專利名稱:纖維及薄膜表面冷等離子體連續處理設備的制作方法
本實用新型屬于高分子及復合材料加工處理設備。
本實用新型是關于纖維(碳纖維、芳綸纖維)或薄膜(聚乙烯薄膜)進行連續化冷等離子體表面處理所必須使用的動態真空設備。動真空的建立完全由纖維(或薄膜)進、出口處的真空器來完成，其目的就是提供一種動真空方法，以便使纖維(或薄膜)冷等離子體表面處理這項技術應用于工業化生產。眾所周知，通常纖維增強復合材料的機械性能受纖維和樹脂間粘結性的影響，尤其是碳纖維，芳綸纖維增強復合材料，在要求有較高的機械性能時，纖維與樹脂間粘著性的好壞就成為纖維增強效果的主要因素。用于纖維表面處理的方法很多，如表面氧化法，表面涂層法，冷等離子體表面處理法，但這些方法程度不同的存在著各種問題，如表面氧化法雖可增強纖維與樹脂的粘結性，但對纖維本身的強度損傷嚴重，需洗滌、干燥、處理時間又過長。表面涂層法增強效果不顯著，而費用過高，難以工業化應用。冷等離子體表面處理法，在顯著改善纖維與樹脂間粘結性的情況下，對纖維本身性能不發生影響，工藝較簡單、操作方面，不污染環境，但目前只是處于實驗室間斷處理，另有少數人將此方法連續化，也只是停留在用玻璃管處理單束纖維，無法實現工業連續化生產。日本專利公報昭47－24978報道了用間斷法處理高模碳纖維的方法。在采用這種方法過程中，由于等離子體分布不均勻，導致對纖維表面處理也不均勻，影響增強效果，且處理規模受到限制，也無法工業化。U、S patent3.824.82報道了纖維冷等離子體連續化表面處理方法。該方法是將纖維束通過尺寸適當的管子以達到動密封效果，這種處理法雖可同時處理多束纖維，而且可連續處理，但纖維磨損嚴重，易發生堵塞現象，一旦某束拉斷，不但會影響整個體系的真空度，也不易把纖維穿過去，不能應用于工業化生產，特別是對于處理薄膜更無能為力。
本實用新型的目的任務就是研究出一種即能處理纖維。又能處理薄膜的工業連續化冷等離子體表面處理設備。
本處理設備就是一種可同時處理任意束纖維，也可處理薄膜。由于纖維(或薄膜)在進出本處理設備的真空器時不存在滑動摩擦，就可以完全避免纖維磨損等一系列問題。本實用新型的關鍵是纖維(或薄膜)進出口處真空器的設計及同步傳動問題。真空器只允許纖維(或薄膜)通過，不允許氣體通過，從而可在處理腔內保持1－10－2mmHg的真空度，真空器可以同時平行地進出任意束纖維或一定寬度的薄膜。傳動控制系統保證進出纖維速度相同，且纖維(或薄膜)走速可調，張力可調，圖為該設備詳細結構示意圖。
多束纖維(或薄膜)從真空器2進入，經過等離子處理腔6對表面進行冷等離子體處理，然后從真空器12出去，即完成了對纖維(或薄膜)進行表面處理工作。整個過程均連續進行，由傳動控制系統17給予控制。此系統兩真空器之間由鏈條傳動，從而保證了纖維(或薄膜)從真空器2進入的速度剛好等于從真空器12出去的速度，避免了纖維(或薄膜)在處理腔中堆積或出現拉斷現象，且纖維(或薄膜)在處理腔6中的松緊度可以任意調整。在經此設備處理的纖維過程中如果萬一某束纖維在進入真空器2之前發生斷裂，只需將此束纖維粘在其余束纖維上，就可將此束纖維順利地帶過去。在處理腔內部，由于纖維不受張力，所以不會出現纖維拉斷現象。真空器2，12完全一樣，它是本發明的核心，它是由兩相同的圓筒內各裝兩尺寸相同的圓柱形輪所構成。輪上涂有一層橡膠，采用對滾式運轉方式輸送纖維，速度由齒數相同的齒輪嚴格控制。它允許纖維狀物(或薄膜狀物)毫無損傷地通過，切不允許氣體通過，具有密封作用，其密封成度可以使體系的真空度達到1－10－2mmHg，且纖維(或薄膜)通過真空器的速度是可調的，由傳動控制系統17來完成。真空器2，12的尺寸可根據需要處理纖維的絲束數(或薄膜的寬度)和纖維(或薄膜)的運動速度來確定。處理腔6是用于產生冷等離子體的地方，是用玻璃(或石英)制成的圓筒，管長度根據纖維(或薄膜)的運動速度及所需冷等離子體處理時間來確定。此管的末端均由連接管5、9分別與真空器2、12相連接。真空器及連接管均由金屬制造。接嘴3、10通過真空管與真空泵相連接。起動真空泵，在幾秒鐘內就可以在處理腔6中獲得1～10－2mmHg穩定真空環境。7，8為冷等離子體發射電極，均由銅板制成。等離子發生器16通過此電極可在處理腔6中產生穩定的冷等離子，以實現對纖維(或薄膜)進行表面處理，接嘴4通過真空管與真空計15相連接，此真空計可隨時檢測體系的真空度。接嘴11通過真空管與氣瓶20相連接，以實現用各種氣體產生的冷等離子體對纖維(或薄膜)表面進行處理，18、19均為閥門。閥門19可以控制氣體的流量，1、13為導向輪。
本設備適合用于碳素廠、碳纖維廠、合成纖維廠在生產碳纖維、石墨纖維、丙綸纖維對表面進行連續處理。
權利要求
1.一種由導向輪、接嘴、連接管、處理腔、冷等離子體發射電極、真空計、等離子發生器、傳動系統、閥門、氣瓶組成的纖維及薄膜表面冷等離子體連續處理設備，本發明的特征為有兩個相同的真空器，且每個真空器內裝有兩個尺寸相同的圓柱型輪，圓柱型輪上涂有一層橡膠，兩真空器與連接管相接，兩真空器之間由鏈條傳動，接嘴通過真空管與真空泵相連接。
專利摘要
本實用新型是關于纖維(碳纖維、芳綸纖維)或薄膜(聚乙烯薄膜)進行連續化冷等離子體表面處理所必須使用的動態真空設備。動真空的建立完全由纖維(或薄膜)進、出口處的真空器來完成，在生產處理過程中不受纖維束和支數的限制，它又可處理薄膜。本設備適用于碳素廠、碳纖維廠、合成纖維廠在生產碳纖維、石墨纖維、丙綸纖維對表面進行連續處理。
文檔編號D06M10/00GK87208060SQ87208060
公開日1988年6月8日 申請日期1987年5月19日
發明者張秀斌, 張志謙, 魏月貞 申請人:哈爾濱工業大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan