CN1293255C - 等离子体织物处理机 - Google Patents

Abstract

一种织物表面处理用等离子体装置，它在射频电源作用下，在低真空状态能产生稳定的低温等离子体，能对化纤或棉、毛、丝、麻等织物进行批量表面改性处理。本发明等离子体发生天线组采用圆柱棒状体，阴阳同极平行配置，织物在同极天线中间穿过。本发明装置能保证等离子体稳定、可靠工作，有效避免阴阳极天线间产生火花损伤织物。

Description

等离子体织物处理机

本发明涉及等离子体织物处理机设计。

近年来，用等离子体处理方法来改变织物和纤维性能的研究和应用开始兴起，织物等离子体改性是通过等离子体独特的作用机理和过程，使织物或纤维表面的化学组成和结构(分子基团及其配置、交联度、极性、自由基等)发生改变，达到其表面性能(物理、化学、生物等)发生相应变化，从而满足特定的加工和使用性能。等离子体改性工艺能产生表面刻蚀、接技、交联、氧化等过程，成为高科技物理改性工艺的首选。与常规化学改性相比具有以下优点：限于表层，处理深度仅30-50nm，对织物原有物理性能的损失很小；干法处理，无环境污染；快速高效，无需洗涤、烘干工序；应用广泛，采用不同工艺条件，可满足不同功能的改性要求。等离子体是一种电离气体，是电子、离子、中性粒子的独立集合体，等离子体的能量将通过光辐射、中性分子流和离子流的形成来作用于被处理织物的表面，这些能量的消散过程就是织物表面获得改性的根本原因。织物经等离子体处理后润湿性和染色性的提高主要在于在织物表面形成了一些含氧或不含氧的自由基官能团，导致纤维亲水性增加。利用等离子体活化织物纤维，然后再进行染色或树脂整理加工，有利于提高上染率和织物纤维和各类整理剂发生反应，提高了手感、吸湿性等服用性能。经等离子体处理在织物纤维表面产生了更多的裂缝和断裂点，为化学药品的润湿和渗透提供了通道；在织造过程中织物表面沾污的油污等杂质被高能等离子体所裂解气化，洁净了织物表面也导致润湿性能的改善；纤维间裂解点的增多，纤维表面积相应增大，表面吸附能力亦增大，吸湿性也大大提高。等离子体放电方式按电源的频率可分为：直流放电、射频放电和微波放电，按强度来分可分为暗放电、辉光放电、电弧放电。由于织物的等离子处理是属于低温等离子体处理的范畴，以及考虑到能量的强弱、稳定，电源的价格，以及微波的泄漏、高真空等问题，目前一般采用射频放电来产生低温等离子体。射频放电是在低气压或常压在一定条件下进行，在13.56MHz的高频交变电源作用下，发生感应放电和耦合放电现象，如高频电源的电压较低，这一放电过程要在低气压条件下发生。当电压较高时，就能在常压下发生。由于高频电源和介质的制约目前一般采用低气压条件下的耦合射频放电来产生低温等离子体。

国内外现有的射频激励等离子体织物改性处理装置以中国专利ZL 01239813.6为例，该装置为散堆织物进料，织物从两阴阳平面极板中间穿过，电极间距2-10mm。中国专利ZL 02151229.9中等离子体发生器也为一对可冷却的平面放电电极。中国专利ZL 01262724.0中等离子体发生器采用电极板，且氢镍电池隔膜穿过电极板之间的间隙。由于这些装置都采用了阴阳平面极板，所以织物都是在异性极板间穿过。由于织物是从一对阴阳平面极板中间穿过，异性极板间产生的打火现象会对织物造成损伤，等离子体状态也不够稳定，对织物的处理不易于均匀。由于阴、阳极板为平面、较大面积的极板，安装间距较小，所以对极板的平整度制造要求较高。如制作不良，安装平行度不高，就容易产生打火现象。在被处理织物的幅宽方向等离子体发生区域的大小也不可以调节和改变。

本发明的低温等离子体织物表面改性处理机设计要解决不同类型织物在等离子体织物表面处理机中能进行稳定、可靠、无损伤和可调节处理，有效避免发生上述各种问题。

本发明的低温等离子体织物处理机为间隙式处理设备，由横向平移真空密封室筒体、织物退卷卷取系统、等离子体发生天线组、机架、射频电源系统、真空泵机组和气体输入系统组成，如图1所示。图中1——横向平移真空密封室筒体；2——织物退卷卷取系统；3——等离子体发生天线组；4——机架部件；5——冷却水循环；6——射频电源系统；7——鲁茨真空泵机组；8——恒张力恒线速电气控制系统；9——真空测量控制仪；10——气体输入系统。

本发明的等离子体发生天线采用圆柱体中空金属管，管内通流动水进行冷却，天线轴向等离子体发生区域采用金属套管鞘层屏蔽，其宽度可根据织物宽度进行调节，在处理窄幅织物时能够减少功率消耗。其结构如图2所示。图中11——鞘层；12——圆柱棒状结构阴极天线；13——介质；14——可调活动金属套；15——固定金属套；16——冷却水出口。

本发明的等离子体发生天线器采用圆柱棒状结构等离子体发生天线组，阴阳极天线组位于真空室右侧的中间。本发明的等离子体发生天线组采用阴阳同极天线平行配置，阴阳极间距在20mm-60mm范围内根据射频电源的功率、电压可作调整，射频电源经可调L型网络阻抗匹配器后和阴阳极天线组相连接，在几十帕左右的低真空状态下产生稳定可靠的低温等离子体。织物的传输方式和等离子体发生天线组设置如图3所示，图中17——卷布辊；18——开幅辊；19——测速辊；20——导布辊组；3——等离子体发生天线组；6——射频电源和阻抗匹配器。

等离子体发生天线组由四列二组阴阳极天线组成。阳极天线棒的直径粗于阴极天线棒的直径，阳极天线是和机器的外壳相连接，所以等离子体只在阴阳极天线组中间发生，有很好的射频屏蔽效果。织物经导布辊组在平行同极天线中间通过，在等离子体发生区域内进行表面改性处理。等离子体发生天线组的相同极性天线间采用并联连接，冷却水采用串联连接，采用并联连接可以减小连接电缆的直径，降低和天线的连接难度。天线组阴阳极天线对数可根据功率和设计要求进行扩展。由于织物是在相同极性的圆柱棒状天线间穿行通过，避免了阴阳极性天线间容易产生的打火现象对织物造成的损伤。

本发明的实施例如下：

用本发明等离子体织物处理机对12118电力纺(真丝练白)、涤平纺(涤纶练白)、尼丝纺(锦纶练白)进行等离子体表面改性处理。

处理条件如下：

射频电源输出功率：                3KW

处理时间：                        2min

真空密封室筒体内部气压：          35Pa

织物经等离子体处理后，改变了其表面性能，提高其润湿性、印染性能。其中亲水性表现较为明显，我们用织物的毛细管效应来描述织物亲水性的变化。

测试仪器：毛细管效应测定装置，水温27±2℃，时间30分钟

测试结果如下表：

样品		真丝绸(12118电力纺)	涤纶绸(涤平纺)	锦纶绸(尼丝纺)
					毛效(cm)	未处理	8.6	1.6	1.3
处理	9.6	5.1	6.6

真丝绸织物经等离子体处理后，毛效增加为约11.6％；涤纶和锦纶增加较大，分别增加218.8％和330.8％。所有的处理过程中等离子体发生器无打火现象，被处理织物无任何损伤现象。

本发明等离子体织物处理机结构用说明书附图作直观形象表述，其中：

图1为：等离子体织物处理机结构图

图2为：等离子体发生区域可调的阴极天线剖面图

图3为：织物的传输方式和等离子体发生天线组设置图

本发明的优点在于：圆柱棒状的等离子体天线组在几十帕左右的低真空条件下将产生稳定、均匀的低温等离子体辉光放电，能对织物进行实用、有效的表面改性批量生产，在处理窄幅织物时能够减少功率消耗，织物是在相同极性的圆柱棒状天线间穿行通过，避免了阴阳极性天线间容易产生的打火现象对织物造成的损伤。

Claims (3)

1.一种用于织物表面处理的等离子体发生器，它由真空密封室筒体、织物退卷卷取系统、等离子体发生天线组、机架、射频电源系统、真空泵机组和气体输入系统组成，其特征在于：等离子体发生天线组采用圆柱体天线棒阴阳同极平行配置，阴阳极天线棒间距为20mm-60mm，处理织物在平行同极天线棒中间通过。

2.如权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：等离子体发生圆柱体天线棒采用中空金属管，管内通流动水进行冷却，阳极天线棒的直径大于阴极天线棒的直径，同极天线棒间采用并联连接。

3.如权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于：天线棒轴向等离子体发生区域采用金属套管鞘层屏蔽，等离子体发生区域可根据织物宽度进行调节。