畢業(yè)論文——基于等離子體的直接脫墨裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、<p>　　哈爾濱商業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　基于等離子體的直接脫墨裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用</p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí)： 印刷工程 </

2、p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué) 院： 輕工學(xué)院 </p><p><b>　　二〇XX年六月八日</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　課題研究的

3、基于體等離子直接脫墨裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，通過(guò)研究常壓冷等離子的性質(zhì)、工作機(jī)理以及裝置結(jié)構(gòu)，將其應(yīng)用于印刷品直接脫墨處理，拓展等離子技術(shù)的應(yīng)用范圍。</p><p>　　選用氬氣以及氧氣作為工作氣體，采用了介質(zhì)阻隔的放電形式產(chǎn)生低溫等離子體。采用聚四氟乙烯、玻璃管、鋼針等材料，設(shè)計(jì)制作了三種噴槍；通過(guò)氣路連接以及自行制作的實(shí)驗(yàn)箱，將噴槍、高頻高壓電源、高純氬氣、高純氧氣組合形成一個(gè)完整的常壓冷等離子發(fā)生裝置。使用該裝

4、置進(jìn)行了一定的測(cè)量以及實(shí)驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行了一定的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改裝。</p><p>　　最終設(shè)計(jì)制作了初步的等離子發(fā)生裝置，對(duì)印刷品進(jìn)行了表面處理實(shí)驗(yàn)。處理后材料表面有著明顯的活化，有一定的物理刻蝕現(xiàn)象；經(jīng)過(guò)處理后的樣品親水性明顯提高。被處理表面的油墨有著一定的蒸發(fā)現(xiàn)象，油墨有著一定程度的去除；但溫度的控制難度較高，易燒灼紙張。</p><p>　　關(guān)鍵詞：常壓冷等離子體；直接脫墨；介質(zhì)阻隔放電

5、；氬氧等離子</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Research based on plasma direct design and application of deinking plant, by studying the properties of cold plasma at atmospheric pressure a

6、nd working mechanism and structure, apply it to the print directly deinking process, expand the scope of application of plasma technology. </p><p>　　Selection of argon and oxygen as a working gas, Choose a f

7、orm of dielectric barrier discharge plasma. Teflon, glass pipe, wire and other materials, designed three gun through pneumatic connections and produce box, spray gun, high frequency and high voltage power supplies, high-

8、purity argon gas, pure oxygen combined to form a complete set of atmospheric pressure cold plasma generator. Use the device for a certain amount of measurements and experiments, along with a certain amount of optimizatio

9、n </p><p>　　Eventually designed a preliminary plasma devices, surface treatment of the prints were experimental. After treatment, the surface of the material has obvious activation, there is a certain physic

10、al etching phenomenon, after treatment of the sample, the water is obviously improved. Inks the evaporation of some of the processed surface, the ink has a certain degree of removal, but difficult to control the temperat

11、ure, and the paper is easy to burn.</p><p>　　Keywords: Atmospheric pressure cold plasma; Direct removal of ink; Dielectric barrier discharge ; Argon oxygen plasma</p><p><b>　　目 錄</b>

12、;</p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1課題研究背景1</p><p>　　1.2研究課題的目的意義1</p><

13、p>　　1.3傳統(tǒng)脫墨工藝與等離子直接脫墨工藝對(duì)比2</p><p>　　1.3.1常壓冷等離子體技術(shù)的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.2應(yīng)用常壓冷等離子技術(shù)直接脫墨的可行性分析3</p><p>　　1.3.3常壓等離子脫墨技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)脫墨技術(shù)的優(yōu)勢(shì)4</p><p>　　2、常壓冷等離子體直接脫墨原理分析5</

14、p><p>　　2.1常壓冷等離子體電極結(jié)構(gòu)的選擇5</p><p>　　2.2應(yīng)用于直接脫墨工藝的工作氣體的選擇6</p><p>　　2.3等離子體直接脫墨工藝方案設(shè)計(jì)7</p><p>　　3、常壓冷等離子體直接脫墨裝置設(shè)計(jì)制作9</p><p>　　3.1實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)組成9</p><

15、;p>　　3.2氣路系統(tǒng)組成與連接9</p><p>　　3.3電源以及電路連接10</p><p>　　3.4噴槍電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作及放電現(xiàn)象10</p><p>　　3.4.1實(shí)心針電極玻璃管噴槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作及放電現(xiàn)象10</p><p>　　3.4.2滴管空心針電極噴槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作及放電現(xiàn)象12</p>

16、<p>　　3.4.3定制硅管空心針電極噴槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作及放電現(xiàn)象13</p><p>　　3.4.4引流極板的設(shè)計(jì)制作及放電現(xiàn)象14</p><p>　　3.5實(shí)驗(yàn)箱體結(jié)構(gòu)15</p><p>　　3.6小型實(shí)驗(yàn)臺(tái)組裝15</p><p>　　4、常壓冷等離子體直接脫墨表面處理實(shí)驗(yàn)17</p><p

17、>　　4.1實(shí)驗(yàn)裝置的參數(shù)檢測(cè)17</p><p>　　4.2常壓冷等離子對(duì)于空白承印物表面處理18</p><p>　　4.3經(jīng)極板引流后等離子炬對(duì)印刷品表面處理20</p><p>　　5、實(shí)驗(yàn)裝置及工藝方案的改進(jìn)意見(jiàn)21</p><p>　　5.1電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化21</p><p>　　5.2噴槍零

18、件的可更換設(shè)計(jì)21</p><p>　　5.3可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的自由度以及調(diào)節(jié)精度優(yōu)化設(shè)計(jì)21</p><p><b>　　結(jié) 論22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　致 謝24</b></p><

19、;p><b>　　附 錄25</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b>　　1.1課題研究背景</b></p><p>　　得益于紙張大規(guī)模再生回收利用技術(shù)的成熟以及環(huán)?？沙掷m(xù)工業(yè)理念的深入，印刷包裝行業(yè)中紙制品的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。</p>

20、<p>　　現(xiàn)今可循環(huán)利用是節(jié)約資源控制成本的重要途徑，廢紙?jiān)偕夹g(shù)已經(jīng)在印刷造紙行業(yè)廣泛應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的廢紙?jiān)偕に囈葘U紙打成紙漿，然后采用化學(xué)溶劑或者酶等去除附著在紙纖維中的油墨，然后重新抄紙利用。這種工藝機(jī)組設(shè)施龐大，工藝復(fù)雜，且在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水以及化學(xué)污染物。</p><p>　　紙張等承印物一直是印刷包裝行業(yè)的主要耗材，其回收再利用技術(shù)一直是人們研究的重點(diǎn)。雖然傳統(tǒng)的回收再利

21、用技術(shù)有著規(guī)模優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，但是面對(duì)著各種不同的產(chǎn)品、以及不同使用環(huán)境下產(chǎn)生的可再生資源，傳統(tǒng)的廢紙?jiān)偕夹g(shù)有著明顯的局限性。</p><p>　　2013年劍橋大學(xué)工程師采用激光直接清除紙上打印、復(fù)印的文字，同時(shí)不會(huì)對(duì)紙張?jiān)斐扇魏螕p害。該技術(shù)處理速度極快，直接使墨水蒸發(fā)為氣體，氣體可以被過(guò)濾裝置吸收處理，這種技術(shù)比傳統(tǒng)化學(xué)方法回收利用廢紙更環(huán)保，減少了化學(xué)品的使用以及CO2的排放[5]。激光由于聚焦性好，因此

22、各國(guó)研究者對(duì)其在脫墨領(lǐng)域的應(yīng)用有一定的研究，但等離子脫墨的研究目前未見(jiàn)報(bào)道。</p><p>　　本課題研究的等離子直接脫墨技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)新型的廢紙?jiān)偕に?，?shí)現(xiàn)無(wú)污染的紙張?jiān)俅卫?。通過(guò)等離子體過(guò)對(duì)紙張表面的油墨直接處理，直接脫去紙張油墨，使紙張直接被重新利用。探究等離子體對(duì)于印刷油墨的處理效果，以及對(duì)紙張的影響。簡(jiǎn)化廢紙?jiān)偕に嚕峁┮粋€(gè)紙張循環(huán)利用的新思路，處理裝置小型化，使小批量紙張甚至單張紙重復(fù)利用成為

23、可能，彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝的局限性。</p><p>　　1.2研究課題的目的意義</p><p>　　基于冷等離子體對(duì)紙張表面處理的直接脫墨技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)新型的廢紙?jiān)偕に?，?shí)現(xiàn)無(wú)污染的紙張?jiān)俅卫?。利用等離子體中活性離子豐富，可應(yīng)用的工作氣體種類多；設(shè)計(jì)針對(duì)紙張表面油墨的表面處理方案，通過(guò)等離子體過(guò)對(duì)紙張表面油墨直接處理，直接脫去紙張油墨，使紙張直接被重新利用。</p><

24、p>　　基于常壓冷等離子技術(shù)，研究適用于紙張的等離子噴槍結(jié)構(gòu)和放電形式。探究氦氧等離子體對(duì)于紙張表面油墨的處理效果。通過(guò)調(diào)節(jié)氣體比例、放電功率、氣體流量、處理速度等變量研究常壓等離子體對(duì)于紙張表面油墨的處理效果，以及對(duì)紙張的影響。簡(jiǎn)化廢紙?jiān)偕に?，提供一個(gè)紙張循環(huán)利用的新思路，使小批量紙張甚至單張紙重復(fù)利用成為可能。</p><p>　　等離子體對(duì)紙張表面直接處理，沒(méi)有復(fù)雜的紙張碎解以及重新抄造，避免了化學(xué)

25、試劑的使用，使參數(shù)控制、工藝控制更為簡(jiǎn)單，便于數(shù)字化控制，處理過(guò)程易于調(diào)節(jié)，無(wú)廢氣廢液排放更加環(huán)保。</p><p>　　這種直接脫墨方法如果實(shí)驗(yàn)成功，可使廢紙回收利用裝置小型化，這種方法參數(shù)便于數(shù)字化控制，打破傳統(tǒng)廢紙回收再利用的局限，有利于節(jié)約紙張保護(hù)環(huán)境；可廣泛應(yīng)用于公司、事業(yè)單位、小型印刷社、印刷廠等地方，提高紙張的再生利用率，同時(shí)也拓展了等離子表面處理的應(yīng)用范圍。其通過(guò)電離氣體直接處理材料表面的工作方法

26、可以極大的簡(jiǎn)化廢紙?jiān)偕に嚵鞒?，具有廣泛地應(yīng)用；同時(shí)這種裝置也可以進(jìn)行其他方面的表面處理實(shí)驗(yàn)研究。</p><p>　　1.3傳統(tǒng)脫墨工藝與等離子直接脫墨工藝對(duì)比</p><p>　　1.3.1常壓冷等離子體技術(shù)的現(xiàn)狀</p><p>　　等離子體的分類方法有很多，按溫度劃分可分為高溫等離子體和低溫等離子體兩部分。前者一般指完全電離的等離子體，其溫度高達(dá)108-10

27、9K；后者是部分電離的，相對(duì)高溫等離子體而言溫度較低。低溫等離子體又可以分為熱平衡等離子體和非熱平衡等離子體,其中熱平衡等離子體宏觀溫度較高；而非平衡態(tài)等離子體的宏觀溫度較低，一般約為幾千或幾百K，甚至接近室溫。</p><p>　　1997年11月世界著名的美國(guó)Los Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成功實(shí)現(xiàn)在常壓下采用射頻技術(shù)氣體產(chǎn)生溫和的等離子體大面積放電。這一重大突破意味著我們可以避免真空條件所帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作

28、方面的局限，在常溫常壓下生成低溫等離子體。</p><p>　　自2003年以來(lái)，國(guó)內(nèi)中科院微電子研究所也開(kāi)始進(jìn)行了對(duì)于大氣壓低溫等離子體技術(shù)的科研工作，經(jīng)過(guò)了二年時(shí)間的研究，先后成功研制出多種不同形狀及尺寸噴頭的常壓射頻低溫等離子體噴槍裝置。此后，國(guó)內(nèi)外多家研究小組在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)展了大氣壓冷等離子體射流裝置設(shè)計(jì)與優(yōu)化方面的實(shí)驗(yàn)與診斷，并對(duì)大氣壓冷等離子體射流的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了更深入的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)及理論研究。

29、其中，中科院等離子體所、中科院物理所、清華大學(xué)、華北電力大學(xué)、大連理工大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、華中科技大學(xué)、東華大學(xué)、西安交通大學(xué)、北京大學(xué)等高校及研究單位在射流源的設(shè)計(jì)與改進(jìn)、射流等離子體機(jī)理研究及性質(zhì)診斷、大氣壓冷等離子體射流應(yīng)用等方面取得了重要進(jìn)展。</p><p>　　在微電子領(lǐng)域，常壓射頻冷等離子體技術(shù)所產(chǎn)生的溫和等離子體被應(yīng)用來(lái)清洗硅片上的光刻膠，該技術(shù)清洗速度快，并且由于噴口溫度低于2000℃，處理過(guò)程

30、中不會(huì)對(duì)硅底片帶來(lái)任何損壞，如果采用惰性氣體氬氣和反應(yīng)氣體氧氣作為工作氣體，電離生成氬氧等離子體進(jìn)行清洗，清洗后產(chǎn)生的產(chǎn)物為H2O 和CO2，不會(huì)發(fā)生處理后的廢棄產(chǎn)物導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)題。</p><p>　　在安全衛(wèi)生防疫等領(lǐng)域，采用氬或氦氧低溫等離子體進(jìn)行消毒滅菌，其滅菌速度是采用傳統(tǒng)化學(xué)試劑進(jìn)行滅菌速度的20~30倍，不會(huì)產(chǎn)生任何二次環(huán)境污染，可以從根源頭上解決廢棄醫(yī)療垃圾污染的問(wèn)題。</p>

31、<p>　　目前在對(duì)放射性材料的處理方面，美國(guó)科研工作者采用常壓等離子體噴槍技術(shù)，將CF4 作為工作氣體，將其電離產(chǎn)生的活性氟原子噴射到放射性材料表面對(duì)其進(jìn)行清洗，產(chǎn)生了放射性較低的物質(zhì)UF6 和PuF6，該技術(shù)的引用將為徹底消除放射性物質(zhì)污染奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　此外，等離子體技術(shù)還可以用在文物復(fù)原、硅片表面以及隱形眼鏡的清洗、印刷包裝材料的表面處理等許多領(lǐng)域。</p>&l

32、t;p>　　總之，用常壓冷等離子體技術(shù)在有機(jī)和生化污染物處理過(guò)程的應(yīng)用以及研究，是能夠替代目前所采用的濕化學(xué)方法的一種真正綠色手段。</p><p>　　1.3.2應(yīng)用常壓冷等離子技術(shù)直接脫墨的可行性分析</p><p>　　等離子體中活性離子豐富，可應(yīng)用的工作氣體眾多，經(jīng)過(guò)廣大學(xué)者的研究，對(duì)于常壓等離子的裝置結(jié)構(gòu)、離子作用以及溫度控制有著良好的理論基礎(chǔ)。</p>&l

33、t;p>　　在常壓冷等離子在微電子領(lǐng)域的光刻膠清洗中有著重要的應(yīng)用，在等離子體清洗光刻膠的反應(yīng)中，采用氬氣和氧氣作為工作氣體，氬氣與氧氣以一定比例組成的混合氣體，經(jīng)過(guò)電離后產(chǎn)生活性氧等離子體，活性氧等離子體可將有機(jī)物分解為二氧化碳。</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)有的資料，通過(guò)常壓冷等離子體對(duì)紙張表面進(jìn)行處理，對(duì)材料表面有著明顯的活化作用，并能對(duì)有機(jī)物進(jìn)行一定程度的分解，所以首先對(duì)于印刷品油墨的組分進(jìn)行了研究，

34、查詢了多種印刷品的油墨組分，來(lái)確定項(xiàng)目方法的適用范圍。</p><p>　　部分印刷品油墨的連結(jié)料組分如下：</p><p>　　激光印刷油墨：苯乙烯丙烯酸樹(shù)脂、聚酯類樹(shù)脂</p><p>　　靜電印刷油墨：苯乙烯和丙烯酸鹽共聚物</p><p>　　紫外光固油墨：丙烯酸型不飽和聚酯</p><p>　　水性苯胺油墨：

35、丙烯酸或丙烯酸鹽共聚物</p><p>　　膠版印刷油墨：松香改性酚醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、聚氨酯醇酸樹(shù)脂</p><p><b>　　新聞紙油墨：礦物油</b></p><p>　　有機(jī)物連結(jié)料在不同印刷油墨的組成中有著廣泛的應(yīng)用（例如膠印印刷品，油墨中樹(shù)脂油、膠質(zhì)油以及醇酸樹(shù)脂等有機(jī)物連結(jié)料占油墨總量的70~80%，同時(shí)連結(jié)料提供顏料、色料與紙張

36、纖維之間的結(jié)合力，油墨中酞菁藍(lán)、炭黑等顏料占比15%左右）；同時(shí)油墨連接料形成的墨膜強(qiáng)度小于紙張表面纖維強(qiáng)度，常壓冷等離子技術(shù)可應(yīng)用在多種印刷品的表面處理中。</p><p>　　1.3.3常壓等離子脫墨技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)脫墨技術(shù)的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　本課題研究的等離子直接脫墨技術(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)制作特定電極結(jié)構(gòu)的等離子噴槍，采用電離工作氣體作為工作介質(zhì)，生成等離子炬直接對(duì)材料表面進(jìn)行處理。&

37、lt;/p><p>　　傳統(tǒng)廢紙?jiān)偕夹g(shù)的工藝流程是先將廢紙進(jìn)行碎解處理，然后在初步形成紙漿中加入表面活性劑，表面活性劑對(duì)紙張纖維產(chǎn)生浸濕、滲透、分散、乳化等作用，進(jìn)而將油墨和其它雜質(zhì)與紙張纖維分離，并使打碎的紙張纖維均勻分散于脫墨液中；對(duì)解離分散在脫墨液中的油墨及雜質(zhì)加入防再沉積劑，使其不再吸附于紙纖維表面，然后通過(guò)浮選法或者洗滌法將雜質(zhì)和油墨粒子除去[1]。</p><p>　　目前研究者

38、采用生物酶替代化學(xué)品作為脫墨劑的工藝，減少了廢水的產(chǎn)生，但成本很高,技術(shù)不成熟。同時(shí)超聲波的作用也可以使油墨粒子脫離紙張纖維。</p><p>　　由上可知，傳統(tǒng)的廢紙?jiān)偕に嚩夹枰獙U紙打成紙漿然后經(jīng)過(guò)復(fù)雜的工藝進(jìn)行處理。生產(chǎn)線龐大，由于紙張、油墨、印刷工藝的不同，生產(chǎn)中參數(shù)控制復(fù)雜；且只適用于大批量的生產(chǎn)，再生過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生大量的廢水以及化學(xué)品污染。</p><p>　　本課題所研究的

39、工藝方法采用電離氣體代替化學(xué)脫墨劑，采用直接表面處理的方法，避免了大量水資源的使用以及廢水的產(chǎn)生。避免了二次抄紙，極大的簡(jiǎn)化了廢紙?jiān)偕に嚵鞒?，同時(shí)該技術(shù)所控制的變量為氣量、電壓、頻率、功率等，便于控制；而傳統(tǒng)廢紙?jiān)偕撃に囍谢瘜W(xué)制劑反應(yīng)復(fù)雜、控制難度大，對(duì)于小批量以及特殊紙張的處理有著明顯的不足。</p><p>　　2 常壓冷等離子體直接脫墨原理分析</p><p>　　2.1常壓冷

40、等離子體電極結(jié)構(gòu)的選擇 </p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)將工作氣體在常溫下電離成等離子體，并且溫度不至于過(guò)高，需要選擇確定等離子發(fā)生裝置的放電形式以及結(jié)構(gòu)。</p><p>　　根據(jù)氣體電離的不同方式、氣體環(huán)境的壓強(qiáng)大小、電源種類以及電極的組成和結(jié)構(gòu)，氣體電離產(chǎn)生等離子體主要分為下列幾種形式：輝光放電、電暈放電、射頻放電、微波放電以及介質(zhì)阻隔放電。</p><p>　

41、　（1）輝光放電和電暈放電：輝光放電是電極的外加電壓超過(guò)工作氣體的著火電壓，在限流電阻阻值較大的狀態(tài)下產(chǎn)生的放電。電暈放電的電極形狀曲率半徑小，如針形電極或細(xì)線形電極，并在電極上通入高電平，由于電極尖端有著很小的曲率半徑，電極尖端附近位置的電場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度特別高，電子由陽(yáng)極溢出，發(fā)生非均勻放電，稱為電暈放電。輝光放電比較穩(wěn)定。</p><p>　　但是，輝光放電需要低氣壓甚至真空環(huán)境，裝置造價(jià)高，并且難以實(shí)現(xiàn)樣品的連續(xù)

42、化處理。雖然電暈放電是在常溫常壓下進(jìn)行的，裝置造價(jià)低，但其放電狀態(tài)不均勻控制難度大。</p><p>　?。?）射頻和微波放電： 如果放電電極上施加頻率足夠高的高頻高壓，使電極能夠使周圍的空氣發(fā)生電離，進(jìn)而產(chǎn)生低溫等離子體的技術(shù)成為射頻放電。射頻放電形式具有能量密度大和電離程度高的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在有毒污染物的清理、裂解以及材料表面處理等方面有重要應(yīng)用。微波放電結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用微波發(fā)生裝置以及磁場(chǎng)激發(fā)等離子體，控制困難

43、設(shè)備造價(jià)高。</p><p>　?。?）介質(zhì)阻隔放電：大氣壓介質(zhì)阻隔放電是一個(gè)典型的非平衡態(tài)氣體放電過(guò)程，其特點(diǎn)在于；在放電空間內(nèi)充入特定的工作氣體,并將其中一個(gè)或兩個(gè)電極用絕緣介質(zhì)覆蓋，或?qū)⒔橘|(zhì)直接插入放電空間。介質(zhì)可以覆蓋在電極上或者懸掛在放電空間里，這樣，當(dāng)在放電電極上施加電壓以及頻率足夠大的交流電時(shí)，電極間的氣體及介質(zhì)即使在常溫常壓下也會(huì)被擊穿，而形成所謂的介質(zhì)阻隔放電。介質(zhì)的插入可以避免電極之間形成局部

44、火花或弧光放電，當(dāng)電極上的交流電壓足夠大時(shí)，電極間的氣體在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下也會(huì)擊穿形成放電。由于其電極再介質(zhì)的保護(hù)下不直接與被電離的工作氣體發(fā)生接觸，從而避免了電極與等離子體發(fā)生反應(yīng)而被腐蝕的問(wèn)題。由于介質(zhì)結(jié)構(gòu)的存在，有效防止了放電電流的無(wú)限制增長(zhǎng)，從而避免了在電極空間內(nèi)形成的火花放電，電介質(zhì)的存在也可以使微放電均勻穩(wěn)定。</p><p>　　圖2.1介質(zhì)阻擋放電形式示意圖</p><p>　

45、　選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、放電穩(wěn)定且容易實(shí)現(xiàn)的介質(zhì)阻隔放電形式的等離子發(fā)生裝置，在等離子源尺寸較小且電源輸入功率低于50W時(shí)，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生較穩(wěn)定的等離子射流，溫度低于100℃。</p><p>　　為了形成穩(wěn)定的等離子炬需要在噴槍噴口出安裝一個(gè)開(kāi)有小孔的極板，極板與環(huán)電極相連，通過(guò)極板與針環(huán)電極間產(chǎn)生電場(chǎng)使在介質(zhì)管中的等離子體以從極板小孔中引流出來(lái)形成穩(wěn)定輝光放電的等離子炬用于表面處理。</p><p&g

46、t;　　2.2應(yīng)用于直接脫墨工藝的工作氣體的選擇</p><p>　　針對(duì)油墨中的有機(jī)物連結(jié)料，參考常壓等離子體處理光刻膠相關(guān)的研究，采用惰性氣體氬氣和氧氣作為工作氣體。</p><p>　　氬氣與氧氣通過(guò)等離子體噴槍的噴口處后，在電極作用下發(fā)生電離，生成大量的電子、Ar離子、活性氧等，以等離子束流的形式噴出，其電離方程式為:</p><p>　　e+Ar→Ar*+

47、e</p><p>　　Ar*+O2→Ar+O2*</p><p>　　O2*+e→O+O*+e</p><p>　　經(jīng)過(guò)電離后產(chǎn)生的氬氧等離子體與油墨中有機(jī)物連結(jié)料發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和水。</p><p>　　圖2.2活性氧離子分解有機(jī)物</p><p>　　等離子噴槍噴口距紙張距離2MM左右，噴槍氬氧等離子發(fā)生干

48、化學(xué)反應(yīng)分解連結(jié)料后，顏料與助劑喪失了與紙張纖維的結(jié)合力，顏料等粒子在氣體的物理刻蝕下從紙張表面剝離，紙張表面油墨被直接去除。處理后的紙張纖維吸水性增強(qiáng)，表面纖維強(qiáng)度有輕微下降，由于處理過(guò)程只影響到表面1~3μm，不會(huì)影響紙張整體強(qiáng)度及性質(zhì)，處理后的紙張能夠?qū)崿F(xiàn)直接重新利用。</p><p>　　經(jīng)過(guò)以上反應(yīng)生成的活性氧離子與油墨中的有機(jī)物連結(jié)料發(fā)生干化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化碳和水，繼而通過(guò)蒸發(fā)以及氣體的物理刻蝕作用

49、從紙張上剝離油墨。</p><p>　　2.3等離子體直接脫墨工藝方案設(shè)計(jì)</p><p>　　依據(jù)介質(zhì)阻擋放電的原理，設(shè)計(jì)制作常壓冷等離子噴槍，噴槍采用環(huán)電極與介質(zhì)管針電極結(jié)構(gòu)。選取輸入電源，采用高頻高壓交流電源，頻率為30kHz，電壓3kV。</p><p>　　連接氣路系統(tǒng)，將氣源連接氣路管線、可調(diào)流量計(jì)、控制閥門(mén)連接至等離子噴槍，為等離子噴槍提供工作氣體。&

50、lt;/p><p>　　高頻高壓交流電源頻率為30kHz、電壓3kV、輸入功率為30~50W，可依據(jù)處理對(duì)象的油墨厚度進(jìn)行適量調(diào)整。</p><p>　　工作氣體為氧氣、氬氣，通過(guò)可調(diào)流量計(jì)調(diào)節(jié)控制，經(jīng)由氣路管線通入等離子噴槍。工作氣體比例為：氧氣占總流量的1%，氬氣為99%，流量例如：氬氣5L/min，氧氣20~50ml/min。</p><p>　　待處理膠印印刷品

51、，油墨中樹(shù)脂油、膠質(zhì)油以及醇酸樹(shù)脂等有機(jī)物連結(jié)料占油墨總量的70~80%，酞菁藍(lán)、炭黑等顏料占比15%左右。</p><p>　　工作氣體經(jīng)由噴槍中電極電離后形成等離子體，等離子體噴出后直接作用于紙張表面油墨部分，對(duì)紙張進(jìn)行脫墨處理，單位面積油墨處理時(shí)間由油墨墨層厚度、組分以及噴槍等離子射流直徑?jīng)Q定，等離子噴槍噴口距紙張距離2~3mm左右，對(duì)于直徑2~4mm的等離子射流直徑單位面積的處理時(shí)間在20s左右。適當(dāng)提高

52、功率、氣量可提高處理速度，但需控制噴口溫度不至于過(guò)高，處理時(shí)間由印刷品實(shí)際墨層厚度確定。</p><p>　　圖2.3裝置設(shè)計(jì)及工藝方案示意圖</p><p>　　3 常壓冷等離子體直接脫墨裝置設(shè)計(jì)制作</p><p>　　3.1實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　實(shí)驗(yàn)裝置主要包括控制試驗(yàn)臺(tái)、實(shí)驗(yàn)箱體、氣路系統(tǒng)、等離子噴槍、電源電路系統(tǒng)及

53、其他零配件。</p><p>　　控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)可調(diào)節(jié)待處理材料與噴槍的相對(duì)位置，以及對(duì)實(shí)現(xiàn)噴槍對(duì)于材料的循環(huán)處理。試驗(yàn)箱體提供實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)的固定與連接，并提供可靠的絕緣以及氣密環(huán)境。</p><p>　　氣路系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)裝置提供工作氣體并調(diào)節(jié)氣體流量。</p><p>　　等離子噴槍為主要工作部件，將工作氣體電離并生成等離子炬對(duì)材料表面進(jìn)行處理。</p>

54、<p>　　電源電路系統(tǒng)提供試驗(yàn)裝置所需的高頻高壓交流電源，并安裝開(kāi)關(guān)、電源線接口以及輸出接線柱，通過(guò)輸出接線柱可連接示波器等測(cè)量?jī)x器對(duì)裝置的電源參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。</p><p>　　圖3.1裝置結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　3.2氣路系統(tǒng)組成與連接</p><p>　　采用工業(yè)用高純氬氣，純度>99.99%，40L鋼瓶，初始?jí)簭?qiáng)為13±0

55、.5MPa；工業(yè)用高純氧氣，純度>99.99%，8L鋼瓶，初始?jí)簭?qiáng)為9±0.5MPa。</p><p>　　氬氣瓶依次連接氬氣減壓閥、微量流量計(jì)、等離子噴槍 ；氧氣瓶依次連接氧氣減壓閥、質(zhì)量流量計(jì)、等離子噴槍。其間采用M10、M8、M6氣管以及相應(yīng)規(guī)格的氣路轉(zhuǎn)接頭連接。</p><p>　　微量流量計(jì)以及質(zhì)量流量計(jì)安裝在試驗(yàn)箱體內(nèi)，管線由固定接口通入箱體。微量流量計(jì)控制氬氣

56、流量在200~500ml/min，質(zhì)量流量計(jì)控制氧氣流量在20ml/min以下。</p><p>　　3.3電源以及電路連接</p><p>　　電源依據(jù)參考文獻(xiàn)選用高頻高壓交流電源，輸入電壓為200V、頻率為50Hz，輸出電壓為3KV、頻率為30KHz、輸出功率約50W。輸出端一極連接等離子噴槍針電極，另一極連接環(huán)電極以及引流極板，高頻高壓電源絕緣封裝在箱體中，通過(guò)外接開(kāi)關(guān)控制，開(kāi)關(guān)以及

57、電源線安裝在試驗(yàn)箱體上。</p><p>　　高頻高壓電源容易擊穿空氣等介質(zhì)產(chǎn)生弧光放電并產(chǎn)生大量熱量，并且由于電壓較高，在電極調(diào)節(jié)以及實(shí)驗(yàn)處理中應(yīng)避免觸電以及短路等事故。</p><p>　　3.4噴槍電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作及放電現(xiàn)象</p><p>　　3.4.1實(shí)心針電極玻璃管噴槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作及放電現(xiàn)象</p><p>　　設(shè)計(jì)思路：由于

58、噴槍中裝有高頻高壓的電極結(jié)構(gòu)需要可靠的絕緣，且需要安排可靠的氣路通道，采用絕緣性、耐高溫、便于加工的聚四氟乙烯塑料作為殼體材料，選用銅片制作環(huán)電極，與玻璃管和鋼針組成介質(zhì)阻擋放電結(jié)構(gòu)。通過(guò)膠水以及連接零件將鋼針以及玻璃管安裝好并且確保氣密性。</p><p>　　玻璃管噴槍的設(shè)計(jì)制作：噴槍殼體采用聚四氟乙烯材料，采用實(shí)心醫(yī)用不銹鋼針作為針電極，使用銅片加工制作環(huán)電極，采用7.3MM外徑的玻璃管作為介質(zhì)管。<

59、/p><p>　?。?）選用30mm直徑的聚四氟乙烯塑料棒，截取10mm長(zhǎng)度的聚四氟乙烯打6mm直徑通孔并連接三通氣路接頭作為氣體入口；</p><p>　?。?）截取90mm的聚四氟乙烯打直徑分別為20mm、5mm、7.5mm的階梯孔，深度分別為10mm、5mm、75mm；</p><p>　?。?）制作半徑10mm厚5-7mm的帶有凹槽的扇形針架用于固定醫(yī)用鋼針；&

60、lt;/p><p>　?。?）將銅片彎折制成內(nèi)徑7.5mm的環(huán)電極；</p><p>　　（5）將導(dǎo)線分別與針電極、環(huán)電極焊接，并在殼體上打孔安放導(dǎo)線；</p><p>　?。?）將針電極安裝在針架上，然后將鋼針與玻璃管分別裝入打好階梯通孔的殼體中，同軸心安裝環(huán)電極以及氣體入口零件，用302膠水密封確保氣體只由玻璃管流出。</p><p>　　圖

61、3.2玻璃管噴槍結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在放電過(guò)程中，放電集中在環(huán)電極處的玻璃管中，由于針電極與環(huán)電極沒(méi)有做到同軸心，放電過(guò)程中在針電極與環(huán)電極距離較近處較為明亮，偶爾會(huì)產(chǎn)生明顯的電弧，由于玻璃介質(zhì)管的作用并沒(méi)有產(chǎn)生劇烈的弧光放電。宏觀溫度接近室溫；但產(chǎn)生的淡紫色等離子體集中在環(huán)電極位置處，沒(méi)有形成明顯的等離子炬噴出。</p><p>　　圖3.3玻璃管噴槍放電</p>

62、<p>　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)維持玻璃管噴槍的穩(wěn)定放電所需氣流量大，且玻璃管出口直徑較大、厚度較大，導(dǎo)致電極間距較遠(yuǎn)放電不易保持，等離子體在玻璃管內(nèi)部電離產(chǎn)生無(wú)法噴出，針電極位置安裝難度大無(wú)法與介質(zhì)管以及環(huán)電極同軸心。鑒于以上缺點(diǎn)對(duì)于噴槍重新設(shè)計(jì)制作。</p><p>　　3.4.2滴管空心針電極噴槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作及放電現(xiàn)象</p><p>　　為了使氣流更加集中、電離程度更高、同時(shí)更加節(jié)約

63、氣體，采用開(kāi)口更小的玻璃滴管作為介質(zhì)管，增大電流密度、節(jié)約氣體流量、提高電離效率。</p><p>　　滴管噴槍的設(shè)計(jì)制作：噴槍殼體采用聚四氟乙烯材料，采用空心醫(yī)用不銹鋼針作為針電極，使用銅片加工制作環(huán)電極，采用最大外徑7.3mm，逐漸收窄最小外徑3mm的玻璃滴管作為介質(zhì)管。</p><p>　?。?）選用30mm直徑的聚四氟乙烯塑料棒，截取10mm長(zhǎng)度的聚四氟乙烯打6mm直徑通孔并連接三

64、通氣路接頭作為氣體入口零件；</p><p>　　（2）截取70mm的聚四氟乙烯打直徑分別為20mm、7.5mm的階梯孔，深度分別為10mm、60mm；</p><p>　　（3）將銅片彎折制成內(nèi)徑3mm的環(huán)電極；</p><p>　　（4）將導(dǎo)線分別與針電極、環(huán)電極焊接，并在殼體上打孔安放導(dǎo)線；</p><p>　?。?）將醫(yī)用空心不銹鋼針

65、與玻璃滴管分別裝入打好階梯通孔的殼體中，同軸心安裝環(huán)電極以及氣體入口零件，用302膠水密封并固定鋼針以及滴管確保氣體只由玻璃管流出。</p><p>　　圖3.4滴管噴槍結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　滴管噴槍氣體由空心鋼針流出，所需氣量少；在玻璃滴管的較細(xì)的前端安裝環(huán)電極，縮短了電極間的距離，但由于玻璃管作為介質(zhì)管含有一定雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間放電后質(zhì)地變脆、易損壞，于是進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后將鋼針后

66、端與氣路接口零件密封，可以使玻璃滴管隨時(shí)更換，并且針電極至噴口的距離，以及針電極與環(huán)電極的相對(duì)位置可調(diào)節(jié)。</p><p>　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)，通電時(shí)啟輝效果更加明顯，啟輝后放電更加穩(wěn)定，在電極周圍的玻璃管內(nèi)能夠觀察到明顯的淡紫色等離子體。該結(jié)構(gòu)所需氣體流量小、氣流穩(wěn)定并且等離子體密度高。但等離子體仍然積聚在電極附近沒(méi)有形成明顯的等離子炬。</p><p>　　3.4.3定制硅管空心針電極噴槍結(jié)構(gòu)

67、設(shè)計(jì)制作及放電現(xiàn)象</p><p>　　由于滴管不是純石英管，含有一定雜質(zhì)，經(jīng)放電后易出現(xiàn)裂縫變得易碎；且形制不規(guī)范，不便于更換使用，同時(shí)可調(diào)節(jié)性較差。于是通過(guò)定制一定規(guī)格的石英管，設(shè)計(jì)了可更換并且石英管位置可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)，更換更標(biāo)準(zhǔn)的電極，對(duì)噴槍進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)制作。</p><p><b>　　基于滴管噴槍制作：</b></p><p>　?。?/p>

68、1）將空心鋼針與殼體同軸心安裝并與氣路零件密封；</p><p>　?。?）定制3mm外徑1.5mm內(nèi)徑的石英管作為介質(zhì)管，定制5mm外徑3mm內(nèi)徑的銅管為環(huán)電；</p><p>　?。?）切割長(zhǎng)度5mm的銅管，并焊接導(dǎo)線作為環(huán)電極；</p><p>　?。?）采用聚四氟乙烯制作外徑7.4mm，內(nèi)徑3.1mm，長(zhǎng)2mm的零件用于安裝石英管；</p>&

69、lt;p>　　（5）將石英管、環(huán)電極同軸心安裝在殼體上。</p><p>　　圖3.5石英管噴槍結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)，該結(jié)構(gòu)可以任意調(diào)節(jié)針電極至噴口的距離，以及針電極與環(huán)電極的相對(duì)位置，氣流集中，元件同軸心性較好放電較為穩(wěn)定。</p><p>　　3.4.4引流極板的設(shè)計(jì)制作及放電現(xiàn)象</p><p>　　由于等離子體的衰

70、減速度快，氣流流至噴口時(shí)不易形成等離子炬，為等離子噴口添加電場(chǎng)可引流出等離子體，于是設(shè)計(jì)制作用于產(chǎn)生電場(chǎng)的引流極板。</p><p>　　引流極板首先選擇光滑平整的銅片使待處理材料置于極板與噴口之間進(jìn)行處理。這種方法處理紙張時(shí)，由于紙張多孔且微觀不平整，容易使銅片裸露與針電極產(chǎn)生電弧，使紙張燒蝕出小孔。</p><p>　　為了進(jìn)一步產(chǎn)生等離子炬，同時(shí)避免電弧對(duì)被處理材料表面的影響，通過(guò)在

71、極板上打孔來(lái)使之形成不帶有電弧的等離子炬，從而應(yīng)用于材料表面處理。</p><p>　　采用約1cm2的薄銅片，打一個(gè)直徑約1.0-1.3mm左右的小孔作為引流極板，引流極板由導(dǎo)線與，將小孔與針電極同軸心，并且極板距離針電極2.5mm；此時(shí)等離子體會(huì)從小孔中噴出形成穩(wěn)定的淡藍(lán)色的等離子炬，等離子炬呈微弱的淡紫色其中沒(méi)有不穩(wěn)定的電弧，溫度較低。</p><p>　　圖3.6極板引流下的等離子

72、炬</p><p>　　銅片需表面光滑無(wú)雜物，平整規(guī)則，否則放電不穩(wěn)定易產(chǎn)生高溫弧光放電不易控制。如圖在極板引流作用下形成了微弱的不帶有電弧的淡紫色等離子炬，等離子炬長(zhǎng)度約為5mm，其宏觀溫度較低，可用于印刷品的表面處理；當(dāng)極板位置偏移、極板不夠光滑平整、氣流過(guò)大或過(guò)小時(shí)，極易產(chǎn)生明亮的電弧，同時(shí)伴有高溫極易燒蝕紙張。</p><p><b>　　3.5實(shí)驗(yàn)箱體結(jié)構(gòu)</b&

73、gt;</p><p>　　為保證實(shí)驗(yàn)裝置的安全性以及可操作性，選用便于加工的亞克力有機(jī)玻璃板制作了實(shí)驗(yàn)箱。</p><p>　　箱體采用亞克力有機(jī)玻璃板用302膠水粘合而成，強(qiáng)度高、絕緣性好、有一定韌性。箱體中設(shè)計(jì)有半封閉的高頻高壓電源箱、定位氣路管線、等離子噴槍升降臺(tái)以及固定氣體流量計(jì)基座。</p><p>　　箱體高30cm、長(zhǎng)40cm、寬35cm，內(nèi)部電源箱

74、尺寸高15cm、長(zhǎng)25cm、寬15cm，等離子噴槍升降臺(tái)高30cm。</p><p>　　箱體提供電源線接口、連接接線柱、以及氣路接口，并確保電路系統(tǒng)的絕緣以及便捷的連接與控制，確保了氣路的穩(wěn)定，升降臺(tái)可調(diào)節(jié)等離子噴槍的高度以達(dá)到在實(shí)驗(yàn)中更好的處理效果。</p><p>　　圖3.7實(shí)驗(yàn)箱體設(shè)計(jì)圖</p><p>　　3.6小型實(shí)驗(yàn)臺(tái)組裝</p>&l

75、t;p>　　為了實(shí)現(xiàn)材料的持續(xù)處理，設(shè)計(jì)制作了帶有傳送帶的小型實(shí)驗(yàn)臺(tái)。</p><p>　　采用碳纖維紙、皮帶輪組帶等材料搭建了傳送帶；采用小型545電機(jī)作為動(dòng)力源，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)快，采用一組三個(gè)模數(shù)為0.5齒輪組、一個(gè)小帶輪組制作了減速器，是傳送帶能夠平穩(wěn)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)；以塑料支架、不銹鋼軸為框架組裝搭建了小型實(shí)驗(yàn)臺(tái)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用12v直流電源驅(qū)動(dòng)，傳送帶傳遞較為平穩(wěn)

76、可實(shí)現(xiàn)材料的固定以及待處理印品的循環(huán)處理。</p><p>　　圖3.8傳送帶式小型實(shí)驗(yàn)臺(tái)</p><p>　　圖3.9實(shí)驗(yàn)裝置整體圖</p><p>　　4 常壓冷等離子體直接脫墨表面處理實(shí)驗(yàn)</p><p>　　4.1實(shí)驗(yàn)裝置的參數(shù)檢測(cè)</p><p>　　圖4.1示波器檢測(cè)結(jié)果</p><p&

77、gt;　　由于電源為高頻高壓電源無(wú)法直接使用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，于是通過(guò)焊接15個(gè)100K歐電阻進(jìn)行分壓測(cè)量，當(dāng)連接示波器時(shí)顯示電源頻率在30KHz左右。通過(guò)萬(wàn)用表分別測(cè)量各個(gè)電阻的阻值進(jìn)行相加，測(cè)得電壓約為1.5~3kv。</p><p>　　圖4.2光纖光譜儀檢測(cè)結(jié)果</p><p>　　如圖為8通道光纖光譜儀測(cè)量等離子炬在波長(zhǎng)300nm到1200nm范圍內(nèi)的光譜，由圖中可以看出光譜集中在

78、420~510nm以及700~970nm范圍內(nèi)；420nm~510nm為空氣電離的光譜曲線，700~970nm為氬離子體光譜曲線；在圖中可以明顯看出，通過(guò)本裝置可以有效生成大量氬等離子體，但仍有少量空氣電離。</p><p>　　圖中在700~970nm的范圍內(nèi)有多個(gè)波峰，顯示出電壓、頻率不穩(wěn)定導(dǎo)致放電不穩(wěn)定，同時(shí)電極結(jié)構(gòu)的精度低產(chǎn)生電弧也會(huì)影響光譜結(jié)果。同時(shí)420~510nm的光譜顯示出了裝置氣密性不好電離過(guò)程

79、中混有少量空氣。</p><p>　　4.2常壓冷等離子對(duì)于空白承印物表面處理</p><p>　　在未采用極板引流的情況下，對(duì)材料表面進(jìn)行處理時(shí)材料并未出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的變化，噴槍噴口溫度較低，沒(méi)有明顯的等離子炬。在這種溫和的等離子體的處理下測(cè)量了幾種材料的性能以及結(jié)構(gòu)變化。</p><p>　　圖4.3紙張表面處理測(cè)量結(jié)果</p><p>　

80、　在未安裝引流極板的情況下，單純使用等離子氣流對(duì)紙張表面進(jìn)行處理。處理前紙張與水接觸角經(jīng)測(cè)量為67.61°；處理后由于紙張親水性過(guò)強(qiáng)液滴被直接吸入紙張，無(wú)法進(jìn)行接觸角測(cè)量。在CCD電子顯微鏡下可以看到紙張表面填料被破壞，纖維結(jié)構(gòu)更加明顯，紙張表面更加疏松。</p><p>　　圖4.4 PET薄膜表面處理結(jié)果</p><p>　　在對(duì)PET薄膜處理中，其與水的接觸角也發(fā)生了明顯變

81、化，處理10S后親水性明顯提高，接觸角由56.23°降至36.87°，處理20S以及60S的效果區(qū)別不大均為49°左右，但是親水性有一定程度的降低。同時(shí)，在CCD下處理后的PET薄膜與處理前的表面形貌沒(méi)有發(fā)生改變，證明等離子體對(duì)被處理材質(zhì)有著明顯的活化作用。</p><p>　　圖4.5 硅油涂層薄膜處理結(jié)果</p><p>　　對(duì)覆蓋有硅油涂層的塑料薄膜進(jìn)行

82、處理，其接觸角由97.03°降為67.77°，并且處理時(shí)間加長(zhǎng)后處理效果不變。</p><p>　　以上實(shí)驗(yàn)證明氬等離子體對(duì)于材料有著明顯的表面活化作用，經(jīng)過(guò)短時(shí)間的處理后就產(chǎn)生了明顯的活化效果。</p><p>　　圖4.6 對(duì)普通色塊處理結(jié)果</p><p>　　當(dāng)對(duì)于普通打印色塊進(jìn)行處理時(shí)，由于未經(jīng)極板引流生成等離子炬，等離子體在噴口含量較

83、低，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間處理效果仍不明顯。</p><p>　　4.3經(jīng)極板引流后等離子炬對(duì)印刷品表面處理</p><p>　　安裝極板后由于加工精度原因，對(duì)于引流出的等離子炬的的放電狀態(tài)以及溫度控制較困難，所以選用墨層較厚的絲網(wǎng)印刷品進(jìn)行處理。</p><p>　　圖4.7絲網(wǎng)色塊處理</p><p>　　如圖的處理結(jié)果，經(jīng)處理后的絲網(wǎng)印刷墨層有一定程

84、度的去除，處理效果較為明顯。</p><p>　　由于電極加工精度不高，處理過(guò)程中大量發(fā)生不穩(wěn)定的弧光放電，且等離子體溫度過(guò)高，圖中處理后的氣泡顯示油墨有融化、沸騰、蒸發(fā)的痕跡，墨層厚度有明顯減少，部分油墨被蒸發(fā)去除；但同時(shí)紙張纖維有明顯的燒灼痕跡。</p><p>　　5 實(shí)驗(yàn)裝置及工藝方案的改進(jìn)意見(jiàn)</p><p><b>　　5.1電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化<

85、;/b></p><p>　　由于電極結(jié)構(gòu)采用醫(yī)用不銹鋼針，其表面鍍有涂層，以及導(dǎo)電性導(dǎo)致放電效果不佳，可選用定制銅管作為針電極，同時(shí)切割銅管作為環(huán)電極。銅管作為針電極時(shí)可打磨成平頭，同時(shí)與介質(zhì)管緊密貼合，這樣可以保證電極的同心度，確保氣流穩(wěn)定，同時(shí)也便于引流極板安裝。</p><p>　　5.2噴槍零件的可更換設(shè)計(jì)</p><p>　　由于經(jīng)過(guò)放電后，針電極

86、容易受熱變形，而介質(zhì)管也容易變脆破裂從而影響實(shí)驗(yàn)效果，在保證同軸心、氣密性以及導(dǎo)電性的前提下可設(shè)計(jì)可更換介質(zhì)管、針電極以及環(huán)電極的零件結(jié)構(gòu)；甚至可以更換零件規(guī)格大小以實(shí)現(xiàn)更好的放電效果。</p><p>　　5.3可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的自由度以及調(diào)節(jié)精度優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p>　　增加可調(diào)結(jié)構(gòu)的自由度，可安裝套筒等部件確保玻璃管以及環(huán)電極位置調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，在升降臺(tái)添加齒輪齒條機(jī)構(gòu)以及標(biāo)尺，可以增加

87、其可操作性。加裝XYZ位移臺(tái)調(diào)節(jié)引流極板位置可進(jìn)一步避免弧光放電以及不均勻放電，更好的控制溫度避免灼傷待處理表面。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　常壓冷等離子技術(shù)在許多方面應(yīng)用十分廣泛，其在印刷領(lǐng)域的應(yīng)用具有良好的前景。根據(jù)常壓冷等離子的放電形式、工作氣體等特征，根據(jù)印刷品表面處理的溫度處理精度的要求設(shè)計(jì)工藝方案、確定裝置結(jié)構(gòu)；并制

88、作出實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)中優(yōu)化裝置結(jié)構(gòu)以及參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了常壓冷等離子體的生成，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了常壓冷等離子體對(duì)于承印物表面的影響、以及通過(guò)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)直接脫墨的可能性。</p><p>　　（1）通過(guò)設(shè)計(jì)制作了三種不同結(jié)構(gòu)的介質(zhì)阻擋放電形式的等離子噴槍，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的介質(zhì)阻擋放電。</p><p>　?。?）通過(guò)引流極板等輔助裝置實(shí)現(xiàn)了等離子炬的生成。</p><p>　?。?/p>

89、3）制作箱體并連接氣路管線，搭建了完整的具有一定可調(diào)節(jié)性的可進(jìn)行表面處理實(shí)驗(yàn)的冷等離子體發(fā)生裝置。</p><p>　　（4）通過(guò)示波器、萬(wàn)用表以及光纖光譜儀檢測(cè)了高頻高壓電源以及等離子炬的參數(shù)及光譜，結(jié)果顯示裝置能夠持續(xù)產(chǎn)生密集的有一定純度等離子氣體，參數(shù)較為穩(wěn)定。</p><p>　　（5）進(jìn)行了一系列的表面處理實(shí)驗(yàn)以及被測(cè)樣品性能的測(cè)試，探究了等離子體對(duì)于承印物以及承印物表面油墨的影

90、響。常壓冷等離子體對(duì)與承印物表面有著明顯的活化作用，有一定的物理刻蝕現(xiàn)象；經(jīng)過(guò)處理后的樣品親水性明顯提高。被處理的油墨有著一定的蒸發(fā)現(xiàn)象，油墨有著一定程度的去除；但溫度的控制難度較高，易燒灼紙張。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 孟慧慧. 辦公廢紙和廢雜志紙的脫墨研究[D].北京：北京工商大學(xué)，2010，5</p>

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100、<p>　　大學(xué)四年光陰轉(zhuǎn)瞬即逝，在這最后幾個(gè)月的時(shí)間里，通過(guò)劉壯老師的細(xì)心指導(dǎo)，以及我們同組的同學(xué)王文治、袁燕、陳翠英、齊勃文、馮秀萍、白曉紅、張嘉玲、趙云瑩、劉曉雯以及其他同學(xué)的幫助下，完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)工作過(guò)程中，劉壯老師對(duì)我們不斷的提出了更高的的要求，當(dāng)我在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到困難時(shí)，又和我們共同探討，共同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，給予我們建議，讓我們?cè)谡麄€(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中收