等离子清洗机的应用

我们在工业应用中发现一些橡胶塑料件在进行表面连接的时候会出现粘接困难的问题，这是因为聚丙烯、PTFE等橡胶塑料材料是没有极性的，这些材料在未经过表面处理的状态下进行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差，甚至无法进行。

有些工艺用一些化学药剂对这些橡塑表面进行处理，这样能改变材料的粘接效果，但这种方法不易掌握，化学药剂本身具有毒性，操作非常麻烦，成本也较高，而且化学药剂对橡塑材料原有的优良性能也有影响。

利用等离子技术对这些材料进行表面处理，在高速高能量的等离子体的轰击下，这些材料结构表面得以最大化，同时在材料表面形成一个活性层，这样橡胶、塑料就能够进行印刷、粘合、涂覆等操作。应用等离子技术对橡塑表面处理，其操作简单，处理前后没有有害物质产生，处理效果好，效率高，运行成本低。 3.1.1 点火线圈

随着汽车行业的发展，其各方面性能要求越来越高。点火线圈有提升动力，最明显的效果是提升行驶时的中低速扭距；消除积碳，更好的保护发动机，延长发动机的寿命；减少或消除发动机的共振；燃油充分燃烧，减少排放等诸多功能。要使点火线圈充分发挥它的作用，其质量、可靠度、使用寿命等要求必须达到标准，但是目前的点火线圈生产工艺尚存在很大的问题——点火线圈骨架外浇注环氧树脂后，由于骨架在出模具前表面含大量的挥发性油污，导致骨架与环氧树脂结合面粘合不牢靠，成品使用中，点火瞬间温度升高，会在结合面微小的缝隙中产生气泡，损坏点火线圈，严重的还会发生爆炸现象。

点火线圈骨架使用等离子处理后，不仅可去除表面的难挥发性油污，而且可大大提高骨架表面活性，即能提高骨架与环氧树脂的粘合强度，避免产生气泡，同时可提高绕线后漆包线与骨架触点的焊接强度。这样一来点火线圈在生产过程中各方面性能得到明显改善，提高了可靠度和使用寿命。

3.1.2发动机油封片

发动机曲轴油封起防止发动机机油从发动机中渗漏和防止异物进入发动机内部的作用。曲轴油封是发动机的零件之一,在高温下与机油相接触，因此需要采用耐热性和耐油性优良的材料。目前高档轿车普遍使用聚四氟乙烯材料，随着汽车性能要求的不断提高，越来越多的厂家也已逐步使用该材料，其应用前景非常广泛。

聚四氟乙烯材料各方面性能优异，耐高温，耐腐蚀、不粘、自润滑、优良的介电性能、很低的摩擦系数，但未经处理的PTFE材料表面活性差，其一端与金属之间的粘接非常困难，产品无法满足质量要求。为了解决这一技术上的难题，就要设法改变PTFE（聚四氟乙烯）与金属粘接的表面性能，而不能影响另一面的性能。工业中用莱钠溶液处理虽然能在一定程度上提高粘接效果，但是却改变了原有PTFE的性能。经实验证明，用等离子体轰击需粘接的PTFE表面后，其表面活性明显增强，与金属之间的粘接牢固可靠，满足了工艺的要求，而另一面保持原有的性能，其应用也越来越被广泛认同。

3.1.3汽车行业其他方面的应用

随着经济的发展，消费者对汽车的性能要求越来越高，如汽车的外观、操作舒适性可靠性、使用耐久性等要求也不断提高。为了满足消费者的要求，各汽车厂家在生产汽车时更注重细节方面的优化改进，如进行

（1）仪表板在柔性聚氨酯(PU)涂覆前处理

（2）控制面板在粘合前处理

（3）内部PP零件植缛前处理

（4）汽车门窗密封件的处理

以前未经任何处理仪表盘或控制面板涂覆效果非常差，不耐磨，容易掉漆等现象，用化学方法处理虽然能改变涂覆的效果，但同时也改变了仪表盘等基材的性能，使得其强度有所降低。目前很多厂家已经使用等离子技术来处理这些基材，通过等离子体轰击，材料表面微观层面活性增强，能明显改善涂覆效果。根据实验得知，用等离子清洗机处理不同材料需要选用不同工艺参数，才能达到更好的活化效果。 4.2.1硬盘塑料件

科学的发展，技术的不断进步，电脑硬盘的各项性能也不断提高，其容量越来越大，碟片数量随之增多，转速也高达7200转/分，这对硬盘结构的要求也越来越高，硬盘内部部件之间连接效果直接影响硬盘的稳定性、工作可靠性、使用寿命，这些因素直接关系到数据的安全性。

为了确保硬盘的质量，知名硬盘生产厂家对内部塑料件在粘接前均进行各种处理，目前应用较多的是等离子处理技术，使用该技术能有效清洁塑料件表面油污，并能增加其表面活性，即能提高硬盘部件的粘接效果。实验表明，硬盘中使用等离子处理过的塑料件在使用过程中持续稳定运行时间显著增加，可靠性及抗碰撞性能有明显的改善。

4.2.2耳机听筒

耳机中的线圈在信号电流的驱动下带动振膜不停的振动，线圈和振膜以及振膜与耳机壳体之间的粘接效果直接影响耳机的声音效果和使用寿命，如果它们之间出现脱落就会产生破音，严重影响耳机的音效和寿命。

振膜的厚度非常薄，要提高其粘接效果，使用化学方法处理，直接影响振膜的材质，从而影响音效。众多厂家正准备使用新技术来对振膜进行处理，等离子处理就是其中之一，该技术能有效提高粘接效果，满足需求，且不改变振膜的材质。经实验，用等离子清洗机处理生产的耳机，各部分之间的粘接效果明显改善，在长时间高音测试下也不会有破音等现象发生，使用寿命也有很大的提高。

4.2.3手机外壳

手机的种类繁多，外观更是多彩多样，其颜色鲜艳，Logo醒目，但使用手机的人都知道，手机在使用一段时间后，其外壳容易掉漆，甚至Logo也变得模糊不清，严重影响手机的外观形象。

知名手机品牌厂家为了寻找解决这些问题的方法，曾使用化学药剂对手机塑料外壳进行处理，其印刷粘接的效果有所改善，但这是降低手机外壳的硬度为代价，为了寻求更好的解决方案，等离子技术脱颖而出。等离子表面处理技术不仅可以清洗外壳在注塑时留下的油污，更能最大程度的活化塑料外壳表面，增强其印刷、涂覆等粘接效果，使得外壳上涂层与基体之间非常牢固地连接，涂覆效果非常均匀，外观更加亮丽，并且耐磨性大大增强，长时间使用也不会出现磨漆现象。 5.3.1航空航天电连接器

电连接器中的绝缘体与封线体之间的粘接效果一直影响着国产电连接器的发展，尤其在航空航天中对电连接器的要求更苛刻，未经表面处理的绝缘体与封线体之间的粘接效果非常差，即使使用专用配方的胶，其粘接效果也达不到要求；另外，如果绝缘体和封线体之间粘接不紧密，就可能会产生漏电，使得电连接器的耐压值提不上去。

目前国内指定生产航空电连接器的厂家，经过技术研究攻关，正逐步应用推广等离子清洗技术清洗连接件表面，通过等离子清洗，不仅能去除表面油污，而且可增强其表面活性，这样在粘接时，在连接件上涂胶非常容易且非常的均匀，使得粘接效果明显改善。经国内多个生产大厂使用测试，用等离子处理后的电连接器，其抗拉能力成数倍增加，耐压值有显著提高。

5.3.2凯夫拉处理

凯夫拉材料是一种芳纶复合材料，这种新型材料密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型，而受到人们的重视。由于“凯夫拉”材料坚韧耐磨、刚柔相济，具有刀抢不入的特殊本领，在军事上被称之为“装甲卫士”。

凯夫拉成型后需要与其他部件进行粘接，但该材料是疏水材料，不易涂胶，要获得好的粘接效果需要对其进行表面处理，目前主要运用等离子对其进行表面活化处理。处理过的凯夫拉表面活性增强，粘接效果有明显的改善，通过等离子处理工艺参数的不断优化，其效果会进一步提高，应用的范围也越来越广。 6.4.1静脉输液器

输液器末端输液针在使用过程中，拔出时针座与针管之间会出现脱离现象，一旦脱离，血液会随针管流出，如不及时正确处理，对病人会造成严重威胁。为了确保这类事故的发生，对针座进行表面处理是非常必要的。针座孔非常小，普通方法难处理，而等离子体是一种离子状态的气体，对微小的孔也可以有效处理。应用等离子对其进行表面活化处理，可改善表面活性，提高其与针管的粘接强度，以确保它们之间不会脱离。下图为针座在等离子清洗机中进行表面清洗活化处理.

6.4.2导尿管的处理

导尿管给需要留置导尿的患者带来了福音，在临床上的应用越来越广，但随着其应用的增多，导尿管拔除困难的情况也越来越常见。特别是长期留置的导尿管，有时由于橡胶的老化会造成气囊管腔的阻塞，强行拔除时可能会引起严重的并发症。为了防止硅橡胶与人体接触表面的老化，需要对其表面进行氧等离子处理。用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱（FTIR－ATR）和表面接触角研究天然胶乳导尿管经氧等离子体处理前后的表面结构、性能和化学成分的变化，结果表明用氧等离子体处理后的导尿管表面变滑，表面接触角由84°减少至67°，表面无有害基团产生，说明氧等离子体处理是一种有效的表面处理方法。

另外，可用等离子处理硅橡胶以增加其表面活性，然后在表面涂度一层不易老化的疏水材料，其效果也非常好。 无纺布的优越性能使其应用范围非常广泛，在医疗卫生、家庭装饰、服装、工业、农业中均有应用。根据不同需要，无纺布在生产制作过程中要在表面进行阻燃处理、烧毛处理、泼水处理、止滑处理、抗静电处理、涂层处理、抗菌防臭处理、印花处理、无纺布与各种纺织品的针刺复合处理，以及无纺布与各种材料（塑料、胶膜、纺织品等）粘合等，为了达到非常好的印花、粘合等效果，需要对无纺布基体进行表面处理。等离子卷筒型清洗机是专门用于无纺布电缆等细长件的表面处理，该机处理效果好、效率高，适合大批量生产加工。

DOI: 10.1002/smll.202107250

颗粒物（PM）污染已成为当下一个严重的环境问题。据广泛报道，纳米纤维过滤器可有效去除污染空气中的PM。在此，研究者提出了一种高效轻质的PM空气过滤器，该过滤器采用由气流场和二次感应电场等辅助场组成的气流协同无针静电纺丝技术制备而成。与使用其他喷丝头的无针静电纺丝相比，其显著提高了纤维空气过滤器的生产率、纤维直径和孔隙率。方便面状的纳米纤维结构也可以通过调节气流速度来进行控制。实验表明，该类空气过滤器具有较高的（2.5μm颗粒物）PM2.5去除效率（99.9%）和（0.3μm颗粒物）PM0.3去除效率（99.1%）、低压降（PM2.5为56Pa，PM0.3为78Pa），以及较大的容尘量（PM2.5最大值为168g/m2，PM0.3最大值为102g/m2）。同时，对所提出的PM过滤器进行测试，其适用于香烟烟雾和锯末等其他污染空气过滤。综上，对这种极具吸引力的纳米纤维结构的大规模合成展现了高性能过滤/分离材料的巨大潜力。

图1.气流协同无针静电纺丝（ASNE）技术和纳米纤维产物示意图。a）ASNE的3D示意图。b）通过横截面视图展示ASNE的内部结构。c）纺丝溶液的力分析及纺丝过程中聚合物射流的演变。d）沉积在PP无纺布上的PVA纳米纤维的数字图像。插图为侧视图数码照片。e）由ASNE制造的PVA纳米纤维的SEM图像。f）PVA和PP样品横截面的SEM图像。插图为横截面的放大图像，展示出混乱的结构。

图2.灵感产生过程和工程化纳米纤维。a）方便面以及方便面和面粉的SEM照片。b）在不同气流速度下针式静电纺丝和ASNE工艺中聚合物射流的视频说明。c）与（b）相关的不同气流速度下的欧姆流动长度。d）在不同气流速度下制造的纳米纤维的曲率。插图为计算说明。e）在不同气流速度下，通过针式静电纺丝和ASNE制备的PVA纳米纤维的SEM图像和相应的纤维直径分布图。

图3.空气过滤性能。采用针式静电纺丝和ASNE工艺制备的PVA纳米纤维膜的a）空气过滤效率、b）压降、c）品质因数和d）容尘量，使用0.3µm颗粒物进行测试。采用针式静电纺丝和ASNE工艺制备的PVA纳米纤维膜的e）空气过滤效率、f）压降、g）品质因数和h）容尘量，使用2.5µm颗粒物进行测试。

图4.a）在同一环形框架上具有不同基重的空气过滤器的数字图像。b）在PM2.5过滤介质下，过滤效率和压力随着基重的变化而变化。c）在PM2.5过滤介质下，品质因数随着基重的变化而变化。d）在PM2.5过滤介质下，将这种纳米纤维过滤器与其他过滤器进行比较。e）在PM0.3过滤介质下，过滤效率和压力随着基重的变化而变化。f）在PM0.3过滤介质下，品质因数随着基重的变化而变化。g）在PM0.3过滤介质下，将这种纳米纤维过滤器与其他过滤器进行比较。h）压降和过滤机制演变随着测试时间的变化而变化。i-k）不同状态下沉积在纳米纤维上的气溶胶颗粒的SEM图像。比例尺代表1µm。

图5.a）PVA纳米纤维交联前后的SEM图像。比例尺代表10µm。b）PVA纳米纤维膜交联前后的FTIR光谱。c）不同交联时间的PVA纳米纤维的水接触角。d）不同交联时间的PVA纳米纤维的空气过滤效率和阻力。

图6.a）不同纤维直径（300、200和100nm）的单纤维区域的速度分布模拟。b）具有不同连接结构的纤维区域的速度分布模拟：合并纤维、交叉纤维和卷曲纤维。

图7.a）室外过滤测试仪示意图。b）过滤后PVA纳米纤维膜的数字图像，以及过滤后PVA纳米纤维膜正面和背面的SEM图像。c,d）使用不同颗粒介质进行PVA纳米纤维膜过滤试验。e）2020年12月1日至2020年12月31日在中国成都进行的室外过滤测试。插图为延长周期测试的自动测试设置。f）PVA纳米纤维覆盖一般PP口罩的图片。g）不同流速下普通口罩和覆盖有PVA纳米纤维的普通口罩的过滤效率和阻力比较。

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