專利名稱：塑料薄膜等離子體表面改性裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種塑料薄膜等離子體表面改性裝置，屬于機械設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)中以聚乙稀和聚丙稀為代表的稀烴塑料具有良好的機械性能與化學(xué)性能，在包裝工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、汽車工業(yè)、建筑工業(yè)等部門具有廣泛的應(yīng)用。但由于聚稀烴材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了它的表面能較低，且難與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此聚稀烴薄膜的表面難以印刷、上膠。各種塑料食品口袋上的圖標(biāo)、文字常常脫落并粘附在食品上；包裝衣服物品的塑料套上的廣告文字圖案受到衣服的磨擦而很快模糊不清。這些脫落的油墨除粘污衣服、物品外，常常還隨食品進(jìn)入身體，或粘附在身體上，十分有害于健康，甚至引起癌癥。因此聚稀烴塑料薄膜在需要印刷文字和圖案之前，必須對它的表面進(jìn)行處理和改性。
為了提高塑料薄膜表面的粘合能力，需要對塑料薄膜表面進(jìn)行處理或改性。這些方法從機理上可分為幾類。一種是增加塑料薄膜的表面粗糙度，或者說它與油墨或膠的接觸面積，這種方法主要以機械噴沙為代表，它的缺點是能耗大，產(chǎn)品質(zhì)量低，難以大規(guī)模流水作業(yè)。第二種方法是底漆噴涂法，在塑料薄膜表面和油墨之間加上中間層。它的問題是成本高，容易造成環(huán)境污染。第三種方法是塑料薄膜的表面改性，它是在塑料薄膜表面的極薄層上的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使表面處的分子嫁接上某些表面能較高的分子基，從而使分子結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生了變化。這類方法中包括化學(xué)法、火焰法和電暈法。其中化學(xué)法使用得較早和普遍，但它容易引起新的環(huán)境污染?；鹧娣芎拇螅y以獲得大面積均勻的質(zhì)量。只有電暈法才能獲得較高質(zhì)量的、大面積的薄膜，且能用于流水線上，所以目前應(yīng)用得最普遍。但電暈法能耗高，設(shè)備體積大，特別是它在工作過程中會產(chǎn)生大量的臭氧，直接排放到工作車間中。臭氧是一種強致癌物質(zhì)，極其有害于操作人員的身體健康。
本實用新型為了克服上述不足，而提供了一種塑料薄膜等離子體表面改性裝置，該裝置使塑料表面處的材料結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，從本質(zhì)上提高了塑料薄膜表面的結(jié)合能，從而大大提高聚稀烴塑料薄膜的表面濕潤性和粘合性，并使它成為目前世界上聚稀烴塑料薄膜表面處理的最先進(jìn)方法。
本實用新型的上述目的由如下技術(shù)方案實現(xiàn)該裝置包括控制器、放電電極、輥筒、外殼、臭氧分解設(shè)備、送帶輥子及進(jìn)帶輥子，外殼內(nèi)上部設(shè)有圓弧形放電電極，放電電極下設(shè)有輥筒，輥筒下部兩旁設(shè)有進(jìn)帶輥子和送帶輥子，輥筒和進(jìn)帶輥子之間設(shè)有送氣管，送氣管上向著輥筒一側(cè)均勻開有小孔，塑料薄膜由進(jìn)帶輥子經(jīng)輥筒被送帶輥子進(jìn)出，放電電極外接控制器，外殼上部一端設(shè)有通氣道，通氣道上裝有臭氧分解設(shè)備。該裝置中的放電電極內(nèi)部呈齒狀。該裝置中的放電電極可以是多根平行導(dǎo)線組成，各導(dǎo)線分別與輥筒表面等距離。
本實用新型有以下一系列優(yōu)點1．經(jīng)該裝置處理后的塑料薄膜的表面結(jié)合能高，表面張力可達(dá)到每厘米60多達(dá)因。對比之下，電暈法處理后的塑料薄膜的表面張力為每厘米43達(dá)因。
2．能耗低，約為電暈法的1/10。
3．設(shè)備的體積小。電源部分的體積為同樣處理能力的電暈法的1/5-1/10。
4．臭氧污染情況。本裝置雖然與電暈法一樣，在塑料薄膜的表面處理過程中都會產(chǎn)生臭氧，但由于本裝置中的電極與塑料薄膜之間的距離較近，工作電壓較低，因此臭氧的排放易于控制。并且本裝置裝入了臭氧分解設(shè)備和通氣道，因而車間中聞不到臭氧味，廠房中空氣新鮮。而電暈法的處理機都不附設(shè)臭氧處理系統(tǒng)，在工作過程中，產(chǎn)生大量的臭氧，直接排放在車間內(nèi)，使車間內(nèi)臭氧濃度大大地超過了國家環(huán)境保護局規(guī)定的最高劑量。
5．處理速度可用于流水線上，對塑料薄膜進(jìn)行大規(guī)模、高速處理。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由


圖1-4給出。
圖1為本裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為內(nèi)部呈齒狀的放電電極示意圖；圖3為由多根平行導(dǎo)線組成的放電電極示意圖；圖4為送氣管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中主要結(jié)構(gòu)為控制器1，放電電極2，輥筒3，外殼4，臭氧分解設(shè)備5，通氣道6，送帶輥子7，送氣管8，進(jìn)帶輥子9，塑料薄膜10，小孔11，出口孔12。
以下結(jié)合附圖對本實用新型加以詳細(xì)說明。
這種塑料薄膜等離子體表面改性裝置包括控制器1、放電電極2、輥筒3、外殼4、臭氧催化設(shè)備5、送帶輥子7及進(jìn)帶輥子9，外殼內(nèi)上部設(shè)有圓弧形放電電極，放電電極下設(shè)有輥筒，輥筒下部兩旁設(shè)有進(jìn)帶輥子和送帶輥子，輥筒和進(jìn)帶輥子之間設(shè)有送氣管8，送氣管上向著輥筒一側(cè)均勻開有小孔11，塑料薄膜10由進(jìn)帶輥子經(jīng)輥筒被送帶輥子送出，放電電極外接控制器，外殼上部一端設(shè)有通氣道6，通氣道上裝有臭氧分解設(shè)備。該裝置中的放電電極內(nèi)部可呈齒狀。該裝置中的放電電極可以是多根平行導(dǎo)線組成，各導(dǎo)線分別與輥筒表面等距離。
工作過程如下控制器1產(chǎn)生的高壓電通過放電電極2經(jīng)電極與輥筒3的空間進(jìn)行放電，形成局域的等離子體空間。塑料薄膜10勻速地通過進(jìn)帶輥子9，進(jìn)入輥筒3。當(dāng)它通過放電電極2和輥筒3之間的局域等離子體空間時，等離子體對塑料薄膜的表面進(jìn)行改性處理。經(jīng)改性后的塑料薄膜繼續(xù)前進(jìn)，通過送帶輥子7，由外殼4的出口孔12輸出。
高壓發(fā)生器在放電電極2與輥筒3之間的空間進(jìn)行放電時所形成的臭氧經(jīng)臭氧分解設(shè)備5包括(電加熱器)處理后，還原成普通的氧氣，經(jīng)通氣道6排泄到廠房外空間中。送氣管8是給局域的等離子體空間提供特定的氣氛，以提高塑料薄膜10等離子體表面改性的效率和質(zhì)量。
本裝置帶有臭氧分解設(shè)備5。該臭氧分解設(shè)備由多層、多孔的陶瓷的臭氧催化片和電加熱器所組成，老化后的陶瓷催化片可用電加熱的方法進(jìn)行再生。
等離子體的電源是高頻、高壓交變電源，并用諧振的方法供電。電源的頻率范圍為1KHz-200KHz，電壓的范圍為峰-峰值3KV-30KV。
輥筒3為圓筒形或圓柱形導(dǎo)體，一端接地，它的外徑尺寸50mm-400mm。圓筒(或圓柱)形導(dǎo)體的表面復(fù)蓋一層絕緣層。絕緣層的材料可以是抗臭氧的橡膠，層厚為1-7mm；或者是聚四氟乙稀，層厚為0.5-5.0mm；也可以是陶瓷(Al2O3)或石英，層厚為0.1-5.0mm。
電極2與輥子3圓柱表面間的距離為0.2-5.0mm。
本裝置還在輥子附近裝備有送氣管8。送氣管與輥子平行放置，送氣管的一端與氣源連接，一端堵塞(見圖4)。送氣管上向輥子一側(cè)均勻地開有小孔，氣體通過這些小孔噴向塑料薄膜表面。氣體可以是熱的干燥的空氣，或者氮氣，二氧化碳等特定氣體。送氣管8與外殼4固接。
放電電極可以是多根平行導(dǎo)線所組成，各導(dǎo)線與輥子表面等距離(見圖3)；還可以是呈齒狀的導(dǎo)體(見圖2)。放電導(dǎo)線或齒狀導(dǎo)體的材料為不銹鋼，或者為鎳鉻合金。導(dǎo)線的直徑為0.2-5.0mm。
放電電極除了安排在輥筒3表面附近處外，還可以安排在進(jìn)帶輥子9的表面附近處，或者送帶輥子7表面附近處，或者同時安排在進(jìn)帶輥子9或送帶輥子7的附近處，形成多級處理方式。
權(quán)利要求1．一種塑料薄膜等離子體表面改性裝置，其特征在于包括控制器、放電電極、輥筒、外殼、臭氧分解設(shè)備、送帶輥子及進(jìn)帶輥子，外殼內(nèi)上部設(shè)有圓弧形放電電極，放電電極下設(shè)有輥筒，輥筒下部兩旁設(shè)有進(jìn)帶輥子和送帶輥子，輥筒和進(jìn)帶輥子之間設(shè)有送氣管，送氣管上向著輥筒一側(cè)均勻開有小孔，塑料薄膜由進(jìn)帶輥子經(jīng)輥筒被送帶輥子送出，放電電極外接控制器，外殼上部一端設(shè)有通氣道，通氣道上裝有臭氧分解設(shè)備。
2．如權(quán)利要求1所述的塑料薄膜等離子體表面改性裝置，其特征在于該裝置中的放電電極內(nèi)部呈齒狀。
3．如權(quán)利要求1所述的塑料薄膜等離子體表面改性裝置，其特征在于該裝置中的放電電極可以是多根平行導(dǎo)線組成，各導(dǎo)線分別與輥筒表面等距離。
專利摘要一種塑料薄膜等離子體表面改性裝置。它包括控制器、放電電極、輥筒、外殼、臭氧催化設(shè)備,外殼內(nèi)上部設(shè)有圓弧形放電電極,放電電極下設(shè)有輥筒、進(jìn)帶輥子和送帶輥子,輥筒和進(jìn)帶輥子之間設(shè)有送氣管,塑料薄膜由進(jìn)帶輥子經(jīng)輥筒被送帶輥子送出,放電電極外接控制器,外殼上部一端設(shè)有通氣道,通氣道上裝有臭氧分解設(shè)備。該裝置使塑料薄膜的表面結(jié)合力和濕潤性得到了極大的提高,且能耗低,設(shè)備的體積小,臭氧的排放易于控制。
文檔編號B29C59/14GK2330496SQ9820754
公開日1999年7月28日 申請日期1998年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月27日
發(fā)明者惠和興, 朱伯申, 崔泌 申請人:北京理工大學(xué)