大气压等离子体组件制造技术

大气等离子体组件具有一对平行相间的平面电极（３６），其每一个均与介电平板（３１）粘接。两个隔板（２１）将介电平板（３１）分离以形成等离子体区域。具有喷嘴的喷射杆用于将冷却水喷射到介电平板（３１）和电极（３６）上。在理想情况下，介电平板（３１）与电极（３６）垂直排列。（*该技术在2021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大气压等离子体组件，其包含一对平行相间的平面电极，其间有至少一个与一电极相邻的介电平板，该介电平板与另一介电平板或电极之间的间隔形成了用于先驱气体的等离子体区域。
技术介绍
当物质被不断地供给能量时，其温度上升且其典型地经历从固体到液体并随后到气体状态的转变。不断供给能量还引起该系统经历进一步的物态变化，其中气体的中性原子或分子由于强力的碰撞而击穿，从而产生负荷电的电子、正或负荷电的离子以及其它物质。这种显示集体特性的荷电粒子的混合物称为“等离子体”，第四种物态。由于它们的电荷，等离子体高度地受到外部电磁场的影响，这使得它们容易控制。而且，它们的高能量含量允许其实现通过其它物态，例如通过液体或气体处理的不可能或难以实现的处理过程。术语“等离子体”涵盖极大范围的系统，其密度和温度相差许多个数量级。一些等离子体非常炽热且其所有的微观物质(离子、电子，等等)都处于接近热平衡的状态，输入到该系统中的能量通过原子/分子水平的碰撞而普遍地分布。然而，其它的等离子体，特别是那些处于碰撞相对稀少的低压(例如100Pa)下的等离子体，其构成物质处于相差很大的温度下并被称为“非热平衡”等离子体。在这些非热平衡等离子体中，自由电子非常炽热，其温度达数千K，可是中性的和离子的物质却仍然是微冷的。因为自由电子具有几乎可以忽略的质量，总体的系统热含量较低且等离子体工作在接近室温的条件下，这样便允许在对温度敏感的材料例如塑料或聚合体的处理过程中不用将破坏性的热负荷强加到样品上。然而，通过高能碰撞，炽热电子产生了丰富的原子基团和活化物质资源，其具有能够发生深刻化学和物理反应的高化学势能量。正是这种低温操作和高反应性的组合使得非热平衡等离子体技术比较重要并且成为一种用于制造和材料处理的非常强大的工具，并能够实现这样的处理过程，其如果完全不用等离子体而实现的话，需要非常高的温度或者有害的和侵蚀性的化学品。对于等离子体技术的工业应用，一个便利的方法便是将电磁功率耦合到一定量的处理气中，其可能是处理工件/样品浸入或者通过的气体和蒸汽的混合物。气体被电离成等离子体而产生与样品表面反应的化学基团、紫外线和离子。通过正确选择处理气组分、驱动电源频率、电源耦合模式、压力和其它控制参数，等离子体处理能够设计成应制造者需求的特定应用。由于等离子体巨大的化学和热范围，它们适合于许多种正在不断扩展的工艺应用。非热平衡等离子体对于表面活化、表面清洗、材料蚀刻和表面涂覆特别有效。聚合材料表面活化是一种广泛使用的工业等离子体技术，其首先被汽车工业采用。因此，例如，多聚烯树脂，诸如由于其可回收性而受青睐的聚乙烯和聚丙烯，具有非极性表面，从而随之发生对涂覆或粘着的不良处理。然而，用氧气等离子体处理会导致能提供高可湿性的表面极性基团的形成，从而随之产生卓越的金属罩、粘合剂和其它涂层的覆盖率和粘着力。所以，例如，等离子体表面工程基本上用于制造机动车仪表板、挡水板、缓冲器等以及玩具等工业的组成部件。许多其它的应用可以在印刷、喷涂、粘合、碾压以及聚合物、塑料、陶瓷/无机物、金属和其它材料的所有几何结构部件的全面涂覆中见到。环境立法在世界范围内日益增大的普及率及力度对工业产生了重大的压力，使其在制造，尤其对于部件/表面的清洗中减少或消除溶剂和其它湿性化学药品的使用。特别地，基于CFC的去污操作已经大量地被使用氧气、空气和其它无毒气体的等离子体清洗工艺操作所取代。基于水的预清洗和等离子体的组合，允许均匀严重污染的部件被清洗并且所获得的表面质量典型地比用传统方法获得的要优良。任何有机表面污染物都会被室温等离子体快速地清除并转换成能够安全排出的气态CO2和水。等离子体也能够实现大块材料的蚀刻，也就是去除多余的材料。因此，例如，基于氧气的等离子体可以蚀刻聚合物，一种在电路板等的生产中使用的处理过程。不同材料例如金属、陶瓷和无机物通过仔细选取先驱气体并注意等离子体化学反应而被蚀刻。下至纳米临界尺寸的结构通过等离子体蚀刻工艺现在也能制造。正在迅速成为主流工业的等离子体工艺是一种等离子体涂层/薄膜沉积工艺。典型地，通过将等离子体应用到单体气体和蒸汽中可实现高水平的聚合。因此，一种致密的、结合牢固的且三维连接的薄膜便能够形成，其对热稳定、化学上非常有抗性且机械上坚固。这种薄膜可以在保证基片低热负荷的温度下共形地沉积在甚至最复杂的表面上。因此，等离子体对于涂覆精密而热敏感的，以及坚固的材料是理想的。等离子体涂层甚至在薄的涂层中也没有微孔。涂层的光学性质，例如颜色，经常能够被定做，且等离子体涂层与甚至非极性材料，例如聚乙烯，以及钢铁(例如金属反射镜上的抗腐蚀薄膜)、陶瓷、半导体、纺织品等粘着良好。在所有这些处理过程中，等离子体工程可产生针对所期望的应用或产品而设计的表面效果，且对材料总体毫无影响。因此，等离子体处理给厂家提供了一个通用且强大的工具，其允许根据其整体技术和商业性能选择材料，同时提供了独立设计其表面以满足所有不同种需要的自由。因而等离子体工艺使产品的功能性、性能、寿命和质量大大提高，并且给予制造厂商的产品性能以重大的增值。这些性能对于工业界采用基于等离子体的处理提供了一个强力的推动，且这种运动自20世纪60年代起已被微电子界引发，其将低压辉光放电(Glow Discharge)等离子体发展为用于半导体、金属和介电体处理的超高技术和高资金成本的工程工具。相同低压辉光放电类型的等离子体自20世纪80年代起已日益渗透到其它工业部门，其提供了成本更适中的处理工艺，例如能够获得增大的粘着/结合力、高质量的去污/清洗和高性能的涂层沉积的聚合物表面活化。因此，便有了等离子体工艺的大量采用。然而，等离子体工艺的采用受到大多数工业用等离子体系统的主要约束，也就是，它们需要在低压下工作的限制。局部真空操作意味着一种封闭周边的、密封反应器系统，其只提供离散工件的离线、批量处理。产量较低或中等且对于真空的需求增加了资本和运营成本。然而，大气压等离子体给工业提供了开口或周边系统，其提供了工件/腹板(web)在等离子体区域中的自由进入和离开，并且因此提供了大或小面积的腹板或传送带携带的离散工件的在线连续处理。产量较高，其通过从高压操作中获得的高工件流量而增加。许多工业部门，例如纺织、包装、造纸、制药、汽车、航空等，几乎完全依赖连续的、在线的处理，因此大气压下的开口/周边构造等离子体提供了一种新的工业处理能力。电晕(corona)和火焰(也有等离子体)处理系统已经给工业提供有限形式的大气压等离子体处理能力达大约30年。然而，尽管它们有较高的制造能力，这些系统还是不能与压力较低、只进行浴槽处理的等离子体类型相同程度地渗入市场或被其工业采用。原因是电晕/火焰系统有重大的局限性。它们在提供单一表面活化处理的环境气氛下工作，并对许多材料有可以忽略的影响且对绝大多数材料有微弱的影响。该处理通常不均匀且电晕处理与厚腹板或3D工件不相容，而火焰处理与热敏感的基片不相容。很明显，大气压等离子体技术必须更深入地发展到大气压等离子体频谱中以开发满足工业需要的先进系统。当前非平衡大气压等离子体制造工艺，也就是电晕处理(coronatreatment)的若干最严重的处理缺陷，起于用于产生电晕等离子体类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大气压等离子体组件（２），包含一对平行相间的平面电极（３６），其间有至少一个介电平板（３１）并与一电极（３６）相邻，该介电平板（３１）与另一个介电平板（３１）或电极（３６）之间的间隔形成了用于先驱气体的等离子体区域（２５），其特征在于，当电极（３６）邻近介电平板（３１）时，冷却液体分布系统便被提供用以引导冷却传导液体到电极（３６）外部从而覆盖该电极的平面表面。

【技术特征摘要】
IE 2000-10-26 2000/08671.一种大气压等离子体组件(2)，包含一对平行相间的平面电极(36)，其间有至少一个介电平板(31)并与一电极(36)相邻，该介电平板(31)与另一个介电平板(31)或电极(36)之间的间隔形成了用于先驱气体的等离子体区域(25)，其特征在于，当电极(36)邻近介电平板(31)时，冷却液体分布系统便被提供用以引导冷却传导液体到电极(36)外部从而覆盖该电极的平面表面。2.权利要求1中的组件，其中冷却液体覆盖远离介电平板(31)的电极(36)的表面。3.权利要求1或2中的组件，其中冷却传导液体是水。4.权利要求3中的组件，其中水含有传导性控制组分。5.权利要求4中的组件，其中传导性控制组分是金属盐。6.权利要求4中的组件，其中传导性控制组分是可溶性有机添加剂。7.前面任何一个权利要求中的组件，其中电极(36)是与介电平板(31)接触的金属电极。8.前面任何一个权利要求中的组件，其中具有一对每一个均与介电平板(31)接触的金属电极(36)。9.前面任何一个权利要求中的组件，其中介电平板(31)延伸超出电极(36)的周边，并且冷却液体也被导向跨越介电平板(31)从而覆盖至少与电极(36)的周边接界的那部分介电材料。10.权利要求9中的组件，其中所有的介电平板(31)均被冷却液体覆盖。11.前面任何一个权利要求中的组件，其中电极(36)处于金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗格尔奥瑞莱，彼得杜宾，安斯尼赫伯特，
申请(专利权)人：陶氏康宁爱尔兰有限公司，
类型：发明
国别省市：IE[爱尔兰]