开题报告：基于等离子体的直接脱墨装置设计及应用

本科生毕业设计开题报告学 院 轻工学院 专 业 印刷工程 导 师 刘壮 学 生 崔维俊 学 号 201110830401 2015年04月10日毕业设计（论文）题目基于等离子体的直接脱墨装置设计及应用1、 毕业设计（论文）研究意义及目的研究意义现今可循环利用是节约资源控制成本的重要途径，废纸再生技术已经在印刷造纸行业广泛应用。然而传统的废纸再生工艺要先将废纸打成纸浆，然后采用化学溶剂或者酶等去除附着在纸纤维中的油墨，然后重新抄纸利用。这种工艺机组设施庞大，工艺复杂，且在生产过程中会产生大量废水以及化学污染物。传统废纸回收工艺在大规模批量回收在利用纸张具有规模优势和成本优势，但是对于传统办公纸张、高端艺术品印刷、小批量精品纸张等印刷品存在着回收利用率不高和高端纸张变相浪费的缺陷。对于小批量甚至单张纸的回收再利用技术，可以提高纸张回收再利用率，使日常生活办公以及特殊领域的纸张能够得到节约。 2013年剑桥大学工程师采用激光直接清除纸上打印、复印的文字，同时不会对纸张造成任何损害。该技术处理速度极快，直接使碳粉墨水蒸发为气体，气体可以被过滤装置吸收处理，这种技术比传统化学方法回收利用废纸更环保，减少了化学品的使用以及CO2的排放。激光由于聚焦性好，因此各国研究者对其在脱墨领域的应用有一定的研究。近年来，常压冷等离子技术逐渐成为了研究热点，常压冷等离子技术可以实现在大气压下电离气体，采用喷枪结构可以将电离的等离子体直接喷射到材料表面进行处理，这种方法成本低无污染、工作温度低、对材料表面形貌要求低、应用范围广，给纸张表面处理提出了一个新思路。在等离子体清洗光刻胶的反应中，采用氩气和氧气作为工作气体，氩气与氧气以一定比例组成的混合气体，经过电离后产生活性氧等离子体，活性氧等离子体可将有机物分解为二氧化碳，该反应被广泛应用于半导体领域中对于光刻胶的清洗。由于现在油墨中广泛使用有机物连结料，可以通过等离子体分解油墨连结料，使油墨粒子与纸张纤维失去联结，继而达到直接在纸张上脱去油墨的目的。这种脱墨方式可以进一步节约办公资源以及印刷原材料成本，符合当代人的需求，值得人们去研究。研究目的利用等离子体中活性离子丰富，可应用的工作气体种类多；设计针对纸张表面油墨的表面处理方案，通过等离子体过对纸张表面油墨直接处理，直接脱去纸张油墨，使纸张直接被重新利用。基于常压冷等离子技术，研究适用于纸张的等离子喷枪结构和放电形式。探究氦氧等离子体对于纸张表面油墨的处理效果。通过调节气体比例、放电功率、气体流量、处理速度等变量研究常压等离子体对于纸张表面油墨的处理效果，以及对纸张的影响。简化废纸再生工艺，提供一个纸张循环利用的新思路，使小批量纸张甚至单张纸重复利用成为可能。二、毕业设计（论文）提纲题目：基于等离子体的直接脱墨技术研究1、绪论 1.1课题研究背景 1.2研究课题的目的意义 1.3传统脱墨工艺与等离子直接脱墨工艺对比 1.3.1常压冷等离子体技术的现状 1.3.2应用常压冷等离子技术直接脱墨的可行性分析 1.3.3常压等离子脱墨技术相对于传统脱墨技术的优势2、常压冷等离子体直接脱墨原理分析 2.1常压冷等离子体电极结构的选择 2.2应用于直接脱墨工艺的工作气体的选择 2.3等离子体直接脱墨工艺方案设计3、常压冷等离子体直接脱墨装置设计制作 3.1实验装置的结构组成 3.2气路系统组成与连接 3.3电源以及电路连接 3.4喷枪电极结构设计及制作 3.4.1实心针电极玻璃管喷枪结构设计及制作 3.4.2滴管空心针电极喷枪结构设计及制作 3.4.3定制硅管空心针电极喷枪结构设计及制作 3.4.4引流极板的设计制作 3.5实验箱体结构 3.6小型实验台组装4、常压冷等离子体直接脱墨表面处理实验 4.1常压冷等离子对于空白承印物表面处理 4.2经极板引流后等离子炬对印刷品表面处理5、实验装置及工艺方案的改进意见 5.1电极结构优化 5.2喷枪零件的可更换设计 5.3可调节结构的自由度以及调节精度优化设计结论参考文献致谢三、毕业设计（论文）研究思路、方法及进度安排查阅相关文献，了解常压冷等离子体的原理及应用，研究其工作范畴、电极结构及装置组成等相关知识。参考大量相关论文文献，根据常压冷等离子的性质，研究其对于纸张表面油墨的处理效果及其对纸张的影响。通过相关领域应用的研究，设计出纸张直接脱墨的工艺方案。根据实验装置结构，拟定实验方案，通过实验进行研究验证，收集实验数据及试验样品。对实验数据进行处理，探究常压冷等离子体的性质及其在纸张表面直接脱墨的处理效果和影响。根据文献以及实验数据的处理结果完成论文，建立等离子直接脱墨研究的实验方案。时间安排：第一周第四周（3月2日3月29日）根据论文题目调研、查阅资料；第五周第六周（3月30日4月10日）调研查阅资料，完成论文综述、外文翻译、实习报告、实习日记、开题报告、提出实验方案。（第一次会审）第七周第八周（4月11日4月21日）实验器材、材料的准备，实验方案的设计。第九周第十周（4月22日5月10日）进行等离子去除油墨反应实验，对气体反应过程研究、收集实验数据；第十一周（5月11日5月17日）实验结果的处理及分析。（第二次会审）第十二周第十三周（5月18日5月31日）完成论文初稿。第十四周（6月1日6月7日）整改论文，并完成答辩幻灯片。第十五周（6月8日6月10日）答辩。（第三次会审）四、毕业设计（论文）参考文献1 孟慧慧. 办公废纸和废杂志纸的脱墨研究D.北京：北京工商大学，2010，5：2-42 徐昱. 新型脱墨剂开发和脱墨机理研究D.浙江：浙江大学，2006，3：10-113 杨普峰. 酶法脱墨在废纸制浆中的应用D.山东：山东轻工业学院，2012，5：5-104 李小红. 提高废纸脱墨浆洁净度的工艺控制与优化D.广东：华南理工大学，2012， 7：13-175 研究速递J.中国印刷与包装研究，2013，5：786 王守国. 常压射频冷等离子体清洗技术介绍J.清洗世界，2004，12：33-347 李海江. 常压射频低温冷等离子体清洗光刻胶研究J.半导体技术，2004，12：278 Schutze, Andreas,Jeong, James Y .The Atmospheric-Pressure Plasma Jet: A Review and Comparison to Other Plasma SourcesJ. IEEE Transactions on Plasma Science,1998,26:1685-16949 Tendero, Claire1,Tixier, Christelle1,Tristant, Pascal1,Desmaison, Jean1,Leprince, Philippe2. Atmospheric pressure plasmas: A reviewJ. Spectrochimica Act a Part B. Jan2006, Vol. 61 Issue 1, p2-30.10 Wang, S.1 ,Gathen, V. Schulz-von der1,Dbele, H. F.1. Discharge comparison of nonequilibrium atmospheric pressure Ar/Osub 2 and He/Osub 2 plasma jetsJ. Applied Physics Letters. 10/20/2003, Vol. 83 Issue 16, p3272.11 Laroussi M and Akan T .Arc-free atmospheric pressure cold plasma jets: a review. Plasma Process Polym.2007,4:777-788.12 聂秋月. 大气压冷等离子体射流实验研究D.大连理工大学，2010,6:9-1013 韩传余. 微等离子体喷枪及其应用J.科技导报，2010，28：91-9614 武军. 等离子体处理对天然植物纤维素溶解性的影响J.中国印刷与包装研究，2011，10：62-6815 CHEN Qiang ,ZHANG Yuefei, HAN Erli,et al .Atmospheric Pressure DBD Gun and its Ap plication in the Ink Printability J Plasma Sources Scien