本實用新型涉及塑料的表面硬化處理技術領域，尤其涉及一種塑料的有機加硬鍍膜的鍍制裝置。

背景技術：

現(xiàn)實的透明有機聚合物材料的表面硬度極低，一般在鉛筆硬度1H以下，很容易劃傷，經(jīng)過表面改性，表面的鉛筆硬度能達到2H-3H，已經(jīng)是很優(yōu)異的性能。有機聚合物在使用過程中產(chǎn)生的劃痕和磨損很大程度上影響了其的應用領域的推廣。

為改善高分子聚合物的表面硬度，提高耐磨損性能，目前通用的手段有：在該透明高分子聚合物上涂覆一層加硬有機透明涂料；在透明高分子聚合物上用真空鍍膜的方式沉積一層無機透明氧化物。

針對第一種方式，有機加硬涂料無論是采用噴涂工藝還是浸涂工藝，若要形成連續(xù)膜層具有加硬性能，均需要使用大量的涂料；同時液體膜還要經(jīng)過熱固化或者光固化，都會消耗大量的材料和能源。同時形成的鍍膜的厚度一般在幾百微米左右，進而由于液體膜受到表面張力和重力的影響，會由膜層厚度不均勻形成不平整的表面，表現(xiàn)為不同程度的花紋，嚴重影響表面的性能。

另一種傳統(tǒng)的硬膜鍍膜方式是采用物理氣相沉積PVD真空鍍膜方式，比如蒸發(fā)鍍或濺射鍍TiO2、SiO2、Si3N4、Al2O3等無機陶瓷膜(透明氧化物或氮化物材料)，直接將保護材料鍍在產(chǎn)品表面。由于是無機與有機之間形成的結合，鍍層與基材的結合性能不夠牢固，同時膜層的致密性也不夠好。在長久的苛刻環(huán)境中使用，會出現(xiàn)一定的脫層現(xiàn)象。采用該種方式加硬的有機塑料，在耐磨性上有一定程度提高，但是實測的鉛筆硬度并未有太大改善。

綜上所述，如何解決有機液體鍍膜的原料浪費和均勻性差的問題，已成為本領域技術人員亟待解決的技術難題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種塑料的有機加硬鍍膜的鍍制裝置，以避免有機液鍍膜的原料浪費和均勻性差的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種塑料的有機加硬鍍膜的鍍制裝置，所述鍍制裝置包括等離子有機活化裝置，所述等離子有機活化裝置包括：用于接入離化氣體的第一進氣口、用于接入小分子有機氣液混合分子的第二進氣口、等離子發(fā)生裝置和噴嘴；

所述等離子發(fā)生裝置包括反應放電室和設置在所述反應放電室內(nèi)的等離子源，且所述反應放電室上設置有等離子體噴射口；

所述第一進氣口與所述反應放電室連通；

所述第二進氣口與所述噴嘴連通，且所述噴嘴朝向所述等離子體噴射口布置。

優(yōu)選地，所述第二進氣口和所述噴嘴之間還設置有均勻布氣管路。

優(yōu)選地，所述均勻布氣管路包括一個流入口和多個二元分支的流出口，所述流入口與所述第二進氣口連通，所述流出口與所述噴嘴連通。

優(yōu)選地，所述等離子有機活化裝置，還包括用于冷卻所述等離子發(fā)生裝置的冷卻裝置。

優(yōu)選地，所述冷卻裝置包括緊挨所述等離子發(fā)生裝置布置的冷卻箱，所述冷卻箱上設置有冷卻介質(zhì)的流入端和流出端。

優(yōu)選地，所述等離子源為矩形線性離子源，所述矩形線性離子源包括陰極頂板、陰極外框和陽極環(huán)，所述陰極頂板和所述陰極外框之間的間隙構成所述等離子體噴射口，所述陽極環(huán)設置在所述反應放電室內(nèi)且對應所述等離子體噴射口的位置。

優(yōu)選地，所述反應放電室內(nèi)還設置有中央磁鋼和外圍磁鋼，所述中央磁鋼設置在所述陽極環(huán)的內(nèi)環(huán)，所述外圍磁鋼靠近所述反應放電室的周向內(nèi)壁布置，且所述中央磁鋼和所述外圍磁鋼的極性相反。

優(yōu)選地，所述鍍制裝置還包括氣液連供系統(tǒng)，所述氣液連供系統(tǒng)包括第一管路和第二管路；

所述第一管路的一端與所述第一進氣口連通，所述第一管路的另一端與氣源連通；

所述第二管路的一端與所述第二進氣口連通，所述第二管路的另一端與氣源連通，且所述第二管路上設置有小分子有機氣液混合分子發(fā)生裝置；

所述小分子有機氣液混合分子發(fā)生裝置包括液體容器、設置在所述液體容器內(nèi)的儲液罐和設置在所述儲液罐內(nèi)的有機液的液面下方的超聲霧化裝置。

優(yōu)選地，所述鍍制裝置還包括用于放置待鍍制的塑料樣件的真空室，所述等離子有機活化裝置設置在所述真空室內(nèi)。

優(yōu)選地，所述真空室內(nèi)還設置有用于給所述待鍍制的塑料樣件加熱的加熱裝置。

相比與背景技術介紹內(nèi)容，上述塑料的有機加硬鍍膜的鍍制裝置，通過第一進氣口進入的氣源進入反應放電室后，在陰陽極之間高壓電勢的作用下，形成電離態(tài)，電離的帶電粒子在電壓作用下加速轟擊其他氣體分子，產(chǎn)生雪崩效應進而形成可維持的等離子體，當?shù)诙M氣口進入的小分子有機氣液混合分子經(jīng)過噴嘴噴射時，由于噴嘴朝向等離子體噴射口布置，小分子有機氣液混合分子在噴射的等離子體的作用下，可以在塑料樣件表面形成一層超薄的有機加硬鍍膜，由于形成的有機加硬鍍膜的厚度較薄(厚度一般在幾十至幾百納米)，大大節(jié)省了有機液鍍膜的原料浪費，同時形成的有機加硬鍍膜幾乎立刻固化，避免了因重力流動產(chǎn)生的均勻性差的問題，此外，相比于液相噴涂或滾涂固化方式得到的外層保護，通過上述鍍制裝置得到的鍍膜，硬度高耐劃傷，同時等離子能量高使與基材的結合性好。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的塑料的有機加硬鍍膜的鍍制裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的等離子有機活化裝置的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的等離子有機活化裝置的整體結構示意圖。

上圖1-圖3中，

等離子有機活化裝置1、第一進氣口2、第二進氣口3、等離子發(fā)生裝置4、噴嘴5、反應放電室6、等離子體噴射口7、均勻布氣管路8、冷卻裝置9、流入端10、流出端11、陰極頂板12、陰極外框13、陽極環(huán)14、中央磁鋼15、外圍磁鋼16、第一管路17、第二管路18、液體容器19、儲液罐20、超聲霧化裝置21、塑料樣件22、真空室23、加熱裝置24、電源25。

具體實施方式

本實用新型的核心是提供一種塑料的有機加硬鍍膜的鍍制裝置，以避免有機液鍍膜的原料浪費和均勻性差的問題。

為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型提供的技術方案，下面將結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。

如圖1-圖3所示，本實用新型實施例提供的一種塑料的有機加硬鍍膜的鍍制裝置，鍍制裝置包括等離子有機活化裝置1，等離子有機活化裝置1包括：用于接入離化氣體的第一進氣口2、用于接入小分子有機氣液混合分子的第二進氣口3、等離子發(fā)生裝置4和噴嘴5；等離子發(fā)生裝置4包括反應放電室6和設置在反應放電室6內(nèi)的等離子源，且反應放電室6上設置有等離子體噴射口7；第一進氣口2與反應放電室6連通；第二進氣口3與噴嘴5連通，且噴嘴5朝向等離子體噴射口7布置。

相比與背景技術介紹內(nèi)容，上述塑料的有機加硬鍍膜的鍍制裝置，通過第一進氣口2進入的氣源進入反應放電室6后，在陰陽極之間高壓電勢的作用下，形成電離態(tài)，電離的帶電粒子在電壓作用下加速轟擊其他氣體分子，產(chǎn)生雪崩效應進而形成可維持的等離子體，當?shù)诙M氣口進入的小分子有機氣液混合分子經(jīng)過噴嘴噴射時，由于噴嘴朝向等離子體噴射口布置，小分子有機氣液混合分子在噴射的等離子體的作用下，可以在塑料樣件表面形成一層超薄的有機加硬鍍膜，由于形成的有機加硬鍍膜的厚度較薄(厚度一般在幾十至幾百納米)，大大節(jié)省了有機液鍍膜的原料浪費，同時形成的有機加硬鍍膜幾乎立刻固化，避免了因重力流動產(chǎn)生的均勻性差的問題，此外，相比于液相噴涂或滾涂固化方式得到的外層保護，通過上述鍍制裝置得到的鍍膜，硬度高耐劃傷，同時等離子能量高使與基材的結合性好。

這里需要說明的是，本領域技術人員都應該能夠理解的是，上述鍍制裝置在使用時，需將待鍍膜的塑料樣件放置在鍍制裝置的噴嘴的噴射范圍內(nèi)。此外，等離子發(fā)生裝置應當接有電源25，通過電源25為氣體高壓離化生成等離子體提供動力，傳統(tǒng)的電源系統(tǒng)可以采用直流電源DC，直流脈沖電源DC-Pulse，中頻電源MF，射頻電源RF等。第一進氣口2和第二進氣口3連接的氣源可以是Ar、He、N₂、O₂的高純氣體，也可以是這四種氣體任意組合的的混合氣體，還可以是根據(jù)實際生產(chǎn)情況選擇其他氣體或其他混合氣體。

在一些具體的實施方案中，上述第二進氣口3和噴嘴5之間還可以設置有均勻布氣管路8。通過設置均勻布氣管，使得有機氣液混合更加均勻，噴射至塑料樣件的鍍膜表面更加均勻、平整、光澤。

更具體的實施方案中，上述均勻布氣管路8可以包括一個流入口和多個二元分支的流出口，流入口與第二進氣口3連通，流出口與噴嘴5連通。同將均勻分布管布置成多層次的二元分支結構，使得可以連接多個噴嘴，或是一個噴射面積更加噴嘴，總之通過將流出口與噴嘴連接，可以實現(xiàn)大面積的噴射鍍膜。當然可以理解的是根據(jù)實際生產(chǎn)情況，也可以是布置成多個三元分支的流出口活，或是其他多元分支的流出口，并且流入口也可以根據(jù)噴嘴的噴射范圍需求，布置成對應的對個流入口。

在一些更具體的實施方案中，上述等離子有機活化裝置1，還可以包括冷卻裝置9，由于等離子體為一種高能狀態(tài)，所以工作狀態(tài)下等離子源會產(chǎn)生大量熱量，通過冷卻裝置9實現(xiàn)對等離子發(fā)生裝置4的冷卻功能，以避免造成連續(xù)工藝的不穩(wěn)定。

更具體的實施方案中，上述冷卻裝置9可以是包括緊挨等離子發(fā)生裝置4布置的冷卻箱，冷卻箱上設置有冷卻介質(zhì)的流入端10和流出端11。通過通入冷卻介質(zhì)，從流入端流入經(jīng)過冷卻箱，在從流出端流出對等離子發(fā)生裝置進行散熱，由于冷卻裝置緊挨等離子發(fā)生裝置布置散熱效果或更好。并且冷卻箱可以是設置成多個片狀的結構，也可以是設置成一個箱體的結構，根據(jù)實際情況，可以是將冷卻箱布置成不同的結構形式。冷卻介質(zhì)可以是水，也可以是本領域技術人員常用的其他冷卻介質(zhì)。當然可以理解的是，冷卻介質(zhì)的流入口需要布置動力裝置，比如泵等，以便于驅(qū)動冷卻介質(zhì)流動。另外，上述冷卻箱的結構形式僅僅是對于冷卻裝置的一種舉例，還可以是本領域技術人員常用的其他冷卻裝置，比如強風冷等。

在進一步的實施方案中，上述等離子源優(yōu)選為矩形線性離子源，該矩形線性離子源包括陰極頂板12、陰極外框13和陽極環(huán)14，陰極頂板12和陰極外框13之間的間隙構成等離子體噴射口7，陽極環(huán)14設置在反應放電室6內(nèi)且對應等離子體噴射口7的位置。當然可以理解的是，根據(jù)實際的生產(chǎn)需求，也可以是選擇其他結構形式的等離子源，比如圓形結構的離子源。通過將上述等離子源設置成矩形線性離子源，離化效率更高，更便于塑料樣件的大面積處理，且均勻性高。此外，上述陰極頂板和陰極外框采用304或301不銹鋼材質(zhì)，可采取拼接板形式組成，使離子源日常安裝和維護更加方便。在實際使用過程中，等離子發(fā)生裝置應當接地，以保證設備的安全性，同時陰極頂板和陰極外框接通外電源的負極；而陽極環(huán)為高電勢提供源，接通外電源+的正極。電源可以是直流波形、正弦波形或脈沖方波。

更進一步的實施方案中，上述反應放電室6內(nèi)還可以設置有中央磁鋼15和外圍磁鋼16，中央磁鋼15設置在陽極環(huán)14的內(nèi)環(huán)，外圍磁鋼16靠近反應放電室6的周向內(nèi)壁布置，且中央磁鋼15和外圍磁鋼16的極性相反。通過上述布置的磁場結構，使得中央磁鋼15與外圍磁鋼16正好面對離子源正面，由于中央磁鋼和外圍磁鋼的極性相反，比如中央為N極而外圍為S極，使得中央位置形成磁路閉環(huán)，進而在等離子體噴射口的位置形成較強的水平磁場強度，進而使得等離子體的噴射更加強烈。

在一些更具體的實施方案中，上述鍍制裝置還可以包括氣液連供系統(tǒng)，該氣液連供系統(tǒng)包括第一管路17和第二管路18；第一管路17的一端與第一進氣口2連通，第一管路17的另一端與氣源連通；第二管路18的一端與第二進氣口3連通，第二管路18的另一端與氣源連通，且第二管路18上設置有小分子有機氣液混合分子發(fā)生裝置；該小分子有機氣液混合分子發(fā)生裝置包括液體容器19、設置在液體容器19內(nèi)的儲液罐20和設置在儲液罐20內(nèi)的有機液的液面下方的超聲霧化裝置21。其中液態(tài)容器19主要是通過對液態(tài)容器19加熱，為儲液罐20提供精確控制的溫度環(huán)境，一般加熱溫度控制在65℃-120℃，使得儲液罐具有良好的溫度環(huán)境。此外，儲液罐內(nèi)的有機液體可以是六甲基二硅氧烷、八甲基四硅氧烷、四甲基二硅氧烷或聚甲基二乙氧基硅烷等，可以是上述有機液體的任何兩種或更多種的組合，從而得到的有機加硬鍍膜為由硅氧鍵為骨架的有機硅聚合膜。

在鍍制過程中，隨工藝氣體的通入在超聲霧化裝置的作用下，使得儲液罐內(nèi)的有機液產(chǎn)生小分子有機氣液混合分子，這些小分子有機氣液混合分子隨著工藝氣體即可流入至第二進氣口。通過上述氣液連供系統(tǒng)可以為第一進氣口提供用于離化的氣體，進而當氣體進入反應放電室時，能夠維持一定氣體濃度的氣氛環(huán)境。當?shù)入x子源的陰陽極之間加上電源時，形成一定的高壓電勢，部分稀薄氣體在這種高壓下形成電離態(tài)，電離的帶電粒子在電壓作用下加速轟擊其他氣體分子，產(chǎn)生雪崩效應，進而產(chǎn)生可維持的等離子體。同時氣液連供系統(tǒng)還可以為第二進氣口提供小分子有機氣液混合分子，并通過噴嘴噴射出去迅速形成固態(tài)的鍍膜。在實際操作過程中，第一管路和第二管路上可以分別設置有精密氣體流量質(zhì)量計MFC，以監(jiān)測氣體的流量，同時還分別設置有氣閥以控制氣體的通入和切斷。此外需要說明的是，第一管路和第二管路可以連接至同一個氣源，也可以是連接至不同的氣源，可以根據(jù)實際情況進行布置。

在一些更具體的實施方案中，上述鍍制裝置還可以包括為等離子有機活化裝置1提供真空環(huán)境的真空室23，當然待鍍制的塑料樣件22也應放置在真空室23，等離子有機活化裝置1也應設置在真空室23內(nèi)。真空室可以采用不銹鋼或鋁合金制成，同時真空室可以是單體真空室，也可以是連續(xù)腔室的一部分。

此外，真空室23內(nèi)還可以內(nèi)部配置加熱裝置，通過該加熱裝置可以對待鍍制的塑料樣件22進行加熱。進而實現(xiàn)了對塑料樣件在鍍膜前或鍍膜中均可溫控，同時通過對塑料樣件加溫有利于高真空的獲得，進而提升鍍層與基材的結合力。

為了本領域技術人員更好的理解本實用新型的技術方案，下面結合塑料的有機加硬鍍膜的鍍制裝置的具體操作過程進行說明，下面僅對本實用新型實施例的最優(yōu)選方案進行舉例說明：

第一步：抽真空，將待鍍產(chǎn)品放入真空室，然后抽真空至5×10^-3pa，同時真空室加溫至80℃，使產(chǎn)品重復釋放雜氣；

第二步，有機液加溫，工藝氣閥開啟，將液體容器上方的氣體抽凈。關閉閥門，將液體容器加溫至80-125℃。

第三步，等離子發(fā)生裝置開啟，第一管路中單獨通入工藝氣體Ar和O2的混合氣，O₂比例在1％-20％，待腔體內(nèi)達到氣壓0.1-15pa左右時，開啟等離子源的電源，控制輸出功率在800W。

第四步，開啟第二管路的工藝氣源，等到等離子體輝光穩(wěn)定，開啟第二管路對應的工藝氣閥，同時開啟超聲霧化裝置，霧化的氣源隨之進入均勻布氣系統(tǒng)并從噴嘴噴出，形成離化的高分子團，從而在產(chǎn)品上形成有機鍍膜。

以上對本實用新型所提供的塑料的有機加硬鍍膜的鍍制裝置進行了詳細介紹。需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者設備中還存在另外的相同要素。

本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內(nèi)。