Способ повышения несмачиваемости материала, тело, обработанное таким способом

 

Изобретение относится к способу повышения несмачиваемости материала и придания ему большей гидрофобности по отношению к жидкости. Способ, применяемый для повышения несмачиваемости материала жидкостью, предусматривает обработку этого материала в камере обработки азотной плазмой в состоянии после разряда, в которую вводят перед разрядной камерой или после нее фтористое соединение в парообразном состоянии, при этом в качестве обрабатываемого материала используют полимерный материал или композитный полимер. После обработки материала его агломерируют путем спекания для создания тела необходимой формы. Пористые материалы или спеченные тела, обработанные заявленным способом, обладают повышенными гидрофобными характеристиками и могут применяться во многих областях. 3 с. и 11 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу повышения несмачиваемости материала или придания ему большей гидрофобности по отношению к жидкости.

Объектом изобретения является также тело, получаемое после обработки в соответствии со способом, описанным в изобретении.

Этим телом может быть пористое тело, прошедшее непосредственную обработку плазменным способом, или тело, полученное путем спекания шариков, обработанных плазмой.

Во многих областях находит применение повышение смачиваемости пористых материалов жидкостью.

Один из вариантов такого применения относится к пишущим кончикам маркеров. Так, в заявке на французский патент N 9601700 от 12 февраля 1996 г. описан способ, позволяющий повысить смачиваемость пористого тела, такого, каким является кончик маркера, по отношению к чернилам. Сущность этого способа состоит в обработке пористого тела азотной плазмой в состоянии после разряда.

В основе изобретения поставлена задача, напротив, повысить несмачиваемость пористого тела, т.е. снизить его способность впитывать жидкость.

В европейских патентах 0516538 и 0681924 описан маркер, содержащий в своем корпусе резервуар с чернилами и пишущий орган, один конец которого находится в контакте с чернилами и который вставлен в наконечник, выполненный из пористого полимерного материала.

Заявитель констатировал, что для обеспечения наилучшего функционирования маркера выгодно повышение несмачиваемости упомянутого выше наконечника, выполненного из пористого материала, по отношению к чернилам.

Изобретение предусматривает, в частности, решение именно этой задачи, без ограничения его применения нижеприведенным примером.

В соответствии с изобретением, способ повышения несмачиваемости тела по отношению к жидкости заключается в обработке этого тела в специальной камере азотной плазмой в состоянии после разряда с введением в нее перед или после разрядной камеры, фтористого соединения в парообразном состоянии.

Неожиданно было установлено, что при обработке материала плазмой в зоне после разряда, генерируемой в газе с некоторым содержанием газообразного фтористого соединения, повышается несмачиваемость этого материала, в противоположность результату, получаемому в варианте применения плазмы чистого азота.

Напомним здесь, что зона после разряда представляет собой зону, удаленную от зоны собственно разряда. В этой зоне после разряда активные атомарные и молекулярные изотопы нейтральны (не ионизированы).

Обрабатываемые материалы могут быть пористыми из полимерных веществ или порошкообразными в форме полимерных шариков.

Фтористый газ может быть представлен полифтористым углеродом или фтористым азотом (NF₃).

Предпочтительно давление газа внутри камеры обработки должно быть в пределах от 1 до 200 гПа.

В варианте применения порошка предпочтительным является его приведение внутри камеры обработки во взвешенное состояние, например, в форме псевдоожиженного слоя или с применением вращающегося барабана.

После обработки порошка в камере он агломерируется путем спекания для создания тела требуемой формы.

Изобретение также имеет объектом спеченное тело, состоящее полностью или частично из шариков, обработанных в соответствии со способом согласно изобретению.

Изобретение также относится к материалам, созданным путем спекания частично из шариков, подвергнутых обработке и спеканию в соответствии с процессом, описанным в изобретении, и частично из шариков, подвергнутых обработке и спеканию в соответствии с процессом, описанным в заявке на французский патент N 9601700, т.е. обработанных азотной плазмой.

Подобный метод позволяет регулировать свойства несмачиваемости тела.

Другие особенности и преимущества изобретения описаны ниже: Изобретение поясняется с помощью чертежей, на которых изображено: - фиг. 1 представляет собой схему, иллюстрирующую устройство для применения способа по изобретению; - фиг. 2 иллюстрирует вариант устройства для применения способа по изобретению.

Начнем с описания со ссылкой на фиг. 1 устройства для применения способа, повышающего несмачиваемость порошка 20 жидкостью.

Это устройство содержит источник 10 азота, соединенный с разрядной камерой 12. Генератор 14 волн вырабатывает электромагнитную волну в разрядной камере 12.

Диапазон частот, которые могут быть использованы, очень широк: в основном применяются частоты микроволн порядка 880- 915 МГц или 2450 МГц. Также могут быть использованы более низкие частоты порядка 13,56; 27,12 или 433 МГц.

Между выходом генератора 14 и разрядный камерой 12 предусмотрен трубчатый волновод 13. Этот трубчатый волновод для охлаждения помещен в циркуляционное устройство для воды.

Разрядная камера 12 соединена патрубком с камерой 16 обработки, содержащей обрабатываемый порошок 20. В камеру 16 вводится фтористое соединение 15 в парообразном состоянии, например NF₃ или полифтористый углерод. Фтористое соединение также может быть введено перед разрядной камерой, как показано позицией 15а на фиг. 1.

К камере 16 обработки подключен вакуумный насос, обеспечивающий создание разреженного пространства внутри камеры 16.

Порошок 20 находится во взвешенном состоянии в форме псевдоожиженного слоя.

Во избежание возможности всасывания порошка 20 вакуумным насосом перед выходом из камеры 16 внутри нее расположен центробежный вентилятор 17.

При применении способа в соответствии с изобретением посредством вышеописанного устройства порошок 20 обрабатывается неионизированной плазмой фтористого газа в камере 16 обработки, т.е. плазмой в удаленной зоне после разряда.

Преимущественным условием является создание давления газа внутри камеры обработки в диапазоне от 1 до 200 гПа.

После обработки порошка в камере 16 обработки этот порошок агломерируется путем спекания для создания тела необходимой формы.

Вместо придания порошку взвешенного состояния в форме псевдоожиженного слоя можно привести его во взвешенное состояние в барабане 21, приводимом во вращение двигателем 22, как указано на фиг. 2.

Фиг. 2 иллюстрирует вариант обработки пористых материалов на основе полимеров или композитных полимеров.

Установлено, что пористые материалы 20 и материалы, полученные из порошка посредством спекания, обработанные способом, описанным в изобретении, обладают несмачиваемостью (или повышенными гидрофобными характеристиками).

Этот результат объясняется воздействием фтора, присутствующего в плазме, эффект воздействия которого противоположен эффекту, получаемому при применении плазмы на основе азота.

В соответствии с другой особенностью изобретения, можно также создавать путем спекания материалы, состоящие частично из порошка или шариков, обработанных способом, описанным в изобретении, и частично из порошка или шариков, обработанных способом, суть которого заключается в воздействии на них плазмой, созданной посредством разряда электромагнитных волн в газообразной среде, состоящей в основном из азота, как это описано в заявке на французский патент N 9601700.

Шарики, обработанные двумя описанными выше способами, могут быть смешаны перед процессом спекания. Таким образом, получают спеченное тело, обладающее гидрофильными и гидрофобными характеристиками.

Изменяя относительные пропорции шариков, обрабатываемых двумя описанными выше способами, можно получить спеченное тело, обладающее большими или меньшими гидрофильными или гидрофобными характеристиками.

Вместо перемешивания шариков, обработанных двумя описанными выше способами, можно также располагать эти шарики последовательными слоями. В этом случае получается спеченное тело, в котором свойство несмачиваемости возрастает постепенно в зависимости от глубины.

Пористые материалы или спеченные тела, обработанные способом, описанным в изобретении, могут применяться во многих областях.

Разумеется, изобретение не ограничено вышеописанными примерами и может иметь множество вариаций, не выходящих за рамки самого изобретения.

Формула изобретения

1. Способ повышения несмачиваемости материала (20) по отношению к жидкости, отличающийся тем, что материал (20) обрабатывают в камере (16) обработки азотной плазмой в состоянии после разряда, в которую вводят перед разрядной камерой (12) или после нее фтористое соединение в парообразном состоянии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала (20) используют порошок полимерного материала.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала (20) используют пористый полимерный материал или композитный полимер.

4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве газообразного фтористого соединения используют полифтористый углерод.

5. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что фтористое соединение имеет химическую формулу NF₃.

6. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что давление газа внутри камеры обработки выбирают в диапазоне от 1 до 2000 гПа.

7. Способ по одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что при использовании порошка внутри камеры (16) обработки порошок приводят во взвешенное состояние.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что используют порошок во взвешенном состоянии в форме псевдоожиженного слоя.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что порошок приводят во взвешенное состояние во вращающемся барабане.

10. Способ по одному из пп.2 - 9, отличающийся тем, что после обработки порошка в камере (16) обработки порошок агломерируют путем спекания для создания тела необходимой формы.

11. Тело, полученное путем спекания, отличающееся тем, что оно полностью состоит из шариков, обработанных и спеченных согласно способу по п.10.

12. Тело, полученное путем спекания, отличающееся тем, что оно состоит частично из шариков, обработанных и спеченных согласно способу по п.10, и частично из шариков, обработанных методом воздействия на них плазмы, полученной путем разряда электромагнитных волн в газообразном соединении, основную долю в составе которого занимает азот.

13. Тело, полученное путем спекания по п.12, отличающееся тем, что шарики, обрабатываемые в соответствии с этими двумя способами, смешаны друг с другом перед спеканием.

14. Тело, полученное путем спекания по п.12, отличающееся тем, что шарики, обрабатываемые в соответствии с этими двумя способами, распложены последовательными слоями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2