羊毛纤维材料的低温等离子体处理工艺及设备制造技术

本发明专利技术提出了羊毛条子用低温等离子体处理的工艺及设备。所述设备主要包括毛条喂入、预烘燥、等离子体处理、毛条收卷成球等部分。其主要特征为等离子体处理部分采用介质阻挡放电等离子体发生装置。处理工艺为：预烘燥温度６５～８５℃，电极放电功率８０～２５０Ｗ，等离子体处理时间３０～２４０秒。本发明专利技术优点是该设备能在常压下放电产生接近室温的低温等离子体，该设备和工艺在工业上已实现了实际应用。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纺织工业生产中利用低温等离子体处理纺织纤维材料，主要是指处理羊毛纤维条子，使羊毛纤维产生表面改性的工艺及设备。目前的纺织工业生产中，纺制细支纱，织造轻薄高档织物是世界各纺织企业主要的开发内容之一。羊毛是一种优良的纺织纤维，价格较贵，然而传统的毛纺织品多为较厚重的织物，用料量大。生产轻薄毛织物已成为当今毛纺工业的主要发展趋势。在纺制细支纱时，由于纤维间摩擦系数小、相互间抱合力差、易产生静电等原因而造成纺纱困难。为解决这一问题，纺制高支纱，织造轻薄毛织物大致采用以下三种实施方法采用在纺纱时加入水溶性聚乙烯醇纤维与羊毛混纺，直至在染整过程中溶掉聚乙烯醇纤维，生产出薄型毛织物。该方法成本较高，污水处理困难，而且对后整理加工要求也较高。采用化学方法对羊毛进行改性处理，使羊毛纤维鳞片产生化学刻蚀，增大纤维摩擦系数，从而提高纺纱支数。该方法优点是能同时改善织物手感，但提高纺纱支数有限，且对鳞片损伤严重，纤维强力明显下降，处理用水质要求严格，污水处理困难。采用低温等离子体对羊毛纤维进行表面改性处理。这种方法可提高羊毛纤维表面摩擦系数，增大纺纱时纤维间的抱合力，可使纺纱支数提高10%以上，同时能改善羊毛抗静电性能，干法处理，操作方便，成本低廉，羊毛纤维基本无损伤。国际上一些国家，如日本、俄罗斯、波兰、法国等都在进行等离子体处理纺织纤维材料的研究、试生产，但它们都采用真空等离子体，设备结构复杂，制造要求高、难度大，很难实现连续处理，存在很大局限性。国内外有些研究者采用电晕放电产生等离子体处理纺织纤维材料，可以在大气压下进行，但存在着放电不均匀，能量较低、处理效果不佳，时间稍长后在等离子体区引起温度升高，影响纺织材料的性能。本专利技术的目的是建立一种新的利用介质阻挡放电产生低温等离子体处理羊毛纤维材料，主要是羊毛纤维条子的工艺及设备，这样可以在常压下进行放电产生等离子体，而且温度接近室温，从而为这一工艺的工业生产推广应用提供方便。本专利技术提出的羊毛纤维条子(即毛条)用低温等离子体处理的设备主要包括喂入装置、预烘燥区、等离子体处理区、卷绕装置、传动系统、通风排汽系统及控制台七部分，该设备的主要特征在于所述等离子体处理区由若干只等离子体发生器和若干组介质阻挡放电极板组成。等离子体发生器采用火花间隙和LC振荡电路产生高频高压脉冲电源作为产生等离子体的匹配电源，其脉冲频率为1～10kHz，电压为30～100kv。放电极板为开启式极板，其电极材料为铜丝、铜管、铜网、铜箔或相应的铝质材料，两电极之间设置阻挡电介质层，电介质层材料选用玻璃、硅橡胶、玻璃纤维层压板或陶瓷。放电极板的间距可调节，其调节范围为3～25mm。本专利技术提出的在上述设备上用低温等离子体处理毛条的工艺流程为毛条喂入→预烘燥→低温等离子体处理→毛条收卷，上述工艺的特点是，电极放电功率为80～250W，毛条在等离子体中的处理时间为30～240秒，预烘燥温度为65～85℃。本专利技术的优点是，采用的介质阻挡放电方法为非平衡态气体放电，产生的等离子体为低温等离子体，放电气体的气压范围广，从几个托到几个大气压。这种非平衡态等离子体的气体温度约300K，而电子温度为4～10eV。放电参数可方便通过外部条件的调节加以控制。这种在常压下放电产生接近室温的等离子体，为工业实际应用提供了方便。毛条经低温等离子体处理后，提高了羊毛纤维的摩擦系数，增加了纤维间的抱合力，改善了羊毛的纺纱性能，可纺制较高支数的细纱，制织轻薄型织物。附附图说明图1为本专利技术提出的毛条低温等离子体处理设备结构示意图，附图2为介质阻挡放电等离子体发生装置示意图。以下结合附图对本专利技术作进一步阐述并给出实施例。本专利技术提出的毛条低温等离子体处理设备包括喂入装置、预烘燥区、等离子体处理区、卷绕装置、传动系统、通风排汽系统及控制台七部分。如图1所示，喂入装置包括支架1、使毛条球2退绕的若干对罗拉3以及毛条4的若干根导辊5。预烘区为采用远红外热源6或其他热源的烘房7，烘房7固定在机架17上，其中设若干根传导毛条4的导辊8。等离子体处理区包括一个与烘房7连成一体固定在机架17上的罩壳9、若干只等离子体发生器10(见图2)、若干对介质阻挡放电极板14、若干根毛条导辊12。罩壳9顶部设置通风排汽系统13。等离子体发生器10采用火花间隙以及LC振荡电路产生高频高压脉冲电源作为产生等离子体的匹配电源，脉冲频率为1～10kHz，电压为30～100kv。介质放电极板14的结构及排列方式如图2、图1所示。两电极15之间设置阻挡电介质层16。电极15的材料为铜丝、铜管、铜网、铜箔或相应的铝质材料，阻挡电介质16的材料可选用玻璃、硅橡胶、玻璃纤维层压板或陶瓷。当在两电极15上施压匹配电源产生的高频高压脉冲电源以后，阻挡电介质层16之间形成微通道放电，产生低温等离子体。微通道的产生在空间及时间分布上是随机的，产生的等离子体充满两个极板14间的整个空间。由于放电极板14为开启式，在设备维修和清洁时可开启，同时也方便正常工艺操作。卷绕装置18与普通毛纺织厂所用装置无区别，为一往复移动的收卷装置，将离开等离子体处理区的毛条4自动收卷成毛球19。通风排气系统13由风管和排气扇组成，以及时排除蒸汽和臭氧。传动系统为链条和齿轮传动系统。该系统保证喂入、预烘燥、等离子体处理、卷绕四部分同步运行，使毛条在整个处理过程中不产生意外牵伸。控制台为整个设备的操作、控制和调节部分，包括对传动、预烘加热、通风排气及等离子体处理部分的控制。羊毛毛条在该设备上进行处理的工艺流程如下毛条球退卷喂入→毛条预烘燥→等离子体处理→毛条收卷成球。所述流程在该设备上连续进行，一次完成。其处理的主要工艺条件为预烘燥温度65～85℃，电极放电功率80～250W，等离子体处理时间30～240秒。实施例。在本专利技术提供的设备上对20.6～21.5μ澳大利亚羊毛毛条进行处理，然后在通用毛纺设备上采用通用纺纱工艺进行纺纱，全部工艺流程为毛条→预烘燥→等离子体处理→纺纱→织造。其中预烘燥温度72℃，等离子体处理时间90秒，电极放电功率150W。处理后羊毛纤维的摩擦系数及品质指标如表1所示。 纺纱工艺流程为混条→三道针梳→粗纱→细纱→络筒→电子清纱并线→倍捻。纺制纱线支数及纺纱指标如表2所示。比较例1。用20.6～21.5μ澳大利亚羊毛原料，未经等离子体处理，采用与实施例相同的纺纱设备及工艺，纺制纱线的支数及纺纱情况比较列于表2。比较例2。用18.1～20.5μ澳大利亚羊毛原料，未经等离子体处理，采用与实施例相同的纺纱设备及工艺，纺制纱线的支数及纺纱情况比较列于表2。 权利要求1.一种对羊毛条用低温等离子体进行改性处理的工艺，包括毛条(4)喂入、对毛条(4)进行预烘燥、对毛条(4)进行等离子体处理、毛条(4)收卷几个过程，其特征在于所述等离子体为介质阻挡放电等离子体。2.一种对羊毛条用低温等离子体进行改性处理的设备，包括毛条喂入装置、预烘燥区、等离子体处理区、传动系统、卷绕装置、通风排汽系统、控制台七部分，其特征在于所述等离子体处理区采用若干只等离子体发生器(10)和若干组介质阻挡放电极板(14)。3.如权利要求2所述的设备，其特征在于所述发生器(10)采用火花间隙和LC振荡电路产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对羊毛条用低温等离子体进行改性处理的工艺，包括毛条（４）喂入、对毛条（４）进行预烘燥、对毛条（４）进行等离子体处理、毛条（４）收卷几个过程，其特征在于所述等离子体为介质阻挡放电等离子体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：齐会民，裴晋昌，魏静媛，赵嗣诚，欧宁，
申请(专利权)人：上海市纺织科学研究院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]