CN104831519A - 一种连续处理纱线材料的等离子体*** - Google Patents

一种连续处理纱线材料的等离子体*** Download PDF

Info

Publication number
CN104831519A
CN104831519A CN201510260954.0A CN201510260954A CN104831519A CN 104831519 A CN104831519 A CN 104831519A CN 201510260954 A CN201510260954 A CN 201510260954A CN 104831519 A CN104831519 A CN 104831519A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plasma
plasma system
thread material
continuous process
material according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510260954.0A
Other languages
English (en)
Inventor
孙世元
惠瑾
付春红
郭耀亮
吴建中
王守国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaxing City Product Quality Inspection Detects Institute
Original Assignee
Jiaxing City Product Quality Inspection Detects Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiaxing City Product Quality Inspection Detects Institute filed Critical Jiaxing City Product Quality Inspection Detects Institute
Priority to CN201510260954.0A priority Critical patent/CN104831519A/zh
Publication of CN104831519A publication Critical patent/CN104831519A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

本发明提供一种连续处理纱线材料的等离子体***,包括高频电源、气体流量计、等离子体放电管以及进气管道;等离子体放电管包括中空的介质管、内置于介质管的高压电极、均匀缠绕在介质管外部的地电极和位于介质管两端的一对绝缘塞;绝缘塞的横截而上设置有多个用于让纱线通过且使介质管管腔内的气体流出的小孔。高频电源与所述高压电极和地电极电连接;进气管道与介质管连通;气体流量计设置于进气管道上,用于监测并调控进气管内的气体流量。该***的结构设计,能够很好地处理纱线材料,且成本较低,效率较高。

Description

一种连续处理纱线材料的等离子体***
(a)技术领域
本发明涉及等离子体技术应用技术领域,特别涉及一种连续处理纱线材料的等离子体***。
(b)背景技术
等离子体技术,是应用等离子体发生器产生的部分电离等离子体完成一定工业生产目标的手段。将等离子体技术应用于纺织行业,其中一种较为常用的是大气压介质阻挡放电技术。该技术将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,或将介质直接悬挂在放电空间,或采用颗粒状的介质填充其中,当在两个放电电极之间充满某种工作气体,并在两电极间施加104~106V电压,采用500W~1KW高频或脉冲电源激发工作气体可产生丝状放电等离子体,主要电极形式为平板电极。该种方法主要是丝状放电,存在处理不均匀,容易灼烧纤维等缺点。
另一种较为常用的是采用功率1KW~10KW的射频或高频电源激发真空室内的微量气体产生低气压等离子体,这种方法的优点是能产生均匀稳定的辉光放电,对纺织材料处理均匀,效果较好。但是由于低气压等离子体的运行需抽真空、设备投资大、操作复杂,不适于连续状纱线材料的加工处理。
(c)发明内容
本发明提供一种连续处理纱线材料的等离子体***,以解决上述问题。
本发明实施例提供了一种用于连续处理纱线材料的等离子体***,包括高频电源、气体流量计、等离子体放电管以及进气管道;
等离子体放电管包括中空的介质管、内置于介质管的高压电极、均匀缠绕在介质管外部的地电极和位于介质管两端的一对绝缘塞;绝缘塞的横截面上设置有多个用于让纱线通过且使介质管管腔内的气体流出的小孔;
高频电源与高压电极和地电极电连接;
进气管道与介质管连通;
气体流量计设置于进气管道上,用于监测并调控进气管内的气体流量。
其中,介质管为直的石英管。
其中,绝缘塞的横截面中心位置设有中心通孔,高压电极***中心通孔并固定。
其中,还包括纱线传送装置,该装置包括退绕、传动导辊、张力控制装置以及卷绕槽筒和卷绕装置台架。
其中,还包括设备台架,用于放置所述高频电源、气体流量计、等离子体放电管和安全防护罩,以及固定传动导辊。
其中,绝缘塞上的小孔的数量为1~20。
其中,还包括用于保护等离子体放电管及防止人体触电的安全防护罩,罩在等离子体放电管的外部,为绝缘安全防护罩。
其中,高频电源的功率为0~500W,频率为10~20KHZ,电压为0~10KV。
其中,用于处理芳纶时,高频电源的电压5KV,功率100W,通入氩气流量1L/min,氧气流量0.1L/min。
其中,用于处理100英支纯棉精纺纱线时,高频电源的电压5KV,功率80W,通入氩气流量1L/min。
本发明实施例提供了一种连续处理纱线材料的等离子体***,设有管状介质层,高压电极内置于介质管,地电极缠绕在介质管外部,介质管两端设有绝缘塞,绝缘塞上设置有多个让纱线通过的小孔,进气管道与介质管连通,这样将两个电极以及介质层集合为一简单的中空复合管状结构,其管腔则是等离子体产生环境,纱线可通过绝缘塞上的孔经过管腔内部连续传动,管腔内的等离子体可均匀充分地对纱线进行作用,可实现对纱线材料的加工处理,其结构简单而高效,可在通入少量氩气、氦气或者氧气甚至仅使用空气的情况下产生均匀的辉光或半辉光放电等离子体,节约成本。
(d)附图说明
图1为本发明提供的用于连续处理纱线材料的等离子体***的一个实施例的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的等离子体放电管的示意图;
图3为本发明实施例提供的绝缘塞以及高压电极的横截面示意图。
(c)具体实施方式
本发明实施例提供了一种用于连续处理纱线材料的等离子体***。该***包括高频电源、气体流量计、等离子体放电管以及进气管道。
等离子体放电管包括中空的介质管、内置于介质管的高压电极、均匀缠绕在介质管外部的地电极和位于介质管两端的一对绝缘塞;绝缘塞的横截面上设置有多个用于让纱线通过且使介质管管腔内的气体流出的小孔。
高频电源与高压电极和地电极电连接;进气管道与介质管连通;气体流量计设置于进气管道上,用于监测并调控进气管内的气体流量。
优选地,作为一种可实施方式,参见图1所示,该***包括:
一个高频电源1,功率0~500W,频率10~20KHZ,电压0~10KV;两个数显式气体流量计2;呈T型的等离子体放电管4;以及配套的进气管道3。进气管道3内部实心箭头所指方向为气体流动方向。
其中,T型等离子体放电管4为等离子体激发装置,结构如图2所示,采用电感式单介质阻挡亚辉光等离子体放电结构,包括:一根中空石英管A,进气管道垂直于石英管而且与石英管管腔连通,二者组成T字型。进气管道上设有一个进气接头C。石英管A两端设有一对绝缘开孔塞B。
其中,中空石英管A可以和进气接头C以下的进气管道一体成型。
中空石英管的管腔直径为1cm~10cm之间,石英管的管壁厚度在0.1cm~0.5cm之间。
石英管A内置一个高压电极D及一个缠绕在石英管外面的地电极E。优选地,地电极均匀地呈螺旋状缠绕在石英管外部。
其中,绝缘塞如图3所示,绝缘塞B中心设有中心通孔,高压电极D的两端分别***两个绝缘塞的中心通孔,可固定高压电极D,中心通孔四周设有小孔F,用于让纱线通过以及供工作气体流出。小开孔F的数量根据实际需要可在1~20之间选用,本发明实施例不一一列举。
优选地,该***还包括安全防护罩8,用以保护T型等离子体放电管及防止人体触电。
优选地,还包括设备台架5,用以放置等离子体放电管、安全防护罩,以及安装纱线传动导辊7。
该***还设有一套纱线传送装置,具体地,同样参见图1所示,包括退绕6,传动导辊7,张力控制装置9以及卷绕槽筒10、卷绕装置台架11。图1中所示空心箭头为纱线传动方向。
纱线传送装置可方便地调节纱线卷绕速度,对纱线运行速度进行控制。其中,卷绕槽筒10可调控纱线传送速度。
等离子体处理过程为:纱线从退绕纱筒6退绕后,经导辊7、绝缘塞小开孔F进入管状常压等离子体发生装置进行处理,主要工作参数为:电源功率:0~500W;频率:10~20KHZ;电压:0~10KV;处理速度:0~50m/min;气体流量:0~5L/min。纱线经等离子体处理后,从另一端绝缘塞的开孔出来,经传动导辊7和纱线张力控制装置9后,经卷绕槽筒10进行卷绕。
在实际生产过程中,优选地,为了提高生产效率,等离子体放电管4的数量可以为多个,即同一高频电源对应多个等离子体放电管4,多个内置的高压电极并联在高频电源的正极,多个地电极则并联在高频电源的负极。同时设置与之配套的进气管道和气体流量计,这样一台该***能够处理的纱线数量则成倍增长,生产效率成几倍增加。
例如,将100英支纯棉精纺纱线从退绕纱筒6退绕后,经导辊7后进入管状常压等离子体发生装置进行处理,电压设为5KV,功率设为80W,通入氩气流量1L/min,处理速度10m/min。纱线经等离子体处理后,经导辊和纱线张力控制装置9后,经卷绕槽筒10进行卷绕。
管状等离子体发生装置产生的等离子体不但可以轰击棉纤维表面产生物理溅射和化学刻蚀作用从而破坏纤维的疏水表皮层,而且同时在纤维表面生成自由基,引发等离子体植入官能团反应,在纤维表面植入羟基(C-OH)、羧基(COOH)和羰基(C=O)等极性基团,显著地提高其表面能,增强其润湿性,使其润湿时间从几个小时减小到0.8秒甚至更小,表面接触角从140°左右降低到0°。经等离子体处理后使得纱线具有了优良的浆纱性能,在仅仅使用淀粉浆料和少量生态助剂,不使用PVA进行上浆的情况下,获得了优良的浆纱性能。与典型的使用30%PVA1799和70%磷酸酯淀粉配方浆料上浆的传统浆纱工艺相比,经本等离子体技术处理后的纱线,使用淀粉浆料和少量生态助剂进行上浆,可以使浆纱上浆率、断裂强度、断裂伸长率、耐磨次数分别提高19.4%、5.3%、3.4%和169.2%,使1mm毛羽指数值降低59.3%。
此发明涉及的对纱线材料的等离子体处理技术,是生态浆纱的关键所在,该技术不但解决了PVA对环境的污染问题,而且可为企业节省浆料成本。目前PVA1799市场价格约为1.5万元/吨,淀粉及变性淀粉价格为0.3~0.4万元/吨,每吨淀粉使用生态助剂的成本为0.05~0.07万元。与使用30%PVA和70%淀粉浆料配方的传统上浆技术相比,本项目可节省约40%的浆料成本,而且还可减少上浆废水的处理成本。
此外,本发明实施例提供的连续处理纱线材料的等离子体***,不仅仅对于纯棉纱线具有较好的处理效果,对于人工合成的化学纤维也具有较好的改性功能。
例如,将芳纶Twaron 1000长丝束(线密度1100dtex,包括1000根纤维,单纤维直径10μm)从退绕纱筒6退绕后,经导辊7后进入管状常压等离子体发生装置进行处理,电压5KV,功率100W,通入氩气流量1L/min,氧气流量0.1L/min,处理速度5m/min。纱线经等离子体处理后,经导辊和纱线张力控制装置9后,经卷绕槽筒10进行卷绕。
芳纶具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等众多优点,但由于缺少化学活性基团,表面光滑且浸润性差,致使其与树脂、橡胶等其他材料粘结性差,在很大程度上影响了它的发展和应用。芳纶纤维经本发明涉及的技术处理后,经Nanoscope E型扫描探针显微镜测试,其表面粗糙度由0.967nm上升至3.58nm,粗糙度显著增加;纤维表面极性基团-C-N-/-C-O-、-CONH-、-COO-质量分数处理前分别为28.4%、5.2%、0%,处理后分别提高至35.4%、11.3%、2.1%,极性显著提高;采用单纤维抽拔实验测定等离子体处理前后纤维与环氧树脂之间的界面剪切力,分别为19.4、40.6Mpa,提高109%。上述结果证明,经本发明涉及技术处理后,纤维表面粗糙度、极性显著提高,使纤维表面和环氧树脂之间的粘结性显著增加,大大提高了碳纤维应用于增强复合材料领域的使用效果和价值。
综上,本发明实施例提供的连续处理纱线材料的等离子体***,其结构设计和处理过程的特点是:(1)纱线材料在管内部沿长管方向运行,能够充分利用电极间的空间及产生的等离子体,获得良好的处理效果;(2)管内空间相对狭小,能够减少氧气、氩气、氮气等的使用量,减小处理成本;(3)可使用氩气作为载气,经实践表明也能得到良好的辉光或亚辉光处理效果;(4)高频电源工作功率0~500W,相对现有技术耗电量小,能够以较小的功率,相对较快的处理速度得到良好的处理效果。(5)绝缘塞开孔数量根据加工要求可灵活选择,当多根纱线同时通入长管等离子体放电装置进行处理时,等离子体利用更加充分,其加工效率和经济效益可大幅度提高。(6)经实践表明,此等离子体处理***可在仅仅使用空气,即不额外通入其他气体的情况下产生等离子体,大大降低处理成本。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种连续处理纱线材料的等离子体***,其特征在于,包括高频电源、气体流量计、等离子体放电管以及进气管道;
所述等离子体放电管包括中空的介质管、内置于所述介质管的高压电极、均匀缠绕在所述介质管外部的地电极和位于所述介质管两端的一对绝缘塞;所述绝缘塞的横截面上设置有多个用于让纱线通过且使所述介质管管腔内的气体流出的小孔;
所述高频电源与所述高压电极和所述地电极电连接;
所述进气管道与所述介质管连通。
所述气体流量计设置于所述进气管道上,用于监测并调控所述进气管内的气体流量。
2.根据权利要求1所述的连续处理纱线材料的等离子体***,其特征在于,所述介质管为直的石英管。
3.根据权利要求1所述的连续处理纱线材料的等离子体***,其特征在于,所述绝缘塞的横截面中心位置设有中心通孔,所述高压电极***所述中心通孔并固定。
4.根据权利要求1所述的连续处理纱线材料的等离子体***,其特征在于,还包括纱线传送装置,该装置包括退绕、传动导辊、张力控制装置以及卷绕槽筒和卷绕装置台架。
5.根据权利要求4所述的连续处理纱线材料的等离子体***,其特征在于,还包括设备台架,用于放置所述高频电源、气体流量计、等离子体放电管和所述安全防护罩,以及固定所述传动导辊。
6.根据权利要求1所述的连续处理纱线材料的等离子体***,其特征在于,所述小孔的数量为1~20。
7.根据权利要求1所述的连续处理纱线材料的等离子体***,其特征在于,还包括用于保护等离子体放电管及防止人体触电的安全防护罩,罩在所述等离子体放电管的外部,为绝缘安全防护罩。
8.根据权利要求1所述的连续处理纱线材料的等离子体***,其特征在于,所述高频电源的功率为0~500W,频率为10~20KHZ,电压为0~10KV。
9.根据权利要求1所述的连续处理纱线材料的等离子体***,其特征在于,用于处理芳纶时,所述高频电源的电压5KV,功率100W,通入氩气流量1L/min,氧气流量0.1L/min。
10.根据权利要求1所述的连续处理纱线材料的等离子体***,其特征在于,用于处理100英支纯棉精纺纱线时,所述高频电源的电压5KV,功率80W,通入氩气流量1L/min。
CN201510260954.0A 2015-05-21 2015-05-21 一种连续处理纱线材料的等离子体*** Pending CN104831519A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510260954.0A CN104831519A (zh) 2015-05-21 2015-05-21 一种连续处理纱线材料的等离子体***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510260954.0A CN104831519A (zh) 2015-05-21 2015-05-21 一种连续处理纱线材料的等离子体***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104831519A true CN104831519A (zh) 2015-08-12

Family

ID=53809697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510260954.0A Pending CN104831519A (zh) 2015-05-21 2015-05-21 一种连续处理纱线材料的等离子体***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104831519A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106973481A (zh) * 2017-03-10 2017-07-21 浙江理工大学 一种用于管状材料表面连续改性的常压等离子体***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1382829A (zh) * 2001-04-27 2002-12-04 中国科学院物理研究所 一种管状工件内表面改性的方法
CN1555340A (zh) * 2001-08-02 2004-12-15 等离子体溶胶公司 使用非热放电等离子体的化学处理
CN101096820A (zh) * 2007-06-22 2008-01-02 东华大学 大气压等离子体处理纤维束或纤维线绳表面装置及方法
CN101838800A (zh) * 2010-05-06 2010-09-22 东华大学 一种大气压微放电等离子体处理材料表面的装置及方法
CN202865665U (zh) * 2012-10-22 2013-04-10 武汉工程大学 一种纤维改性装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1382829A (zh) * 2001-04-27 2002-12-04 中国科学院物理研究所 一种管状工件内表面改性的方法
CN1555340A (zh) * 2001-08-02 2004-12-15 等离子体溶胶公司 使用非热放电等离子体的化学处理
CN101096820A (zh) * 2007-06-22 2008-01-02 东华大学 大气压等离子体处理纤维束或纤维线绳表面装置及方法
CN101838800A (zh) * 2010-05-06 2010-09-22 东华大学 一种大气压微放电等离子体处理材料表面的装置及方法
CN202865665U (zh) * 2012-10-22 2013-04-10 武汉工程大学 一种纤维改性装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106973481A (zh) * 2017-03-10 2017-07-21 浙江理工大学 一种用于管状材料表面连续改性的常压等离子体***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101838800B (zh) 一种大气压微放电等离子体处理材料表面的装置及方法
CN100595372C (zh) 大气压等离子体处理纤维束或纤维线绳表面装置及方法
CN100476065C (zh) 纺织品和无纺布等离子体表面处理装置
CN101252805A (zh) 简易大气压悬浮电极冷等离子体射流发生器
CN204959452U (zh) 一种连续处理纱线材料的等离子体***
US20170335507A1 (en) Surface-treated carbon fiber, surface-treated carbon fiber strand, and manufacturing method therefor
CN106973482A (zh) 一种花瓣式辉光放电射流等离子体生成结构
CN110924132A (zh) 一种射流dbd放电等离子体碳纤维表面处理装置及方法
CN106917147A (zh) 一种静电纺丝装置
CN104831519A (zh) 一种连续处理纱线材料的等离子体***
CN205688261U (zh) 一种纺织加工用常压等离子体处理装置
CN104284502B (zh) 一种单电极产生低温等离子体的装置
CN114960175B (zh) 一种多纤维束高效率等离子体表面改性装置及方法
CN102505447B (zh) 大气压低温射频等离子体连续处理纤维表面的装置及方法
CN200988925Y (zh) 纺织品和无纺布等离子体表面处理装置
KR20050013745A (ko) 상압 플라즈마를 이용한 분말 표면처리 장치
CN210085634U (zh) 球切面气泡纺丝装置
CN203128919U (zh) 纺织品表面处理机
CN104822871A (zh) 纤维基质处理方法以及用于实施该方法的机器
CN204918861U (zh) 一种全密封静电纺丝装置
CN103747607A (zh) 一种远区等离子体喷枪装置
CN202322376U (zh) 一种双介质臭氧发生单元及臭氧发生器
CN2214421Y (zh) 连续碳纤维表面处理装置
CN104709880B (zh) 一种臭氧发生单元及应用其的臭氧发生器
CN220999977U (zh) 碳纤维预氧化装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination