja 21A, jotka liittyvät yhteen päätyosien 2B ja 2C kanssa. Päätyosa 2B muodostaa kotelon kannen ja päätyosa 2C sen pöhj an.

7 103251

Keskiosassa 2A on syöttötie 22A reagenssikaasulle, kuten esim. hapettavalle kaasulle, joka on tarkoitettu pinnan puhdistamiseen ja edistämään myöhempien päällysteiden tarttumista, jalokaasulle, joka on tarkoitettu parantamaan pinnan adheesiota, klooripitoiselle kaasulle, joka on tarkoitettu pinnan puhdistamiseen ja vedenpoistoon, tai fluoripitoiselle kaasulle, joka on tarkoitettu pinnan tekemiseksi hydrofobiseksi ja anti-adhesiiviseksi. Halutusta käsittelystä riippuen reagenssikaasuna ja plasmageeni-sena kaasuna voidaan käyttää puhdasta reagenssikaasua. Kaasu on kuitenkin suositeltavaa laimentaa ei-reaktiiviseen plasmageeniseen kaasuun, kuten esim. argoniin, typpeen tai muuhun inerttiin kaasuun, joka osaltaan auttaa koronapur-kauksen muodostusta ja parantaa sen vaikutusta. On selvää, että jos reagenssikaasu ja plasmageeninen kaasu ovat erilaisia, ne voidaan syöttää koteloon erikseen erillisiä teitä pitkin.

Päätyosissa 2B ja 2C on lisäksi kummassakin aukko 21B ja 21C. Nämä aukot on sijoitettu kotelon lävistävälle akselille X, ja ne ovat yhteydessä päätyosien 2B ja 2C sisäosiin sylinteriputkilla 22B ja 22C, jotka avautuvat keskiosaan 2A ja yhdistävät kotelon sisäosan sen ulkopuoliseen ympäristöön. Ne mahdollistavat esim. optisen kuidun F kaltaisen kappaleen kulkemisen kotelon läpi pitkin akselia X, jota tästä syystä kutsutaan läpäisyakseliksi. Kumpikin päätyosa 2B ja 2C on lisäksi varustettu syöttötiellä 23B ja 23C kaasulle, joka on inertti plasmaoloissa, kuten esim. argonille. Tämä kaasu, joka syötetään ylipaineessa plasmageeniseen reagenssikaasuun verrattuna, mahdollistaa jälkimmäisen pitämisen reaktorin 1 sisällä. Tätä varten putket 22B ja 22C on lävistetty päätyosien 2B ja 2C sisällä vastaavasti aukoilla 24B ja 24C, joiden kautta ylipainekaasu voi tunkeutua keskiosan 2A sisälle.

Vastaelektrodi 3 muodostuu akselin X suhteen sylinterimäi-sestä hilasta, jonka ulkohalkaisija on esim. 4-10 mm. Se 3 103251 ulottuu koko keskiosan 2A korkeudelta ja pidetään paikallaan kahdella tuella 25B ja 25c, jotka muodostuvat putkien 22B ja 22C jatkeista keskiosan 2A sisällä.

Esim. ruostumattomasta teräksestä valmistettu suurjännite-elektrodi pidetään korkeassa positiivisessa tai negatiivisessa tasajännitteessä, joka (itseisarvoltaan) on välillä 3-30 kV. Se voi myös olla 3-30 kV:n vaihtojännitteessä. Se on toteutettu ensinnäkin siten, että se täyttää koronail-miön esiintymiselle asetetut vaatimukset, ja toisaalta siten, että kuidun F ulkopinta voidaan käsitellä kauttaaltaan. Koronapurkauksen synnyttämiselle asetettujen vaatimusten täyttämiseksi on tunnetulla tavalla suositeltavaa, että suurjännite-elektrodin 4 sisäpinnalla (akselin X suhteen) on kaarevuussäteeltään pieniä osuuksia, esim. teräviä tai pitkiä ja kapeita osia. Tällöin vastaelektrodin 3 kaarevuussäteen ja suurjännite-elektrodin terävien tai pitkien ja kapeiden osien kaarevuussäteen välinen suhde on suuruusluokaltaan ainakin joitakin kymmeniä.

Kuidun F koko ulkopinnan käsittelemiseksi suurjännite-elektrodi 4 muodostuu metallirenkaiden 41 pakasta, jonka keskiakseli on X, ja joka ulottuu keskiosan 2A koko korkeudelta tai osalta sitä (renkaalla tarkoitetaan tässä poikkileikkaukseltaan vapaavalintaista rengasta) samanakse-! ' lisesti vastaelektrodin 3 kanssa sen ulkopuolella. Kullakin renkaalla 41 on pentagonaalinen poikkileikkaus ja siinä on ' terävä, noin 20° kulma, joka on suunnattu akselia X kohti; ' siten suurjännite-elektrodin 4 pitkän ja kapean osuuden kaarevuussäde on noin 0,02 mm. Renkaiden 41 sisäpäiden \ määrittelemä suurjännite-elektrodin 4 sisähalkaisija on 8- 20 mm.

Rengaspakan 41 pitämiseksi keskitettynä keskiosassa 2A ja sen kytkemiseksi jännitegeneraattoriin käytetään akselin X ympärillä olevaa onttoa tukisylinteriä 23A, joka itse on kiinnitetty kotelon 2 sisään esim. polytetrafluorieteeni- 9 103251 sellä (PTFE) keskitysrenkaalla 24A, joka on kiinnitetty keskiosaan 2A. Renkaat 41 pannaan siten sylinteriin 23A, jossa on vaakasuora pohja 25A, joka estää niiden siirtymisen pidemmälle akselilla X. Sylinteri 23A on kytketty jännitegeneraattoriin. Suurjännite-elektrodin 4 keskittäminen ja ennen muuta sen pitäminen täsmälleen samanakselisena vastaelektrodin 3 kanssa on suositeltavaa preferentiaali-siksi purkauksiksi kutsuttujen ilmiöiden estämiseksi, jotka voivat aiheuttaa valokaaria kohdissa, joissa elektrodien välinen etäisyys on pienempi. Sen vuoksi on yleensä edullista varmistaa, että elektrodien välinen etäisyys pysyy vakiona. Samasta syystä on suositeltavaa, että vastaelektrodin muodostava hila ei ole metallilankapunos vaan mieluummin perforoitu metallikalvo. Punoksessa sen tietyt kohdat ovat käytännössä aina kauempana suur jännite-elektrodista kuin sen jotkut toiset kohdat.

Jos syötetyn ja kuidun F pinnan käsittelyyn tarkoitetun plasmageenisen reagenssikaasun aktiiviaineosa muodostuu sähköisesti neutraaleista aineosista, plasmageenisen kaasun ionisoinnilla saadut ionisoidut aktiiviaineosat tarttuvat kuvien 1 ja 2 laitetta käytettäessä hilaan 3, kun taas neutraalit aktiiviaineet pääsevät sen läpi.

Kuvissa 3 ja 4 on esitetty toinen keksinnön mukainen laite. Näissä kuvissa on edellisten kuvien kanssa yhteisiä osia merkitty samoilla viitenumeroilla. Esitetylle laitteelle on annettu viitenumero 100. Tämä laite on samanlainen kuin kuvien 1 ja 2 laite suurjännite-elektrodia 400 lukuunottamatta. Tässäkin elektrodi muodostuu renkaiden 41 pakasta. Kuitenkin toisin kuin kuvissa 1 ja 2 esitetyssä laitteessa pakka on erotettu kahdella esim. alumiinioksidia olevalla eristevälilevyllä 50 kolmeen rengasryhmään 41, jotka muodostavat kolme osastoa. Jokaiseen näistä osastoista on liitetty erillinen plasmageenisen reagenssikaasun syöttötie 61, 22A ja 63. Lisäksi kummankin välilevyn 50 tasolla elektrodin 400 alumiinioksidisen tukisylinterin 54 ulkopuo- 103251 lella on kaksi eristerengasta 55, jotka erottavat osastojen reagenssikaasusyötöt toisistaan. Renkaat 55 rajoittavat siten toisistaan eristettyjä kotelon osuuksia siten, että kulkuteitä 61, 22A ja 63 pitkin syötetyt reagenssikaasut eivät sekoitu keskenään, varsinkin jos näillä kaasuilla on erilaiset koostumukset.

Kaasun syöttämiseksi elektrodin 400 ja vastaelektrodin 3 väliin on tukisylinteri 54 varustettu aukoilla 56 (kts. kuva 4). Nämä aukot 56 ovat yhteydessä kulkuteihin 57, jotka on tätä varten muodostettu pakan elektrodien 41 väliin. Kahden muun osaston yläpuolella olevaan yläosastoon syötetään kulkutien 61 kautta tuleva kaasu kuitenkin suoraan. Tämä osasto on avoin kotelon 2 osaan 2B päin. Myös sellaiset suoritusmuodot ovat kuitenkin ilman muuta mahdollisia, joissa yläosastossa on toteutettu samat järjestely kuin muissakin osastoissa.

Kussakin osastossa olevia elektrodirenkaita 41 pidetään lisäksi eri potentiaaleissa, mikä mahdollistaa käsittelyn aina kulloisenkin osaston yhteydessä käytetyllä kaasulla. Eristerenkaat 50 on suunniteltu eristämään eri osastot sähköisesti toisistaan.

Laitteen 100 avulla on pitkin akselia X kulkevalle kuidulle .* F siten mahdollista suorittaa erilaisia peräkkäisiä käsit telyjä. Esimerkiksi kun kulkutien 61 kautta syötetään hapettavaa reagenssikaasua ja kulkuteiden 22A ja 63 kautta syötetään fluorihiilireagenssikaasua, osastojen ollessa vastaavissa potentiaaleissa, tulee kuidun F pinta aluksi puhdistetuksi heti sen saavuttua reaktoriin, minkä jälkeen : se käsitellään sen tekemiseksi hydrofobiseksi ja anti- i adhesiiviseksi. Fluoripitoiset molekyylit oksastuvat tällä menettelyllä paremmin kuidun F pintaan.

Kuvissa 5 ja 7 on esitetty eräs mahdollinen muun muotoinen V suurjännite-elektrodi, joka mahdollistaa halutun kaarevuus- 11 mi u 103251 sädesuhteen saavuttamisen koronapurkauksen aikaansaamiseksi. Tähän elektrodiin 70 kuuluu sylinterimäinen metalli-seinämä 71, joka toimii edellisten kuvien kaltaisena tu-kisylinterinä, ja joka on koko akselin X puoleiselta sisäpinnaltaan peitetty useilla säteettäisesti ulottuvilla kärjillä 72. Tällaista elektrodia voitaisiin kutsua "koi-ranpantaelektrodiksi".

Kuvissa 7-9 on lopuksi esitetty kolmas keksinnön mukainen laite. Näissä kuvissa on edellisten kuvien kanssa yhteisiä osia merkitty samoilla viitenumeroilla. Esitetylle laitteelle on annettu viitenumero 10. Tämä laite on samanlainen kuin kuvien 1 ja 2 laite vastaelektrodia 30 ja elektrodia 40 lukuunottamatta. Tässä vastaelektrodi 30 muodostuu katkaistun kartion muotoisesta metalliosasta, jolla on kes-kiakseli X. Tämän katkaistun kartio-osan 30 läpi kulkee pitkin sen akselia X sylinterimäinen kanava 31, joka on tarkoitettu kuidun F kulkutieksi. Suurjännite-elektrodi 40 muodostuu sylinterimäisestä metalliseinämästä 41, jonka sisäpinnalta työntyy akseliin X päin neljä radiaalista kärkeä 42, jotka on sijoitettu 90e toisistaan (kts. kuva 8). Kärkien 42 kannat ovat sylinterimäisiä ja niiden ulkopäät ovat kartiomaisia. Elektrodin 40 eristämiseksi sähköisesti vastaelektrodista 30 on näiden väliin kotelon sisällä sijoitettu sylinterimäinen rengaseristevälilevy 26, jolla on keskiakseli X. Tällainen laite mahdollistaa pintakäsittelyn suorittamisen kuidulle F yhdellä kertaa sekä neutraalilla että varatulla aktiiviaineella silloin kun se on tarpeellista. Kun kuitu F kulkee pitkin akselia X, sitä "pommittavat" sekä ionisoidut aktiiviaineet, joita vastaelektrodi 30 ei ole siepannut että neutraalit aktiiviaineosat.

' *

Sylinterin 41 korkeus akselilla X on 10 mm ja halkaisija 34 mm, välilevyn 26 korkeus on 7 mm ja vastaelektrodin 30 korkeus on 13,5 mm. Kanavan 31 halkaisija on 5 mm. Kärkien 42 sylinterimäisen kannan halkaisija on 3 mm ja niiden kar-tiomaisen pään pituus on 8 mm.

12 103251

Laitteen 10 kotelon sisään on pinottu useita tällaisia rakenteita, jotka käsittävät elektrodin 40, vastaelektrodin 30 ja eristevälilevyn 26, erillisten osastojen muodostamiseksi, joissa suoritetaan erillisiä käsittelyjä samalla tavalla kuin kuvien 3 ja 4 suoritusmuodon yhteydessä. On selvää, että yhtä hyvin voitaisiin käyttää vain kuvassa 7 esitettyä yhtä ainoaa rakennetta.

Kuvien 7-9 suoritusesimerkissä suurjännite-elektrodiin kuuluu vain neljä radiaalista kärkeä, mutta on selvää, että keksinnön piiristä irtaantumatta tähän elektrodiin voisi kuulua samaan tasoon sijoitettuna myös vähemmän tai enemmän kuin neljä kärkeä.

Käyttäen laitetta, johon kuuluu yksi kuvan 7 mukainen rakenne, suoritettiin kaksi koetta.

r Ensimmäisessä kokeessa käsittely suoritettiin ilmassa, ts.

hapettavassa atmosfäärissä, kuidulle Fl, jonka pituus oli == 25 mm, ja jota pidettiin paikallaan kotelon sisällä pitkin sen akselia X kärkien 42 ja kuidun Fl välisen etäisyyden ; ollessa 7 mm. Elektrodi 40 oli 10 kV:n tasajännitteessä ja virranvoimakkuus oli 75-80 μΑ. 2,5 tunnin käsittelyajan jälkeen mitattiin käsitellyn näytteen kosketuskulma veden kanssa, ja sen arvoksi saatiin 29,4®. Muistutettakoon, että kosketuskulma luonnehtii näytteen adheesiokykyä: mitä pienempi kosketuskulma on, sitä suurempi on adheesio. Käsittelemättömän kuidun Fl kosketuskulma veden kanssa on noin 70°.

Käsittely mahdollistaa siten haluttujen adheesio-ominai-suuksien saavuttamisen, ja se on myös tasainen koko kuidun Fl pinnan alueelta.

Toisessa kokeessa käsittely suoritettiin kuidulle Fl, joka edelleen oli liikkumattomana kotelossa, kärkien 42 ollessa samalla etäisyydellä, mutta difluorieteeniatmosfäärissä 11 rl i „ 103251 13 kuidun Fl ulkovaipan fluoraamiseksi. Käsittelypotentiaali oli 11-12 kV ja virranvoimakkuus oli noin 50-60 μΑ. Näin käsitellyn kuidun Fl kosketuskulma veden kanssa oli 95°, mikä osoittaa, että käsittelyllä on mahdollista saavuttaa halutut anti-adhesiiviset ominaisuudet. Se on myös homogeeninen koko kuidun Fl ulkopinnan alueelta.

Keksinnön mukaisten laitteiden avulla voidaan siten pyöräh-dyssymmetrisen kappaleen koko ulkopinta käsitellä tasaisesti.

Esim. optinen kuitu voidaan lisäksi käsitellä in-line kuidun vaipoitusvaiheen jälkeen ennen sen syöttämistä varastokapstaanille. Ulkovaipan pintakäsittelyvaihetta käytettäessä on mahdollista sovittua kuidunvedon ja päällystyksen nopeuteen (joka on esim. välillä 10-1000 metriä minuutissa) tuotantoprosessia hidastamatta, kun käytetään ylipainekaasun syöttöä, joka mahdollistaa reagenssikaasun pitämisen kotelon sisällä, vaikka se on avoin atmosfäärisessä paineessa olevalle ulkopuoliselle ympäristölle.

Jos valmistusnopeus on liian suuri salliakseen aktiivi-aineosien oksastumisen koronapurkauksessa käsiteltävän kappaleen pinnalle, voidaan sen vyöhykkeen, jossa korona-purkaus tapahtuu, korkeutta kasvattaa esim. panemalla useita samanlaisia reaktoreita peräkkäin.

On selvää, ettei keksintö rajoitu pelkästään edellä kuvattuihin suoritusmuotoihin.

Edellisten laitteiden elektrodeihin liittyen kuvatut rakenteet ovat pelkästään ei-rajoittavia sovellutusesimerkkejä. Suur jännite-elektrodi voi rakenteeltaan olla vapaavalintainen niin kauan kuin se täyttää seuraavat vaatimukset: sillä on pinta, jonka kaarevuussäde on pieni verrattuna vastaelektrodin vastaavaan, ja joka on sijoitettu käsiteltävään kappaleeseen päin, ja 14 103251 käsiteltävä pinta voidaan käsitellä homogeenisesti.

Jälkimmäisen vaatimuksen täyttämiseksi, ja jos käsiteltävä kappale on paikallaan suurjännite-elektrodiin nähden, ts. sen kulkunopeus on nolla, riittää, että tämä elektrodi ympäröi käsiteltävän kappaleen. Tällöin kappaleen koko pinta on suurjännite-elektrodin pienikaarevuussäteiseen pintaan päin. Edellä kuvattuja laitteita voidaan käyttää tämän tyyppisissä sovellutuksissa. On selvää, että näitä laitteita tai niiden kanssa ekvivalenttisia laitteita voidaan samoin käyttää kotelon akselia X pitkin liikkuvan kappaleen käsittelyyn.

Jälkimmäisessä tapauksessa riittää kuitenkin yksinkertaisesti se, että kun suurjännite-elektrodin pitkien ja kapeiden tai terävien osien päät projisoidaan kappaleen kulkutien akselin suhteen ortogonaaliseen tasoon ja näin saadut projektiot liitetään yhteen, saadaan suljettu käyrä, joka ympäröi käsiteltävän kappaleen ulkomuodon projektiota tässä i ; samassa tasossa; kun kappale tällöin kulkee suurjännite- | elektrodin ohi, sen koko pinta tulee peräkkäisin osin suur- ! jännite-elektrodin pienikaarevuussäteisten osien kohdalle.

‘ Käsittely tulee näin tasaiseksi koko pinnalta.

Lisäksi kun suurjännite-elektrodiin kuuluu useita osastoja, jotka on eristetty toisistaan, ja joihin on liitetty koostumukseltaan erilaisten reagenssikaasujen syötöt, on edel-! lisen projektiokriteerin toteuduttava suurjännite-elektro din jokaisen osaston rajoissa (suurjännite-elektrodin r rajoilla tarkoitetaan tässä sen niitä osia, joita rajoittaa kaksi tasoa, jotka ovat ortogonaalisia kulkuakselin suhteen ja rajoittavat yhtä osastoa) kappaleen kulkuakselin orto-gonaalisessa tasossa. Tämän ehdon on täytyttävä, jos kappa-1 leen pinta halutaan käsitellä tasaisesti jokaisella rea- : genssilla. Kuvien 3, 4 ja 9 laitteet vastaavat tätä sovel lutusta.

15 103251

Keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää minkä tahansa tyyppisen koronapurkauskäsittelyn suorittamiseen (esimerkkeinä puhdistus, värjäys, vedenpoisto ja fluoraus).

Sitä voidaan käyttää esim. optisten kuitujen ulkovaipan fluoraukseen fluoria sisältävän plasmageenisen reagenssi-kaasun avulla, tai johonkin muuhun kuituihin liittyvään käsittelyyn.

Sitä voidaan käyttää myös suojavaipalla varustettujen sähkökaapelien tai optisten kaapelien käsittelyyn. Plasma-geenisenä reagenssikaasuna voi olla fluorihiili-, hapettava ja pelkistävä kaasu, tai se voi perustua jalokaasuun halutusta käsittelystä riippuen.

Yleensäkin kaikki kappaleet, jotka ovat pitkänomaisia pitkittäisakselinsa suhteen voidaan käsitellä, paikallaan tai liikkeessä, keksinnön mukaisen laitteen avulla. Tällöin on vain sovitettava elektrodien mitat, elektrodien välinen etäisyys, niiden valmistusmateriaalit, käsiteltävän kappaleen ja suurjännite-elektrodin välinen etäisyys sekä käsit-telyolot käsiteltävän materiaalin ja halutun tuloksen mukaisesti .

On selvää, että kaikki kuvatut välineet voidaan korvata niiden kanssa ekvivalenttisilla välineillä keksinnön piiristä irtaantumatta.

Claims (18)

1. Laite kappaleen pinnan käsittelemiseksi koronapurkauk-sella, laitteeseen kuuluessa: suljettu reaktiokotelo, jonka läpi käsiteltävä kappale voi kulkea ns. läpäisyakselia pitkin, elektrodi, joka on käsittelypotentiaalissa, - vastaelektrodi, joka on absoluuttiselta arvoltaan pienemmässä potentiaalissa kuin edellä mainittu elektrodi, jolloin vastaelektrodi ympäröi läpäisyakselia, ja elektrodi ja vastaelektrodi on sijoitettu siten, että ne määrittelevät läpäisyakselin vieressä ns. plasmageenisen vyöhykkeen, jossa koronapurkaus tapahtuu, ainakin yksi koteloon järjestetty kulkutie käsittelyyn tarkoitetun plasmageenisen reagenssikaasun syöttämiseksi, tunnettu siitä, että elektrodi (4) on varustettu useilla kaarevuussäteeltään pienillä osuuksilla, ts. joilla on pitkät ja kapeat tai terävät päät, jotka on suunnattu : läpäisyakselia (X) kohti ja sijoitettu siten, että niiden kaarevuussäteeltään pienten päiden projektiot läpäisyakse-| Iin (X) suhteen ortogonaalisessa tasossa ympäröivät sekä ' käsiteltävän kappaleen (F) ulkomuodon että läpäisyakselin (X) projektiota tässä samassa tasossa.

2. Vaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että : * elektrodi (4) muodostuu pakasta renkaita (41), jotka on ' valmistettu johtavasta materiaalista, jolloin kaikilla ; renkailla (41) on poikkileikkaus, jossa on terävä kulma, joka on suunnattu akseliin (X) päin.

3. Vaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ; ·. elektrodi (4) muodostuu kotelon läpäisyakselin (X) suhteen pyörähdyssymmetrisestä metalliseinämästä (71), jonka akselia (X) päin oleva koko sisäpinta on varustettu kärjillä (72), jotka osoittavat akselia kohti.

4. Vaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että 17 103251 seinämä (41) on varustettu kärjillä (42), jotka on sijoitettu samaan ortogonaalitasoon läpäisyakselin (X) suhteen.

5. Vaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että seinämä (41) on varustettu neljällä kärjellä (42), jotka on sijoitettu samaan ortogonaalitasoon läpäisyakselin (X) suhteen ja 90° toisistaan tässä tasossa.

6. Jonkin vaatimuksen 2-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että vastaelektrodi (3) muodostuu sylinterimäisestä hilasta, joka on sijoitettu elektrodin (4) ja läpäisyakselin (X) välille ja maadoitettu.

7. Vaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että sylinterimäinen hila on valmistettu perforoidusta metalli-kalvosta .

8. Vaatimuksien 4 tai 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että vastaelektrodissa on läpäisyakselin suhteen keskitetty keskikanava, ja se on sijoitettu tälle läpäisyakselille elektrodin jälkeen ja sähköisesti eristetty elektrodista eristevälilevyllä, jossa myös on läpäisyakselin suhteen keskitetty keskikanava.

9. Jonkin vaatimuksen 1-8 mukainen laite, tunnettu siitä, ' että elektrodi (4) muodostuu useista osastoista, jotka on pinottu pitkin kotelon läpäisyakselia (X) ja erotettu toisistaan läpäisyakselin (X) suhteen ortogonaalisilla tasoilla siten, että kuhunkin osastoon kuuluvien ohuiden tai terävien osuuksien pienikaarevuussäteisten päiden projektiot läpäisyakselin suhteen ortogonaalisessa tasossa ympäröivät sekä käsiteltävän kappaleen muodon että läpäisy-akselin (X) projektiota tässä samassa tasossa

10. Vaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että koteloon (2A, 2B, 2C) kuuluu useita kulkuteitä (61, 22A, 63) reagenssien syöttämiseksi, jolloin kukin kulkutie (61, 18 103251 22A, 63) on yhteydessä omaan osastoonsa, ja niitä pitkin syötetään koostumukseltaan erilaisia reagenssikaasuja, jolloin kotelo (2A, 2B, 2C) on varustettu erotusvälineillä näiden koostumukseltaan erilaisten kaasujen sekoittumisen estämiseksi.

11. Vaatimuksien 9 tai 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin osasto on erotettu muista eristevälineillä (50) ja osastot ovat erilaisissa potentiaaleissa.

12. Jonkin vaatimuksen 9-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että elektrodi (4) muodostuu kahdesta osastosta, jotka on erotettu toisistaan eristelevyllä (50), jolloin ensimmäinen näistä osastoista, jotka käsiteltävä kappale (F) kohtaa kulkiessaan kotelon (2A, 2B, 2C) läpi, on liitetty kappa- , leen pinnan puhdistavan plasmageenisen reagenssikaasun syöttöön (61), ja toinen osasto on liitetty kappaleen pinnan käsittelyyn tarkoitetun plasmageenisen reagenssikaasun syöttöön (22A, 63).

13. Jonkin vaatimuksen 1-12 mukainen laite, tunnettu siitä, että kotelossa (2a, 2B, 2C) on tuloaukko (21B) ja lähtöauk- ! ko (21C), jotka kumpikin ovat yhteydessä kotelon (2A, 2B, T 2C) ulkopuoliseen ympäristöön ja sallivat käsiteltävän kappaleen (F) kulun kotelon läpi.

14. Vaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että tuloaukon (21B) ja lähtöaukon (21C) vieressä on syöttötie (23B, 23C) kaasulle, joka on inerttia koronapurkaukselle i käsittelypotentiaalissa, jolloin kaasu syötetään yli-: paineisena suhteessa kotelon sisässä olevaan reagenssi- kaasuun.

15. Jonkin vaatimuksen 1-14 mukainen laite, tunnettu siitä, että elektrodien välinen etäisyys on vakio.

16. Jonkin vaatimuksen 1-15 mukainen laite, tunnettu siitä, 103251 että kappaleen kulkunopeus kotelossa on nolla.

16 103251

17. Jonkin vaatimuksen 1-16 mukaisen laitteen käyttö, tunnettu siitä, että se on tarkoitettu optisten kuitujen vaippojen fluoraukseen plasmageenisen fluorihiilikaasun läsnäollessa.

18. Jonkin vaatimuksen 1-16 mukaisen laitteen käyttö, tunnettu siitä, että se on tarkoitettu vaipoitetun kaapelin ulkopinnan käsittelyyn. 20 103251