Reator de pressão atmosférica plasma-químico para modificação de materiais em rolo de polímero

Saudações, caro leitor! Hoje eu gostaria de falar sobre uma das aplicações do plasma sob pressão atmosférica de baixa temperatura. Há muitas informações na Internet sobre como obter alta tensão capaz de romper uma descarga de energia suficiente. Muitos amantes recebem descargas bonitas, como arco de serpentinas, coroas, etc. de bobinas de Tesla, transformadores flyback de televisões e microondas.

Além da beleza, o plasma de descarga de gás pode ser amplamente utilizado em várias indústrias como uma ferramenta para modificação, ativação e purificação. Um dos campos de aplicação tradicionais é a indústria leve, onde é utilizado plasma de baixa ou pressão atmosférica para processar filmes de polímero com o objetivo de prepará-lo para pintura, envernizamento, colagem de produtos e similares. I.e. de fato, o objetivo da exposição ao plasma aqui é aumentar a energia superficial do material. Dar propriedades específicas da superfície, por exemplo, formar a quantidade máxima de um certo tipo de ligações duplas na ausência de ligações de outro tipo, é uma tarefa não trivial devido à alta atividade química do plasma de descarga de gás sem equilíbrio.





Recentemente, o escopo dos materiais poliméricos aumentou significativamente. Além da aplicação tradicional, relativamente primitiva, como embalagem, isolamento elétrico, materiais têxteis, eles, em particular os polímeros, são utilizados na fabricação de membranas de troca, fibras. Um grande número de polímeros médicos apareceu - vários requisitos específicos são impostos a eles, que muitas vezes só podem ser satisfeitos com o enxerto de vários medicamentos na superfície, para os quais a superfície deve ser uniforme e uniformemente ativada. I.e. surgiu uma idéia no parágrafo anterior - fornecendo propriedades específicas à superfície.

Tendo em vista que interesses, inclusive científicos, estão associados ao plasma de baixa temperatura, foram lidos vários trabalhos que mostram a possibilidade de utilizar os chamados sistemas de solução de plasma para a modificação de materiais poliméricos. O sistema mais simples é um eletrodo de metal e líquido, entre o qual uma descarga de gás queima, e o material que está sendo modificado está em solução. Nesse sistema, a atividade do plasma pode ser combinada com a diretividade e a seletividade dos processos que ocorrem na solução sob sua influência.

Assim, os sistemas de solução de plasma podem vir a ser uma direção promissora no desenvolvimento e aprimoramento de métodos para conferir seletivamente certas propriedades a materiais poliméricos. Para isso, a seguinte instalação foi inventada:

A instalação é uma célula com uma solução através da qual passa um filme de polímero, puxado por um acionamento eletromecânico.



A superfície da solução na célula é escaneada por uma descarga em movimento translacional reverso, com paradas para desenhar o filme. Assim, temos uma máquina de duas coordenadas com cnc.

O protótipo foi feito das unidades de dois carros de brinquedo, um pedaço de vidro orgânico e vários dispositivos semicondutores. Como, na minha opinião, eu já examinei o texto, vou dar a você vídeos para maior clareza:



Em seguida, substituímos o sistema de digitalização por uma unidade de CD-ROM para livrar-se dos sensores de infravermelho; também substituímos o sistema de puxar filmes por um mecanismo de varredura de papel na impressora. Como os acionamentos são baseados em motores de passo, tive que mudar levemente a parte elétrica ...



A parte elétrica consiste em uma placa com um microcontrolador AVR ATmega8 e dois drivers de motor L293d e l298N.

No processo de trabalho a partir da descarga, a solução na célula foi aquecida e foi necessário produzir adicionalmente uma célula com um volume maior. Para trocar fluidos entre eles, duas bombas vazadoras foram usadas.



Trabalhos posteriores foram complicados devido à falta de controles, pois cada vez que o microcontrolador já estava refletindo bastante cansado. Como resultado, quase toda a instalação foi refeita: eles colocaram tudo em um estojo separado, substituíram o MK por mega16, adicionaram um LCD e vários botões - temos um controle remoto para controlar velocidades e distâncias:



Com isso, a instalação foi deixada sozinha, muitos experimentos foram realizados, as condições operacionais ideais foram identificadas para diferentes soluções e a potência investida na descarga. Em todos os rolos, a água destilada comum é usada como solução de trabalho. Os experimentos foram realizados com diferentes soluções, não posso dizer os resultados por razões objetivas. Uma patente foi recebida para a instalação.

Estou escrevendo um artigo para esse recurso pela primeira vez e ainda não o descobri, especialmente com o design. Para conteúdo, escreva nos comentários.

Obrigado pela atenção!

Source: https://habr.com/ru/post/pt398951/