等離子清洗機的原理及應(yīng)用

等離子清洗機(plasma cleaner)也叫等離子表面處理儀（Plasma surface treatment）,是一種全新的高科技技術(shù)，利用等離子體來達到常規(guī)清洗方法無法達到的效果。

等離子清洗機原理：

等離子體和固體、液體或氣體一樣，是物質(zhì)存在的一種狀態(tài)，也叫做物質(zhì)的第四態(tài)。通常物質(zhì)以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種狀態(tài)存在，但在一些特殊的情況下有第四種狀態(tài)存在，如地球大氣中電離層中的物質(zhì)。等離子體狀態(tài)中存在下列物質(zhì)：處于高速運動狀態(tài)的電子；處于激活狀態(tài)的中性原子、分子、原子團（自由基）；離子化的原子、分子；未反應(yīng)的分子、原子等，但物質(zhì)在總體上仍保持電中性狀態(tài)。

等離子清洗機就是通過利用這些活性組分的性質(zhì)來處理樣品表面，通過射頻電源在一定的壓力情況下起輝產(chǎn)生高能量的無序的等離子體，通過等離子體轟擊被清洗產(chǎn)品表面，從而實現(xiàn)清潔、改性、光刻膠灰化等目的。等離子清洗機除了具有超清洗功能外，在特定條件下還可根據(jù)需要改變某些材料表面的性能。等離子體作用于材料表面，使材料表面分子的化學鍵發(fā)生重組，形成新的表面特性，不但增強了材料的粘附性、相容性和浸潤性，而且達到消毒和殺菌目的。等離子清洗機廣泛應(yīng)用于光學、光電子學、電子學、材料科學、生命科學、高分子科學、生物醫(yī)學、微觀流體學等領(lǐng)域。 

等離子清洗與傳統(tǒng)濕法清洗九大優(yōu)勢：

v 等離子體清洗技術(shù)的zui大特點是不分處理對象的基材類型，均可進行處理，對金屬、半導體、氧化物和大多數(shù)高分子材料，如聚丙烯、聚脂、聚酰亞胺、聚氯乙烷、環(huán)氧、甚至聚四氟乙烯等都能很好地處理，并可實現(xiàn)整體和局部以及復雜結(jié)構(gòu)的清洗；

v 等離子清洗是干性清洗，無需再次干燥處理，處理效率高；

v 等離子清洗有效避免三氯乙烷等有害溶劑對人體的傷害，同時也避免了濕法清洗對樣品的損壞；

v 等離子清洗不會產(chǎn)生有害污染物，綠色環(huán)保無污染；

v 等離子清洗更完全，不會因為清洗樣品的形狀和角度清洗不干凈；

v 等離子清洗效率高，幾分鐘內(nèi)即可完成；

v 等離子清洗設(shè)備成本低，由于不使用價格昂貴的有機溶劑，所以整體成本低于傳統(tǒng)的濕法清洗；

v 等離子清洗清潔衛(wèi)生，避免了對清洗液的運輸、存儲、排放等處理措施；

v 等離子體清洗可改善材料本身的表面性能。如提高表面的潤濕性能、改善膜的黏著力等。

等離子清洗機主要結(jié)構(gòu)：

 等離子清洗機的結(jié)構(gòu)主要由控制單元、真空腔體以及真空泵三個大的部分組成。控制單元有半自動控制、全自動控制、PC電腦控制、液晶觸摸屏等四種控制方式�？刂茊卧�又分為兩大部分電源部分、系統(tǒng)控制單元。電源部分主要有40KHz、13.56MHz、2.45GHz三種電源頻率；系統(tǒng)控制單元主要有按鈕控制（半自動、全自動）、電腦控制、PLC控制（液晶觸摸屏控制）方式。真空腔體有不銹鋼、石英兩種材質(zhì)。真空泵常用的有干泵和油泵兩種。

等離子清洗機清洗特點：

v 自動化程度高，可編程自動完成整個實驗過程；

v 手動、自動兩種工作模式，可根據(jù)客戶需求任意切換控制；

v 控制精度高，樣品清洗表面質(zhì)量有保證，不會產(chǎn)生損傷層；

v 美國霍尼韋爾真空壓力傳感器，性能穩(wěn)定可靠；

v 美國氣體浮子流量計，流量顯示準確；

v 雙路氣體控制方式，氣體控制更加穩(wěn)定；

v 弧形電極板設(shè)計，清洗更完全；

v 艙體、管路、閥體全部采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材質(zhì)，防腐不生銹；

v 無需任何耗材，使用成本低；

v 由于采用真空等離子清洗，無二次污染；

v 免維護，在日常使用過程中保持儀器清潔即可。

等離子清洗機主要應(yīng)用領(lǐng)域：

 等離子清洗機在科學研究各方面已經(jīng)取得了廣泛的運用，涉及材料學，光學，電子學，醫(yī)藥學，環(huán)境學， 生物學等不同領(lǐng)域，主要用于以下實驗：

  v 表面清潔  

  v 表面活化                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

v 鍵合

v 去膠

v 金屬還原

v 簡單刻蝕

v 器械的消毒

v 去除表面有機物

v 疏水實驗

v 鍍膜前處理等

一、等離子清洗機在橡塑行業(yè)

我們在工業(yè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)一些橡膠塑料件在進行表面連接的時候會出現(xiàn)粘接困難的問題，這是因為聚丙烯、PTFE等橡膠塑料材料是沒有極性的，這些材料在未經(jīng)過表面處理的狀態(tài)下進行的印刷、粘合、涂覆等效果非常差，甚至無法進行。有些工藝用一些化學藥劑對這些橡塑表面進行處理，這樣能改變材料的粘接效果，但這種方法不易掌握，化學藥劑本身具有毒性，操作非常麻煩，成本也較高，而且化學藥劑對橡塑材料原有的優(yōu)良性能也有影響。利用等離子技術(shù)對這些材料進行表面處理，在高速高能量的等離子體的轟擊下，這些材料結(jié)構(gòu)表面得以zui大化，同時在材料表面形成一個活性層，這樣橡膠、塑料就能夠進行印刷、粘合、涂覆等操作。應(yīng)用等離子技術(shù)對橡塑表面處理，其操作簡單，處理前后沒有有害物質(zhì)產(chǎn)生，處理效果好，效率高，運行成本低。

等離子表面處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括橡膠、復合材料、玻璃、布料、金屬等，涉及各行各業(yè)。

二、等離子清洗機在汽車行業(yè)

v 點火線圈

     隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，其各方面性能要求越來越高。點火線圈有提升動力，zui明顯的效果是提升行駛時的中低速扭距；消除積碳，更好的保護發(fā)動機，延長發(fā)動機的壽命；減少或消除發(fā)動機的共振；燃油充分燃燒，減少排放等諸多功能。要使點火線圈充分發(fā)揮它的作用，其質(zhì)量、可靠度、使用壽命等要求必須達到標準，但是目前的點火線圈生產(chǎn)工藝尚存在很大的問題——點火線圈骨架外澆注環(huán)氧樹脂后，由于骨架在出模具前表面含大量的揮發(fā)性油污，導致骨架與環(huán)氧樹脂結(jié)合面粘合不牢靠，成品使用中，點火瞬間溫度升高，會在結(jié)合面微小的縫隙中產(chǎn)生氣泡，損壞點火線圈，嚴重的還會發(fā)生爆炸現(xiàn)象。點火線圈骨架使用等離子處理后，不僅可去除表面的難揮發(fā)性油污，而且可大大提高骨架表面活性，即能提高骨架與環(huán)氧樹脂的粘合強度，避免產(chǎn)生氣泡，同時可提高繞線后漆包線與骨架觸點的焊接強度。這樣一來點火線圈在生產(chǎn)過程中各方面性能得到明顯改善，提高了可靠度和使用壽命。

v 發(fā)動機油封片

    發(fā)動機曲軸油封起防止發(fā)動機機油從發(fā)動機中滲漏和防止異物進入發(fā)動機內(nèi)部的作用。曲軸油封是發(fā)動機的零件之一,在高溫下與機油相接觸，因此需要采用耐熱性和耐油性優(yōu)良的材料。目前高檔轎車普遍使用聚四氟乙烯材料，隨著汽車性能要求的不斷提高，越來越多的廠家也已逐步使用該材料，其應(yīng)用前景非常廣泛。聚四氟乙烯材料各方面性能優(yōu)異，耐高溫，耐腐蝕、不粘、自潤滑、優(yōu)良的介電性能、很低的摩擦系數(shù)，但未經(jīng)處理的PTFE材料表面活性差，其一端與金屬之間的粘接非常困難，產(chǎn)品無法滿足質(zhì)量要求。為了解決這一技術(shù)上的難題，就要設(shè)法改變PTFE（聚四氟乙烯）與金屬粘接的表面性能，而不能影響另一面的性能。工業(yè)中用萊鈉溶液處理雖然能在一定程度上提高粘接效果，但是卻改變了原有PTFE的性能。經(jīng)實驗證明，用等離子體轟擊需粘接的PTFE表面后，其表面活性明顯增強，與金屬之間的粘接牢固可靠，滿足了工藝的要求，而另一面保持原有的性能，其應(yīng)用也越來越被廣泛認同。

v 汽車行業(yè)其他方面的應(yīng)用

 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，消費者對汽車的性能要求越來越高，如汽車的外觀、操作舒適性可靠性、使用耐久性等要求也不斷提高。為了滿足消費者的要求，各汽車廠家在生產(chǎn)汽車時更注重細節(jié)方面的優(yōu)化改進，如進行儀表板在柔性聚氨酯(PU)涂覆前處理；控制面板在粘合前處理；內(nèi)部PP零件植縟前處理；汽車門窗密封件的處理。以前未經(jīng)任何處理儀表盤或控制面板涂覆效果非常差，不耐磨，容易掉漆等現(xiàn)象，用化學方法處理雖然能改變涂覆的效果，但同時也改變了儀表盤等基材的性能，使得其強度有所降低。目前很多廠家已經(jīng)使用等離子技術(shù)來處理這些基材，通過等離子體轟擊，材料表面微觀層面活性增強，能明顯改善涂覆效果。根據(jù)實驗得知，用等離子清洗機處理不同材料需要選用不同工藝參數(shù)，才能達到更好的活化效果。

三、等離子清洗機在電子行業(yè)

v 硬盤塑料件

科學的發(fā)展，技術(shù)的不斷進步，電腦硬盤的各項性能也不斷提高，其容量越來越大，碟片數(shù)量隨之增多，轉(zhuǎn)速也高達7200轉(zhuǎn)/分，這對硬盤結(jié)構(gòu)的要求也越來越高，硬盤內(nèi)部部件之間連接效果直接影響硬盤的穩(wěn)定性、工作可靠性、使用壽命，這些因素直接關(guān)系到數(shù)據(jù)的安全性。為了確保硬盤的質(zhì)量，知名硬盤生產(chǎn)廠家對內(nèi)部塑料件在粘接前均進行各種處理，目前應(yīng)用較多的是等離子處理技術(shù)，使用該技術(shù)能有效清潔塑料件表面油污，并能增加其表面活性，即能提高硬盤部件的粘接效果。實驗表明，硬盤中使用等離子處理過的塑料件在使用過程中持續(xù)穩(wěn)定運行時間顯著增加，可靠性及抗碰撞性能有明顯的改善。

v 耳機聽筒

耳機中的線圈在信號電流的驅(qū)動下帶動振膜不停的振動，線圈和振膜以及振膜與耳機殼體之間的粘接效果直接影響耳機的聲音效果和使用壽命，如果它們之間出現(xiàn)脫落就會產(chǎn)生破音，嚴重影響耳機的音效和壽命。振膜的厚度非常薄，要提高其粘接效果，使用化學方法處理，直接影響振膜的材質(zhì)，從而影響音效。眾多廠家正準備使用新技術(shù)來對振膜進行處理，等離子處理就是其中之一，該技術(shù)能有效提高粘接效果，滿足需求，且不改變振膜的材質(zhì)。經(jīng)實驗，用等離子清洗機處理生產(chǎn)的耳機，各部分之間的粘接效果明顯改善，在長時間高音測試下也不會有破音等現(xiàn)象發(fā)生，使用壽命也有很大的提高。

v 手機外殼

手機的種類繁多，外觀更是多彩多樣，其顏色鮮艷，Logo醒目，但使用手機的人都知道，手機在使用一段時間后，其外殼容易掉漆，甚至Logo也變得模糊不清，嚴重影響手機的外觀形象。知名手機品牌廠家為了尋找解決這些問題的方法，曾使用化學藥劑對手機塑料外殼進行處理，其印刷粘接的效果有所改善，但這是降低手機外殼的硬度為代價，為了尋求更好的解決方案，等離子技術(shù)脫穎而出。等離子表面處理技術(shù)不僅可以清洗外殼在注塑時留下的油污，更能zui大程度的活化塑料外殼表面，增強其印刷、涂覆等粘接效果，使得外殼上涂層與基體之間非常牢固地連接，涂覆效果非常均勻，外觀更加亮麗，并且耐磨性大大增強，長時間使用也不會出現(xiàn)磨漆現(xiàn)象。

四、等離子清洗機在國防行業(yè)

v 航空航天電連接器

電連接器中的絕緣體與封線體之間的粘接效果一直影響著國產(chǎn)電連接器的發(fā)展，尤其在航空航天中對電連接器的要求更苛刻，未經(jīng)表面處理的絕緣體與封線體之間的粘接效果非常差，即使使用專用配方的膠，其粘接效果也達不到要求；另外，如果絕緣體和封線體之間粘接不緊密，就可能會產(chǎn)生漏電，使得電連接器的耐壓值提不上去。

目前國內(nèi)指定生產(chǎn)航空電連接器的廠家，經(jīng)過技術(shù)研究攻關(guān)，正逐步應(yīng)用推廣等離子清洗技術(shù)清洗連接件表面，通過等離子清洗，不僅能去除表面油污，而且可增強其表面活性，這樣在粘接時，在連接件上涂膠非常容易且非常的均勻，使得粘接效果明顯改善。經(jīng)國內(nèi)多個生產(chǎn)大廠使用測試，用等離子處理后的電連接器，其抗拉能力成數(shù)倍增加，耐壓值有顯著提高。

v 凱夫拉處理

凱夫拉材料是一種芳綸復合材料，這種新型材料密度低、強度高、韌性好、耐高溫、易于加工和成型，而受到人們的重視。由于“凱夫拉”材料堅韌耐磨、剛?cè)嵯酀�，具有刀搶不入的特殊本領(lǐng)，在軍事上被稱之為“裝甲衛(wèi)士”。凱夫拉成型后需要與其他部件進行粘接，但該材料是疏水材料，不易涂膠，要獲得好的粘接效果需要對其進行表面處理，目前主要運用等離子對其進行表面活化處理。處理過的凱夫拉表面活性增強，粘接效果有明顯的改善，通過等離子處理工藝參數(shù)的不斷優(yōu)化，其效果會進一步提高，應(yīng)用的范圍也越來越廣。

五、等離子清洗機在醫(yī)療行業(yè)

v 靜脈輸液器

輸液器末端輸液針在使用過程中，拔出時針座與針管之間會出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，一旦脫離，血液會隨針管流出，如不及時正確處理，對病人會造成嚴重威脅。為了確保這類事故的發(fā)生，對針座進行表面處理是非常必要的。針座孔非常小，普通方法難處理，而等離子體是一種離子狀態(tài)的氣體，對微小的孔也可以有效處理。應(yīng)用等離子對其進行表面活化處理，可改善表面活性，提高其與針管的粘接強度，以確保它們之間不會脫離。

v 導尿管的處理

導尿管給需要留置導尿的患者帶來了福音，在臨床上的應(yīng)用越來越廣，但隨著其應(yīng)用的增多，導尿管拔除困難的情況也越來越常見。特別是長期留置的導尿管，有時由于橡膠的老化會造成氣囊管腔的阻塞，強行拔除時可能會引起嚴重的并發(fā)癥。為了防止硅橡膠與人體接觸表面的老化，需要對其表面進行氧等離子處理。用掃描電子顯微鏡（SEM）、紅外光譜（FTIR－ATR）和表面接觸角研究天然膠乳導尿管經(jīng)氧等離子體處理前后的表面結(jié)構(gòu)、性能和化學成分的變化，結(jié)果表明用氧等離子體處理后的導尿管表面變滑，表面接觸角由84°減少至67°，表面無有害基團產(chǎn)生，說明氧等離子體處理是一種有效的表面處理方法。另外，可用等離子處理硅橡膠以增加其表面活性，然后在表面涂度一層不易老化的疏水材料，其效果也非常好。