等离子清洗附有机物质的材料表面的方法和实现该方法的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于清洗涂覆有有机物质的材料（４）表面的方法。本发明专利技术方法的特征在于它包括以下步骤：将材料（４）导入一个处理室（２），该处理室内的压力在１０毫巴至１巴之间，它被供应一种包含至少９０％体积氧的气流；以及通过在材料的表面与一个涂覆有绝缘材料的电极（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ）之间传送放电而产生等离子体，从而通过所生成的自由基Ｏ的作用将有机物质分解。本发明专利技术还涉及一种用于实现所述方法的装置（１）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用压力在10毫巴至1巴之间的等离子体清洗附有机物质的材料表面的方法，还涉及一种实现该方法的装置，尤其是一种用于清洗金属条带的方法和装置。在本申请文件中，术语“有机物质”应当被理解为包含有碳、氧和氢的任何不溶于水的化合物。
技术介绍
从各种生产线上出来的条带通常涂覆有油膜，它可能来自两个来源。首先，该膜可能是通过喷射保护油而形成的，以便保护条带免受侵蚀。然而，它还有可能来源于在从冷轧厂或者光整冷轧情形下残留的油膜。在两者情形下，油涂覆重量可能会达到每m2几百mg。在这样的条带上沉积一种金属或者有机涂料需要在脱脂操作期间除去所述油膜，以便使涂料获得好的附着力。在工业生产线上为实现此目的被通常采用的技术不必使条带过热以便保持所述钢条带的机械性能。因而，这些技术中最通用的技术包括一个碱洗脱脂操作，它可能或者可能不需要辅以一个电解过程。为了保护环境的原因，这个过程需要复杂的附属车间等设施，以便对对环境有毒害的副产品进行后处理。采用其它的技术方案可以防止这样的副产品的生成，比如激光烧蚀法(laser ablation)，它具有能以光化学方式使所述有机化合物脱附的作用，但是由于缺乏能源，不允许条带的处理速度超过10m/min。最近已经发现一种有利的清洗技术，包括利用一种压力接近于大气压的等离子体，它通过在含氧气体混合物中绝缘材料阻挡层放电(dielectric barrier discharge)而产生。然后，在所形成的活性氧组分(0°，等)与油的有机化合物之间发生反应，生成二氧化碳和水。绝缘材料阻挡层放电具有的特别优点是产生一种冷等离子体，它不会使条带的特性降低。然而，为了在接近于大气压的压力下获得一种稳定的和均匀的放电，通常需要具有一种包含有非常显著的氦的混合物。因而在该混合物中氧的比例降低，并且发现这种处理不是足够的快，可能是因为活性氧化组分的密度低的缘故，但是还因为将被除去的有机物质发生不合适的聚合的缘故。美国专利US5529631公开了一种塑料的处理方法，其利用一种冷的大气压等离子体进行处理。在气体混合物中氨任意达到另一种气体体积的25％的情况下，放电是稳定的。此技术需要通过在容器的入口处和出口处安装一个气锁来严格控制等离子体室内的气压。将氦用作等离子气体以及设备的复杂性使得该方法昂贵并且很难与传统的真空法一样实施。而且，不允许条带以大于3m/min的速度运行而脱脂。另外，美国专利US5938854公开了一种清洗塑料和金属表面的方法，通过在空气压力在10托至20巴之间时开始均匀的辉光放电而实现。除了设备复杂之外，工作在这种空气压力下需要显著地增大放电起弧电压，此电压直接与压力成比例。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种方法，用于清洗涂覆有有机物质的材料表面，能够在至少10m/min的处理速率和在接近于大气压的压力下实现对所述表面的均匀清洗。为实现此目的，本专利技术的第一主题是一种用于清洗涂覆有有机物质的材料表面的方法，包括以下步骤-将所述材料导入一处理室，在所述处理室内充置一在10毫巴至1巴之间压力，所述处理室被供应一包含至少90％体积氧的气流；以及-通过在所述材料的表面与一涂覆有绝缘材料的电极之间进行放电而产生一等离子体，从而在所生成的自由基0°的作用下将所述有机物质分解。本专利技术的专利技术人已经发现，该方法允许衬底被均匀和快速地处理，尽管在主要由氧气构成的所述气体混合物中所获得的放电不是均匀的。此放电模式看起来象在细丝状放电与冷弧放电之间。这是因为，由等离子体所生成的不带电的活性组分0°通过流量的作用被分布在条带的表面上，而与电场无关，并且均匀地除去所述被涂覆有机物质的材料，由于氧气的比例高因而它们的密度增大。在一个优选实施方法中，再离解(re-dissociate)氧和/或臭氧分子，所述氧和/或臭氧分子通过在所述等离子体中产生的自由基0°的再结合而形成。因而有可能增加不带电活性组分的密度，所述活性组分被分布在条带的表面上而与电场无关，而且改善了该处理的均匀性。所述再离解可以通过一合适波长的UV(紫外)辐射而实现，其允许通过从所述冷弧的再化合所生成的臭氧离解成分子氧并离解成基0°。在另一个优选实施方法中，施加一种频率在10至100kHz之间的正弦电压，以便开始放电。实际上，这种电压导致在电极间空间内活性组分几乎连续存在，从而使得有可能获得高的动力产量。在再一个优选实施方法中，在放电方面的能量损耗小于40W/cm2，并且为了开始放电所施加的电压低于4400V。本专利技术的专利技术人事实上已经发现，因油的聚合所产生的抑制作用越大，所施加的电压就越高，并且该表面处理是不均匀的。这是因为，油的氧化和除去基本上发生在条带的被放电所影响的地点上，然而从这些更强烈的辉光通道(glow channel)油发生聚合。增大跨越放电终点的电压将导致电子能量的增加，这更加容易地使油的聚合开始。根据本专利技术的方法还具有下面的特征，单独地或者组合地-为了开始放电所施加的所述电压是正弦电压；-所述材料的形式是一一行进着的条带，借助于在所述行进着的条带的路径上相继设置的装置，连续地执行所述方法的各个步骤；-相继处理所述条带的一表面，接着处理另一表面；-要被处理的材料是一种金属材料，最好是碳钢；以及-在涂料被沉积在所述表面之前，执行所述方法，以便使金属材料的表面脱脂。本专利技术的第二主题是提供一种装置，所述装置包括至少一模块，所述模块包括一处理室；用于将所述室内的压力设定成一个在10毫巴至1巴之间的值的装置；用于使所述接地的条带行进至所述室中的行进装置；一系列朝向要处理的所述条带的表面设置的涂覆有绝缘材料的电极，这些电极被连接到一正弦高电压发生器上；用于向所述室供应气体的供应装置；以及用于从所述室中排出因涂覆在所述条带上的有机物质分解所产生的气体的排出装置。在一个优选实施中，所述装置包括一系列的偶数个的所述模块，所述条带在所述模块内部相继运行通过，依次将它的表面之一暴露给所述模块的电极。在另一实施例中，所述装置还包括被设置在所述电极之间的UV发射灯。附图说明下面将结合附图，通过对两个示例性的而非局限性的实施例的描述，对本专利技术进行详细描述，其中图1示出根据本专利技术的一种处理装置的示意图；图2示出根据本专利技术的一种处理装置的示意图，用于对以运行着的条带的形式的材料的两个表面进行连续处理；图3A和3B示出被用UV辐射处理(图3B)和没有用所述辐射处理(图3A)的条带表面的两个图象；图4示出在另外施加253nm的UV辐射期间，氧基密度的增加情况；图5示出氧基密度作为放电时所施加电流强度I的函数的相关性；图6示出条带上的保护性油膜涂覆重量作为被施加给它的电子量It/S的函数的变化情况；图7示出被采用电子量为21mC/cm2的放电进行脱脂的条带表面的Auger(奥格)电子光谱。具体实施例方式图1示出根据本专利技术的一种用于实现本专利技术方法的装置的示意图，以处理一种比如由碳钢制成的金属条带。该装置包括一个模块1，该模块由一个处理室2组成，在处理室2中设有一个冷却辊3，金属条带4围绕该冷却辊3运行。辊3和条带4被接地。泵(未示出)允许该室2内的压力被设定成一个在10毫巴至1巴之间的值。涂覆有一种绝缘材料(氧化铝)的电极5a，5b，5c，5d，5e，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于清洗涂覆着有机物质的材料表面的方法，其特征在于，它包括以下步骤：将所述材料导入一处理室，在所述处理室内充置一在１０毫巴至１巴之间压力，所述处理室被供应一包含至少９０％体积氧的气流；以及通过在所述材料的表面与一涂覆有绝缘材料的电极之间进行放电而产生一等离子体，从而在所生成的自由基０°的作用下将所述有机物质分解。

【技术特征摘要】
FR 2002-2-19 02/020571.用于清洗涂覆着有机物质的材料表面的方法，其特征在于，它包括以下步骤将所述材料导入一处理室，在所述处理室内充置一在10毫巴至1巴之间压力，所述处理室被供应一包含至少90％体积氧的气流；以及通过在所述材料的表面与一涂覆有绝缘材料的电极之间进行放电而产生一等离子体，从而在所生成的自由基0°的作用下将所述有机物质分解。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，再离解氧和/或臭氧分子，所述氧和/或臭氧分子通过在所述等离子体中产生的自由基0°的再结合而形成。3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述再离解通过一合适波长的UV辐射而实现。4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了开始放电而施加的电压是一正弦电压并且其频率在10至100kHz之间。5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在放电方面的能量损耗小于40W/cm2，并且为了开始放电所施加的所述电压低于4400V。6.按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料的形式是一行进着的条带；借助于在所述行进着的条带的路径上相继设置的装置，连续地执行所述方法的各个步骤。7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，相继处理所述条带的一表面，接着是另一表面。8.按照权利要求1至7中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克西尔伯贝格，埃里克米歇尔，弗朗索瓦雷尼耶，克洛丹比斯埃尔曼，
申请(专利权)人：于西纳公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]