專利名稱：羊毛纖維材料的低溫等離子體處理工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織工業(yè)生產(chǎn)中利用低溫等離子體處理紡織纖維材料，主要是指處理羊毛纖維條子，使羊毛纖維產(chǎn)生表面改性的工藝及設(shè)備。
目前的紡織工業(yè)生產(chǎn)中，紡制細(xì)支紗，織造輕薄高檔織物是世界各紡織企業(yè)主要的開發(fā)內(nèi)容之一。
羊毛是一種優(yōu)良的紡織纖維，價格較貴，然而傳統(tǒng)的毛紡織品多為較厚重的織物，用料量大。生產(chǎn)輕薄毛織物已成為當(dāng)今毛紡工業(yè)的主要發(fā)展趨勢。在紡制細(xì)支紗時，由于纖維間摩擦系數(shù)小、相互間抱合力差、易產(chǎn)生靜電等原因而造成紡紗困難。為解決這一問題，紡制高支紗，織造輕薄毛織物大致采用以下三種實施方法采用在紡紗時加入水溶性聚乙烯醇纖維與羊毛混紡，直至在染整過程中溶掉聚乙烯醇纖維，生產(chǎn)出薄型毛織物。該方法成本較高，污水處理困難，而且對后整理加工要求也較高。
采用化學(xué)方法對羊毛進(jìn)行改性處理，使羊毛纖維鱗片產(chǎn)生化學(xué)刻蝕，增大纖維摩擦系數(shù)，從而提高紡紗支數(shù)。該方法優(yōu)點是能同時改善織物手感，但提高紡紗支數(shù)有限，且對鱗片損傷嚴(yán)重，纖維強(qiáng)力明顯下降，處理用水質(zhì)要求嚴(yán)格，污水處理困難。
采用低溫等離子體對羊毛纖維進(jìn)行表面改性處理。這種方法可提高羊毛纖維表面摩擦系數(shù)，增大紡紗時纖維間的抱合力，可使紡紗支數(shù)提高10%以上，同時能改善羊毛抗靜電性能，干法處理，操作方便，成本低廉，羊毛纖維基本無損傷。國際上一些國家，如日本、俄羅斯、波蘭、法國等都在進(jìn)行等離子體處理紡織纖維材料的研究、試生產(chǎn)，但它們都采用真空等離子體，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求高、難度大，很難實現(xiàn)連續(xù)處理，存在很大局限性。國內(nèi)外有些研究者采用電暈放電產(chǎn)生等離子體處理紡織纖維材料，可以在大氣壓下進(jìn)行，但存在著放電不均勻，能量較低、處理效果不佳，時間稍長后在等離子體區(qū)引起溫度升高，影響紡織材料的性能。
本發(fā)明的目的是建立一種新的利用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生低溫等離子體處理羊毛纖維材料，主要是羊毛纖維條子的工藝及設(shè)備，這樣可以在常壓下進(jìn)行放電產(chǎn)生等離子體，而且溫度接近室溫，從而為這一工藝的工業(yè)生產(chǎn)推廣應(yīng)用提供方便。
本發(fā)明提出的羊毛纖維條子(即毛條)用低溫等離子體處理的設(shè)備主要包括喂入裝置、預(yù)烘燥區(qū)、等離子體處理區(qū)、卷繞裝置、傳動系統(tǒng)、通風(fēng)排汽系統(tǒng)及控制臺七部分，該設(shè)備的主要特征在于所述等離子體處理區(qū)由若干只等離子體發(fā)生器和若干組介質(zhì)阻擋放電極板組成。等離子體發(fā)生器采用火花間隙和LC振蕩電路產(chǎn)生高頻高壓脈沖電源作為產(chǎn)生等離子體的匹配電源，其脈沖頻率為1～10kHz，電壓為30～100kv。放電極板為開啟式極板，其電極材料為銅絲、銅管、銅網(wǎng)、銅箔或相應(yīng)的鋁質(zhì)材料，兩電極之間設(shè)置阻擋電介質(zhì)層，電介質(zhì)層材料選用玻璃、硅橡膠、玻璃纖維層壓板或陶瓷。放電極板的間距可調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍為3～25mm。
本發(fā)明提出的在上述設(shè)備上用低溫等離子體處理毛條的工藝流程為毛條喂入→預(yù)烘燥→低溫等離子體處理→毛條收卷，上述工藝的特點是，電極放電功率為80～250W，毛條在等離子體中的處理時間為30～240秒，預(yù)烘燥溫度為65～85℃。
本發(fā)明的優(yōu)點是，采用的介質(zhì)阻擋放電方法為非平衡態(tài)氣體放電，產(chǎn)生的等離子體為低溫等離子體，放電氣體的氣壓范圍廣，從幾個托到幾個大氣壓。這種非平衡態(tài)等離子體的氣體溫度約300K，而電子溫度為4～10eV。放電參數(shù)可方便通過外部條件的調(diào)節(jié)加以控制。這種在常壓下放電產(chǎn)生接近室溫的等離子體，為工業(yè)實際應(yīng)用提供了方便。毛條經(jīng)低溫等離子體處理后，提高了羊毛纖維的摩擦系數(shù)，增加了纖維間的抱合力，改善了羊毛的紡紗性能，可紡制較高支數(shù)的細(xì)紗，制織輕薄型織物。
附

圖1為本發(fā)明提出的毛條低溫等離子體處理設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2為介質(zhì)阻擋放電等離子體發(fā)生裝置示意圖。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述并給出實施例。本發(fā)明提出的毛條低溫等離子體處理設(shè)備包括喂入裝置、預(yù)烘燥區(qū)、等離子體處理區(qū)、卷繞裝置、傳動系統(tǒng)、通風(fēng)排汽系統(tǒng)及控制臺七部分。如圖1所示，喂入裝置包括支架1、使毛條球2退繞的若干對羅拉3以及毛條4的若干根導(dǎo)輥5。
預(yù)烘區(qū)為采用遠(yuǎn)紅外熱源6或其他熱源的烘房7，烘房7固定在機(jī)架17上，其中設(shè)若干根傳導(dǎo)毛條4的導(dǎo)輥8。
等離子體處理區(qū)包括一個與烘房7連成一體固定在機(jī)架17上的罩殼9、若干只等離子體發(fā)生器10(見圖2)、若干對介質(zhì)阻擋放電極板14、若干根毛條導(dǎo)輥12。罩殼9頂部設(shè)置通風(fēng)排汽系統(tǒng)13。等離子體發(fā)生器10采用火花間隙以及LC振蕩電路產(chǎn)生高頻高壓脈沖電源作為產(chǎn)生等離子體的匹配電源，脈沖頻率為1～10kHz，電壓為30～100kv。介質(zhì)放電極板14的結(jié)構(gòu)及排列方式如圖2、圖1所示。兩電極15之間設(shè)置阻擋電介質(zhì)層16。電極15的材料為銅絲、銅管、銅網(wǎng)、銅箔或相應(yīng)的鋁質(zhì)材料，阻擋電介質(zhì)16的材料可選用玻璃、硅橡膠、玻璃纖維層壓板或陶瓷。當(dāng)在兩電極15上施壓匹配電源產(chǎn)生的高頻高壓脈沖電源以后，阻擋電介質(zhì)層16之間形成微通道放電，產(chǎn)生低溫等離子體。微通道的產(chǎn)生在空間及時間分布上是隨機(jī)的，產(chǎn)生的等離子體充滿兩個極板14間的整個空間。由于放電極板14為開啟式，在設(shè)備維修和清潔時可開啟，同時也方便正常工藝操作。
卷繞裝置18與普通毛紡織廠所用裝置無區(qū)別，為一往復(fù)移動的收卷裝置，將離開等離子體處理區(qū)的毛條4自動收卷成毛球19。
通風(fēng)排氣系統(tǒng)13由風(fēng)管和排氣扇組成，以及時排除蒸汽和臭氧。
傳動系統(tǒng)為鏈條和齒輪傳動系統(tǒng)。該系統(tǒng)保證喂入、預(yù)烘燥、等離子體處理、卷繞四部分同步運(yùn)行，使毛條在整個處理過程中不產(chǎn)生意外牽伸。
控制臺為整個設(shè)備的操作、控制和調(diào)節(jié)部分，包括對傳動、預(yù)烘加熱、通風(fēng)排氣及等離子體處理部分的控制。
羊毛毛條在該設(shè)備上進(jìn)行處理的工藝流程如下毛條球退卷喂入→毛條預(yù)烘燥→等離子體處理→毛條收卷成球。所述流程在該設(shè)備上連續(xù)進(jìn)行，一次完成。其處理的主要工藝條件為預(yù)烘燥溫度65～85℃，電極放電功率80～250W，等離子體處理時間30～240秒。
實施例。
在本發(fā)明提供的設(shè)備上對20.6～21.5μ澳大利亞羊毛毛條進(jìn)行處理，然后在通用毛紡設(shè)備上采用通用紡紗工藝進(jìn)行紡紗，全部工藝流程為毛條→預(yù)烘燥→等離子體處理→紡紗→織造。其中預(yù)烘燥溫度72℃，等離子體處理時間90秒，電極放電功率150W。處理后羊毛纖維的摩擦系數(shù)及品質(zhì)指標(biāo)如表1所示。
紡紗工藝流程為混條→三道針梳→粗紗→細(xì)紗→絡(luò)筒→電子清紗并線→倍捻。
紡制紗線支數(shù)及紡紗指標(biāo)如表2所示。
比較例1。
用20.6～21.5μ澳大利亞羊毛原料，未經(jīng)等離子體處理，采用與實施例相同的紡紗設(shè)備及工藝，紡制紗線的支數(shù)及紡紗情況比較列于表2。
比較例2。
用18.1～20.5μ澳大利亞羊毛原料，未經(jīng)等離子體處理，采用與實施例相同的紡紗設(shè)備及工藝，紡制紗線的支數(shù)及紡紗情況比較列于表2。

權(quán)利要求
1.一種對羊毛條用低溫等離子體進(jìn)行改性處理的工藝，包括毛條(4)喂入、對毛條(4)進(jìn)行預(yù)烘燥、對毛條(4)進(jìn)行等離子體處理、毛條(4)收卷幾個過程，其特征在于所述等離子體為介質(zhì)阻擋放電等離子體。
2.一種對羊毛條用低溫等離子體進(jìn)行改性處理的設(shè)備，包括毛條喂入裝置、預(yù)烘燥區(qū)、等離子體處理區(qū)、傳動系統(tǒng)、卷繞裝置、通風(fēng)排汽系統(tǒng)、控制臺七部分，其特征在于所述等離子體處理區(qū)采用若干只等離子體發(fā)生器(10)和若干組介質(zhì)阻擋放電極板(14)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述發(fā)生器(10)采用火花間隙和LC振蕩電路產(chǎn)生高頻高壓脈沖電源作為產(chǎn)生等離子體的匹配電源。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述阻擋介質(zhì)電極板(14)采用銅絲、銅管、銅網(wǎng)、銅箔或相應(yīng)的鋁質(zhì)材料作為電極材料(15)，兩電極(15)之間設(shè)置電介質(zhì)材料(16)，電介質(zhì)材料(16)選用玻璃、硅橡膠、玻璃纖維層壓板或陶瓷。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述預(yù)烘燥過程溫度為65～85℃，介質(zhì)阻擋放電功率為80～250W，等離子體處理時間為30～240秒。
全文摘要
本發(fā)明提出了羊毛條子用低溫等離子體處理的工藝及設(shè)備。所述設(shè)備主要包括毛條喂入、預(yù)烘燥、等離子體處理、毛條收卷成球等部分。其主要特征為等離子體處理部分采用介質(zhì)阻擋放電等離子體發(fā)生裝置。處理工藝為預(yù)烘燥溫度65～85℃，電極放電功率80～250W，等離子體處理時間30～240秒。本發(fā)明優(yōu)點是該設(shè)備能在常壓下放電產(chǎn)生接近室溫的低溫等離子體，該設(shè)備和工藝在工業(yè)上已實現(xiàn)了實際應(yīng)用。
文檔編號D06M10/00GK1108712SQ9411207
公開日1995年9月20日 申請日期1994年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月17日
發(fā)明者齊會民, 裴晉昌, 魏靜媛, 趙嗣誠, 歐寧 申請人:上海市紡織科學(xué)研究院