RU2396369C2 - Способ обработки термически нестойких материалов холодной плазменной струей - Google Patents
Способ обработки термически нестойких материалов холодной плазменной струей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396369C2 RU2396369C2 RU2007139571/02A RU2007139571A RU2396369C2 RU 2396369 C2 RU2396369 C2 RU 2396369C2 RU 2007139571/02 A RU2007139571/02 A RU 2007139571/02A RU 2007139571 A RU2007139571 A RU 2007139571A RU 2396369 C2 RU2396369 C2 RU 2396369C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- plasma jet
- gas
- anode
- discharge
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к способу обработки термически нестойких материалов холодной плазменной струей и может быть использовано при гидрофилизации/гидрофобизации и повышении адгезионных свойств полимеров, текстиля, бумаги и других материалов. Способ включает формирование плазменной струи путем пропускания потока газа через зону электрического разряда. В качестве плазмообразующего газа используют атмосферный воздух. Плазму получают в стационарном тлеющем разряде атмосферного давления, который создают посредством системы электродов в потоке газа в межэлектродных промежутках. Полученную холодную плазменную струю выносят за зону разряда на обрабатываемую поверхность. Для создания плазмы используют систему из секционированных катода и анода, в которой секции анода выполнены в форме тонких пластин, а секции катода выполнены в форме штырей или тонких игл, ориентированных перпендикулярно потоку газа и расположенных в плоскости, касающейся нижней по потоку границы анодных секций, а межэлектродные промежутки расположены непосредственно на выходе газового потока из газоразрядной камеры. В результате достигается упрощение технологии обработки материалов и снижение стоимости за счет использования неравновесной плазменной струи, создаваемой газовым разрядом непосредственно в потоке воздуха. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области плазменной модификации поверхности термически нестойких материалов при атмосферном давлении и может быть использовано при гидрофилизации/гидрофобизации и повышении адгезионных свойств полимеров, текстиля, бумаги и т.д.
Сущность изобретения заключается в модификации поверхностей термически нестойких материалов при атмосферном давлении за счет использования холодных (близких к комнатной температуре), но химически активных плазменных струй в атмосферном воздухе.
Одним из эффективных способов плазмохимической обработки термически нестойких материалов при атмосферном давлении (например, полимерных пленок с целью придания им гидрофильных свойств, улучшающих качество печати) является их обработка неравновесной плазмой непосредственно в зоне разряда. При этом в газоразрядной плазме происходит возбуждение и диссоциация газообразных соединений с формированием различных радикалов, активно воздействующих на обрабатываемую поверхность.
Наиболее распространенный способ плазмохимической обработки (аналог) состоит в использовании барьерного разряда, при котором электрический ток проходит сквозь обрабатываемый материал (Патент США 5,403,453, кл. H05F 3/00 1995).
Общим недостатком известного и других ему подобных способов является невозможность обработки проводящих материалов, а также диэлектрических материалов с толщиной более 1 мм. Кроме того, прохождение электрического тока через тонкий обрабатываемый материал приводит к его электрическому пробою, что создает в материале большое число пор и приводит к его порче.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности (прототипом) является способ модификации поверхностей с использованием плазменной струи, создаваемой газоразрядной камерой, питаемой радиочастотным источником с частотой напряжения 13.56 МГц и прокачиваемой газовым потоком, содержащим большое количество гелия (J.Park, I.Henins, Н.W.Herrmann, et al., Discharge Phenomena of an Atmospheric Pressure Radio-Frequency Capacitive Plasma Source, "Journal of Applied Physics" 89, 20-28 (2001)).
Недостатком известного способа является невозможность создания холодной (с температурой, близкой к комнатной) неравновесной плазмы в потоке воздуха, что делает его непригодным для модификации термически нестойких поверхностей непосредственно в условиях атмосферного воздуха. Кроме того, гелий очень дорогой газ и его использование в известном способе приводит к сильному удорожанию процесса плазменной модификации.
Техническим результатом изобретения является упрощение и снижение стоимости способа холодной обработки термически нестойких материалов при атмосферном давлении за счет использования неравновесной плазменной струи, создаваемой газовым разрядом непосредственно в потоке воздухе.
Этот технический результат достигается путем усовершенствования известного способа обработки термически нестойких материалов холодной плазменной струей, которую формируют путем пропускания потока газа через зону электрического разряда с последующим ее выносом за зону разряда на обрабатываемую поверхность.
Усовершенствование изобретения заключается в том, что в качестве плазмообразующего газа используется атмосферный воздух, плазму получают в стационарном тлеющем разряде атмосферного давления, который создают на выходе потока газа из камеры в межэлектродных промежутках, образованных пластинчатыми анодами и штыревыми катодами, расположенными напротив кромок анодных пластин, обращенных к выходу камеры.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 указана схема обработки полимерной пленки, а на фиг.2 показана электродная система для создания холодной плазменной струи.
Газоразрядная камера выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда, содержащего диэлектрические стенки 1, внутри которых размещена электродная система из секционированных катода 2 (фиг.2) и анода 3, нагруженных на балластные сопротивления 4. Секции анода выполнены в форме тонких пластин. Площадь анодных секций определяется сортом плазмообразующего газа. Секции катода выполнены в форме штырей или тонких игл, ориентированных перпендикулярно потоку и расположенных в плоскости, касающейся нижней по потоку границы анодных секций. Электроды установлены в камере таким образом, что их межэлектродные промежутки расположены непосредственно на выходе газового потока из камеры. Расстояние между катодными секциями не превышает межэлектродное расстояние. При подаче на клемму 5 высокого электрического напряжения между катодом и анодом формируется газовый разряд, плазма 6 которого выносится потоком из полости камеры.
Предложенный способ осуществляют следующим образом. Воздух при атмосферном давлении прокачивают между катодом 2 и анодом 3, на которые подают постоянное электрическое напряжение 15-35 кВ для возбуждения стационарного тлеющего разряда. За счет большой скорости воздушного потока, варьируемой в пределах 30-70 м/с, и особенностей геометрии предложенной конструкции электродной системы (штыри катода смещены к кромкам анодных пластин, обращенных к выходу потока воздуха из газоразрядной камеры) газоразрядная плазма выносится из межэлектродного промежутка, что приводит к созданию в свободном пространстве вне камеры струи химически активной, но холодной плазмы, направляемой на неподвижный или движущийся обрабатываемый материал 7. В результате воздействия химически активной плазменной струи на поверхность материала происходит его модификация. Струя плазмы 6 и/или обрабатываемый материал 7 перемещаются друг относительно друга с нужной скоростью. Длительность экспозиции материала плазменной струей определяется расчетным путем и зависит от свойств материала и типа модификации поверхности. Возможность использования окружающего атмосферного воздуха в качестве плазмообразующего газа является существенным преимуществом предложенного способа, позволяющим упростить процесс обработки и снизить его стоимость.
Claims (1)
- Способ обработки термически нестойких материалов холодной плазменной струей, включающий формирование плазменной струи путем пропускания потока газа через зону электрического разряда, при этом в качестве плазмообразующего газа используют атмосферный воздух, плазму получают в стационарном тлеющем разряде атмосферного давления, который создают посредством системы электродов в потоке газа в межэлектродных промежутках, отличающийся тем, что полученную холодную плазменную струю выносят за зону разряда на обрабатываемую поверхность, при этом для создания плазмы используют систему из секционированных катода и анода, в которой секции анода выполнены в форме тонких пластин, а секции катода выполнены в форме штырей или тонких игл, ориентированных перпендикулярно потоку газа и расположенных в плоскости, касающейся нижней по потоку границы анодных секций, а межэлектродные промежутки расположены непосредственно на выходе газового потока из газоразрядной камеры.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007139571/02A RU2396369C2 (ru) | 2007-10-26 | 2007-10-26 | Способ обработки термически нестойких материалов холодной плазменной струей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007139571/02A RU2396369C2 (ru) | 2007-10-26 | 2007-10-26 | Способ обработки термически нестойких материалов холодной плазменной струей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007139571A RU2007139571A (ru) | 2009-05-10 |
RU2396369C2 true RU2396369C2 (ru) | 2010-08-10 |
Family
ID=41019412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007139571/02A RU2396369C2 (ru) | 2007-10-26 | 2007-10-26 | Способ обработки термически нестойких материалов холодной плазменной струей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2396369C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2489350C2 (ru) * | 2011-11-16 | 2013-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр перспективных углеродных материалов" | Способ получения углеродных наноматериалов и устройство для его реализации |
-
2007
- 2007-10-26 RU RU2007139571/02A patent/RU2396369C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
J.Park, I.Henins, H.W.Herrmann, et al., Discharge Phenomena of an Atmospheric Pressure Radio-Frequency Capacitive Plasma Source, "Journal of Applied Physics 89, 20-28 (2001). * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2489350C2 (ru) * | 2011-11-16 | 2013-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр перспективных углеродных материалов" | Способ получения углеродных наноматериалов и устройство для его реализации |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007139571A (ru) | 2009-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090200267A1 (en) | Injection type plasma treatment apparatus and method | |
US7288204B2 (en) | Method and arrangement for treating a substrate with an atmospheric pressure glow plasma (APG) | |
JP4092937B2 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
US20080060579A1 (en) | Apparatus of triple-electrode dielectric barrier discharge at atmospheric pressure | |
US5198724A (en) | Plasma processing method and plasma generating device | |
US20080193329A1 (en) | Method and System for Plasma Treatment Under High Pressure | |
JPWO2003071839A1 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
JP2002018276A (ja) | 大気圧プラズマ処理装置 | |
JPH08274074A (ja) | プラズマ処理装置 | |
KR20050074530A (ko) | 글로우 프라즈마 방전을 안정화하는 방법 및 그 장치 | |
RU2370924C2 (ru) | Газоразрядная камера для создания низкотемпературной неравновесной плазмы | |
US20120132368A1 (en) | Plasma treatment apparatus | |
KR20070012933A (ko) | 분사식 플라즈마 처리장치 | |
US20210225621A1 (en) | Two-Phased Atmospheric Plasma Generator | |
RU2396369C2 (ru) | Способ обработки термически нестойких материалов холодной плазменной струей | |
Akishev et al. | One-atmosphere argon dielectric-barrier corona discharge as an effective source of cold plasma for the treatment of polymer films and fabrics | |
RU2196394C1 (ru) | Способ плазменной обработки материалов, способ генерации плазмы и устройство для плазменной обработки материалов | |
JP2004319285A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
JP2003133291A (ja) | 放電プラズマ処理装置及びそれを用いる放電プラズマ処理方法 | |
JP2011108615A (ja) | プラズマ処理装置 | |
Hur et al. | Surface treatment of polyimide substrates using dielectric barrier discharge reactors based on l-shaped electrodes | |
Falkenstein | Frequency dependence of photoresist ashing with dielectric barrier discharges in oxygen | |
RU2398598C2 (ru) | Применение неравновесной низкотемпературной плазменной струи для стерилизации термически нестойких материалов | |
JP2010050004A (ja) | プラズマ発生電極 | |
JPH0523579A (ja) | 表面処理方法及びその装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20161227 |