[发明专利]大气常压低温等离子体连续丝束纤维处理设备及处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术，具体为一种大气常压低温等离子体连续丝束纤维处理设备及处理方法。

背景技术

碳纤维或高分子纤维是一种性能优秀的新型材料，但是未经表面处理的碳纤维或高分子纤维表面光滑，表现出憎水性，与高聚物的界面结合较差，致使复合材料的强度不高，碳纤维或高分子纤维的优异性不能得到充分利用。国内行业中对碳纤维或高分子纤维表面处理的传统方法是在具有一定电解质浓度的酸性溶液中，在一定温度条件下，对碳纤维或高分子纤维材料进行一段时间的表面氧化处理，但这种处理方法存在操作繁琐、间歇性工作且工业污染严重的缺陷。

等离子体表面处理技术为一种新的材料表面处理技术，一般用于处理碳纤维或高分子纤维的方法包括两种，其中一种为射流式，即在一个大气压下，利用氮气作为表面处理介质，用喷枪产生的射流式等离子体对运动中的纤维进行等离子轰击，提高材料的表面能，与传统的材料处理方式相比，该方法具有清洁无污染、操作方便、可持续性工作的优点，但同时也存在1）处理面积小，较难做到四周全面处理；2）材料带电，安全上有隐患；3）气体的轰击使纤维束松散等不足；另一种为真空中产生等离子体，对丝束纤维做表面处理，但该方法设备体积庞大，价格和成本高昂，无法在线快速的完成处理。

发明内容

本发明的技术目的是针对现有的可产生低温等离子体的设备存在的缺点，提供一种在大气常压下均匀放电产生的低温等离子体对连续的丝束纤维类材料进行工业化连续在线处理的设备及处理方法，其技术方案为：

一种大气常压低温等离子体连续丝束纤维处理设备，包括等低温离子体发生装置、放料装置和卷收装置，其特征在于：所述低温等离子体发生装置的进料口一侧和出料口一侧对应设有若干交错布置的辅助导轮，从放料装置方向传来的丝束纤维依次绕过所述交错布置的辅助导轮，使得丝束纤维循环往复多次通过等离子体发生装置的放电区域后，再传向卷收装置；所述辅助导轮为金属导轮，通过导电介质接地。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

所述低温等离子体发生装置包括集风罩和设置在集风罩内的两只平行的低温等离体子放电电极，丝束纤维从两放电电极之间穿过，所述集风罩的左右两侧设有进料口和出料口，集风罩的后侧设有与抽风系统连接的出风口，集风罩前侧的盖板在对准放电电极的位置设有进风口，使得进风集中吹向电极。

集风罩内，所述两放电电极的上下方分别设有一个挡板，避免上下方向的气流带动丝线过于靠近放电电极。

上文中，为了便于阐明方案所使用的“上下”、“左右”、“前后”为三者之间的相对参照，非绝对方位，根据等离子体发生装置集风罩在设备上安装方位的变化，其绝对方位会发生相应变化。

所述等离子体发生装置设有放电间隙调整机构，所述放电间隙调整机构包括设置在其一放电电极两端的可移动的电极安装座，所述电极安装座通过调节螺栓与所述集风罩连接，旋拧调节螺栓，该放电电极向远离或靠近另一放电电极的方向平行移动。

所述放电电极为条状的刚玉介质或石英介质覆盖表面的方形电极，所述调节螺栓的两侧对称设有两个用于调节平衡的辅助调节螺栓。

所述放电电极的两端固定在电极安装座上，并卡在限位块的限位凹槽内，所述限位块固定在所述电极安装座上。

所述放电电极包括外部的刚玉或石英方形管和设置在刚玉或石英方形管内的空心铜管，所述刚玉或石英方形管的内壁与空心铜管外壁之间的环形管腔中填充有金属和金属氧化物的混合粉末，所述空心铜管的两端与通风系统连接，用于放电电极内部的散热。

所述放电电极的长度为不大于250mm,两只放电电极的间距可调整的放电范围是0～20mm。

所述等离子体发生装置设有差分输出高频高压电源，两只放电电极分别与所述差分输出高频高压电源的输出端连接，连接两放电电极的电源输出端电压相等、相位相反，使得两只放电电极之间的电压为两个差分电压绝对值之和，约为每路电压的两倍，而在两只放电电极的中间位置，两个差分电压的矢量之和为零。

所述丝束纤维经过放电区域时，位于两电极的中间位置，放电电极中间位置的电位于地电位接近或相等，这样在处理导电材料，如碳纤维时，使材料上的感应电压将至最低甚至为零。

一种用于如上所述低温等离子体丝线材料处理设备的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：