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基材处理系统的制作方法

2023-08-30 18:06:12 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种适于处理制品的系统。本发明尤其涉及一种等离子体处理系统,所述系统可以将至少一种处理或功能性涂层施加到基材或制品上。


背景技术:

2.织物、材料或纺织品在全世界日常生活中有着广泛应用。通常,织物制造用于服装,但在其他应用中可能具有广泛的用途。根据纺织品的应用,纺织品可发挥许多所需的功能。因此,通常需要施加功能性涂层、聚合物涂层、薄膜或进行其他处理工艺。
3.其他可以制成织物的制品是商品,例如背包、雨伞、帐篷、百叶窗、屏风、遮篷、挂毯、家用纺织品、睡袋等。织物也用作过滤介质制品以例如,用于加热、绝缘、通风或空调系统或用于排气过滤器、柴油过滤器、液体过滤器、医疗应用的过滤介质等。通常,绝缘材料是无纺的、针织的或以其他方式形成的材料,这些材料具有规则纤维结构或规则纤维排列。本发明的方法和工艺适用于可用于这些应用的所有此类织物或基材。
4.可以为等离子体的电离气体用于材料表面的处理、改性和蚀刻的使用在织物领域内已经非常成熟了。基于真空的等离子体和接近大气压的等离子体已被用于从塑料包装到无纺布材料和纺织品的材料表面改性,等离子体用于通过来自等离子体中的驻留电子与等离子体的中性或其他气相成分之间的相互作用来提供在等离子体内形成的大量的活性化学物质的来源。通常,负责表面处理工艺的活性物质具有如此短的寿命以致于必须将基材1置于等离子体内,这可称为“原位”等离子体处理。在该工艺中,基材一起存在于与等离子体接触的处理室内,以便等离子体的短寿命活性化学物质能够在衰变机制前与基材反应,例如复合、中和或辐射发射可使计划的表面处理反应无效或抑制这种反应。
5.除了基于真空的等离子体之外,还有多种在大气压或接近大气压下工作的等离子体。包括有介质阻挡放电,其在供电电极和/或接地电极放置了电介质薄膜或覆盖物;电晕放电,通常涉及电线或尖头电极;微空心放电,由一系列紧密堆积的空心管组成,这些空心管形成射频电极或接地电极以产生等离子体。这些装置可以使用流通式设计,它由平行放置的屏蔽电极组成,其中通过气体通过两个或多个屏蔽电极产生等离子体;等离子体射流,其中氦气的高气体分数与电力和紧密的电极间隙一起使用,以形成无电弧、非热等离子体;和等离子炬,它使用在两个插入的电极之间有意形成的电弧来产生极高的温度,用于烧结、陶瓷成型和焚烧等应用。
6.使用大气压气体产生等离子体为处理大型或高容量基材,例如塑料、纺织品、无纺布、地毯和其他大型柔性或非柔性物体,例如,飞机机翼和机身、船舶、地板结构和商业结构,提供即为简化的装置。使用基于真空的等离子体处理这些基材是复杂、危险的并且通常非常昂贵。在大气压或接近大气压下操作的等离子体的现有技术也限制了使用等离子体来处理这些商业上重要的基材。此外,在大气压或接近大气压下操作的等离子体仍然受到使用在其中产生等离子体的处理室的限制,这再次可能降低具有商业重要性的基材的生产率。
7.在us 7288204 b2中公开了一种已知的大气压等离子体室,其中教导了一种用于产生大气压辉光等离子体的方法。该方法利用处理室内的等离子体处理并将气体吹入室内。这种方法在室外使用时存在许多功能问题。
8.其他腔室等离子体处理方法也是已知的,并且由于腔室的尺寸以及施加方法的原因,通常会限制可以在单个处理步骤中处理的基材的体积。
9.其他已知的等离子体处理设备包括等离子体炬,但是这些设备通常对大多数材料是破坏性的,因为在使用过程中炬可以达到高达5,000℃至高达28,000℃的温度。这些设备通常用于焊接、切割或其他工业目的,并且通常在基材处理中的应用有限,但可以根据正在处理的基材和所需的处理来使用。
10.在整个说明书中对现有技术的任何讨论都不应被视为承认此类现有技术是广为人知的或构成该领域公知常识的一部分。


技术实现要素:

11.待解决的问题
12.提供一种提供改进的处理工艺的系统可能是有利的。
13.提供一种具有可移除电极的等离子体处理系统可能是有利的。
14.提供一种可以沉积纳米粒子涂层的系统可能是有利的。
15.提供一种利用等离子体聚合的改进的沉积系统可能是有利的。
16.提供一种模块化的系统可能是有利的。
17.提供大气等离子体处理可能是有利的。
18.提供一种可以在大气中处理材料和基材的系统可能是有利的。
19.提供一种可以在开放大气条件和压力下使用的系统可能是有利的。
20.提供一种可以在相对高于当地大气压的压力下工作的等离子体处理系统可能是有利的。
21.提供一种具有改进处理速度的系统可能是有利的。
22.提供一种能够保持内部压力和/或流体的模块化系统可能是有利的。
23.提供一种可施加至少一种涂层或处理的处理模块可能是有利的。
24.提供一种改进的单体等离子体聚合系统可能是有利的。
25.提供一种对制品进行处理的处理系统可能是有利的。
26.本发明的一个目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点,或者提供一种有用的替代方案。
27.解决问题的方法
28.第一方面,可以提供一种用于处理物制品的系统。所述系统可以包括适于容纳局部大气和内部压力的段,所述内部压力可以在90kpa至110kpa的范围内。所述段可以包括具有一对电极的模块。可以设置一歧管,用于将流体输送到这对电极;并且其中电极适于在从歧管输送而来的流体沉积到制品上之前激励所述流体。
29.优选地,所述段还包括偏压装置,所述偏压装置可以吸引由电极激励的流体。优选地,模块可以连接到可以与流体储存器流体连通的共轨。优选地,所述共轨还包括为模块供电的电连接。优选地,所述共轨可适于与模块配合并且可释放地将模块固定在期望位置。优
选地,排气系统可以设置在模块的相对下方,从而可以收集未沉积到基材上的至少一部分被激励的流体。优选地,所述系统还可以包括用于引导与模块相邻的基材的系带系统。优选地,所述歧管包括多个入口歧管,入口歧管可以包括用于输送流体的多个孔。优选地,导管可以延伸到入口歧管中。优选地,所述系统还可以包括雾化器、蒸发器和气雾器中的至少一种。优选地,这对电极可以涂覆有电介质材料。优选地,所述系统可以包括至少两个段,其中每个段可以在密封处连接到相邻的段。优选地,入口密封件可安装在段上并且适于将所述段密封于外部大气中。优选地,系统的内部压力可以通过从模块引入流体而相对于环境大气增加。优选地,当流体可以被激励时,可以在电极之间形成等离子体。
30.在本发明的上下文中,词语“包含”、“包括”等应被解释为包含性的,而不是它们的排他性意义,即“包括,但不限于”。
31.本发明将参照所描述的或与背景技术相关的技术问题中的至少一个来解释。本发明旨在解决或改善上述技术问题中的至少一个问题,并且这可以产生本说明书所定义的并参考本发明的优选实施例进行详细描述的一种或多种有益效果。
附图说明
32.图1示出了用于处理基材的系统的实施例的等距视图;
33.图2示出了用于施加涂层的等离子体系统的实施例的局部侧视图;
34.图3示出了用于处理制品的系统的实施例的俯视图;
35.图4示出了系统的实施例的一段的等距视图;
36.图5示出了系统的一段的实施例的俯视前视图;
37.图6示出了包括模块阵列的段的实施例的正视图;
38.图6a示出了用于处理基材的系统的另一个实施例;
39.图6b示出了连接到偏压板阵列的提升系统的实施例;
40.图7示出了可以安装在一个段中的模块阵列的实施例的等距视图;
41.图8图示了连接到流体导轨的阵列中的多个模块的实施例的等距视图;
42.图9示出了与共轨通信的模块阵列的实施例的俯视图;
43.图10示出了排放板上方的阵列中的多个模块的实施例的等距视图;
44.图11图示了连接到流体导轨的阵列中的多个模块的实施例的等距视图;
45.图12图示了阵列中的多个模块的实施例的等距视图;
46.图13示出了用于处理制品的模块阵列的实施例的侧视图;
47.图14示出了没有外壳的段的实施例的剖视图,其示出了排放板和模块;
48.图15示出了可以安装在系统内的模块的等距视图;
49.图16示出了模块阵列的一部分的等距视图,其中一部分歧管带有连接套管;
50.图17示出了模块的一部分的等距视图,其中歧管的一部分被移除;
51.图18示出了可以安装在用于形成等离子体的段中的电极阵列的实施例的截面图;
52.图19示出了模块的实施例的一部分,其中可以看到电极和入口歧管安装在歧管块中;
53.图20示出了与图19所示的实施例类似的实施例,其中去除了电极;
54.图21示出了歧管块以及用于电极和入口歧管的密封件的实施例的立体图:
55.图22示出了系统的前剖视图,其中示出了系带系统;
56.图22a示出了系带系统的实施例的立体图,所述系带系统可用于移动基材通过所述系统;
57.图22b示出了图22a的实施例的另一视图;
58.图23示出了具有入口密封件和用于基材的内部调节装置的系统的实施例的立体图;
59.图24示出了与图23中所示的视图类似的视图,但是已经移除了段的外壳;
60.图25示出了处于闭合构造的密封件和调节装置的实施例的侧视图;
61.图26示出了与图25所示类似的密封件和调节装置的实施例类似的实施例,但处于打开构造;
62.图27示出了可用于密封一段的一对辊的实施例的透视图;
63.图28示出了安装到段的一对辊的实施例的立体图;
64.图29示出了可用于清洁模块的电极的清洁工具的实施例;
65.图30示出了与模块的多个电极接合的清洁工具的实施例;
66.图31示出了与多个电极接合并且已经移动并清洁电极的一部分的清洁工具的实施例;
67.图32示出了由第一部分和第二部分形成的歧管块的实施例;
68.图33示出了图32的实施例的另一个立体图,其中没有连接电极和歧管;
69.图34示出了两部分歧管块的第一部分的实施例;和
70.图35示出了图32的实施例的截面侧视图。
具体实施方式
71.现在将参考附图和非限制性示例描述本发明的优选实施例。
72.部件列表
73.1 基材
74.10 系统
75.11a 系统入口
76.11b 系统出口
77.12卷绕机/退绕机
78.15 段
79.18 模块阵列
80.20 模块
81.25 框架
82.35 电极冷却系统
83.37 流体输送系统
84.40流体收集系统/再循环系统
85.50 高压区域
86.55 低压区域
87.60 注射组件
88.70 共轨
89.71 界面
90.72 第一流体通道
91.74 第二流体通道
92.76 连接通道
93.77 空腔
94.78 端口
95.80 第一区域
96.82 第二区域
97.84 第三区域
98.90 局部区域
99.95 反应间隙
100.101 电极
101.102 芯
102.103鞘
103.104 电极通道
104.105 电极歧管密封件
105.106 等离子体区域
106.107 歧管
107.108 歧管块
108.109 入口歧管
109.110 内部歧管
110.111 内部歧管密封件
111.112 歧管出口
112.114 对准装置
113.118 歧管流体连接器
114.119 流体密封装置
115.120 歧管电连接器
116.121电极电连接器/母线
117.122 歧管安装件
118.123 歧管端部盖
119.138 模块支架
120.140 电极支架
121.142电极凹部
122.144 突起
123.146 歧管支架
124.148 歧管凹部
125.150电极部分
126.152 端部
127.154密封件
128.156 密封装置
129.160 模块外壳
130.162 侧面
131.164 底部
132.166 堰
133.168 对准端口
134.170 唇部
135.174 电极孔
136.176 歧管孔
137.180 调节装置
138.181 驱动装置
139.182 引导辊
140.184 第二辊
141.186 调节辊
142.188 导向辊
143.189 调节装置安装座
144.190 清洁工具
145.192 主体
146.194 突起
147.196 刮擦边缘
148.200 外壳
149.203 前壁
150.205 顶部
151.207 侧部
152.209 分段部
153.210 底部
154.215 凹部
155.220 外壳支撑件
156.225 支架
157.250 偏压板
158.255 偏压支撑件
159.257 凸缘
160.260 偏压支撑件端部
161.300 密封腔
162.305 密封件
163.310 密封装置
164.315 唇部
165.320 相应表面
166.325 铰链
167.330 内部入口密封件
168.331 外部
169.332 隔膜
170.334 压力元件
171.336 偏压室
172.338 壁
173.339 内部
174.340 辊
175.345 盖体
176.347 外壳
177.350 排气板
178.355 排气阵列
179.360 排气系统
180.370 排气阵列连接
181.380 组合排气
182.400 系带系统
183.401 主体
184.405 夹具
185.410 细长连接元件
186.415 支撑杆
187.418 支点
188.420 致动器
189.422 主体致动器
190.425 止动器
191.500 提升系统
192.505 提升装置
193.510 提升装置构件。
194.系统
195.本文描述了一种等离子体系统,所述系统可用于为材料提供涂层或处理材料。更具体地,系统10可以在处理如图1所示的基材1或材料片方面具有特别的效用。系统10也可以处理不是基材1的其他制品。因此,它不限制所述系统仅用于基材的处理1。
196.术语“织物”、“纺织品”或“基材”可包括任何非织造纺织品以及机织或针织纺织品,这些材料可制成制品,例如服装制品;用于日常生活、工业环境、个人防护设备(ppe)、运动休闲环境和用于织物或纺织品的其他常见用途。为简单起见,术语“织物”和“纺织品”在本文中可称为“基材”。基材可以包括任何可以被处理的平面材料。可选地,在进一步的实施例中,可以用在传送带或类似运输设备上处理的颗粒材料或物品代替基材1,这些材料或物品在食品加工或医疗器械的制造中可能特别有用。
197.参照图1,示出了适于处理基材1的系统10的实施例。示出的系统包括用于处理基
材1的多个处理模块20。尽管待处理的一卷基材1示出为安装在系统10的一侧,所述系统可以是在线系统,其允许连续处理而不仅仅是成批处理。系统10由固定在一起以形成处理室的一个或多个段15形成。每个段15可容纳一个或多个模块20、共轨70、排气系统350和可用于支撑共轨70的框架25。基材1的处理受模块20的影响,系统的每个处理段15可容纳一个或多个模块20。模块20具有处理面,所述处理面可用于通常使用大气等离子体来处理基材和制品。如果模块20用于形成等离子体,则模块20包括多个电极101和流体输送系统37。流体输送系统37可以是歧管107的形式,歧管107连接到段15内的共轨。例如,流体输送系统37可以包括用于电极101的等离子体气体输送系统和流体冷却系统。共轨可在段15内延伸并且联接到一个或多个流体供应源和电源。模块20可以是以下中的至少一种:淋浴头模块、喷雾模块、沉积模块、加热模块或任何其他处理模块。每个模块20可以可移除地安装在系统10中并且用于预处理、处理、涂覆、覆盖、加热、收缩、染色、辐射、沉积、激活或对基材1执行任何期望的处理过程。功能性涂层可以由模块施加,诸如uv反应特性、反射特性、发光涂层特性、抗水特性、防水特性或其他纺织领域可能已知的功能或视觉特性。
198.基材1处理可涉及物理改变、化学改变、涂层、膜的施加、表面活化、灭菌、聚合或其他所需的处理过程。系统10可以包括任何数量的模块来执行所述处理。
199.模块20优选地包括模块外壳160、歧管107和至少一个电极101。更优选地,模块20包括多个电极101,多个电极101是射频(rf)和接地电极,或正负电极101的组合。
200.流体可以通过共轨70提供给歧管107。流体可以包括以下至少一种流体:前体气体、单体、溶胶-凝胶、纳米粒子溶液、含有纳米粒子的流体、输送气体、处理化学品、处理化合物、疏水流体、亲水流体、颜料、染料,作为消毒剂,或供应到基材1的预定的任何其他流体。
201.电源可以直接与模块20耦合,或者可以连接到共轨70以向模块20供电。每个模块20可以根据需要被系统10的用户激活、停用、改变或以其他方式操纵,以用于所述的处理工艺。电源可用于向电极提供所需的功率、频率和电压。
202.可选地,可以使用多于一个电源,第一电源可用于撞击等离子体,第二电源适于维持已被撞击的等离子体。通过这种方式,第一电源可以适于输送相对于第二电源而言更高的电压,反之亦然。
203.电极101可由芯102、鞘103和通道104形成。芯102是导电材料,例如铜或不锈钢,而鞘103是电介质材料。芯102可以是任何导电材料,其能够承受加热到大于或等于在等离子体区域106中形成的等离子体的温度。所选择的鞘103由能够电介质材料形成,电介质材料可包围或封装芯材料,以减少电弧,以及有助于稳定在等离子体区域中形成的等离子体。基材1被示为在模块20和偏压板250之间相对地通过,偏压板250可以处理基材1。应当理解,等离子体可以不与基材1直接接触以处理基材,以及电离气体,分馏的单体、聚合物和单体可以被推向或流向基材1以沉积在其上,或者可以与基材1相互作用。
204.没有电荷来电离输送气体,电离气体可以在相对较短的时间内,通常在几秒到几分的时间内,返回到不带电状态,在另一个实施例中,模块20和基材之间的距离在20mm到0.1mm之间,但更优选地在10mm到1mm之间,使得随着基材1相对于模块20移动。模块的模块外壳160可以用于将基材1支撑在电极上方或悬挂在电极上方,而不是将基材悬挂在模块20的所有组件上方。
205.系统10内的所需温度可以在0℃至70℃的范围内,但更优选地在0℃至40℃的范围内。系统段15内的温度优选低于40℃。相对于较高温度的涂层,降低段15内的温度可以允许赋予改进的涂层。改进的涂层可能与涂层的最终功能和/或涂层的厚度有关。例如,当将涂层施加到基材上时,基材的温度通常优选为大约0℃至35℃,因为这可以通过等离子体工艺增加涂层的沉积速率,和/或改善最终所施加的涂层的功能。
206.在另一个实施例中,当基材温度大于60℃时,可以改进功能性,但是相对于以低于35℃的基材温度施加的涂层而言,涂层厚度可能会减小。
207.优选地通过冷却电极101和/或偏压板350和/或系统段15的气氛来控制基材温度。优选地,对于理想的涂层厚度和功能而言,基材的表面温度小于100℃。在另一个实施例中,对于预定的前体或期望的功能而言,基材温度可以超过100℃。
208.可选地,可以在芯周围设置空气间隙或流体间隙,这可以有助于电极101的冷却和电介质特性。例如,空气或惰性气体可以用作冷却流体,其可以在电极芯102和鞘103之间通过。在另一实施例中,电极101设置有一个或多个流体冷却通道或用于冷却电极101的冷却通道。电介质可以包括诸如pet、pen、ptfe的材料或陶瓷,例如二氧化硅或氧化铝。在至少一个实施例中,电极形成有氧化铝鞘103。
209.虽然电极鞘103可以是矩形形状或圆形形状,但是芯102可以是任何预定的形状,其可以对应于或可以不对应于电极鞘的形状。例如,电极101可以是具有矩形鞘横截面的刀片型电极101,然而芯可以是圆形或任何其他预定形状。流体导管可以具有足以有效地冷却电极101的任何预定截面,并且可以包括诸如规则形状、正弦形状或波形形状的截面的形状。不管芯102的横截面如何,鞘的一般形状可以限定电极101的类型。
210.优选地,电极101具有均匀的间距,使得在使用期间不太可能发生电晕放电,这会损坏电极101。间距可以具有最大距离,从而可以形成期望的等离子体密度。此外,优选地,电极101包括均匀的直径或横截面积。
211.电极101之间的空间可以称为反应间隙95,其中可以观察到电极之间的单体和等离子体的反应,或者发生聚合反应。一个或多个等离子体区106在反应间隙95内形成,并且可以填充整个反应间隙95或其一部分。
212.歧管出口112可以装配有密封装置以停止或限制流体经由出口112的流动。这在系统10紧急停止的情况下可能是有利的,因为密封装置可以防止进一步输送流体并含有潜在的易燃流体或危险化学品。密封装置可由与模块20连接的控制器致动,或者如果系统10紧急停止,则密封装置可在没有电流的情况下移动到密封位置。密封装置可致动,以开大或限制流体流动,从而更好地控制至基材的流体输送。可选地,歧管出口112可以装配有喷嘴、格栅、网或固定的限流器装置以控制流体的流动。还可以通过腔室116内的内部压力或来自流体入口107的压力来增加或减少流体的流量。还可以向模块20设置压力阀,以增加或减小内部压力,这有助于控制用于处理的流体的流速。或者,流体入口107与歧管107耦合,歧管107可经由模块外壳160内的流体导管110分配流体。流体导管可与一个或多个腔室116流体连通,这可允许更有效地分配流体。歧管107可适于向腔室116或直接向歧管出口112提供多于一种的流体。
213.可选地,流体储存器(未示出)可以安装到模块20,所述模块填充有所需流体,例如处理流体或染料。然后可以允许所需流体从流体储存器流过模块20并且经由歧管107提供
给基材1。流体储存器可以是可安装的流体罐,其可以用于处理处理并且可以容易地在处理之间或处理期间交换或替换。流体储存器可以类似于流体供应器,因为它可以向模块20提供流体,并且可以在使用时填充储存器使得处理不需要停止。应当理解,一些模块20可以装配有多个安装装置以允许将一个以上的流体储存器安装到模块20上。这对于在应用到基材1之前需要马上减小混合的流体而言,这可能是特别有利的。
214.流体储存器的安装位置可以是键配合,使得只有预定的储存器连接器可以与模块20配合,这可以防止用户安装不与预定模块20一起使用的流体。例如,染色模块20可能不允许功能性涂层化学流体储存器与模块20一起安装。可选地,可以使用钥匙将流体储存器锁定到模块20上,这也可以提供进一步的安全装置,可以防止安装不与模块20一起使用的流体储存器。此外,可以使用钥匙来锁定和/或连接流体供应源与流体输送系统37的其他部件。可选地,储存器可以配备rfid或类似的认证方式,可以用系统记录以验证储存器是否被授权配合。
215.流体日志也可用于记录从特定流体储存器进入系统10的流体量。通过这种方式,可以监控使用的流体量,并可以触发给予用户的提醒或其他通知,以确保在清空之前或剩余库存低时更换流体储存器。优选地,库存中的流体储存器的数量也可以被系统记录,并且可以基于流体的历史消耗来触发自动重新订购,或重新订购更多流体的通知。例如,如果系统10在前30天平均每天使用5升流体,则系统可在重新订购流体在预定阈值内的提前期发出通知。例如,如果订购更多流体储存器的当前提前期是5个工作日,则系统可以适用于基于所述已知信息发出警报或警告。或者,系统10可在供应用完前数天或数周触发警报以确保系统可保持运行。
216.在另一个实施例中,所述系统可以适合于记录或确定处理过的基材1的长度,或由所述系统处理的制品的数量。这可以帮助审核由系统10处理的货物。可选地,系统可以适于识别系统内的预定材料并且仅当待处理的预定材料被识别为在系统内时才激活处理模块。这可以减小对基材或制品进行不正确处理的可能性。
217.在至少一个实施例中,当流体离开所述出口112时,歧管出口112可赋予流体所需的效果。每个歧管出口112可包括适于以所需方式分配流体的喷嘴,或可被配置为类似于流体注射器的功能。例如,从歧管出口112释放的流体可以是雾、流、汽化、气雾化、脉冲流体释放、珠粒、液滴或流体的任何其他喷射或释放。最优选的是,歧管出口112适于将流体均匀地分配、喷射、分配或以其他方式提供到基材1表面。如果存在基材表面1有不均匀涂覆的应用,则模块20可适于提供所述不均匀涂层。
218.至少一个模块20的外壳160优选地成形为允许相邻地安装另外的模块20。每个模块外壳160可以装配有安装装置以允许模块的相邻安装和安装到系统10的框架(未示出)。或者,安装装置可用于以期望的方式将模块安装在系统10中。
219.模块外壳可以固定到模块20内部的机架上。可在不需要从系统上卸除模块的情况下接触到外壳160部分。这可以允许更换内部组件,例如加热元件、电极或块。此外,如果多个模块以模块系列相邻安装,则外壳的部分可以是可移除的。这可以允许电极101安装或加热元件安装在外壳被移除的区域处或附近。
220.可通过流体输送系统37赋予所需的流体流动,以将流体提供给电极并随后提供给基材。可选地,可以调整流体输送系统以将波形或波流赋予正在输送至模块20的流体,这可
以有助于流体向等离子体区域106的期望流动。可以在流体流动中使用声波传递这样的波。优选地,流体出口112或流体导管110可用于赋予所述期望的流体流动。优选地,如果流体从模块排出,则流体具有层流。
221.如上所述,如果流体输送系统37包括腔室,则腔室可以成形为向经由出口112模块20喷射的流体赋予期望的流体流。期望的流可以是例如湍流或层流。优选地,如果流体从模块中排出,则层流可能是优选的以更有效地处理基材。优选地为每个模块20提供多个歧管出口112以适于释放流体,然而根据模块20的功能,单个出口112可能是期望的。本文将参考包括多个歧管出口112的模块20。
222.在另一个实施例中,歧管可包括分散板而不是一系列歧管入口。板(未示出)可用于将输送气体或任何其他所需流体分配到电极101,使得输送气体和/或流体可用于处理基材1。优选地,可以使用电极或孔的阵列,其对齐以允许将流体有效地分配到等离子体区域106。
223.分散板可以是以下中的至少一种形式;包括多个孔或通道的格栅、网或片,流体可以通过这些孔或通道从歧管107排出。如果所述板是线性分散板,则所述板可以相对平行于电极101的平面安装。孔的阵列可以对应于要赋予基材1的期望的沉积图案。板可以包括均匀的孔,或用于均匀地分布来自歧管块108的流体的预定的孔阵列。由电极101形成的每个区域106可以在使用期间选择性地打开或关闭以允许不同的聚合速率或不同的聚合效果。还可以选择性地关闭经由歧管提供的流体,或者可以打开、关闭、扩张或以其他方式限制歧管的孔112,以仅允许向等离子体区域106或电极101提供预定体积的流体。
224.待处理的基材1可以是例如纺织品、织物、织造材料、非织造材料、箔、聚合物、片材或任何可以以片材形式提供给系统的所需材料。当基材1通过系统10时,基材可以由系统10的至少一个模块20处理和/或处理。
225.传统的等离子体处理设备通常需要真空室或待处理物体的室。此外,在非真空室或不在真空室内的区域中使用等离子体存在许多问题。一个这样的问题是在不存在真空的情况下会出现均匀分布其中包含的输送气体和单体。另一个问题是将流体引入等离子体区域106或反应区106,这可能导致危险/不希望的分子聚合或分子电离,这可能会损坏正在处理的基材1或影响处理质量。相比之下,系统10优选地适于在大气条件和/或高于大气压的正压条件下产生等离子体。例如,系统内的大气压可以在1个大气压(大约100kpa)到1.1个大气压(大约115kpa)之间。可以在内部使用其他压力,但其他压力优选处于或接近大气压。在另一个实施例中,系统内的内部压力在98%大气压至105%大气压的范围内。在进一步的实施例中,系统腔室内部的压力可相对于系统的外部大气压力增加0.5%至2.5%之间。
226.还应当理解的是,系统10的内部压力可以在95%大气压到105%大气压之间的范围内(大约95kpa到105kpa),或更优选地在98%到102%大气压(大约98kpa到102kpa)之间的范围内。也可以使用高于1个大气压的其他压力以允许相对于系统外部更高的内部压力。可能期望系统的内部压力相对高于环境大气的压力,使得流体可能从系统内部的高压区域流到系统外部的低压区域。通过这种方式,分布在系统10内的流体可以更纯净,外部或不受控制的流体进入系统的可能性降低。虽然需要更高的压力,但也可以将流体供应到局部区域90而不将系统段与环境大气密封并保持所需的流体纯度或质量。
227.模块
228.模块20包括容纳电极101的模块外壳160。模块外壳160优选为u形,类似于图17或18中所示的形状,或者形成有至少一个开口侧,使得来自歧管107的流体可以提供给基材1。模块外壳可以包括侧壁162、底部164、在侧壁和/或底部中形成的多个堰。还可以在至少一个侧壁内设置对准端口168,其可以用于确保入口歧管109对准装置114与对准端口168对准。对准装置114和对准端口可以适于接收一细长元件,细长元件可用于推动入口歧管109与对准端口168成对准关系。类似地,电极也可形成有对准端口(未示出)并且如果其不是圆形的或类型的规则几何形状,则可用于对准电极。模块外壳160优选地由非导电材料形成或接地以减少潜在的电弧放电。
229.歧管107包括至少一个歧管块108和多个入口歧管109。入口歧管可以是纵向管,在每根管中具有一个或多个孔112以允许分配流体。一个或多个孔112可以是以下中的至少一种:均匀间隔、均匀大小、不均匀大小、根据预定图案或阵列设定大小、不均匀间隔或不均匀大小。可选择孔112以确保流体从歧管均匀地流动至电极101。孔112可为规则间距、不规则间距、均匀孔直径或具有不同的孔直径或横截面积。孔112可以是任何预定的或期望的形状以赋予期望的流体流动。孔也可以在至少一侧被斜切或倒角以从入口歧管109传递流体流。
230.每个入口歧管109管的尺寸可以均匀的,或者可以不均匀的以帮助模块内的期望气体流动或流体运动。入口歧管109的通道可适于接收内部歧管110,所述内部歧管110是穿孔的或包括多个孔,这些孔可用于用流体填充入口歧管109,使得流体的分布相对更均匀地分布。内部歧管110的孔112可以优选地设置为面向入口歧管109的一个或多个内壁。入口歧管可以从第一歧管块108延伸到第二歧管块108。每个歧管块可以是适于将流体供应到入口歧管109并且可以允许流体再循环或传递到再循环系统,特别是用于电极101的冷却系统。
231.可选地,歧管108的尺寸设计成使得相应的歧管管可以安装在等离子体区域的相对下方,使得流体可以被引导到等离子体区域中。流体的聚合、活化、固化或反应可发生在电极101之间的等离子体区域内。
232.入口歧管109和电极101的横截面积可以是独立的,但优选地可以间隔开以允许歧管孔将流体引导至电极101之间的区域。
233.可选地,电极101设置在同一平面内。可选地,歧管可以设置在同一平面内,或者可以交错以允许将流体充分注入电极101。
234.歧管块108流体连接器允许流体从共轨输送到模块20。如果模块20从共轨移除,共轨70适于密封共轨70的流体端口78。共轨70还具有连接装置或端口以允许通过歧管电连接器120进行电连接。
235.歧管流体连接器118或歧管107的插口可装配有流体密封装置119,其可用于防止共轨70和歧管块107之间的流体泄漏。电连接器120也可装配有绝缘装置,减少发生电弧的可能性。
236.在另一个实施例中,系统10设有预处理模块20,所述预处理模块20可以在用聚合物、纳米颗粒或其他涂层处理之前清洁或活化制品或基材的表面。
237.等离子体区域106是其中可以形成等离子体的区域,例如两个电极101之间的区域。应当理解,等离子体区域可以选择性地存在等离子体。基材1的表面可以由等离子体区域106激活,等离子体区域106可以允许改进后续涂层,例如化学或物理涂层的粘附。基材1表面的活化也可改变所述基材1的表面性质。例如,可通过使基材1在电磁场、辐射源、等离
子体场下或附近通过或穿过电磁场、辐射源、等离子体场,或通过使基材1在处理模块20下或上通过,可对功能性涂层进行改性或对基材表面进行改性。模块20优选地由系统10使用并且产生等离子体区域。等离子体区域106可以可选地是等离子体场,其中电磁场以期望的方式影响等离子体区域的等离子体。
238.在至少一个实施例中,优选地,在等离子体区域中产生的等离子体是大气压等离子体辉光(apg)。可以通过将单体引入等离子体区域106来促进apg,或者可以通过将潘宁混合物引入等离子体区域来促进apg。单体可用作低电离流体,低电离流体可与等离子气体形成潘宁混合物的一部分。在一些实施例中,等离子气体是氩气并且选择用于聚合的单体具有较低的电离阈值。
239.可选地,入口歧管109可以被流体喷射器代替并且可以被配置为以期望的间隔分散已知体积的流体。可以使用气体喷射器在电极101附近混合输送气体和前体,输送气体和前体可以是单体或另一种等离子体反应性物质,并确保单体在注入等离子体区域106中时主要呈汽化状态或雾化状态,这可有助于减少系统10中单体积聚。此外,流体注射器的使用可允许选择性处理或涂覆基材1上的区域而不是向基材的整个表面提供涂层1。此外,在某些处理过程中,流体注射器可允许更准确地涂覆或处理基材。
240.由于模块20可以在大气中使用,用于在等离子体区域106中产生等离子体的输送气体可以被泵送到局部区域90(基材和模块之间的区域)预定的时间量,使得在点燃输送气体之前从局部区域90抽空局部大气,使得局部大气分子不被电离或活化。净化系统10的局部大气还可以允许对系统10内的已知物质的高度保证,并且还可以期望允许电离物质的更可预测的相互作用并改善功能性处理特性。
241.涂层的聚合和/或再聚合也可以通过使基材1在等离子体下通过来实现。其他预处理可包括用电磁场处理,或向基材供应消毒剂气体,例如臭氧、环氧乙烷或过氧化氢。有适当的安全措施保障的情况下,系统也可使用其他消毒剂气体。
242.优选地,来自模块20的任何未沉积或未消耗的流体可以被捕获和再循环。回收来自处理模块20的单体、聚合物和流体可以允许将这些流体送回到处理模块20中,使得它们可以被流体收集系统40回收,直到它们被消耗或从系统10中取出。流体收集系统可以包括排气系统和用于所述排气系统的导管,例如排气板350、排气系统360、泵和回收和/或过滤装置、收集容器和任何其他有助于从系统段15收集流体的装置。
243.模块20的电极101可以被充电,使得当在电极101之间或附近提供输送气体时,可以产生等离子体区域106。电极101的频率和幅度将取决于提供给电极101的输送气体和/或取决于待由等离子体区域106处理的基材1。
244.可以将至少一种另外的流体提供给等离子体区域106,其由输送气体携带,或直接注入等离子体区域106。如果另外的流体包括液滴或者另外的流体可以是蒸气,则输送气体和另外的流体的组合可以形成气溶胶。所述另外的流体可以用于处理基材1或将涂层施加到基材1上。另外的流体可以另外包括颗粒和/或纳米粒子,其可以形成以下中的至少一种:离散的纳米粒子簇,纳米粒子在基材上的均匀分散,或可用于形成薄膜。颗粒可以分散在前体中,并且可以均匀分布以允许更均匀的处理。粒径可以在1nm到300微米的范围内,并且可以具有在10nm到250nm范围内的平均粒径。其他粒径也可以分散在前体中,并且可以用于赋予基材功能特性,例如杀生物特性、导电特性、疏水特性、亲水特性、自清洁特性和基材或制
品的任何其他所需特性。
245.在一个实施例中,另外的流体可以是能够在等离子体区域106内聚合的单体。如果向模块20提供输送气体和至少一种另外的流体,则流体优选地以期望的比例混合在一起,从而可以将已知量的其他流体输送到目标制品或基材1。
246.电极之间的距离可以称为放电空间并且限定等离子体区域。放电空间可以在0.1mm到10mm的范围内。容积式气体流速可以在1l/min至50l/min的范围内,但更优选在5l/min至15l/min的范围内。可选地,电极101可以涂覆有薄电介质层而不是具有完全由电介质材料制成的鞘103。电极上电介质层的厚度可以在1μm到1000μm的范围内,但在一个实施例中可以在250μm到500μm之间。应当理解,鞘103从电极101的外表面到芯102的厚度可以在0.1mm到5mm之间,并且完全由电介质材料或电介质材料的叠片或层形成。产生的等离子体的稳定性可能受到电介质表面和电介质厚度的影响。例如,与使用的其他电介质相比,有机电介质,例如pen或pet,可用于提供更好的等离子体稳定性。
247.待处理的基材1或纺织品可以最初设置在由模块20产生的等离子体区域106的外部,并进入由电极101形成的等离子体区域106。基材1优选地与电极101保持预定的距离,或者在一些处理方法中可暴露,以与电极接触。应当理解,电极101可以相对于基材1移动,从而可以将期望的效果赋予基材1。通过这种方式,可对基材的部分进行活化、消毒或用预定的图案或阵列进行处理。
248.流动的流体,优选气体、气溶胶、蒸气和/或液体喷雾/薄雾,可以经由歧管107提供到电极101之间的等离子体区域106以产生等离子体。进入等离子体的流体可以被等离子体分离和/或激发,然后可以流到基材1上。
249.在一个实施例中,可以在电极101之间的最短距离之间形成最密集的等离子体。优选地,在沉积在基材1上之前,来自出口112的流体流流过至少一个密集的等离子体区域。当流体通过等离子体区域106时,流体可以被激发,并且可能被分馏以形成可以聚合形成功能性涂层的反应性物质。
250.可以使用适当的移动设备,例如卷绕机12,将基材1物理地移动通过系统。任何传统的基材1移动设备都可以与系统10一起使用。可选地,基材1可以固定、安装、夹紧、保持或销钉到移动设备上以通过系统10移动。系统10可以配备系带系统400,系带系统400可以接收待处理的基材1并使基材1通过系统10处于预处理位置。或者,系带系统可用于将基材穿过系统10的长度并到达出口密封件305。系带系统400可具有夹具405或其他固定装置以暂时将基材1保持或固定在一个位置,其中它可以被带到系统中的期望位置或密封件305处。应当理解,系统10内的调节装置180或张力装置可以被致动,使得系带系统的路径通常是畅通无阻的,例如,如图26所示。
251.图22a和图22b中示出了另一个系带系统400的实施例。系带系统400包括细长的连接元件410,连接元件410适于配合或附接到基材1,使得系带系统可以移动基材1通过系统10。
252.系带系统400可具有一个或多个致动器420,致动器420可用于延伸元件410的相对位置,使得元件可延伸经过气闸或其他密封机构,以允许基材在不影响系统内部气氛的情况下进行安装。致动器可以固定到系带系统主体401,系带系统主体401适于沿着轨道(未示出)从腔室中的第一位置移动到腔室中的第二位置。优选地,第一位置靠近入口辊或系统的
入口,并且第二位置靠近出口辊或系统的出口。系带系统400优选地具有第一主体401和第二主体401,第一主体401和第二主体401位于腔室的相对侧,并且安装到相应的导轨或轨道上。
253.支撑杆415可以在用于系带系统的导轨或轨道之间延伸以为第一和第二主体提供刚性支撑。主体401可以通过主体致动器422相对于支撑杆415上下移动。支撑杆415可以跨越用于系带系统400的导轨之间。主体致动器422可以安装到支撑杆以移动主体401。
254.致动器420可用于通过支点418相对向上旋转或移动元件410,使得它可安装在导向件中,或越过止动器425。可选地,可使用一个以上的致动器420来实现元件410的期望延伸位置。可选地,元件410可以用夹具405代替或者可以与夹子或其他夹持装置结合使用。
255.门或开口可设置在系统的入口和/或出口中,邻近辊。门或开口可设置在辊系统或外壳中以允许元件410或夹具405穿过以允许操作者安装基材1,同时允许系统10的密封件或辊340闭合,从而防止或减少内部气氛的损失。
256.调节装置180可以设置在基材1的路径内的任何所需位置,并且可以在段15内或可以在段15的外部。调节装置可以适用于将张力施加到基材1上,也可用于将基材1拉过系统,或协助这样做。调节装置180可以装配有至少一个辊,所述辊可以用于向基材1施加张力,所述张力可以在1n到50n的范围内。如果需要,可以施加其他张力,这取决于要处理的基材。例如图25和26中所示的调节装置180优选地用于柔性基材1。引导辊182和第二辊184可定位在调节辊186的任一侧。调节辊186可适于保持对基材1的期望张力并且可用于增加或减少基材1的一部分与基材1的另一部分相关的张力,这在卷对卷系统用非均匀缠绕张力处理基材时可能是有利的。调节装置安装座189可用于安装调节辊186。电机(未示出)可安装到调节装置安装座189上,以驱动调节辊186。导向辊188可设置在调节装置的任一侧180度以将辊引导至系统所需的水平。
257.调节辊186可以适于相对于由引导辊182和第二辊184的轴线限定的平面移位。通过这种方式,调节辊可以设置成相对低于辊182、184,从而使系带系统(图22)可以以大致线性的方式在调节装置辊之间通过。此外,导向辊也可以适于相对于辊182、184移位并且可以在任何期望的方向上移动。导向辊运动可以将基材1与偏压板250和模块20之间的局部区域90对齐。当系带系统400可以在辊之间经过以系牢基材时,这被认为是打开位置,如图26所示。当调节辊186移动到一个位置,所述位置可以将张力施加到系好的基材上时,系统处于闭合配置,如图25所示。可以使用导轨在在打开和闭合位置之间引导调节辊186。辊可以类似于本领域中已知的任何辊并且可以设置有任何预定的涂层或材料。引导辊188可以可选地是弯曲的或“香蕉”型辊,其也可以向基材1施加张力。
258.流体输送系统37用于向共轨70供应流体,流体随后被供应到模块20的歧管107。流体输送系统37可以包括连接到歧管107的流体入口,并且歧管与至少一个流体导管流体连通。供应的一种或多种流体可以连接到流体输送系统37,使得流体可以在被提供到等离子体区域106之前通过流体输送系统37混合。
259.可选地,可以提供多个流体歧管出口112,每个流体出口112用于向等离子体区域106提供离散流体。例如,第一流体出口可以提供输送气体,而第二流体出口可以向等离子体区域106提供单体。当向等离子体区域106供应单体时,上述配置可能是特别有利的。流体可通过歧管块108经由共轨70由模块20接收,以及离开歧管出口112入口歧管110。流体输送
系统可用于提供所需的可用于调节来自模块的流量的流体压力。应当理解,系统1可以适于在处理期间动态地调整压力流速。所需压力可以在预定范围内并且可以是恒定压力或连续压力。出口112可以是流体通道或可以是沿其长度间隔开的多个孔,使得流体(输送气体)通过电极对102、104放电区域从出口112流出,所述电极对102、104可以使气体电离并移动通过局部区域5到达基材1。在电极101之间形成的等离子体可以用于聚合已经提供给等离子体的单体。单体可以在基材表面聚合,使得聚合在聚合时与基材表面形成键。应当理解,一些单体可以在等离子体区域106中、局部区域中和基材1的表面上聚合,使得聚合的单体与基材1的表面键合。
260.在另一实施例中,系统10具有至少一对电极101,这对电极101具有至少一个细长平面表面,其中相应的细长平面表面彼此相邻并平行布置。
261.系统10包括可以向至少一个第一电极101和第二电极101供电的电源。第一和第二电极101可以形成一对电极。冷却系统可以供应具有选定温度的冷却剂源以冷却第一电极和第二电极。流体输送系统37适于通过气体歧管和/或流体导管110向第一电极和/或第二电极供应输送气体源。当输送气体被点燃时,在第一电极和第二电极之间产生等离子体区域106。等离子体区域106由第一电极和第二电极之间的空间限定。电离的或活化的气体可以通常垂直于待处理的基材1的表面离开等离子体区域。等离子区域106可形成大气压等离子体(
±
2%)。偏压板250与模块20的电极101之间的距离可称为局部区域90,或者如果没有偏压板,则基材1和电极101之间的距离可以称为局部区域90。由于用于产生等离子体区域的模块20可以在大气中使用,因此用于在等离子体区域106中产生等离子体的输送气体可以被泵送进入局部区域90达预定时间量,使得在点燃输送气体之前从局部区域90抽空局部大气,使得局部大气流体不被电离或活化。
262.模块20可以装配有至少一个传感器以检测歧管是否正在供应足够的流体和/或流体的浓度。传感器可以设置在局部区域中以检测等离子体区域中的输送气体是否可以被点燃。
263.冷却系统可以利用诸如惰性气体或液体冷却剂的流体冷却剂,其可以用于降低电极101的温度。冷却系统可以适用于调节模块20或其组件的温度。合适的流体可包括以下至少一种:防冻剂、水、去离子水、氧气、空气、氩气、惰性气体、氮气(气体或液体)、氢气、六氟化硫、空气、聚亚烷基二醇、油、矿物油、液态盐、二氧化碳、纳米流体或任何其他需要的冷却液。
264.优选地,冷却系统的导管可以穿过电极101的空芯。此外,冷却系统可以将流体输送到需要冷却的模块20部分附近。冷却系统可以形成共轨70的一部分或与共轨70内的通道连通。用于系统10的冷却剂可以是任何期望的冷却剂,但优选地是可以再循环的流体,例如水或一种载液。每个预定模块20可以与相应的冷却系统连通,或者可以使用中央冷却系统来冷却系统的所有预定模块20。应当理解,可以使用泵来泵送或推动流体通过系统10或其组件。冷却剂流体可以在固定回路中,其由冷却系统连续再循环,由此冷却剂冷却段的部件并且随后通过任何期望的冷却方法冷却。
265.在另一个实施例中,电极101可以包括电介质涂层,而不是由电介质材料形成的电极的鞘103。涂层可适于减少副产物的堆积或电极101的碎屑的的堆积。可选地,模块20的其他部分可涂覆有电介质以降低在模块20内发生电弧的可能性。
266.应当理解,大气压可以在大约500torr和大约1000torr的范围内。此外,由电极产生的输送到等离子体区106的任何气体在进入等离子体区之前最初可以处于-10℃到40℃的温度范围内。等离子体区域106内的电极或流体的温度可达到或超过约300℃的温度,因此电极冷却系统35可用于调节电极101的温度以降低发生损坏的可能性。
267.等离子体的活性化学物质或活性物理物质离开等离子体区域106并沉积到基材1上,从而允许对基材1进行表面处理。优选地,基材靠近等离子体区域放置以允许进行充分的处理,同时还减少对基材的等离子体或热损伤。优选地,基材1与电极101的距离在1mm至50mm的范围内,这可以降低离开等离子体区域106的活化物质在到达基材1之前变得不活跃的可能性。
268.系统10可用于涂覆、聚合、表面清洁和改性、蚀刻、粘附促进和消毒,或任何其他所需的处理工艺。例如,聚合可以是自由基诱导的或通过基于脱氢的聚合,然而其他聚合过程可以通过使用所述系统来实现。
269.优选地,由系统10产生的等离子体中的活性物质具有尽可能长的活化时间,以更成功地沉积到基材上或与基材相互作用。可通过将少量n2或o2或其他气体或其混合物添加到稀有气体如氦气中来延长活性物质寿命,或稀有气体的混合物可用于输送气体。任选地,一个或多个单体可以沉积在基材1上并且模块20用于聚合单体而不是施加和聚合单体。
270.在另一实施例中,电极101可以是交替的rf供电且接地的平行相对平面电极。可以从歧管107向电极101供应输送气体或其他气体,并且气体被引导进入内部歧管110并且经由入口歧管109流出。从等离子体区域106流出的流体可以被认为是通常与基材1垂直。在处理过程中,基材1优选地在距离模块20的电极0mm至10mm的范围内,这样的活化单体或激发气体可以更快沉积在基材1上或与基材1相互作用,因此生产时间也可以得到改善。流速还可以对沉积速率有直接影响,并且还可以允许相对较快地构建薄膜或涂层。
271.电极长度、宽度、间隙间距、从电极到基材的相对距离、基材厚度、歧管和电极之间的距离、流速和电极的数量可以根据待处理的基材1来选择。适用于工业规模纺织织物处理的系统10的示例可包括间距在0.1mm至10mm之间的电极101和至少两个等离子体区域106。优选地,电极的间距在2mm至8mm的范围内,或者在一些实施例中可以是大约6mm
±
2mm。电极101可以由中空结构、圆形、卵形、方形或矩形不锈钢、铝、铜或黄铜管或其他金属导体制成。电极101的中空结构可以允许流体通过其中以允许通过将冷却剂泵送通过电极101的中空结构来冷却电极101。优选地,电极101成形为将使用过程中出现电弧或其他边缘效应的可能性降到最低,因此电极101的任何边缘可以是弯曲的128或是倒角的128。
272.在一个实施例中,电极101可以形成为具有0.5cm至3cm之间的宽度和10mm至30mm之间的高度,或者0.5mm至45mm之间的直径。电极101的横截面优选地沿着电极101的长度是均匀的,这可以促使产生相对更均匀的等离子体场。应当理解,在一些实施例中,电极101的部分可以形成为具有不同的直径、横截面积或横截面,从而可以赋予等离子体区域106不同的效果或强度。
273.形成和维持等离子体所需的功率可能取决于电极101的直径、鞘103的厚度、芯102的厚度或形成芯102和/或鞘103的材料。减小鞘的壁厚,可能需要的总功率也可能减小。这又可以在使用时降低电极101的整体温度。具有较小横截面积的电极还可以允许形成较小的等离子体区域或较低密度的等离子体区域106。这些可能是有利的,因为模块20可以制造
为更紧凑的系统并且模块的顶部和底部之间的距离可以最小化,因此也可以减少局部环境流体。这对于等离子体流体消耗和潜在损失是特别有利的。
274.在模块20中可以使用较少的电极101以产生较少的等离子体区域106或较弱的等离子体密度,同时还保持恒定的总输送气流。此外,减少等离子体放电和基材1之间的距离也可以减少总能量需求。减少基材1和等离子体放电之间的距离可以允许更紧凑的系统来处理基材,或者可以允许更多的模块20安装在系统中而不减小系统的尺寸。在系统10中包括更多模块20可以增加系统10的总处理长度,这可以允许额外的处理时间同时保持期望的处理速度。
275.由模块20产生的等离子体区域106可以是大气压等离子体。用于产生等离子体区域106的电极101可以涂覆有电介质膜以防止形成会在电极101之间形成的电弧,并且可以被称为电介质势垒放电(dbd)。系统10也可以产生电容放电和电晕放电以允许进行不同的处理,例如表面改性。
276.模块20也可用于为基材1涂底漆,然后所述基材1可通过另一种技术或处理方法进一步加工。基材1的等离子体处理可改变表面以允许改善粘合,清洁表面可增强粘合剂或包覆成型弹性体的表面润湿,改善与其他基材的粘合性,官能化基团(例如羰基和羟基)可以提高表面能,并可以建立疏水性和亲水性。
277.其他系统模块
278.下面描述可以与系统10一起使用的其他模块20。应当理解,模块的任何组合可以与系统10一起使用,并且所述系统可以允许交换或更改模块20以允许进行所需的基材1处理。其他模块20也可以利用流体入口、电源、控制器、电子设备或其他可以与模块20一起使用的装置。
279.涂层模块20可以是具有流体施加器的模块,所述流体施加器可以部分地覆盖、覆盖或涂覆基材1区域。流体可以是化学涂层、润湿涂层或另一种流体涂层,并且优选地是液体涂层。施加的流体可提供物理特性或可提供功能性涂层。功能性涂层可提供多种性能,例如耐磨性、抗菌性、抗静电性、疏水性、亲水性、可洗性、阻燃性涂层、反射性涂层、吸收性涂层、着色涂层、反应性涂层或任何其他所需的功能性涂层。加热模块20可用于热处理施加到基材1上的涂层。应当理解,加热元件也可设置在涂层模块中并且用作流体施加器和热处理模块。
280.涂层模块20包括模块外壳160,模块外壳160容纳流体输送装置和出口112。可向流体输送装置供应来自流体入口的流体,其中流体入口与流体供应源流体连通。电源可用于启动涂层模块的喷涂装置。喷涂装置可使用推进剂或加压气体,从而将流体从涂层模块20分配到基材1。
281.在另一个实施例中,所提供的涂层可以是陶瓷涂层。可以通过使用陶瓷涂层将导电性、耐磨性、热性能和绝缘性能赋予基材1。
282.如上所述,另一个模块20可以是热处理模块20,热处理模块20可用于烘烤、热处理或密封基材1。热处理模块20可用于在基材1上熔化膜或设置涂层或膜。热处理模块20可以使用加热灯、uv灯、电子束、uv束、火、加热装置、加热气体或任何其他期望的加热元件来达到所需温度。也可以使用其他加热元件布置以允许所需的热处理工艺。
283.屏蔽或其他热阻挡装置可用于将热量集中到所需位置并防止热量辐射到相邻的
模块或设备。屏蔽可以形成为外壳的一部分并且在近端方向上朝向基材1延伸。
284.贴膜器模块20也可以是系统10的一部分并且用于将涂层或膜施加到基材1上。所述膜可以是功能性膜,例如亲水性膜或疏水性膜,或者所述膜可以是一种美观的涂层,例如贴花或其他预定的薄膜。与可由系统10施加的其他涂层类似,膜可具有任何预定的功能特性。施加到基材1的膜可以用粘合剂或来自另一个模块的后续处理工艺固定。可以通过物理方式或通过将膜压到基材1上的加压气体将膜施加压到或施加到基材1上。膜也可以通过系统10的模块20固化,这可以涉及等离子体处理、热处理、或化学处理。膜可以或可以不施加于基材1的一个或两个表面,并且可以仅固定在表面的一部分上。也可以对膜进行热处理、辐射处理、染色或通过另一个模块进行处理,赋予膜所需特性。例如,膜可以是可热收缩的、有纹理的、导电的或可模塑的。膜和基材1之间的结合也可以通过在施加膜之前清洁或活化基材1的表面的模块20来改善。模块20也可用于“分解”或改变先前已施加到基材1的功能性处理。以这种方式改变或分解功能性涂层可允许改善膜或另一涂层结合到基材上。导电膜也可用于导电或导热。热膜可用作散热器或在基材上传递热量。
285.贴膜器模块20可具有至少一个辊和膜支架(未示出)。膜支架可用于支撑一卷膜或其他可施加到基材1上的片材。辊可用于引导膜从卷通过模块20。优选地,将膜施加到基材1和移动通过系统10的基材将以相同的速度拉动膜。因此,膜模块20可以没有电机或致动器来实现膜的沉积。或者,贴膜器模块20可具有致动器以重新对准正在沉积的膜,或可具有电机以将膜的第一部分从辊引导至基材1。桨或其他邻接装置可设置在模块的近端,可用于将膜拉直和/或将膜压在基材1上。桨的一端可附接到模块20,自由端可朝基材1上表面(待处理表面2)突出。在一个实施例中,桨的自由端可以定位在与待处理的基材表面大致相同的高度处,使薄膜可以被充分地压到基材1上。
286.膜模块20还可以用于在基材1上进行丝网印刷或激光印刷,并且还可以用作印刷模块(见下文)。系统10也可以使用任何预定的印刷方法将说所需图像、形状或沉积物赋予基材。可以通过一个膜模块20或多个膜模块20将多层膜和/或印刷施加到基材1上。
287.可选地,可以通过膜模块20将陶瓷涂层或搪瓷膜施加到基材1上。可以施加任何这样的膜,使得在施加过程中去除气泡并且优化膜和基材1之间的接触。施加的膜可以是在加工过程中或在使用基材1时去除的牺牲膜。例如,牺牲涂层可以是用于中间基材的涂层。
288.优选地,系统10适于记录由模块20使用的流体量并且可以确定流体供应或流体储存器内的剩余流体。还可在入口和出口处设置传感器以验证消耗的流体量。可选地,流体储存器还可以在与模块20的流体入口连接的出口处具有传感器。另一个处理模块20可以利用辐射处理,例如uv辐射、微波、电磁辐射、伽马辐射或x射线,其可以是用于活化表面、清洁表面或赋予所需特性。应当理解,系统10可以使用任何预定的辐射类型。辐射模块可以具有安装在其中的至少一个辐射源,例如灯或辐射模块20。也可以使用辐射屏蔽减少附近人员可能暴露在辐射中,或防止或减少辐射污染系统10的附件组件的可能性。
289.辐射模块20可用于电离,其可特别用于处理纸基材或要求无菌或医疗用途的基材。辐射也可用于激活或激发特定的基材1,从而建立所需的效果,例如激发粒子以引起发光。辐射模块20还可以使用可以与基材1相互作用的电磁波长。例如,磷光基材可以在短时间内被热或光相互作用激发,这可用于进一步的处理步骤或短期使用。
290.虽然所有模块20都优选地设有模块外壳160,但在一些实施例中,模块外壳160可
以是外壳或屏蔽件,但模块外壳160可以可选地移除并且模块20的内部组件仍然可以适用于发挥作用和/或保持预定的配置。
291.改性过程也可以由系统进行,其中可通过处理头对基材1进行蚀刻、切割、刺孔、变形处理或对其进行物理改变。在处理或处理基材之前或之后可能需要物理改变。还可赋予基材功能特性,例如可改善触感或抓握性的触觉特性。基材1的物理改变可以通过动力学过程、热处理或化学处理来实现。化学处理可用于形成所需的微结构表面或所需的表面特性。也可以通过物理改变赋予基材1视觉特性。其他处理工艺例如激光蚀刻、烧结、激光切割、激光表面处理可以通过专用模块20来实现。激光可以用于实现上述工艺中的至少一种。
292.流体可以经由系统10的模块20输送到基材1。歧管107和共轨70可以用于向段15或其中的基材1喷射、释放或供应流体。每个模块20可以适于将受控的离散流体输送到基材1。模块20或模块阵列可以向基材1提供任意数量的流体。流体可以包括例如化学品、气体或等离子体。其他流体也可包括可使用热或等离子场硬化、聚合或固化的染料。
293.系统10可包括任何数量的模块20,模块20可用于处理或加工基材1。每个模块20可具有特定功能、独特功能,或所有模块可具有相同功能。一些模块可能适用于交替功能或以所需的时间间隔执行选定的功能。应当理解,模块20的任何混合或组合可以与系统10一起使用。每个模块20可以被选择性地激活或停用以处理基材1。处理基材1可以包括任何期望的处理或处理方法。在已经处理了预定长度的基材1之后,可以选择性地激活或停用模块20。这可以允许在处理结束时切割基材1,并且多个不同的基材可以以这种方式由系统10连续处理。可选地,基材1可以是同质基材1,并且可以按照所需间隔或以基材1的长度改变处理,使得系统10可以制造多个处理过的基材。可在系统10末端,在完成区域分裂或切割基材。系统10的末端可以是系统10的任何阶段,其中处理完成或基材1前进到完成位置。
294.基材1可以通过传统的输送装置提供到系统中,所述输送装置可以将基材1从系统10的入口输送到系统10的出口。优选的是,当基材1到达系统的出口时基材已被处理或已提供一种处理或表面改性。
295.用户终端可以用于激活、停用或以其他方式与系统10交互。用户终端可以安装有预定的系统功能,这些功能可以被执行以激活和操作系统10。可以在用户终端上设置用户界面,其可以允许输入基材及其所需的处理工艺,例如基材等级、基材厚度、基材所需的处理或任何其他预定输入。优选地,所述系统适于仅允许处理已知基材或制品以确保正确处理。可以允许最少的输入,并且可以在允许处理之前使用传感器或照相机来验证待处理的基材。如果系统10试图用加工处理来处理基材,所述加工处理可能对以下各项中的至少一个(系统10、基材1或模块20)造成损害,则系统10可以适于向用户提供错误消息。例如,如果基材1具有低熔点,则系统10的热处理可能不合适并且因此可以提供错误消息,其可以指示选择的问题。基于对用户终端的输入,与用户终端相关联的控制器可以致动系统10的部分并且准备合适的模块用于处理。例如,如果基材将被热处理,加热模块20(也称为“热处理模块”)可以在处理可以开始之前被加热到预定温度,并且可以改变模块的相对位置,以允许处理基材1。用户终端还可以访问数据存储设备,所述数据存储设备可以记录使用、存储处理数据、存储处理功能、存储可执行程序或任何其他预定功能。
296.系统10的每次使用都可以被记录下来,并且每个模块20可以具有内部计数器或其他测量装置,以确定已被处理的基材的体积或长度。通过这种方式,可以验证系统是否在预
先安排的处理计划之外使用,或者是否在系统所有者不知情的情况下进行额外的处理工艺。与系统一起存储的任何数据都可以被散列或以其他方式进行加密,使得系统10的用户不能轻易地篡改数据记录。时间戳和/或处理印记可以压印或标记在基材1的尾端处处理的基材上。基材1的尾端可以是待处理的基材1最后部分。时间戳可包括信息,包括但不限于时间、日期、位置、机器标识号、制造地区、当地温度或任何其他所需数据集。处理印记可以包括代码或标识符,它们表示已施加于基材的处理工艺。可选地,如果在处理中存在任何错误,例如流体已经飞溅或以不期望的方式施加,也可以标识出具有劣质处理的基材区域,这可以有助于对处理过的基材进行目视检查。应当理解,基材1的长度可以预先确定,但也可以在处理期间由系统10计算以允许长度匹配。
297.来自系统10的数据可以上传到服务器、存储设备或网络。数据也可以传送到另一个设备或远程服务器。另一个设备可以是监控系统,其可以监控多个系统10并且可以通知用户潜在的机械错误或其他系统10错误。这可能是有益的,因为可以远程监控系统10并且可以更有效地委派系统10的维修或维护。系统可以连续地或间隔地连接到互联网以允许第三方监控或第三方启动系统10。如果系统10在预定时间段内未与互联网连接且未从第三方设备接收确认签名,则系统10可适于停止处理基材1,直到接收到这种签名为止。通过这种方式,在系统10关闭前,所述签名允许系统10的预定使用期限。可选地,签名是由系统10确认的散列,并且预定的处理时间可以用于系统。可选地,特定处理,例如可能需要对系统10的放射性成分进行调节的放射处理,可能需要签名。
298.可以实时记录和访问系统10的每个模块20的使用数据和效率数据。这些数据集可以传输到与系统相关联的服务器并远程访问。如果模块效率或使用率超出预定阈值,则系统可能需要维护或人工检查系统以继续处理处理。在至少一个实施例中,系统10可以由第三方远程关闭。
299.所示实施例
300.参照图1至图3,示出了系统10的一部分的实施例。所示系统10是卷对卷处理系统10。所示系统10包括安装在段15内的模块阵列18。调节装置180设置在入口段的外部,其可用于引导、对准和移动基材1进入入口段。调节装置也在图25和26中示出,然而调节装置位于入口段内,或位于密封件305之后的段内。可以使用任何数量的段15来形成系统,并且可以包括适于执行预定功能的多个段。例如,段可以配备干燥装置,所述干燥装置可以用于在处理之前降低基材的水分含量,或者可以配备等离子体处理系统、喷射系统或本说明书中描述的任何其他期望的处理模块。保护室可用于容纳系统的卷绕机和退绕机以及其上的基材。保护室也可用于将保护性储存盖包裹或施加到一卷基材1上。保护盖或包裹物可以是例如聚合物袋或另一屏障,其可防止袋或屏障水分与基材1相互作用。系统10的处理部分优选地在开放气氛中而不是在保护室中,这也可以允许对基材进行在线处理。
301.在一个未示出的实施例中,系统10允许处理基材1,所述基材1可以从织物处理系统或织物罐供应,这些系统在织物生产领域是常见的。每个系统可以装配有引导装置,所述引导装置可以类似于调节装置180的引导装置,其可以将基材1引导到待处理的系统10中。引导装置可适于将基材的引导部分传送通过系统并允许进行加工处理。其他引导装置或传送装置可以与系统一起使用,其可以将基材定位在偏压板和系统10的模块之间。
302.包括一个或多个模块20的模块阵列18布置在段15内。模块20可以固定到共轨70
上,共轨70跨越段15的长度,并且可以大体平行于基材1。模块可以卡扣配合、压配合、可释放地固定或连接到共轨70。优选地,歧管块108设置有流体连接器118和电连接器120。在所示的构造中,模块20安装到共轨70的下侧。模块可以具有一个或多个连接件,这些连接件可以以预定间隔与共轨配合。共轨70可以连接到歧管块108,其可以允许将流体供应到模块20。框架25可以用于支撑模块20和/或共轨70。可选地,框架25具有外壳或屏蔽件可用于覆盖模块20、被处理的基材1和卷绕机12中的至少一个,使得在系统10附近工作的人不会伤害自己。此外,排气板350或流体床,或流体收集系统40(例如参见图4至8)可设置在基材下方以收集来自模块20的过量流体。流体收集系统40可为再循环系统,其回收进入系统10的所需流体。还应理解,再循环系统40可安装在系统10内的任何所需位置,这允许流体收集和移动至处理系统、过滤器或外部处理位置。
303.退绕机12或卷绕机12的尺寸可以取决于系统10的模块20的尺寸。应当理解,卷绕机和退绕机中的每一个都可以是相同的设备,并且可以起到卷起和展开基材1的作用,并且可以为辊的形式,但由电机驱动。卷绕机12还可以用作张紧器以保持基材1的所需张紧度或张力。系统10的每个模块20可以具有统一的尺寸,使得模块20可以设置在系统10中的任何位置。这对于连续处理系统10而言可能特别有益,因为在处理过程或将流体施加到基材之间可能需要等待时间。可以通过辊或其他合适的移动装置将基材1从一卷引导到卷绕机12和处理区域。处理区域可以是系统10的任何部分,其可以处理基材1或将流体施加到基材1上。
304.在最基本的布置中,模块20包括电极101,电极101可以是交替的正负带电电极101,或者以平行关系布置的射频(rf)电极和接地电极。电极被配置成允许等离子体流体被激发以在对应的一对电极101之间形成等离子体。模块18的阵列优选地设置在同一平面内,然而一些模块可根据要对基材1做的处理进行偏移。在一些实施例中,模块可以处于堆叠配置或成角度以提供处理效果或允许对来自模块20的流体方向进行更多控制。在另一个实施例中,系统可以包括堆叠段15,这可以减少系统10的总占地面积。模块可与基材1成
±
90度范围内的角度。模块20被示为相对低于待处理的基材,但也可以设置为相对高于基材或待处理的制品,这当在传送带上涂覆制品时可能特别有用。
305.模块20和偏压板之间的空间优选足以使待处理的基材1通过其间。模块20和偏压板250之间的距离可以在1mm到20mm的范围内,并且可以是如本文所述的任何预定或期望的处理,或者进行本领域已知的处理。
306.系统10的一些段15可以具有设置在基材1两侧的模块20,从而可以同时处理基材1的每一侧。如果选择这种配置,下模块的电极101和上模块的电极可以是相反的极性,或者带相反电荷。在另一个实施例中,下模块电极101可以按照正负正的顺序,并且上模块20中相对上方的电极可以具有负正负配置。
307.基材两侧的处理可以允许将所需效果赋予基材,例如第一表面可以是疏水的并且第二表面可以是亲水的以促进水分转移。
308.在一些实施例中,所述系统可以利用镜像的电极布置101,使得正电极相邻设置(正-正)或负电极104相邻设置(负-负)。通过这种方式,可能不会在类似的电极101之间产生等离子体区域。
309.模块可以装配有一个或多个电极层,这些电极层可以形成一个以上的电极平面。
电极平面可以由两个或更多个呈大致线性配置的电极限定,但更优选地,电极平面可以是呈线性配置的三个或更多个电极。通过增加模块20中电极层的数量,可以增加基材1通过系统10的速度而不影响处理过工艺的质量。电极层可以允许单体的完全聚合而不增加电极层的两个电极之间的等离子体的密度。在另一个实施例中,增加系统10的模块20的数量还可以增加基材1移动通过系统以完成期望的一个或多个处理的速度。应当理解,也可以通过增加来自模块的单体或处理流体的体积(这可能会增加流速)来增加基材1通过系统10的速度。
310.相对于低压或真空条件,在大气条件下可以更有效地将单体导向基材1。因此,系统10可增加流体或单体可输送至基材的速度。因此,系统10可以使用等离子体场更快地生产聚合基材。此外,在等离子体场中聚合的单体可以布置在更薄的层中,其与基材1的粘合性得到增强,这比其他沉积或处理方法更有利。此外,在大气条件下可以更容易地预测流体的行为。
311.在这些电极101之间产生的等离子体的强度(或密度)可以通过修改相邻电极之间的相对间距来改变。应当理解,如果所有电极之间的间距是均匀的,则所产生的扩展等离子体区域106的密度通常是均匀的。此外,应当理解,电极101的间距可以决定聚合是否会受到影响。
312.系统10的模块20可以适于提供大量的输送气体,例如氩气,以抽空或以其他方式清除基材1和电极101之间的局部区域90,这可以去除环境大气并因此消除降低不希望的粒子在等离子体区域106中形成的等离子体中被活化、聚合或以其他方式电离的可能性。可以优选地使用可呼吸的或惰性的气体来抽空或净化局部区域90的局部大气气体。适用于这种目的的气体可以包括氩气、氧气、氮气、氦气、氖气、氪气、氙气、氡气或任何其他预定气体。优选地,用于局部区域90抽真空的气体也是输送气体,其也可用于在电极带电时形成等离子体。
313.相邻模块之间的间距可以是任何预定距离,但优选地在2mm至50mm的范围内。根据所需的加工处理,可以使用其他间距。应当理解,每个模块20可以与基材1的表面具有预定的间距。例如,涂层模块20可能需要距离基材1的表面50mm的距离以减少飞溅,而模块20可能需要例如,理想地距基材1的表面3mm以有效地处理表面。系统10可以适于自动检测模块20的功能和/或基材1的厚度并且相对于彼此移动基材或模块20。
314.一个或多个辊可设置在系统10内,其可用于将基材1传送通过系统并施加所需的张力。优选地,张力被限制为小于每米宽度约300牛顿,使得在处理纺织品的情况下处理的基材不会受到损坏。应当理解,系统10可以适于基于系统内的预设工艺来限制或以其他方式控制施加到正在处理的基材的张力。可以为系统提供调节装置180以在被模块20处理之前调节和对准基材。
315.在另一个实施例中,系统10可以适用于处理基材1的一个或多个侧面(两个面)。这可以通过旋转基材以允许处理第二侧面来实现,或者基材可以通过系统返回进行第二次处理。或者,可将两组模块设置在腔室(未示出)内,其可用于同时处理基材的两侧,或以交替配置以允许将偏压板定位在基材的另一侧1。
316.优选地,基材1设置在模块和偏压板之间,或设置在两个模块20之间。可以使用输送气体将模块20和基材1之间的气氛局部抽空,模块20和基材1之间的压力通常可以是大气
压或处于比大气压更高的压力下。输送气体可以是可用于携带另外的流体和/或用于形成等离子体的任何流体。还应理解,对术语“输送气体”的任何提及可包括“输送流体”,其可包括液体、蒸汽、气体和等离子体。在至少一个实施例中,输送气体是惰性流体,例如氩气或另一种惰性气体。
317.模块20可以相对于基材1移动,从而可以修改沉积或处理的距离和/或角度。优选地,模块和待涂覆或处理的基材1之间的距离最小化,使得来自模块的电离流体相对更靠近基材1。通过这种方式,可以更有效地去除模块歧管出口112和纺织品之间的环境大气,其中当加工线不在密封环境内或不在真空或部分真空下时,其可去除可能的杂质。
318.系统可以在处理开始之前用加压气体或加压液体或其组合进行冲洗。或者,也可以使用化学冲洗,化学冲洗可以化学去除在段中、模块上或流体输送通道内的单体或其他残留加工材料的积聚。可以在预定时段,或按照预定间隔,例如还未对基材进行处理,或模块被停用时,进行清洁。例如,当系统完成处理基材时或在处理步骤之间可能发生清洁。
319.模块20可以从系统10中移除以在清洁站进行清洁,或者可以更换为清洁模块20以减少系统10的停机时间。模块20的热插拔也可以在一些配置中实现,由此在处理器件移除主动模块20,以及在清洁移除的模块期间安装和激活替换模块。
320.可以与系统10一起使用的基材1可以包括陶瓷、聚合物、弹性体和金属组件,这些都是等离子体处理或其他所需处理的良好候选物。因此,等离子处理可以提高粘附性能并减少有缺陷的加工产品(加工基材)的数量,因为等离子处理可以减少油漆(或颜料)、油墨、模制品和其他涂层粘合不充分的可能性。
321.系统10可用于处理基材1和/或涂覆基材1。这些处理可包括预处理加工步骤,例如表面活化或灭菌。然而,模块优选地适于将涂层,例如聚合物涂层或功能性涂层递送到基材1。
322.在一个实施例中,基材1的预处理可以通过使基材穿过或邻近有源等离子体区域来实现。优选地,在处理之前进行局部区域90内的大气气体的吹扫或部分吹扫。抽空局部区域90可以降低来自等离子体场中不期望的反应物的基材1的聚合或不期望的表面改性的可能性。由于系统在真空室之外,因此可能需要排出局部区域90中的气体和其他潜在污染物。
323.应当理解,在被引入等离子体时在基材表面或基材表面附近的单体可以使单体聚合。单体可以在进入系统10之前施加到基材上,这对于不能通过模块20的流速有效沉积的较厚涂层可能是特别有利的,或者如果按照预定图案阵列施加单体,单体然后按照预定阵列或图案进行聚合。可通过溅射、飞溅、转移、膜转移、印刷、刮涂、凹版涂布和/或任何其他所需的沉积或施加方法来实现施加到基材1的阵列或图案。虽然可以在基材1进入局部区域90中的等离子体处理区域之前施加掺杂有单体或完全包含单体的材料的阵列或图案,但是单体可以在等离子体处理之前粘附到基材1上并且可以通过等离子体处理聚合一个或多个单体来实现优异的结合。可选地,阵列或图案中的材料可以包括至少两种单体物质,它们在等离子体场中反应并在所述等离子体场中以期望的方式结合或反应。以这种方式获得所需的功能特性,例如硬化表面、柔性表面、保护层、触觉特性、亲水特性、疏水特性或所需的美感。
324.在另一个实施例中,如果需要,可以增加或减少电极和基材1之间的相对距离。可以通过相对于基材1移动模块20或相对于模块20移动基材1来改变相对距离。如果偏压板与
系统10一起使用,偏压板和模块20中的至少一个可以相对于另一个移动,从而可以改变基材和模块之间的距离。系统10可以适于基于在处理之前接收到的输入来自动修改基材1的表面和模块之间的距离。接收到的输入可以由系统10基于以下中的至少一个预先设置;基材1类型、处理工艺和基材1厚度。可以使用致动器来调整模块20和/或偏压板中的至少一个的相对位置,这可以允许在加工期间修改高度,从而不需要停止加工。
325.在另一个实施例中,也可以在处理期间测量涂层或处理的厚度并且模块高度可以基于期望的处理厚度沉积或基材的总厚度来动态调整。系统10可以使用多种不同的方法来测试基材上的涂层或层的厚度或密度。优选地,所述系统可以使用测量厚度和密度的非破坏性手段。例如,可以使用超声波检测方法、激光检测、x射线荧光检测(xrf)、磁检测、微电阻检测、双重测量检测、涡流法检测、相敏检测、库仑法检测、β-背向散射测量、step测试方法或在处理基材1时可以使用的任何其他期望的非破坏性测试方法。涂层的厚度也可以通过经由歧管提供给模块的流体的已知体积和浓度来计算。可选地,每个模块可以装配有传感器,传感器可确定流体的流速和浓度中的至少一种。
326.可以以预定的时间间隔或预定的长度间隔进行厚度测试。增量测试还可以允许识别和/或标记基材1的潜在缺陷区域,如果需要,可以在处理之后去除这些潜在缺陷区域。可选地,可以在处理模块之前和之后提供厚度测试模块,所述处理模块可以用于记录基材1的厚度并比较处理前后的厚度。
327.参考图5和图6,示出了具有流体收集系统的段的实施例,所述流体收集系统可用于回收在处理期间未被消耗的流体。未消耗的流体可包括单体、聚合物、纳米颗粒和输送流体。流体收集系统可以利用真空系统来吸入流体,或者可以是成角度或成形的槽系统,以将流体引导至收集排水管以进行回收、收集或处置。
328.段15可以分成几个区域,这些区域可以具有不同的压力。优选地,偏压板和排气板之间的区域是第一区域80。所述区域可以相对于段15的其他区域被密封。第一区域80可以被加压到比系统10外部的局部大气压力相对更高的压力。第一区域80优选地与系统的第二区域82和第三区域84密封,其中第二区域82相对高于偏压板,并且第三区域84相对低于排气板。第二和第三区域中的每一个也可以相对于系统10的外部局部大气加压。优选地,第一、第二和第三区域80、82、84都具有相等的压力或基本相等的压力。优选地,第一区域80供有载液和前体流体以处理基材1或制品1。可选地,第一区域80的压力可比第二区域82和/或第三区域84的压力高0.01%至0.5%,这可以促进任何流体从第一区域80运动到其它区域。应当理解,所有段15可以具有任意数量的期望区域。此外,当每个段15被安装和连接时,段可以延长区域的长度,并且允许每个区域的气氛保持束缚在系统10的相应特征之间。每个段可以装配有段密封件以减少区域之间的流体运动。系统的入口和出口段可以是第一区域80的一部分,并且这些部分中的第一区域80由入口和/或出口段的外壳限定,而不是限定在偏压板和排气板350之间。可选地,这些入口段和出口段可以装配有排气板350。如图2所示,由入口段300限定的第一区域可以具有与处理段15的第一区域80不同的尺寸。此外,排气系统360也将适于在高于环境大气压力的压力下操作,从而减少来自外部流体进入。如果排气系统360或其一部分位于外壳外部或暴露于环境大气中,这将特别有用。
329.如果第一区域80与相应的第二区域82或第三区域84之间的密封或屏障不是流体密封的,则第二和第三区域82、84可以缓慢地从第一区域80引入流体。这可能是特别有利
的,因为所述系统可以适于将流体缓慢地传送到系统的所有区域,从而具有输送流体丰富的气氛。第一、第二和第三区域80、82、84的分离优选地是尽可能不透流体的,使得流体不容易从第二或第三区域转移到第一区域。可选地,第一区域80可以具有通向第二区域82和/或第三区域84的开口,以在最初对系统10加压时允许流体通过,使得所有区域都供应有类似的压力。然后可以关闭开口并且当系统10在使用中时可以仅允许相对少量的流体在区域之间通过。可选地,故意泄漏点可设置在第一区域80和另一区域之间以允许流体从第一区域80转移或运动。
330.区域的分离也可能是有益的,因为系统10可以打开以允许移除模块或打开以进行维护。由于外壳200的入口215安装在侧面,因此入口215优选地适于允许直接进入第一区域。入口215可以是第一区域的高度,或者可以足以单独地通往每个腔室。在另一实施例中,入口215可具有两个或三个部分,其可用于接近一个或多个区域。第一区域优选地在模块20和排气板350之间形成有足够的空间,使得模块可以从共轨70上卸下并通过入口215移除。当入口215打开时,优选的是第二82第三84区域被密封或以其他方式关闭以减少排放内部大气的可能性。通过这种方式,使第一区域80通风,因此在密封入口215之后才需要对第一区域进行加压。可选地,第二区域82和第三区域84可以在入口关闭之后打开,从而在关闭入口215之后在第一区域中,允许流体从这些区域运动到第一区域中,这可以实现更快的加压时间,同时增加载气或其他预定流体的体积。
331.如果需要,当对系统加压时,第二区域82和第三区域84也可以供应有纯载气。这些区域然后可以将环境大气推向排气板,然后排气板可以从系统10中去除环境大气。
332.在另一个实施例中,系统形成为仅第一区域80填充有载气,而其他区域对环境大气开放并且可以加压或不加压。
333.在另一个实施例中,段15内的流体可从高压区域50被吸入低压区域55。当模块20允许流体经由歧管107注入或流入段时可形成高压区域。这可以增加局部区域90内的压力,局部区域90由模块20和偏压板250限定。然后可以允许来自局部区域和模块的流体移动到段中低压区域和这些区域的局部大气可以随着处理的继续而达到平衡。低压区域55内的气氛可以通过流体收集系统从系统中去除并从系统中去除,使得这些区域内的气体被输送流体或输送流体与其他已知流体的混合物所替代。当低压区域接受来自高压区域的流体时,低压区域可达到平衡,或达到与高压区域50的压力相似的压力。
334.流体收集系统可包括排气板350、设置在排气板350内的排气阵列355和排气系统360。排气系统可用于在通过排气板接收流体之后将流体流引导至收集单元(未示出)。排气阵列可以是排气板内的多个孔、狭缝或孔,其可用于允许流体被吸入排气系统360。多个导管允许流体在排气系统360中运动,且泵可用于协助流体运动。如图所示,排气板位于模块20的相对下方,但是,如果模块设置在淋浴配置中,其中模块和偏压板与图5和图6中所示的配置相比是倒置的,它也可以替代地位于偏压板下方。排气阵列连接件370可用于将排气系统联接到排气板350。排气系统360可在中央位置或组合排气位置380处汇合,用于去除、回收或分离流体。此外,如图6所示的排气系统360被封闭在第三区域84内,以帮助减少来自系统外部的流体对排气系统360的污染。此外,如果排气系统360内有任何泄漏,则来自第三区域的大气将进入排气系统360,排气系统360优选地是受控或已知的流体,而不是系统10外部的环境大气。
335.参考图6a,示出了系统10的另一个实施例。系统10包括入口和出口辊装置,其间具有段。卷安装装置可以可选地定位在入口和/或出口辊附近,以允许将基材展开并进给到系统1中,并且如果存在相应的卷安装系统,则在出口端重新卷绕基材。系统1可以替代地是在线系统或者是另一工艺的一部分,并且可以不需要辊安装装置。
336.可以在入口11a或出口11b处围绕辊的至少一部分设置辊外壳347、外壳、通风橱或屏障,以捕获气体或防止用户的附属物受伤。排气扇或其他流体循环装置可用于转移经由辊340从系统10逸出的气体。
337.系统10的段15的高度可以减小系统的总横截面积。如图所示的横截面大体上是矩形的并且允许至少容纳模块20、偏压板250和流体收集系统40的入口,流体收集系统40可以是再循环系统40,再循环系统40在预定处理之后,将流体从模块再循环至模块。预定处理可以包括以下处理中的至少一种:过滤、冷却、将血浆流体的浓度改变为单体,或去除处理过程中的污染物。
338.系统10可以处于相对于大气的正压下,例如比环境大气高不到100帕,并且横截面形状不需要被配置为适应可能使段15的外壳200变形的压力。
339.可以提供部分或段15,其容纳清洁系统和/或系带系统的一部分。系统10的每个段15或子段可以包括相应的冷却系统或流体收集系统40,从而可以控制系统10的局部区域。例如,如果希望系统10的起始温度相对比系统10的结束的温度低,这可能是有利的。
340.偏压板250可以由提升系统500提升或移动。提升系统500可以包括一个或多个提升装置505,例如千斤顶或活塞,其允许偏压板250相对于段15的外壳顶部205,或相对于模块20,或相对于电极101相对位移。提升装置构件510可用于安装提升装置510,或提升系统500可安装至系统10的外壳上。提升系统的支撑件显示为未连接到外壳200,但应当理解,支撑件将在预定锚定位置处安装到系统10。
341.优选地,提升系统10适于提升一个或多个偏压板250。单个提升系统可用于提升以下至少一个:单个偏压板250、两个偏压板250或多个偏压板250。如果需要,偏压板的相对运动可以允许偏压板的一个边缘比偏压板250的另一端更靠近电极101。
342.如果需要,可以使用封隔器或间隔器(未示出)来物理限制提升系统500的运动。端部止动器可用于防止提升系统500在预定方向上延伸太远。
343.如图6b所示,存在可用于移动多个偏压板250的提升系统的实施例。提升系统250包括四个提升装置505,例如活塞或致动器,它们连接到用于偏压板250的框架并且提升框架,从而提升偏压板250。用于偏压板的框架可以是偏压支撑件255。提升系统250可以直接装配到单独的偏压板250,或者可以装配到偏压板250的框架或支撑件,使得它可以同时提升多个偏压板。虽然示出四个提升装置505来提升偏压板250,但是可以使用一个或多个提升装置505来提升偏压板。可以在系统内或在模块20上设置止动器或邻接装置以防止偏压板移动至离电极101太近以致于它们可能被损坏或者电极与偏压板之间的间隙太小以致于不允许基材1在其间通过。可选地,一个或多个偏压板250可以由提升装置500提升以允许系带系统400在电极101和偏压板250之间通过基材250以允许进行处理。
344.提升系统500可以提供相对垂直运动,并且提升系统500可以适于安装在系统10的外部,提升装置505延伸到系统10中并且被密封件包围,所述密封件防止或减少系统中的流体损失。可以使用任何预定的垫圈或密封件来将提升系统与段外壳200密封。
345.在另一实施例中,系统10适于去除流体中的污染物,其中可通过分馏方法收集回收恢复的流体。优选的分馏方法可以包括低温分馏,如果系统内不使用氩气,低温分馏也可以从排出流体中提取氮、氧、氖、氪和氙。如果使用氩气,可以使用低温分馏进行冷却和/或冷凝处理,以过滤收集的其他流体中的氩气。取决于系统10内使用的流体,可以使用其他提取或回收方法。
346.流体可以从模块外壳的侧面上方的局部区域或通过可以形成在模块外壳160的侧面162中的堰166流出。堰166优选地成形为引导流体向下并朝向集合床或排气板350。堰166可以倾斜以将流体引导至收集系统40或段15内的其他所需位置,使得通过堰引导的流体对通过模块20施加的处理几乎没有影响。在未示出的实施例中,模块外壳160可以由跨越歧管块之间的两个大致l形的细长元件形成,并且因此如果需要可以在模块下方限定间隙,所述间隙可以用于容易地允许流体离开模块20到段室,然后可以进入流体收集系统40(再循环系统)。在另一个实施例中,模块外壳160可包括下侧内的孔以允许流体更容易地进入段15的腔室。可以使用泵将流体抽吸向收集床,并且可有助于从模块20收集和回收未使用的输送气体、单体和聚合物。过滤系统可以用于从流体中分离单体,然后可以重新使用或适当的处理所述单体。或者,收集的流体可以被储存和收集以在场外分离或回收。
347.流体收集系统40可以在处理过程中相对地定位在基材下方(见图6),并且具有收集容器,所述收集容器可以用于收集通过基材的流体(如果基材足够多孔)或可以用于捕获来自基材的流出流体或离开模块且未沉积到基材1的表面上的流体。可使用真空装置吸入未使用的流体以用于收集和回收。真空也可用于下拉基材并将基材保持在所需位置。
348.在一个实施例中,收集系统包括具有网孔或可渗透上表面(未示出)的储液器,其可用于支撑基材1。网孔可允许流体通过储液器并离开带待使用、回收或处理的处理区域。处理过程中未消耗的气体或流体可以被系统捕获和回收。气体提取器或气体排放口可用于收集多余的流体,这些流体可以负责任地处理或回收供系统10使用,或者可以收集用于别处。由于所述系统优选地使用高纯度的气体、单体和化学品,所以收集和分离气体、单体或化学品中的杂质使得气体、单体或化学品可在系统10内重复使用可能是有利的。通过这种方式,可以减少或以消除来自系统10的废品。
349.可选地,过滤器可用于帮助捕获流体或过滤捕获的流体。例如,碳过滤器或无纺材料过滤器可用于捕获流体并将潜在有害的流体保留在其中。如果需要,可以稍后提取来自过滤器的流体。
350.气体提取方法可包括通风和风扇系统,通风和风扇系统可用于从系统中提取用过的等离子体流体和单体。如果单体和等离子体流体没有结合到基材1上,则可以在它们离开模块20之后进行收集或再引导。
351.可以使用冷却系统,其中可以用液体冷却来冷却电极。合适的液体可包括等离子气体和惰性气体。使用等离子气体的效用在于,如果出现电极故障并且冷却流体泄漏到等离子区域,电极将失去冷却,但涂层质量不会降低或污染物不会被引入系统。
352.参考图7至图11,示出了模块阵列18的各种视图,所述模块阵列可以安装到系统10的一个段中。模块阵列18包括多个模块20,多个模块20分别大致平行排列。共轨70位于模块的每一端,其适于向模块20输送流体和动力。模块20可以连接到共轨70并由共轨70悬挂。附图还示出了支撑结构的截面,偏压板和排气板被移除以查看模块20。
353.图12示出了多个模块20,它们均匀地间隔开并且可以在模块20的每一端连接到相应的共轨70。模块可以在歧管块108处连接到共轨70。模块20之间的间隙可以允许流体从模块和基材1向下流动到排气板。
354.在图13和14中,示出了模块阵列18的侧视图和正视图,其中排气板位于相对下方,所述排气板可以收集或分散来自局部区域90和模块20的流体。模块和排气板之间的距离可以是任何预定距离。在另一个实施例中,排气板还可以用于将流体更均匀地分配到段的低压区域,或将流体引导到排气系统360中。
355.图15示出了具有多个电极101的模块20的实施例的立体图,该多个电极101可用于产生等离子体区域106(见图18)。所示电极101是一系列交替电极101,包括正电极和负电极,或在其他实施例中的接地电极和射频(rf)电极。当电极被适当地充电并且存在合适的输送气体时,可以在两个相邻电极之间形成等离子体区域106。如上所述,输送气体可以是惰性气体,其可以被充电并引起气体电离以产生期望的等离子体区域,例如惰性气体。在其他实施例中,气体可以是氧气或可以被激发以形成等离子体的另一种流体。所需的等离子体区域可具有以下电离水平;等离子体区域中流体的弱电离、部分电离或完全电离。电离发生的程度取决于施加到电极的频率和/或电压,也可能与操作温度有关。不同水平的电离可能具有不同的处理和涂覆工艺功能,并且水平可能会根据基材1和所需的处理而变化。然而,通常可能希望等离子体部分至完全电离以形成相对更稳定的等离子体区域。当惰性气体从带电状态移动时,分子将返回其原始惰性状态,而不会与等离子体区域附近或内部的其他元素或化合物发生反应。尤其是在电离大气气体时(其可用于对基材进行消毒),一些供应到等离子体区域的流体可能会产生可降解的气体(例如臭氧),并且可能在合理的短时间段内降解以形成可呼吸的气体。非惰性气体可用于清洁和活化基材表面,因此可用于引入等离子体区域进行电离。
356.等离子清洁使用电离气体(例如上述实施例中的电离输送气体)从基材1的表面去除有机物质或其他污染物。应当理解,用于清洁工艺的输送气体可包括但不限于氧、氩、氮、氢和氦中的至少一种。根据输送气体的组成,消毒或清洁过程可用于改变表面张力,改变表面能,改变接触角特性,改善表面间结合和/或粘附,从基材表面去除氧化物,改变表面润湿性以产生疏水或亲水特性,或用于涂层工艺,例如用于赋予特性或改善特性的工艺,例如;附着力、润湿性、耐腐蚀性和耐磨性、导电性和绝缘性、磁响应、反射/抗反射、抗微生物、抗划伤、防水、着色。
357.在另一个实施例中,模块20可以使用等离子体活化工艺,其中可以处理聚合物以提高其被涂漆或印刷的能力。这可以通过使用氧等离子体氧化聚合物的外层来实现。容易氧化的金属可用氩气输送气体处理。这不仅产生清洁的产品,而且增加极性基团,直接改善聚合物产品的印刷适性和涂布性。氧氩等离子体也可用于某些工艺中的等离子体活化。
358.当系统适于在大气条件(
±
3%)下操作时,等离子体区域中的离子化流体可在重力作用下被推向基材1。由于等离子体可能会受到磁场和电磁场或辐射的影响,因此等离子体区域106可能会受到磁场或磁辐射中的至少一种的影响,这可能有助于电离流体在所需方向上的运动。电离流体的运动可以被推向基材1,这也可以提高相互作用和/或处理速率,从而提高系统10的处理速度。
359.然而,优选使用偏压板250,其可以帮助从等离子体区域106吸取电离物质。因此,
偏压板250可以设置在基材的另一侧,使得在电极之间产生有源等离子体区域106,并且偏压板有助于将电离物质推向基材1。偏压板250可以根据需要充电或接地。这可以允许带正电和/或带负电的离子(阳离子和阴离子)从等离子体区域106移动。可选地,偏压板250可以被周期性地脉冲化或充电以帮助从等离子体区域抽取离子。
360.多个偏压板250可设置在段15的模块20上方,其可由偏压支撑件255支撑在预定位置,如图7至图9所示。支撑件在段15的共轨70之间延伸,或者可以垂直于基材的移动方向延伸。支撑件255包括凸缘257或其他固定装置以将偏压板250固定在预定位置。支撑偏压板250的凸缘257可以从支撑件255突出并且沿着支撑件255的轴向方向延伸。支撑件255可以由箱形梁或者可以支撑高达大约100kg的负载的另一细长元件形成。偏压支撑件255可以通过偏压支撑端260在端部处安装到共轨70上。偏压支撑端260可以与共轨70配合。
361.偏压板250可以是无源偏压板,其中这些板接地或提供进一步的负位置以改善受激材料从等离子体区域向局部区域的流动。可选地,偏压板250可以被选择性地充电和接地以促使正离子和电子从等离子体区域流到局部区域。偏压板250还可以更均匀地分散来自电极101之间的等离子体区域106的物质。
362.当模块倒置或处于“倒置”配置20时,例如如图2或11所示,一个或多个偏压板250可以安装在段15内并且可以定位在模块20上方。偏压支撑件255可以在模块20上延伸并且可以在共轨70之间跨越。偏压支撑端可以连接到共轨70和偏压支撑件250并且将偏压支撑件保持在相对于模块20的期望位置。
363.在另一个实施例中,偏压支撑件255可以安装到段15的外壳。支撑件可以装配有致动装置以允许升高或降低偏压板250。偏压板250的电连接可以安装在支撑件255上。电连接到电源30的连接可以通过共轨70提供。
364.在另一个实施例中,可以创建靠近电极的高压区域和靠近基材的低压区域,这可以导致流体从等离子体区域106流向低压区域。优选地,高压区域50在电极101上方并且低压区域55靠近基材1的处理表面,导致电离流体向低压区域55移动,这可以更有效地导致期望的等离子体流动或流体流动。低压区域55可替代地在基材1下方产生,这可引起类似的改进的流体流动。改变高压区域和/或低压区域的压力可用于增加或减少等离子体或其他流体到基材1的流量。
365.参照图8,示出了模块阵列18的实施例,其可以形成段15的一部分。输送气体和流体可以通过共轨70提供给模块20。共轨70包括至少一个流体通道,至少一个流体通道可用于将输送气体输送到模块20,或可用于将单体或冷却剂流体与模块20之间来回输送。共轨70包括至少一个通道,但更优选地包括至少两个通道。通道可以是流体通道、连接通道和/或传感器通道。流体通道可用于将流体的至少一部分输送至歧管108,随后从入口歧管109排出。可选地,可在歧管107中的每一个上设置阀,其可用于选择性地允许或禁止流体流动。
366.流体通道72、74可用于将单体和/或等离子体流体输送到歧管108和/或输送和去除冷却剂到电极101。还可以提供连接通道76,其允许将电极连接到一个电源。
367.流体通道还可用于向电极101提供冷却剂。冷却剂可以是液体或气体,例如水或惰性气体。冷却剂通过电极的电极流体通道104。电极101的芯102优选形成有流体通道104,流体通道104延伸穿过其中且其大小设置为适配安装在鞘104内。电极可以由鞘103和芯102共同形成。虽然优选芯包括流体通道104,如果在使用期间温度在所需范围内,则芯可以由实
心芯形成。提供给电极流体通道104的流体可被回收或再循环以维持所需的电极温度,或在需要时降低电极的温度。冷却剂可通过冷却系统泵入系统。
368.电极101可以形成为具有任何期望的形状。在所示的实施例中,电极101的横截面通常是圆形的,然而电极可以是任何预定形状以在等离子体区域中赋予期望的流体流动或产生期望的等离子体。其他合适的形状可以包括但不限于;矩形、三角形、水滴形、squirkle、半圆形、卵形或任何其他规则的多边形形状。形成电极的形状可赋予基材所需的流体流动,或防止不希望的回流。
369.模块20的歧管107连接到共轨70,共轨70可用于向段15提供流体。参考图16至图21,示出了模块及其部件的多个实施例。图16示出了外壳160内的模块20的歧管107和电极101。图17示出了模块20,其没有安装在歧管安装件122上的歧管块。
370.图17的实施例示出了电极101延伸穿过鞘,使得交替芯102延伸到位于模块20第一端的歧管块108的区域中,并且相对的交替芯102延伸到位于模块20的第二端的另一歧管块108的区域中。在这种配置中,电极101可以抑制靠近歧管块的等离子体的形成,这可以降低局部温度,或者如果需要的话产生电弧。
371.电极101的鞘103可以可选地具有相等的长度并且终止于同一平面中或者被均匀地安装以使得它们的端部对齐。然而,如图所示,鞘103可以交替方式交错。这可以允许将电极101连接到预定的流体通道72、74。
372.通道74和76可适于将冷却剂输送到电极,以及从电极移除加热的冷却剂。通道72可适于将单体、和/或前体、和/或等离子体流体输送至歧管107。来自电极101的加热流体可输送至冷却器或其他冷却系统以允许调节冷却剂温度。
373.在另一个实施例中,通道74和76形成用于电极的液体冷却系统35的一部分。液体冷却系统的液体可以用冷却器或冷却系统冷却,冷却器或冷却系统可以在段15的内部或外部。液体冷却系统中的液体可以是允许期望的热传递的任何预定液体。预定的液体可以包括但不限于;水、乙二醇、dynalene、丙二醇、去离子水、galden、fluorinert、液氮、单体或其组合。也可以使用其他液体来维持系统10内的所需温度。
374.应当理解,液体冷却系统可用于向液体赋予所需温度,并且系统内的液体冷却的流速是动态的以允许将所需温度赋予电极,以进行预定的处理。
375.液体冷却系统可以利用负压传输流体,使得液体被拉动或吸入系统而不是推动入系统。特别是当存在任何密封件受损以及在液体的再循环路径内的密封件上的压力降低的情况下,这是有利的。如果电极损坏,例如开裂或破裂,这也可能是有利的,并且为进入系统的水或液体的进入提供进一步的故障保护。这也特别值得注意,因为维持稳定等离子体所需的功率可能会受到系统10内存在的水或湿气的影响。也就是说,对等离子体的稳定性和质量的控制可能会受到不小心往系统内加水的负面影响。在其他实施例中,包括水或水蒸气以改进涂层的功能性可能是有利的。
376.在另一实施例中,液体冷却系统可以是气体冷却系统,其中液体被气体和/或气溶胶代替。气体冷却系统可以以与液体冷却系统类似的方式起作用。可在气体冷却系统内使用的气体可以是氧气、氩气、空气、氙气、氟气、氦气、氖气或任何其他期望的气体。优选地,冷却系统内的气体是惰性气体,使得进入腔室的任何泄漏都不会不利地影响所施加的涂层。应当理解,在一些实施例中也可以使用反应气体,例如空气、氧气或氮气。
377.在另一实施例中,通道74和76中的至少一个是空腔77,其中可以安装可以是电子电极连接器121的母线以提供到芯102的电连接。这样母线也可以被冷却剂冷却,从而在期望的温度范围内运行。
378.在一个未图示的实施例中,芯102在模块20的两端延伸至歧管块。鞘101延伸至模块20的两端,每个鞘将相应的第一流体通道延伸至第二流体通道,其中,第一通道输送冷却剂,而第二流体通道允许去除冷却剂。可以将冷却剂提供给电极的芯,也可以将冷却剂设在鞘101和电极102之间。
379.图19示出了移除的模块的外壳160,并且图20示出了模块20的歧管107。块108可以通过任何期望的方式,例如通过螺母或螺纹,与歧管安装件122固定。歧管包括歧管块108、连接到歧管块的入口歧管,以及可选地可以容纳在入口歧管内的内部歧管。入口歧管可以是管状的,以允许流体从内部通道通过,以及经由歧管出口112进入段。歧管出口112可以是任何预定的尺寸或形状,以允许流体以期望的方式分散到段中。优选地,入口歧管109邻近电极101设置并且出口112被引导以将流体分散到电极101之间的等离子体区域106中。内部歧管可以安装在入口歧管通道内并且可以连接到歧管块108的流体供应源。内部歧管可以具有多个孔或狭缝,流体可以通过这些孔或狭缝供应到入口歧管109。通过这种方式,内部歧管110可以向入口歧管供应流体,这种流体在内部歧管109的长度上的压力更加均匀,这可改善流体分散,并分布到段15中。歧管块108可以与模块外壳160一体形成,或者可移除地安装到模块外壳160上。在另一个实施例中,歧管块与共轨一起形成并且模块电极可移除地安装到共轨上。类似地,入口歧管109可以可移除地安装到歧管块108。参考图20和21,示出了安装在歧管块108中的密封件,其可以牢固地安置电极101和歧管入口109。这些密封件可以由合适的密封材料,例如环氧树脂、硅树脂、聚合物或橡胶形成。密封件105、111可以成形为与电极101或入口歧管109的几何形状一致。电极歧管密封件105可以安装在电极孔174中,并且入口歧管密封件111可以安装在歧管孔176内。在另一个实施例中,电极密封件105和入口歧管密封件111可以在电极或入口歧管就位之后浇铸以确保与歧管块108的流体紧密配合。
380.可选地,歧管107或共轨可包括流体流量控制装置,流体流量控制装置用于限制供应到入口歧管109的流体的流量。常规阀可安装在共轨70或歧管107内以改变通过模块20的流体的流量,这也可用于增加或降低离开歧管出口112进入等离子体区域106的流体的压力。因此,流体流量控制装置可用于更有效地控制流体从歧管出口112喷射出来(或从歧管出口出来),且可选地赋予离开出口的流体所需效果。在另一个实施例中,歧管设置有蒸发器、喷雾器、气雾器、喷雾装置或其他装置中的至少一个以转换流体状态。优选地,离开出口112的流体被分散,从而可以发生更完全或更快的流体点燃和/或电离。这还可以提供跨越等离子体区域106的更均匀的等离子体密度,这可以更有效地处理基材1。
381.在另一个实施例中,歧管107可以装配有单独的单体和等离子体气体入口歧管109,其可以单独地允许分配相应的处理流体。通过这种方式,单体和输送气体可以可选地在电极101之间注入或释放时进行混合。这可以提供用于输送单体的更有效的输送方法并且可以允许将更精确的浓度引入等离子体区域106。
382.共轨可具有一个以上的流体通道,所述流体通道可用于将流体输送到模块20。入口歧管109的出口112也可成形为将期望的流体流赋予离开出口的流体。例如,限流器、挡
板、突起、锥形孔、塞子、插口和预定孔几何形状。将期望的流体流赋予流体可以提高流体到基材表面1或等离子体区域106的输送速率。此外,具有单独的入口歧管还可以允许以不同的温度、不同的流速和/或不同的体积来输送流体,并且还可以允许选择性地关闭流体或改变流速以实现所需的流量和/或混合物。优选地,流体的温度在大约0℃至40℃的范围内。
383.用于模块20的电极101的数量可以根据所需的处理和/或要处理的基材1来定。更优选地,电极101的数量对应于模块20的入口歧管109的数量(电极101的数量等于入口歧管109的数量加上一个电极101)。应当理解,可以使用更少的电极101来产生等离子体,然而这也可能降低等离子体区域106的强度并提高维持所需/一致的等离子体区域106所需的操作温度。
384.在一些实施例中,减小等离子体区域106和基材1之间的距离也可以减小系统10的整体能量需求。在一个特定实施例中,电极和基材1之间的距离可以在3mm到5mm的范围内,更优选地是大约4mm。减少电极和基材之间的距离也可以减小系统10轮廓。
385.在另一个实施例中,减小电极101的横截面积也可以降低系统10的能量需求。此外,几何结构的壁厚还可以决定给电极101通电以形成等离子体所需的功率。因此,圆形壁厚可以产生更均匀的等离子体密度。
386.电极101可以由中空结构、圆形、卵形、方形或矩形不锈钢、铝、铜或黄铜管或其他金属导体制成。中空结构可以是同心的或与大体与电极外壁的形状一致。中空结构的内壁可以涂覆有耐腐蚀材料,使得冷却剂可以与中空管状电极101的内部区域接触。也可以在电极101的外部设置电介质涂层。
387.在一个实施例中,电极101可以形成为具有0.5cm至3cm之间的宽度和1cm至3cm之间的高度。电极101的横截面优选地沿着电极101的长度是均匀的,从而可以产生相对更均匀的等离子体场。应当理解,在其他实施例中,电极101的部分可以具有不同的直径、横截面积或横截面,从而可以赋予等离子体区域106不同的效果或强度。
388.提供给歧管107的输送气体可具有包含单体液滴和任选的纳米颗粒的气溶胶以及输送气体,使得当输送气体被电离时,单体被聚合。单体可以在到达模块20之前分散在输送气体中。为了减少系统10所需的能量,单体在与输送气体相互作用之前可以处于液态,输送气体随后可以蒸发或雾化单体。
389.电极101的平面可以定义为大体平行于入口歧管109的平面,如图18所示。每个电极101可以定位成偏离歧管出口112,以允许将气体更有效地输送到在电极101之间,以提供等离子体区域106。优选地,电极101具有均匀的间距,使得在使用期间不太可能发生可能损坏电极的电晕放电。可在外壳160内设置模块支架138,模块支架138可支撑电极和入口歧管中的至少一个。这种支架138的实施例在图18中示出。模块支架包括电极支架140,电极支架140可用于以期望的间距安装电极101,这样可以一致地实现最小或最大距离,这可以改善产生的等离子体区域106和歧管支架146。歧管支架146和电极支架140可以一体形成,或者可以分开形成并且可选地接合在一起。所示的电极支架包括在从主体部分延伸的突出部144的端部处的多个电极凹部142。歧管支架146形成有凹部148以容纳入口歧管109。电极支架也可以形成有凹部或能够符合入口歧管的几何形状的其他特征。所示实施例包括连接或配合在一起的单独的电极支架140和歧管支架146。可选地,电极凹部可以装配有固定装置,以在使用期间将电极101固定或保持在凹部中。当模块被配置为将电极101悬挂在基材或制
品上时,这可能是特别有利的。
390.电极101可以涂覆有电介质,并且类似地,模块的其他组件也可以涂覆有电介质。所述其他组件可包括但不限于;入口歧管109、支架138、140、146和外壳160。电介质可以包括诸如pet、pen、ptfe的材料或诸如二氧化硅或氧化铝的陶瓷,然而其他材料也可以用于电介质材料。可以使用电介质材料来形成电极101的鞘103。优选地,如果使用陶瓷,则陶瓷是无孔的,从而降低了电极因断裂或其他物理故障而损坏的可能性。这可能有助于电极在使用过程中的寿命或耐用性。其他材料可用于填充多孔陶瓷内的间隙,这有助于在长时间使用期间减少热量或冷却电极。
391.电极支架140还可以允许电极101相对于入口歧管109的出口112位移。虽然电极101可以位移,但电极101优选均匀地设置在电极支架140中。电极支架140可用于沿长度支撑电极101的部分。电极凹部142的相对高度可以对应于电极歧管密封件105的高度或相对高度。
392.在另一个实施例中,多个电极支架140可以通过支架连接器(未示出)连接在一起。如果电极支架140和歧管支架146分开形成,则支架连接器可以是与用于将电极架140和歧管架146连接在一起的类似装置。
393.参照图21,示出了电极歧管密封件和入口歧管密封件,其允许分别安装电极101和入口歧管109。密封件优选地是流体密封的并且可以使用例如橡胶、环氧树脂或聚合物形成,并且可以优选地承受在0℃至大约300℃范围内的操作温度。更高的温度范围也是预期的,这取决于电极和/或等离子体的温度,以及是否使用主动冷却系统。密封件凹部在模块块108内形成并且适于容纳密封件。可选地,可以将电极和入口歧管安装就位,并且可以围绕电极101和/或入口歧管109形成密封件。在另一个实施例中,聚合物盖可以安装在歧管块108的凹部内以接收电极101和/或入口歧管109。
394.优选地,模块20的歧管块108和/或模块外壳160形成为使得可以确保电极101正确放置。应当理解,虽然芯102可以是交错的,但是鞘103可以具有统一的构造,而在安装时不会出现交错的芯102的迹象。
395.模块20或模块阵列18可以各自具有与其耦合的相应电源,或者每个段15可以具有与其耦合的相应电源。
396.可以用常规的浸渍和热处理工艺将涂层施加到电极101。还可以使用强化玻璃、退火玻璃和钢化玻璃在电极101上形成鞘103、外壳或涂层,以减少电极101表面的孔隙率。强化玻璃可以包括硼硅玻璃、大猩猩玻璃、安全玻璃、夹层玻璃、防火玻璃、超级玻璃、铅玻璃和低铁玻璃。
397.电介质材料的厚度可以在距离电极101的芯0.5mm到3mm的范围内。材料的电介质特性应该足以承受至少40℃的温度,但更优选地可以承受至少100℃的温度。在其他实施例中,电介质材料可被加热至约100℃至650℃的温度而电介质材料不失效。电介质材料可以选自:陶瓷、氧化铝、纸、云母、玻璃、聚合物、上述物质的复合物、空气、氮气和六氟化硫。
398.氧化铝可用于形成电极。优选地,可以使用90%至99.5%的氧化铝来形成电极。优选地,在一些特定实施例中优选92%、95%和97%的氧化铝。虽然优选使用至少90%的氧化铝材料,但其他实施例可允许使用最少80%或更高的氧化铝。选择的氧化铝优选具有280nm至365nm范围内的抗弯强度,并且具有72至83之间的硬度r45n。
399.在一些实施例中,钛酸锶钡(bst)和铁电薄膜也可用于电介质目的。这些材料可以叠层形成或施加到电极的芯101a的表面或施加到鞘101b或电介质材料的表面。
400.聚(对二甲苯),通常也称为商品名“parylene”,涂层也可用于辅助电极101的电介质特性,并且还可涂覆到电极101上以辅助电极101的疏水特性,这可以减少单体和/或聚合物的积聚。此外,如果单体或化学物质因不同的处理工艺而改变,则疏水涂层可有助于降低清洁电极101的频率。优选地,选择能够承受短期和长期温度暴露的聚对二甲苯涂层。
401.所述系统可以配备有防电弧装置,当电弧电位超过预定极限时,所述装置可以启动。这种防电弧装置可适用于执行以下功能中的至少一项:减少来自出口112的流体体积、降低功率、降低电流、降低电压、改变频率并关闭系统10。防电弧装置可以与单独的模块20或模块阵列18连通。
402.单体的引入可以与等离子体气体形成潘宁混合物,特别是在接近大气压的压力下,这可以有助于潘宁电离,从而在等离子体区域106内形成所需等离子体云或等离子体辉光。单体可以以液体喷雾、蒸汽或雾化粒子的形式注入,并且可以帮助形成所需的等离子体条件,因为单体可以适用于稳定等离子体流光或等离子体电晕条件。
403.潘宁阱可用于减少电离粒子在一个或多个预定方向上的运动,和/或在预定或所需方向上推动电离粒子或聚合单体。
404.单体、聚合物和等离子体流体的再循环可以通过再循环设备来实现。可选地,可以在再循环设备内安装光电离检测器或其他监测/采样设备,从而可以评估从系统10收集的流体以确定要添加到供应给模块的流体中的单体或前体的体积20允许进行预定的处理。监测/采样设备的采样可以是周期性的或恒定的。
405.生产监控设备可以包括红外(ir)系统,例如傅立叶变换红外光谱(ftir)设备,其可以检测基材表面上单体化合物的存在与否。在另一个实施例中,还可以在基材上以预定间隔进行轮廓仪测量。其他监测系统也可用于检测施加到基材上的涂层厚度。
406.处理基材1的方法可以包括向基材提供聚合物,所述基材具有通常的片状或平面形式,其中聚合物已通过等离子体聚合形成。基材1可具有暴露在可由系统10处理的表面处的至少一根纤维或纱线。聚合物可通过在大气压下的等离子体形成,其中等离子体的能量足以引起单体的分馏和随后的聚合,随后将聚合物结合到基材1上。施加到基材1上的聚合物涂层的厚度可以根据等离子体的密度、涂覆时间和引入等离子体区域106中的单体的体积来定。
407.在另一个实施例中,等离子体可用于仅处理基材1的第一侧面,而基材的第二侧面可不用处理,或可通过不同的涂覆或处理工艺单独处理。这可以允许对基材的一侧面进行选择性改性,这是传统涂覆方法无法实现的。
408.处理速度可用于在处理过程中将基材按压或偏压在所需位置,例如将基材提升或按压至偏压板250。通过将基材偏压至偏压板可在处理期间在基材和电极101之间形成大致恒定的距离。在一些实施例中,取决于系统10的长度和期望的处理工艺,基材的处理速度在0.01m/s至20m/s的范围内。基材的暴露时间优选足以允许施加5微米至100nm厚的涂层。基材的暴露时间将取决于基材的速度、所需的涂层厚度和单体种类的聚合速率。
409.偏压板250可用于吸引电离物质,这有助于提高沉积速率或赋予离子流体运动。优选地,偏压板是带负电的dc偏压板。应当理解,如果需要,偏压板可以带正电。可以在等离子
体区域的上方和/或下方使用潘宁阱,使得等离子体区域中的电离物质可以在特定方向上被排斥或吸引。优选地,如果使用潘宁阱,则如果存在偏压板,则潘宁阱的极性与偏压板250的极性相反。磁场还可以用于在等离子体区域内引起离子的运动并且可以在所需的矢量或方向上推动正离子和/或负离子。
410.在另一个实施例中,基材1不暴露于等离子体中,而仅暴露于等离子体聚合的物质或由等离子体形成的涂层。其他实施例可允许用等离子体预处理基材以清洁或活化基材的表面,并随后在不暴露于等离子体但暴露于可用于涂层的聚合物质的情况下进行涂层处理。
411.在另一个实施例中,基材1表面的部分可以涂覆有第一涂层厚度,而表面的其他部分可以涂覆有第二厚度,第二厚度可以比第一厚度更厚或更薄。在第一涂层厚度和第二涂层厚度之间可以观察到梯度。梯度可以是线性、斜率、径向、角度、反射或菱形梯度。任何梯度都可以是从第一涂层厚度到第二涂层厚度的过渡。在另一个实施例中,第一厚度没有梯度地过渡到第二厚度。
412.梯度也可以是从第一功能化涂层到第二功能化涂层的过渡区域。这可以允许更受控的流体方向。例如,第一厚度可具有疏水功能涂层,而第二厚度可具有可产生芯吸通道或芯吸区域的亲水涂层。其他功能性涂层和处理可以施加到基材上以获得所需的性能。可以将不止一种功能性涂层施加到基材上。也可以使用等离子涂覆技术在基材表面上形成图案。蚀刻也可用于暴露一种或多种表面处理之下的功能性处理。如果一种或多种功能性处理物设置在基材上,则蚀刻可用于暴露选定的功能性处理物。如果没有显微镜设备,蚀刻涂层可能不容易看到,并且蚀刻涂层优选不会改变涂层表面的触感。
413.电极101连接到电源,所述电源可用于为电极101充电。从电源到电极101的电源导管可以安装在支撑结构132内,并且可选地,电极也可以通过如图所示的支撑结构132中的接地装置接地。图9的电极101是正方形/矩形电极101,每个电极101具有中空芯,从而允许往其中提供冷却剂。中空芯可以连接到冷却系统。具有线性侧电极101可用于形成其间具有均匀密度的等离子体的纵向区域或柱。对于具有圆形或卵形横截面的电极而言,形成等离子体柱可能更难或不可能实现。相邻电极101的线性边可以平行,使得等离子体区域的部分不比其他区域更密集并且不太可能发生电弧。在交替的rf和接地电极表面之间形成的典型电极101间距可以在大约0.2mm和大约10mm之间,并且更具体地在大约1mm和大约5mm之间。因此,图示的等离子体区域106可能不是按比例绘制的并且为了说明的目的已经被放大。
414.电极长度、宽度、间隙间距和电极101的数量可以根据要处理的材料或基材1来选择。用于工业规模纺织织物处理的模块设备的示例可以包括间距在1mm至10mm之间的电极,并且可以包括一个或多个等离子体区域。
415.用于模块20和/或电极101的支架138可以由塑料材料或另一种非导电材料形成。支架138可以容纳和支撑在由诸如聚醚酰亚胺或聚醚酮之类的热塑性塑料制成的塑料模块外壳160块120中。可选地,可以将非导电涂层施加到金属支架130、140上以形成非导电屏障。在另一个实施例中,支架至少部分地由陶瓷制成以更有效地将热量从基材1传走并且还将热量从电极传走,这可以使电极冷却剂更有效或减少系统10所需的冷却剂的量。
416.随着更多的气体被注入或泵入腔室,腔室内的流体将通过歧管出口112被迫离开腔室并流向等离子体区域106。这可能导致腔室内出现相对高的压力,提供给腔室的输送气
体的流速可能会改变所述相对高的压力。可选地,可以提供多个输送气体通道,使得每个腔室116可以具有不同的输送气体,或具有提供给歧管出口112的不同气流。每个腔室还可以具有至少一个另外的气体输入,其可以向气室116提供单体或其他流体。
417.入口歧管109中的出口112直径也可以通过打开或关闭虹膜而改变。虹膜可由与控制器通信的致动器致动。在另一个实施例中,入口歧管类似于流体喷射器,流体喷射器可以以预定间隔并以任何预定阵列或配置隔开。控制器可以由系统10的用户远程启动。可选地,如果流体流动在期望的流速之外或者观察到不利的处理效果,则可以在使用期间动态地操作虹膜。
418.流体的汽化或雾化可能是合乎需要的,这取决于通过载气输送单体和任选的纳米颗粒的方法。喷射器组件可用于在注入或被引导到等离子体区域106之前将流体转换成所需状态。流体汽化组件在概念上可类似于用于电子汽化或汽化可摄取流体的那些组件,其也可适用于模块20。
419.入口歧管109可以由任何所需材料形成,所述材料通常是非反应性的、易于冲洗或清洁的,或者可以提供允许期望的气体流动的期望的精加工表面。此类材料可包括特氟龙、ptfe、pfa、热塑性聚合物、陶瓷、金属、玻璃纤维、玻璃、钢化玻璃、金属合金或任何其他所需材料。优选地,入口歧管109是可移除的,使得可以简单替换入口歧管,以进行所需处理工艺或可在理想的时间进行清洁。可选地,可以向歧管107提供蒸汽或高压或高温流体以清洁歧管。这可能类似于高压釜工艺。在另一实施例中,系统10可以用水或类似的清洁流体冲洗,所述清洁流体可以转化为蒸汽或被电极101汽化,这可以帮助清洁模块。
420.可选地,在处理工艺已经完成之后,入口歧管109可以用消毒剂气体、清洁气体、蒸汽或清洁或冲洗流体冲洗。清洁流体可以以相对高的压力提供给入口歧管109。这可以帮助减少沉积流体的积聚、蒸发的材料在歧管107中固化或以其他方式堵塞。
421.如上所述,典型的输送气体可以包括氦气、氧气、非稀有气体、稀有气体或其混合物,以及少量的添加剂,例如氮气或氧气。基材1可用选定的组合物处理,所述组合物可在离开等离子体的物质存在下反应,并且如下文将讨论的,单体物质可被聚合并通过此类物质粘附至基材1。
422.供应到歧管107以处理基材1的单体或前体可以具有各种官能团,这些官能团适合于赋予织物所需的特性,例如包括排斥性、芯吸、抗微生物活性、阻燃性。在施加到织物上之后,经处理的部分被移动到等离子体区域附近,使得来自等离子体区域的激发物质撞击在其上。当处理过的织物暴露于来自等离子体区域106的等离子体时,单体被固化,从而形成粘附到织物上的聚合材料。
423.模块支架138可由任何所需材料形成,例如金属、金属合金、聚合物、任何其他所需材料的陶瓷。然而,应当理解,用于形成支架的最理想的材料是非导电材料,例如聚合物。类似地,模块外壳22也可以由与支架的材料类似的材料形成。聚合物可以选自:丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚丙烯、聚乙烯、高抗冲聚苯乙烯(hips)、乙烯基、柔性pvc、尼龙、聚碳酸酯、lexan、tpe、合成橡胶和丙烯酸。应当理解,如果要使用导电材料,则导电材料可以涂覆有电介质或非导电膜或层。例如,特氟龙可用于涂覆导电表面的部分。
424.电极支架140可以以预定阵列或以预定配置容纳电极101。虽然系统10的所有电极101被示为线性配置,但可以使用任何预定配置。例如,电极101可以彼此偏移,或者电极对
可以在与相邻电极对的平面不同的平面中交错或以其他方式移位。可选地,可以在模块20中使用一个以上的电极阵列101,并且可以允许流体通过一个以上等离子体区域106,每个等离子体区域106具有不同的等离子体密度。这可能是有利的,因为流体的初始激发或电离可以在高电压或高温下建立并移动通过具有相对较低电压和/或较低密度的第二等离子体区域以维持激发或电离。
425.模块20的电极101可以安装在与基材1的运动方向平行的方向上,或者可以相对于基材1的运动方向垂直或成角度地安装,或其组合。电极支架140可以促进电极101的其他取向。因为基材1的宽度可以在1000mm到3500mm之间,所以期望形成可以至少跨越基材1的宽度的电极支架140。可以在一个模块内使用多个模块支架138来支撑电极101和/或入口歧管109的长度。这可以减少或大体上消除电极101和入口歧管109下垂的可能性,这种下垂会产生涂层不均或其他问题,例如:可能对电极造成损坏,电极移动脱离平行排列,发生电弧,可变或不希望的等离子体密度,和/或需要更多能量来产生等离子体。安装在外壳160中的模块支架可以相对于相邻的模块20交错或偏移,使得电极支撑件不会通过在行或线中产生可能导致视觉或功能缺陷的弱等离子体密度而对基材1的处理产生不利影响。可以使用多个模块支架138来支撑电极101和入口歧管109。优选地,电极支架140允许电极101连接到电源和/或冷却系统。
426.由于模块20可以使用歧管出口112来将流体提供到段15中,因此电极101的方向可能不会影响取向或结构歧管块108。
427.模块系列的阵列可包括多个相同的模块类型,例如等离子体模块20、涂层模块、加热模块或任何其他所需的处理模块。优选地,当垂直于基材1的移动方向串联安装模块20时,模块20是相同类型的模块以允许跨基材1的宽度进行相同的处理。然而,如果沿着与基材运动方向平行的方向串联安装模块20,模块20可以是不同的模块类型。
428.在一个示例中,将单体预施加到待处理和/或聚合的基材1上。例如,可以通过喷涂将单体施加到织物上。单体可具有适合赋予织物所需特性的各种官能团,其中所需特性例如包括流体排斥性、芯吸、抗微生物活性、阻燃性。在施加到织物上之后,将经处理的部分移动到等离子体区域附近,使得来自等离子体区域的激发物质撞击在其上。当经处理的织物暴露于等离子体产品时,单体被固化,从而形成粘附在织物上的聚合物材料。
429.段
430.多个段15可以装配在一起并密封以形成系统10。每个段可以是模块化的和可拆卸的,从而可以针对特定的处理工艺修改系统10的总长度。此外,因为系统10由多个段15形成,所以系统10可以适于打开或关闭选定的段15和其中的模块,以减少系统的处理面积。如果一个系统需要维护,这可能是有利的。可选地,可以将空段安装到系统中,所述系统可以允许基材或制品穿过空段而无需在空段内进行处理。空段可以是透明的,或者没有障碍物以允许检查系统内的基材或制品。如果段15已经被移除,也可以在系统内临时安装空段。空段仍可安装共轨以桥接或连接相邻段的共轨,以确保保持流体连通。在至少一个段被关闭或所述段是“空段”的情况下,系统可以减少或修改基材的处理或暴露以提供合适的暴露时间以提供期望的处理或涂层厚度。
431.与系统10的其他段相比,系统10的段15可以适于在相应的压力下起作用。系统10的每个段都可以装配有密封装置、屏障或互锁装置以减少段之间流动的流体。压力高于或
低于大气压
±
3%的每一段可被认为是分压室。例如,如果系统包括五个段15,则每个段可适于具有比相邻段更高或更低的压力。可选地,所述系统可以适于在中心段内具有比靠近系统的入口和/或出口的段更高的压力。
432.腔室的段15可以用互锁装置310(或辊310)密封,互锁装置310(或辊310)可以设置在系统10内部的任何所需位置以形成密封件305。互锁装置可以是两个元件之间的邻接,这两个元件可以为两个辊,一个辊和一翼片或柔性突出,一翼片和相应的表面320或可形成邻接或配合关系的任何另外两个元件。形成这种邻接关系的两个元件适于允许基材或制品在其间通过以允许沿两个元件的一部分形成密封,其中它们仍处于邻接关系。在制品1是纺织品的示例中,基材通常可以在0.1至3mm的范围内,但是应当理解,系统也可以接收其他厚度。
433.对于在互锁装置310处阻止与制品1相邻的充分密封的基材10,如果互锁装置具有连续的线性边缘以形成密封件305,则互锁装置310可以形成有狭槽或适形边缘,其可以适用于更充分地在制品周围形成密封。例如,互锁装置可具有阶梯式密封边缘以容纳制品并与制品和相应表面320形成密封。
434.在一些实施例中,可能优选的是,系统10配备一个或多个压力损失室,这可以减少使用系统时损失的流体体积,因此系统内的整个压力可以保持更一致。流体损失是由段内的高压引起的,所述高压比大气压高。因此,系统使用相对于大气压的较小正压。这种较高的压力可以是可选的,然而,因为它可以帮助减少进入系统的外部气体,所以它可以是优选的。
435.每个翼片可以从密封室的上部延伸并且邻接室的侧面和底部以形成密封件305。密封件305可以足以防止或减少流体从系统10泄漏。优选地,密封翼片是柔性翼片或可变形翼片,使得在关闭密封件305时,翼片可以偏向密封件的底部。
436.流体损失室15可设置在系统的入口和/或出口处,以确保防止或基本上防止系统的内部流体在使用过程中逸出。当基材1移入系统时,系统的开口可以是流体损失的位置。同样,系统的退出也可能如此。因此,可能需要在系统10的开始和结束处具有密封室300。每个密封室可以装配有相同的密封装置,或者可以装配有不同的密封装置310。
437.在另一个实施例中,所述系统可适于具有与处理室形成的一体式入口和出口,而不是具有用于出口和入口的单独室。通过这种方式,系统10不需要单独的入口和/或出口室,以与系统10连接。
438.转向图27和28,示出了密封件305的另一个实施例,其可以可选地安装在密封室300内或系统10的开始和/或结束处,与图1所示类似。密封件305可包括一对可独立控制旋转的辊340。辊340的运动使得基材1可以被送入系统10中。辊340可以具有与电机或驱动器连通的刚性芯,这可以影响它们的旋转。盖体345设置在辊340的外表面上并且优选地用于为基材1的运输提供足够的抓地力。盖体也可以适于在基材插入辊之间时变形或压缩,使得当被送入系统时,或在结束时从系统移除时,盖体345可以围绕基材的周边形成密封。用于形成盖体345的合适材料可包括但不限于;闭孔泡沫、泡沫、聚合物、橡胶、复合材料和膜。辊之间的接触可以形成长度在1mm到40mm之间的接触表面,并且有助于减少从辊340泄漏的流体。盖体的外表面可以可选地由羊毛、头发、针织材料、环或任何其他带纹理的表面形成,其可以减少进入辊340之间的基材的可能损坏并且还可以用于减少在移动时对辊的磨损。
439.当辊移动成邻接关系时,可以在辊之间形成密封件305。应当理解,在这种情况下,盖体可以形成辊340的一部分。辊可以可选地相对位移,使得基材可以进入辊之间或从辊之间移出。施加到辊之间的基材的压力可以在1牛顿至50牛顿的范围内,并且还可以帮助在进入系统10之前去除局部大气。也可以根据辊340之间的相对移位施加其他压力。每个辊340可以相对于另一个辊340独立地移动、旋转和/或移位。
440.虽然辊340在内部部分339处彼此密封,但是辊的外部部分331可以用隔膜、薄膜、叶片或翼片密封。例如,翼片的示例类似于图26中所示的示例。以这种方式,系统段15可以被密封,同时还处于可以接收要传送到系统10中的基材或制品的构造中。
441.辊340可以通过隔膜332在外部331处密封。隔膜332可以由压力元件334偏置。压力元件334可以在终端处被控制或适于在检测到泄漏时自动施加进一步的压力。辊340的端部可以通过常规方式密封,例如环形密封件、盖体345或本领域已知的用于密封的任何其他预定方式来进行密封。
442.偏置室336可用于容纳压力元件334,并且可将流体泵入偏置室336以向下推动隔膜以与辊340的外部331形成密封布置。偏置室的壁相对于隔膜可以是刚性的,使得隔膜在壁338被推动之前变形以形成密封。
443.在系统内使用正压可允许外部大气流体在不希望的情况下被限制或防止进入系统10。
444.由于系统10的压力可以优选为正压,所以段15的外壳200可以成形为当内部压力增加时允许变形。外壳顶部和底部205、210可以是圆形的、凹形的、凸形的或以其他方式呈眼睛形状,使得压力可以分布而不会损坏或出现不期望的变形,变形可能会导致泄露。在其他实施例中,外壳可以是任何几何形状,其可以容纳段部件并且优选地适于减少潜在的泄漏。外壳200可具有交错的外壳系统,外壳系统可有助于将段配合在一起并减少系统10的潜在泄漏区域。可提供分段部分209以在段15的开始和/或后部形成外壳的一部分。如果系统使用在两个或更多个段15之间延伸的段外壳,则分段部分209可用于完成外壳200的顶部205或底部210部分。至少一个侧部207可具有形成在其中的入口215,其可用于访问模块20。入口215可被拧紧、栓接、闩锁、固定、可释放地固定或附接到侧面207。
445.在外壳200的侧面207中设置有入口215,其可用于打开系统并与段15的模块和部件相互作用。入口215可以安装在密封件上,例如橡胶密封件等,并且可以用螺栓、螺纹、闩锁或紧固到段15上。入口215优选地是可移除的,并且多个入口面板可以形成系统10的入口215。每个段可以形成有入口,其在外壳的任一侧上,或仅在外壳200的一侧上。可选地,顶部205是铰接的,并且顶部205可以打开并围绕铰链旋转以进入段15的内部。外壳支撑件220可以用于将段提升到所需高度,并且可以调节高度。支架支撑件225可用于为支撑件220提供稳定性并且还可用于将段外壳200搁置或安置在其上。在一个实施例中,段外壳位于吊架中,吊架可以由支撑件220和支架225形成。
446.模块可以经由入口215,例如图1中看到的入口段,进行维修。每个系统模块20可以具有各自的入口位置并且用于移除或维修各自的模块20。可选地,每个腔室段或每个预定的腔室段可具有入口位置,使得可以同时接入多于一个模块20以进行维修和/或移除。入口位置可以装配有密封装置以防止或基本上防止室的内部大气泄漏。
447.在另一个实施例中,所述系统还包括保持段或保持室(未示出)。这可以允许基材1
进入系统并在被处理之前保持在保持段内。这可以允许预定长度的纺织品在没有被处理的情况下进入系统10。保持段可用于将一定长度的基材加载到系统中,如果需要对未进入系统的基材进行修改,则可以留出一段缓冲期。这对于可以固定到另一基材上的基材部分而言特别有益,例如第一基材的尾部与第二基材的头部固定。例如,希望由所述系统处理的纺织品可以包括相同材料的多个基材部分,或者多种材料并且这些基材部分可以在处理基材的一部分时固定在一起。
448.此外,具有保持室可以允许在基材1的一部分的处理过程之前标记或补救基材中的错误或缺陷。保持室还可以装配有主动泵系统和/或传感器以确定腔室内的氩气或其他流体的体积。保持室的使用还可允许张紧系统10内的设备以更可靠地施加所需张力。
449.保持室可用于在基材1进入系统时更清楚地看到基材1并确保基材正在被安装,以进行正确处理。系带系统可适于允许重复尝试,以正确对齐基材或收集基材1。系带系统可适于从系统10外部携带基材1并将基材1带到系统10内的任何预定段。
450.在另一个实施例中,可以向段提供来自模块20的不同压力以形成分压段。段可具有高于或低于大气压的压力,但优选高于100kpa。在一个示例中,包括五个段15的系统可以适于使选定的段相对于其他段供应有更高的压力。由于每个腔室可能具有与相邻腔室不同的压力,因此这些腔室可以装配有密封件、气闸或其他能够限制流体从一个腔室移动到下一个腔室的屏障。该系列的段15可用于缓慢升高和/或降低压力,使得可在改良的气氛中处理加工线的部分。在这种构造中,最中间的段15可以具有所有段15中最高的压力。可选地,第一段15和最后一段15的压力也可以彼此相当或大致相等。类似地,第二段和第四段也可以在其中具有彼此基本相等的压力。段15也可以处于大气压下,并且可以在其中施加危险处理并且将其拉到系统10的中间并且从靠近入口和出口处移除。
451.在另一个实施例中,段15的模块20可以与每个段一体地固定。在所述配置中,所述段可以与模块20的宽度大致相同或更大,使得多个段15可以安装或固定在一起。然而,多于一个的模块20可以安装或与段15一体地固定。将模块与段15固定可以允许段被移除,从而可以更好地清洁和维护接入。具有电极阵列的段15的长度可以在大约500mm到3000mm的范围内,然而也可以期望地制造其他长度以供系统使用。段15的长度可以取决于用于处理基材1的模块20的宽度。
452.每个段15可以与相邻段15相同或可以具有与相邻段15相似的外壳。每个段可以具有任何预定数量的模块20、模块18的阵列和/或模块20的类型。
453.应当理解,与段15一体的模块20可能是指模块外壳160或与外壳的一部分一体形成的模块外壳,而电极101和入口歧管109可以是可更换的或可拆卸的。
454.系统10还可包括入口段,或通向处理段的一系列段。入口段可用于将处理段的气氛与系统10的入口和出口位置分开。
455.当入口和/或出口打开时,入口和出口段可由内部密封系统10密封。内部密封系统10适于密封段以防止外部大气进入或流体在段15之间不期望地移动。入口段和出口段15可以类似于系统10内的任何其他段15的入口段和出口段,然而入口段和出口段15还可以包括具有入口或出口槽的壁203。壁203可以是系统出口处的前壁203或后壁203,密封件305可以安装到前壁203或后壁203,例如参见图23和24。密封件305可以在上铰链325固定到壁203,如图23至26所示。可提供铰链325以允许密封件的一部分相对于壁203旋转以允许将基材1
安装在密封件305内。参考图25和26,例如,可以提供内部入口密封件330以在密封件305打开时或在任何期望的时间关闭或密封壁203中的狭槽。关闭内部入口密封件330可以允许减少来自段的流体损失。应当理解,内部入口密封件330可以安装在系统10的端部处并且替换为内部出口密封件。
456.清洁
457.电极101和模块20的清洁可以通过使用自动清洁工具来实现。系统10可以包括至少一种用于刮擦、提升或去除电极101上的堆积材料的装置。堆积材料可以是陶瓷材料,例如在hmdso的情况下包括硅树脂。堆积材料可能会干扰电极的有效性,或者随着材料堆积的增加,可能会减小电极之间的反应间隙或等离子体区域106。因此,在预定时间段之后去除这些材料可能是有利的。可选地,可以收集这些副产物并将其用于其他应用。
458.可以通过清洁工具190清洁电极101和歧管107。清洁工具190的实施例在图29至31中示出。相应的清洁工具190可以安装到每个模块20上以允许定期或按照需要清洁电极101和/或系统10的入口歧管。如图29所示的清洁工具处于预接合位置。图30示出了与电极位于第一接合位置的清洁工具,并且图31示出了从第一接合位置移动到第二接合位置的清洁工具,其中第一接合位置和第二接合位置之间的距离已经被清洁、刮擦,或由清洁工具190部分清洁。
459.真空吸尘器(未示出)可与清洁工具190相关联,其可收集模块20内的副产物。清扫器(未示出)可用于帮助收集或引导模块20内的副产物或碎屑,这样真空吸尘器可用于收集所述副产物或碎屑。在另一个实施例中,模块20的模块外壳160可以形成有一个或多个狭槽,可以允许副产物或碎屑通过一个或多个狭槽掉落。通过这种方式,副产物或碎屑可以落到排气板350上,然后被推入排气系统360。残留在排气板350表面上的任何碎屑或副产物可以稍后收集或清除,因为这不会影响处理过程。排气阵列连接件可以与排气阵列355的孔中的至少一个孔连通。如果阵列355的一些孔不与排气阵列连接件360连接,则这些孔可以允许碎屑或副产物掉到下面的外壳或另一个收集板(未示出)上。
460.清洁工具190可以包括连接到致动器(未示出)的主体192部分。致动器可以绑定到轨道、导轨或预定的运动路径。清洁工具的主体192可以跨越模块外壳160的宽度。多个突起194可以从主体192突出,其轮廓可以符合电极101和/或入口歧管109的一般形状。致动器可以影响刮刀清洁工具190的运动并且可以沿电极101的轴向方向上的方向移动刮刀。参考图30至31,清洁工具190示出为处于与电极101接合的位置,其中电极可以被刮削边缘196刮擦。也可以使用刮刀的其他预定运动,例如圆周运动或垂直运动,这对于刷式清洁工具190而言可能是特别有用的。
461.真空吸尘器可用于收集落入模块外壳160中的副产物、碎屑或材料。副产物可在处理过程中形成,或可在电极101或入口歧管109时形成。
462.落入外壳160中的碎屑可由清扫工具(未示出)清扫到模块外壳160的末端,或可扫出外壳160中的孔口(未示出)。清扫工具可用于将碎屑引导至中心位置、孔或朝向真空吸尘器。
463.经由磨损的清洁工具190的方法可以是工具和模块20组件之间的任何期望的物理相互作用。每个模块可以装配有至少一个刷子或其他磨损工具以允许刮擦、摩擦、刮擦或抛光电极。电极优选地形成有可以通过这些方法清洁的大致光滑的外表面。在另一个实施例
中,电极可以形成有纹理表面,这需要用到刷毛或具有各自接触点的多个离散元件来清洁纹理表面。刷毛可以由聚合物、金属、复合材料形成,这些材料可以切割、磨损或刮掉形成在电极101和/或入口歧管109上的堆积材料。
464.优选地,电极101的表面是无孔的并且通常是光滑的,从而可以通过刮擦进行清洁。刮刀,清洁工具190的一个示例,可以用来清洁电极表面的至少一部分,这可以去除副产物堆积或去除沉积在电极101上的薄膜或涂层。清除掉堆积材料可能是必不可少的,因为维持稳定等离子体的功率要求可能会随着副产物或电极上涂层的堆积而增加,并且还可能有助于降低碎屑脱落并粘附在涂层上的可能性。
465.刮刀可成形为大体上符合电极101的表面近端表面。清洁工具190的刮刀196或刮擦表面可用于从电极101切入或提升副产物和/或碎屑。优选地,电极101的表面的至少30%可以用刮刀清洁。更优选地,至少50%的电极表面可以用刮刀清洁,或者甚至更优选地,至少70%的电极表面可以用刮刀清洁。
466.电极101优选地安装在允许刮擦或清洁电极101的支撑件上。例如,图18中示出了用于电极101的支撑件的实施例。支撑件是模块支架138,其包括歧管支架146和电极支架140。支架146、140中的每一个可适于分别接收入口歧管和电极。支架146、140可形成为整体件或可单独形成并固定在一起(例如,如图18所示)。如果支架固定在一起,则可以使用任何所需的配合方法,例如榫槽连接、公母连接器、卡扣、夹子、压配合、就座布置、胶合、粘合或任何其他预定的配合方法。如图所示,电极支架包括在突起144末端形成的电极凹部。示出了多个突起144,其可以用于支撑电极凹部142中的一部分电极。凹部142可以对应电极101的一般形状。
467.可选地,电极适于旋转以允许控制副产物或碎屑的堆积。电极101的旋转还可以允许刮刀或清洁工具更有效地清洁电极101,其中一次或多次操作即可去除或基本去除所述电极101上的堆积物。
468.优选地,模块20设计成如图像中所示的“倒置”构造,以允许碎屑从电极落下并向下落入模块的壳中。通过这种方式,来自模块的流体被相对向上推进。然而,虽然示出了所述构造,但系统10可适于使模块相对向下地喷射流体,使得基材1或输送系统可结合系统使用,且可处理3d制品。如果系统优选地用于处理模块处于倒置位置的3d制品,则系统可以具有输送器或制品保持器,其可以将待处理的制品保持在模块上方的适当位置以允许处理。
469.系统10可以装配有运输工具,所述运输工具包括以下至少一个:夹具、座、安装件、钩子、磁铁,或者适于将制品悬挂在模块20上方以允许处理的其他工具。例如,如果要处理手机壳,则系统10可具有安装座,安装座的尺寸和由所述手机壳包装的手机的尺寸一样,其中手机壳安装在其上。然后对手机壳进行处理,在处理完成后将其从安装座上移除。
470.系统10可适于提供多个制品的批处理,因此可适用于线加工。线加工可以是现有线加工系统的一部分。
471.在另一个实施例中,电极101可以由挤出材料形成,例如挤出的陶瓷或挤出的聚合物。例如,如果电极101由氧化铝形成,则可以将氧化铝挤出并硬化以形成电极。然而,电极鞘103可由粘合、胶合、焊接或熔合在一起的一个或多个元件形成。如果电极鞘103由多片形成,则电极可以具有两个外侧,其可以夹住或约束电极芯102。电极芯102的另一侧可以被鞘的其他部分约束以用粘合剂、环氧树脂、粘合物、水泥或胶水填充任何间隙。这些电极的几
何形状本质上可以是大致矩形的。
472.参照图32至图35,示出了由两个部分150、152形成的歧管块108的实施例。所述歧管块108可用于本文讨论的任何实施例中。可在歧管块108的两个部分150、152之间提供垫圈或密封件,其可允许液体或流体密封。如图所示,歧管块的两个部分的连接可以大致垂直于电极的纵轴。歧管块108的两个部分150、152可以通过固定装置158实现,例如螺钉、螺栓、榫槽或任何其它预定装置,这些其它预定装置可在密封件154处在两个部分150、152之间形成流体密封。
473.歧管块108的两个部分可以是电极部分150和端部152,电极部分150安置电极,端部152可适于从歧管块输送流体或移除流体。可以看出,两个流体路径安装在端部内,其可用于从电极冷却系统通道72、74供应或移除流体,然而端部可以配置有任何数量的流体路径,流体路径与流体通道连通。通道74可以是安装有连接多个电极芯102的母线121的腔体。
474.带有电棒或母线121的腔体74可以接收将要进入电极101的流体,或者接收来自电极101的加热的冷却剂。优选地,腔体接收待供应给电极101的新鲜的或冷却的冷却剂,从而可使母线保持大致冷却的温度或所需温度。
475.通过这种方式,上部通道72和腔体74限定了用于供应到模块20的流体的冷却剂的入口和出口。更具体地,如果冷却剂被供应到位于模块第一端的第一歧管处的腔体,因此,在模块的第二端处的第二歧管块的上通道可以适于接收已经通过一组电极的冷却剂,反之亦然。每个模块20可以具有至少两组电极,其中第一组电极为有源电极组,第二组电极为接地电极组。有源电极组可以是rf电极,或者可以通电或提供电压以允许激发等离子体流体以形成等离子体。
476.等离子体流体和/或前体可以通过下部通道76提供给歧管108并提供给电极101以形成等离子体和反应性物质,等离子体和反应性物质可以用于涂覆制品或基材1。应当理解,下部通道76可用于专门提供可供应至电极101之间的等离子体区域的等离子体流体。下部通道76还可用于向歧管提供一种或多种不同的单体或前体107。
477.电棒121或母线121可设置在歧管块108内以提供与电极101的电连接以允许在使用时对电极101通电。触点可以是金属条,金属条与电极101的芯102焊接、焊锡或接触。可以通过导电元件156实现与母线或电极电连接器121的电连接,导电元件156从母线121延伸通过歧管块152的端部。母线121可以在腔体72内并且暴露于来自冷却系统的冷却剂。
478.偏压板250可以包括金属基材,其中金属基材是以下中的至少一种:金属网、连续金属片、具有从其切割的预定形状阵列的金属片,或具有较厚预定区域的金属片,所述预定区域可以是或也可以不是预定图案。可选地,金属片可以被赋予随机纹理。金属基材可以可选地通过电连接进行充电。可以将任何预定电荷赋予金属基材,其可以是正的或负的,并且允许物质从等离子体区域向偏压板的进行移动,并且撞击或沉积到由系统10处理的基材或制品上。
479.在一个实施例中,偏压板250可以由第一陶瓷材料和第二陶瓷材料形成,金属基材位于它们之间。第一陶瓷和/或第二陶瓷可以是任何预定的陶瓷或玻璃。如果使用玻璃,则优选为钢化玻璃、夹层玻璃或任何其他适于承受更高温度或暴露于大温差的玻璃。在另一个实施例中,偏压板250可以由第一陶瓷和安装在其上的金属基材形成。可以在偏压板中形成冷却通道以冷却偏压板的陶瓷。冷却通道可以适于供应冷却剂流体,所述冷却剂流体可
以与局部大气相同或与等离子体流体的组成相似。
480.在另一实施例中,偏压板由金属基材或金属片形成。在该实施例中,金属片或基材可具有赋予其的多种纹理或可具有从其切出的孔阵列,这可减少电弧或提高模块20的等离子体区域的可见性。
481.如图6b至图12所示,偏压板阵列可由安装在阵列中的多个偏压板250形成,所述阵列对应于模块阵列18。段15中的模块20的数量可以等于或多于段15内偏压板的数量。
482.再循环系统中的气体可以通过热交换器和/或冷却器冷却,这可以降低从模块再循环的流体的温度。来自模块的气体的温度可以在20℃至180℃的范围内,但通常优选在0℃至40℃的范围内,或更优选在10℃到30℃的范围内。用于再循环气体的冷却器和电极冷却系统可以是相同的系统,或者可以是适于分别调节各自温度的单独系统。
483.例如,使电极冷却系统具有第一温度并且使室的再循环气体具有第二温度可能是有利的。通过这种方式,两个独立的系统可以达到所需的相对温度。
484.用系统10处理的基材1或制品可以可选地经历等离子体后处理步骤。等离子体后处理步骤可以是固化步骤、暴露于激光、暴露于uv或热处理。这些步骤可以完成基材或制品涂层并赋予所需的功能,或增强通过等离子体处理或等离子体涂层施加的所施加的功能。例如,施加到基材上的亲水涂层在热处理后可能具有更高的接触角(大于90
°
)。类似的功能可以通过使用紫外线处理或将涂层暴露于激光来实现。后处理可用于固化通过等离子体处理施加的涂层。后处理,例如热处理,可以通过使用加热室来实现,或者可以在等离子体处理或等离子体涂层完成之后立即进行。
485.在另一个实施例中,老化过程可用于改善涂层的功能性,并且可包括将制品或基材放置一段时间以允许涂层老化,例如持续数周至数月的时间,或者可以通过使用诸如热处理的后处理来加速这种老化过程。
486.系统10还可适于将一定体积的等离子体流体直接供应到腔室以保持腔室内的正压。所述正压可以小于1个大气压,优选小于1个大气压的5%,或者甚至更优选为约20帕至5千帕。在另一个实施例中,系统内部压力比当地大气压高约20至200帕,并且在整个说明书中这种系统内部压力可以称为大气压。然而,还应当理解,任何对大气压力的提及也可以是“真实大气压”,其与大约101kpa的当地大气压相同。
487.系统可以接收一定体积的气体以补充系统,或者以其他方式向段15供应等离子流体。例如,如果等离子体流体是氩气,则供应的氩气体积可以在1l/min至1000l/min的范围内,这取决于腔室的总内部容积。供应给系统的补充气体可以通过模块或再循环系统,或来自专用的补充管线(未示出)。再循环系统可以是排气系统,其允许气体从腔室输送并通过冷却系统和/或过滤系统,所述冷却系统和/或过滤系统可适于从段15内的气体中去除污染物或颗粒。段内的颗粒可以是单体、聚合物、部分聚合的单体或来自处理过的基材的副产物。
488.拾取器系统
489.在另一个实施例中,模块20可以通过拾取器系统(未示出)移除,所述拾取器系统可以从共轨分离模块并将模块运输到清洁站或模块访问位置。清洁站可能有自动清洁系统。
490.在另一个实施例中,拾取器系统(未示出)与模块配合使用并且从共轨释放模块。
拾取器可适于与模块20的端部相互作用并且从共轨移除歧管。歧管可以通过将歧管流体连接器和歧管电连接器从共轨端口脱离而由拾取器释放。共轨70和歧管块108之间的接口71可以包括插口或连接构件并且可以具有密封件,所述密封件可以提供进一步的流体密封以减少发生泄漏的可能性。每个模块20可具有各自的共轨,使得供应到离散共轨的流体仅向一个模块供应流体。应当理解,所述系统可适于允许供应多于一个模块20的共轨。当模块从共轨或离散共轨移除时,流体连接可适于动态密封以防止流体不断进入系统10。
491.拾取器系统可以适于从共轨释放模块流体连接器和电连接器并且将模块从具有共轨的固定位置运输到第二位置。第二位置可以是模块可以从段15移除的位置,或者可以移动到系统可以清洁模块或更换移除的模块的位置。可选地,可以将替换模块安装到移除的模块位置,从而可以继续处理。这对于热插拔模块20而言可能是特别有利的。
492.拾取器系统可以具有一对释放工具,这对释放工具可以从两个共轨或从模块末端的两个支撑件释放模块;如果模块没有连接到共轨70。释放工具可以使模块20和歧管107的连接器脱开并且相对于共轨70降低或升高模块。当模块20被释放时,可以密封或闭合连接有模块的任何端口,从而防止流体在不需要时渗入系统中。可选地,可以在模块相对于共轨70移动之前密封端口。
493.拾取器系统可能是特别有利的,因为所述系统优选地保持封闭以维持所需的内部气氛条件,其可包括富含氩气氛或有利于形成所需等离子体的气氛。
494.在另一个实施例中,所述系统可以包括一个段,所述段包括在相同腔室或环境内的偏压板250、模块20和再循环系统,使得它们通常都暴露于相同的局部大气和压力。通过这种方式,偏压板、模块20和再循环系统不会彼此密封,并且可以更简单地保持段内的温度。如果需要,可以使用一个或一系列风扇来帮助所述段内的流体运动。
495.可以优选的是,再循环系统360适于在没有排气板的情况下起作用并且可以具有一个或多个从段吸入流体的入口位置。可地,吹扫系统使得内部气氛为至少95%的纯氩气。在其他实施例中,系统被吹扫使得内部气氛在98%-99.999%之间为氩气。优选地,所述系统保持最低纯度,从而形成不需要的涂层。
496.虽然本发明已经参照具体实施例进行了描述,但是本领域技术人员将理解,本发明可以以许多其他形式体现,与本文描述的本发明的广泛原则和精神保持一致。
497.本发明和所描述的优选实施例具体包括至少一个可工业应用的特征。
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