專利名稱：等離子體織物處理機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體織物處理機(jī)設(shè)計(jì)。
近年來，用等離子體處理方法來改變織物和纖維性能的研究和應(yīng)用開始興起，織物等離子體改性是通過等離子體獨(dú)特的作用機(jī)理和過程，使織物或纖維表面的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)(分子基團(tuán)及其配置、交聯(lián)度、極性、自由基等)發(fā)生改變，達(dá)到其表面性能(物理、化學(xué)、生物等)發(fā)生相應(yīng)變化，從而滿足特定的加工和使用性能。等離子體改性工藝能產(chǎn)生表面刻蝕、接技、交聯(lián)、氧化等過程，成為高科技物理改性工藝的首選。與常規(guī)化學(xué)改性相比具有以下優(yōu)點(diǎn)限于表層，處理深度僅30-50nm，對(duì)織物原有物理性能的損失很??；干法處理，無環(huán)境污染；快速高效，無需洗滌、烘干工序；應(yīng)用廣泛，采用不同工藝條件，可滿足不同功能的改性要求。等離子體是一種電離氣體，是電子、離子、中性粒子的獨(dú)立集合體，等離子體的能量將通過光輻射、中性分子流和離子流的形成來作用于被處理織物的表面，這些能量的消散過程就是織物表面獲得改性的根本原因。織物經(jīng)等離子體處理后潤濕性和染色性的提高主要在于在織物表面形成了一些含氧或不含氧的自由基官能團(tuán)，導(dǎo)致纖維親水性增加。利用等離子體活化織物纖維，然后再進(jìn)行染色或樹脂整理加工，有利于提高上染率和織物纖維和各類整理劑發(fā)生反應(yīng)，提高了手感、吸濕性等服用性能。經(jīng)等離子體處理在織物纖維表面產(chǎn)生了更多的裂縫和斷裂點(diǎn)，為化學(xué)藥品的潤濕和滲透提供了通道；在織造過程中織物表面沾污的油污等雜質(zhì)被高能等離子體所裂解氣化，潔凈了織物表面也導(dǎo)致潤濕性能的改善；纖維間裂解點(diǎn)的增多，纖維表面積相應(yīng)增大，表面吸附能力亦增大，吸濕性也大大提高。等離子體放電方式按電源的頻率可分為直流放電、射頻放電和微波放電，按強(qiáng)度來分可分為暗放電、輝光放電、電弧放電。由于織物的等離子處理是屬于低溫等離子體處理的范疇，以及考慮到能量的強(qiáng)弱、穩(wěn)定，電源的價(jià)格，以及微波的泄漏、高真空等問題，目前一般采用射頻放電來產(chǎn)生低溫等離子體。射頻放電是在低氣壓或常壓在一定條件下進(jìn)行，在13.56MHz的高頻交變電源作用下，發(fā)生感應(yīng)放電和耦合放電現(xiàn)象，如高頻電源的電壓較低，這一放電過程要在低氣壓條件下發(fā)生。當(dāng)電壓較高時(shí)，就能在常壓下發(fā)生。由于高頻電源和介質(zhì)的制約目前一般采用低氣壓條件下的耦合射頻放電來產(chǎn)生低溫等離子體。
國內(nèi)外現(xiàn)有的射頻激勵(lì)等離子體織物改性處理裝置以中國專利ZL 01239813.6為例，該裝置為散堆織物進(jìn)料，織物從兩陰陽平面極板中間穿過，電極間距2-10mm。中國專利ZL 02151229.9中等離子體發(fā)生器也為一對(duì)可冷卻的平面放電電極。中國專利ZL 01262724.0中等離子體發(fā)生器采用電極板，且氫鎳電池隔膜穿過電極板之間的間隙。由于這些裝置都采用了陰陽平面極板，所以織物都是在異性極板間穿過。由于織物是從一對(duì)陰陽平面極板中間穿過，異性極板間產(chǎn)生的打火現(xiàn)象會(huì)對(duì)織物造成損傷，等離子體狀態(tài)也不夠穩(wěn)定，對(duì)織物的處理不易于均勻。由于陰、陽極板為平面、較大面積的極板，安裝間距較小，所以對(duì)極板的平整度制造要求較高。如制作不良，安裝平行度不高，就容易產(chǎn)生打火現(xiàn)象。在被處理織物的幅寬方向等離子體發(fā)生區(qū)域的大小也不可以調(diào)節(jié)和改變。
本發(fā)明的低溫等離子體織物表面改性處理機(jī)設(shè)計(jì)要解決不同類型織物在等離子體織物表面處理機(jī)中能進(jìn)行穩(wěn)定、可靠、無損傷和可調(diào)節(jié)處理，有效避免發(fā)生上述各種問題。
本發(fā)明的低溫等離子體織物處理機(jī)為間隙式處理設(shè)備，由橫向平移真空密封室筒體、織物退卷卷取系統(tǒng)、等離子體發(fā)生天線組、機(jī)架、射頻電源系統(tǒng)、真空泵機(jī)組和氣體輸入系統(tǒng)組成，如

圖1所示。圖中1——橫向平移真空密封室筒體；2——織物退卷卷取系統(tǒng)；3——等離子體發(fā)生天線組；4——機(jī)架部件；5——恒張力恒線速電氣控制系統(tǒng)；6——射頻電源系統(tǒng)；7——魯茨真空泵機(jī)組；8——冷卻水循環(huán)；9——?dú)怏w輸入系統(tǒng)；10——真空測量控制儀。
本發(fā)明的等離子體發(fā)生天線采用圓柱體中空金屬管，管內(nèi)通流動(dòng)水進(jìn)行冷卻，天線軸向等離子體發(fā)生區(qū)域采用金屬套管鞘層屏蔽，其寬度可根據(jù)織物寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在處理窄幅織物時(shí)能夠減少功率消耗。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中1——鞘層；2——圓柱捧狀結(jié)構(gòu)陰極天線；3——介質(zhì)；4——可調(diào)活動(dòng)金屬套；5——介質(zhì)；6——固定金屬套；7——冷卻水出口。
本發(fā)明的等離子體發(fā)生天線器采用圓柱捧狀結(jié)構(gòu)等離子體發(fā)生天線組，陰陽極天線組位于真空室右側(cè)的中間。本發(fā)明的等離子體發(fā)生天線組采用陰陽同極天線平行配置，陰陽極間距在20mm-60mm范圍內(nèi)根據(jù)射頻電源的功率、電壓可作調(diào)整，射頻電源經(jīng)可調(diào)L型網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配器后和陰陽極天線組相連接，在幾十帕左右的低真空狀態(tài)下產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的低溫等離子體?？椢锏膫鬏敺绞胶偷入x子體發(fā)生天線組設(shè)置如圖3所示，圖中1——卷布輥；2——開幅輥；3——測速輥；4——導(dǎo)布輥組；5——等離子體發(fā)生天線組；6——射頻電源和阻抗匹配器。
等離子體發(fā)生天線組由四列二組陰陽極天線組成。陽極天線棒的直徑粗于陰極天線棒的直徑，陽極天線是和機(jī)器的外殼相連接，所以等離子體只在陰陽極天線組中間發(fā)生，有很好的射頻屏蔽效果?？椢锝?jīng)導(dǎo)布輥組在平行同極天線中間通過，在等離子體發(fā)生區(qū)域內(nèi)進(jìn)行表面改性處理。等離子體發(fā)生天線組的相同極性天線間采用并聯(lián)連接，冷卻水采用串聯(lián)連接，采用并聯(lián)連接可以減小連接電纜的直徑，降低和天線的連接難度。天線組陰陽極天線對(duì)數(shù)可根據(jù)功率和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行擴(kuò)展。由于織物是在相同極性的圓柱捧狀天線間穿行通過，避免了陰陽極性天線間容易產(chǎn)生的打火現(xiàn)象對(duì)織物造成的損傷。
本發(fā)明的實(shí)施例如下用本發(fā)明等離子體織物處理機(jī)對(duì)12118電力紡(真絲練白)、滌平紡(滌綸練白)、尼絲紡(錦綸練白)進(jìn)行等離子體表面改性處理。
處理?xiàng)l件如下射頻電源輸出功率 3KW處理時(shí)間 2min真空密封室筒體內(nèi)部氣壓 35Pa織物經(jīng)等離子體處理后，改變了其表面性能，提高其潤濕性、印染性能。其中親水性表現(xiàn)較為明顯，我們用織物的毛細(xì)管效應(yīng)來描述織物親水性的變化。
測試儀器毛細(xì)管效應(yīng)測定裝置，水溫27±2℃，時(shí)間30分鐘測試結(jié)果如下表
真絲綢織物經(jīng)等離子體處理后，毛效增加為約11.6％；滌綸和錦綸增加較大，分別增加218.8％和330.8％。所有的處理過程中等離子體發(fā)生器無打火現(xiàn)象，被處理織物無任何損傷現(xiàn)象。
本發(fā)明等離子體織物處理機(jī)結(jié)構(gòu)用說明書附圖作直觀形象表述，其中圖1為等離子體織物處理機(jī)結(jié)構(gòu)2為等離子體發(fā)生區(qū)域可調(diào)的陰極天線剖面3為織物的傳輸方式和等離子體發(fā)生天線組設(shè)置圖本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于圓柱捧狀的等離子體天線組在幾十帕左右的低真空條件下將產(chǎn)生穩(wěn)定、均勻的低溫等離子體輝光放電，能對(duì)織物進(jìn)行實(shí)用、有效的表面改性批量生產(chǎn)，在處理窄幅織物時(shí)能夠減少功率消耗，織物是在相同極性的圓柱捧狀天線間穿行通過，避免了陰陽極性天線間容易產(chǎn)生的打火現(xiàn)象對(duì)織物造成的損傷。
權(quán)利要求
1.一種用于織物表面處理的等離子體發(fā)生器，它由真空密封室筒體、織物退卷卷取系統(tǒng)、等離子體發(fā)生天線組、機(jī)架、射頻電源系統(tǒng)、真空泵機(jī)組和氣體輸入系統(tǒng)組成，本發(fā)明特征在于等離子體發(fā)生天線組采用陰陽同極天線平行配置，陰陽極間距為20mm-60mm，處理織物在平行同極天線中間通過。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，本發(fā)明特征在于等離子體天線采用圓柱體中空金屬管，管內(nèi)通流動(dòng)水進(jìn)行冷卻，陽極天線棒的直徑大于陰極天線棒的直徑，同極天線間采用并聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，本發(fā)明特征在于天線棒軸向等離子體發(fā)生區(qū)域采用金屬套管鞘層屏蔽，等離子體發(fā)生區(qū)域可根據(jù)織物寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種織物表面處理用等離子體裝置，它在射頻電源作用下，在低真空狀態(tài)能產(chǎn)生穩(wěn)定的低溫等離子體，能對(duì)化纖或棉、毛、絲、麻等織物進(jìn)行批量表面改性處理。本發(fā)明等離子體發(fā)生天線組采用圓柱棒狀體，陰陽同極平行配置，織物在同極天線中間穿過。本發(fā)明裝置能保證等離子體穩(wěn)定、可靠工作，有效避免陰陽極天線間產(chǎn)生火花損傷織物。
文檔編號(hào)D06M10/00GK1664224SQ20041000812
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者葉勇, 杭志偉, 繆仲勤 申請(qǐng)人:蘇州絲綢科學(xué)研究所有限責(zé)任公司