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TDK 高效便携式手持等离子体发生器PZ3

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TDK 高效便携式手持等离子体发生器PZ3

piezobrush® PZ3 是一款小体积紧凑型手持等离子体发生器,适用于实验室开发以及小批量产品的研发和组装加工。piezobrush® PZ3的最大功耗为18瓦,凭借压电直接放电技术(Piezoelectric Direct Discharge Technology – PDD技术®)可以产生温度低于50摄氏度的冷活性等离子体。PZ3的核心部件是来自TDK电子集团的CeraPlas™,用来产生常压冷活性等离子体的高压放电组件。等离子体能高效加工活化材料表面,同时还可以杀菌消毒和祛除异味。
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所属分类
手持式
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高效便携式手持等离子体发生器

piezobrush® PZ3 是一款小体积紧凑型手持等离子体发生器,适用于实验室开发以及小批量产品的研发和组装加工。piezobrush® PZ3的最大功耗为18瓦,凭借压电直接放电技术(Piezoelectric Direct Discharge Technology – PDD技术®)可以产生温度低于50摄氏度的冷活性等离子体。PZ3的核心部件是来自TDK电子集团的CeraPlas™,用来产生常压冷活性等离子体的高压放电组件。等离子体能高效加工活化材料表面,同时还可以杀菌消毒和祛除异味。

应用领域

◊连接技术
◊研发优化加工处理步骤
◊实验室或研究机构
◊微生物学,微流体以及食品行业
◊医疗或牙医行业
◊样品制造
◊小规模生产

潜在应用

◊各种类型材料表面活化处理
◊提高材料润湿性
◊优化黏合、印刷或者喷涂的加工质量
◊塑料、玻璃、陶瓷、金属、半导体、天然纤维或者复合材料的表面处理
◊精细清洁、杀菌消毒

材料表面处理简介

对于材料的后续加工来说,材料的表面特性尤其重要。而通过使用等离子体对材料表面进行预处理可以使得后续的加工步骤取得更好的质量以及效果。例如,对材料表面进行精细清洁以及提高材料的润湿性对后续黏合、印刷或者喷涂处理起到决定性的作用。
即使在清洁的情况下,许多类型的材料表面具有较差的润湿性,而表面所残留的污染物会进一步加剧这种情况,从而降低黏合剂或者喷漆油墨的附着能力。这就称之为低表面能的状态。如果材料的表面能低于液体的表面张力,则会体现出润湿性以及黏附性较差。使用等离子体活化材料表面会增加其表面能,冰山生与液体相互作用的极性分子基团,从而显著改善材料的润湿性并提高液体的黏合质量。

对比分析接触角的大小可以确定使用等离子体预处理的效果

为了证明等离子体预处理的效果,我们通常对比分析处理前后的接触角的变化。在使用等离子体进行预处理之前,将一滴已知表面张力的液体施加到材料表面上,并使用相应的接触角测量装置测量液滴与材料表面的接触角。接着使用等离子体进行处理,再一次测量接触角。通过对比接触角的大小,可以计算材料处理前后的表面能,从而量化等离子体处理的效果。

◊圆形液滴
◊低表面能
◊液体润湿性较差
◊较差的黏合能力
  ◊平状液滴
◊高表面能
◊较好的润湿性
◊较强的黏合能力

piezobrush® PZ3等离子体活化

等离子体处理优化黏合能力

如果使用等离子体对材料进行预处理,可以显著改善材料的黏合质量。等离子体可以用于处理多种材料,其中包括:金属,玻璃,陶瓷,天然材料例如木材,天然纤维以及纺织品。图中展示了多种塑料在等离子体处理前后材料拉伸强度的对比,可以看出通过等离子体处理明显改善了材料的拉伸强度。

应用实例:黏合尼龙/聚酰胺12

在3D打印中,大尺寸零件通常被分割为多个聚酰胺12零件进行制造,再黏合到一起。但通常情况下,黏合效果并不十分理想。通过使用等离子体进行预处理,无须使用有毒有害的化学物质,便可以达到原来黏合效果的三倍。

使用等离子体提高材料的润湿性

对于许多工业加工处理而言,需要塑料材料具有一定的表面能,从而满足后续加工步骤的要求。为了达到这个要求,等离子体常被用作预处理以去除材料表面污染物以及活化材料表面。如图所示,经过等离子体预处理可以使材料表面能显著提高。

等离子体贴标预处理

我们还可以使带近场模块的piezobrush® PZ3对有绝缘涂层的金属外壳进行等离子体预处理。等离子体可以改善金属盖后续的贴标质量,一方面得益于等离子体对材料的精细清洁,另一方面则是可以活化材料表面,这都是等离子体的主要作用。

等离子体印刷预处理

使用等离子体预处理,可以改善印刷油墨以及喷漆涂料在材料表面上的附着力,从而显著提高印刷质量。图片显示了液滴在不同接触角情况下所对应的印刷质量对比。第一种情况下,液滴的接触角大于90°, 表示液体很难润湿材料表面,导致液滴在表面分布不均匀且印刷质量较差。而当接触角为0°时,说明液滴很好的润湿了材料表面并能获得最佳的印刷质量。

 

应用实例:聚四氟乙烯(PTFE)材料的印刷

以往在例如聚四氟乙烯PTFE等塑料材料上进行印刷操作是十分困难的。为了对比分析等离子体处理效果,如图所示,我们仅仅对材料右侧使用等离子体进行预处理,而从最后的结果来看,对材料表面进行等离子体预处理,不仅仅可以获得均匀的印刷效果,还可以显著提高油墨的附着能力。

等离子体活化材料表面

通过等离子体,可以活化材料表面提高其表面能,并产生极性分子基团。这些分子结构可以很好的沉积在材料表面,从而导致材料表面能的提高,并显著改善材料的润湿性。

 

应用实例:有机硅PDMS和玻璃材料

在微流芯片制造领域,有机硅PDMS芯片常与玻璃载体相连接,如果不使用等离子体预处理的话,加工质量将会明显降低。而当通过等离子体预处理之后,将能在PDMS材料和玻璃表面之间产生紧密结合。使用piezobrush® PZ3设备可以简单快速高效的完成预处理工作。

哪些材料可以使用等离子体预处理?

理论上,几乎所有材料都可以使用piezobrush® PZ3手持式等离子设备进行预处理,因为使用常压等离子体几乎不会在处理过程中产生多余的热量,这就使得对例如塑料等温度敏感的材料进行处理时,不会产生过度处理的风险。


适用材料类型
◊ 塑料和复合材料
◊ 金属和金属合金
◊ 玻璃,陶瓷以及天然石材
◊ 天然皮革和人造皮革
◊ 天然纤维,木材以及纸张
下图简单介绍了我们的客户使用piezobrush®系列产品所加工处理的材料类型。

左图展示了客户大多使用等离子体设备处理塑料等材料,而由于塑料种类较多,右图进一步展示了所处理
的不同塑料类型的比例。

可更换模块以及显示

想要在不同类型的材料表面取得最佳的处理效果,必须选择合适的配件。目前,piezobrush® PZ3设备提供两种不同的可更换模块以备选择。材料的导电率对基于PDD技术产生等离子体的设备而言是十分重要的。因此,在选择模块时,需要注意不同材料的导电率差异。

标准模块
标准模块适用于非导电材料(例如塑料,陶瓷或者玻璃等)。为了获得最佳的处理效果,建议模块端口与材料表面的距离保持在1至5毫米。如果使用中在材料表面产生不受控的电弧放电,设备将会自动关闭。在这种情况下,说明材料至少有部分是导电的,请使用近场模块进行加工处理。
近场模块
近场模块适用于导电材料(例如金属,碳纤维强化聚合物,铅玻璃以 及导电塑料等)。同时,对于具有导电涂层的材料或者含有导电部件 的组件也需要使用近场模块进行处理。在使用近场模块时,需要注意 仅当模块足够靠近导电材料表面时,才能激励等离子体,保持在几毫 米的距离下,模块与材料之间会看见紫光,表明处于正常工作状态。

系统会自动识别当前所使用的模块类型,并相应地调整加工处理参数。

液晶显示

 

对于等离子体处理的过程控制,piezobrush® PZ3拥有多种不同的功能,可以通过显示屏进行修改。
过程控制:
◊ 秒表:用于测量处理时间
◊ 倒计时:带有自动关闭功能的时间设置
◊ 节拍器:在预设处理时间结束之后带有声音反馈
◊ 功率调整:可以设置不同等级的等离子体功率

 

关键词:
reylon PZ3
TDK PZ3
PZ3
手持式等离子清洗机
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piezobrush®PZ3的技术参数

 

  • 电源供应:110-240伏 50-60赫兹
  • 功耗:最大18瓦
  • 重量:110克
  • 噪音水平:45分贝
  • 等离子体温度:低于50摄氏度
  • 处理速度:5平方厘米/秒
  • 加工距离:2-10毫米
  • 加工宽度:5-29毫米
  • 设计:手持式等离子体设备带电源插口,内置集成风扇

 

piezobrush®PZ2和piezobrush®PZ3的对比

piezobrush® PZ3被认为是piezobrush® PZ2的后继产品。下表简单介绍了两个产品各自的优点。

piezobrush®PZ2

 

  • 带内置电源的手持式设备
  • 可更换的喷嘴
  • 无法进行过程控制

 

 

 

piezobrush®PZ3

  • 带内置电源的手持式设备
  • 可更换的压电模块
  • 过程控制:秒表、定时器以及节拍器

 

 

110-240V/ 50-60Hz

供电电源

110-240V/ 50-60Hz

Max.30W

功耗

Max18W

170g

重量

110g

57dB

噪音水平

45 dB

不超过50℃

等离子体温度

不超过50℃

4cm2/s

加工处理速度

5cm2/s

2–10mm

使用距离

2 – 10mm

20mm

最大使用宽度

29mm

标准、近场和混合

喷嘴/模块

标准、近场

氩气、氦气和氮气

工作气体

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