纤维及薄膜表面冷等离子体连续处理设备的制作方法

专利名称:纤维及薄膜表面冷等离子体连续处理设备的制作方法
本实用新型属于高分子及复合材料加工处理设备。
本实用新型是关于纤维(碳纤维、芳纶纤维)或薄膜(聚乙烯薄膜)进行连续化冷等离子体表面处理所必须使用的动态真空设备。动真空的建立完全由纤维(或薄膜)进、出口处的真空器来完成，其目的就是提供一种动真空方法，以便使纤维(或薄膜)冷等离子体表面处理这项技术应用于工业化生产。众所周知，通常纤维增强复合材料的机械性能受纤维和树脂间粘结性的影响，尤其是碳纤维，芳纶纤维增强复合材料，在要求有较高的机械性能时，纤维与树脂间粘着性的好坏就成为纤维增强效果的主要因素。用于纤维表面处理的方法很多，如表面氧化法，表面涂层法，冷等离子体表面处理法，但这些方法程度不同的存在着各种问题，如表面氧化法虽可增强纤维与树脂的粘结性，但对纤维本身的强度损伤严重，需洗涤、干燥、处理时间又过长。表面涂层法增强效果不显著，而费用过高，难以工业化应用。冷等离子体表面处理法，在显著改善纤维与树脂间粘结性的情况下，对纤维本身性能不发生影响，工艺较简单、操作方面，不污染环境，但目前只是处于实验室间断处理，另有少数人将此方法连续化，也只是停留在用玻璃管处理单束纤维，无法实现工业连续化生产。日本专利公报昭47－24978报道了用间断法处理高模碳纤维的方法。在采用这种方法过程中，由于等离子体分布不均匀，导致对纤维表面处理也不均匀，影响增强效果，且处理规模受到限制，也无法工业化。U、Spatent3.824.82报道了纤维冷等离子体连续化表面处理方法。该方法是将纤维束通过尺寸适当的管子以达到动密封效果，这种处理法虽可同时处理多束纤维，而且可连续处理，但纤维磨损严重，易发生堵塞现象，一旦某束拉断，不但会影响整个体系的真空度，也不易把纤维穿过去，不能应用于工业化生产，特别是对于处理薄膜更无能为力。
本实用新型的目的任务就是研究出一种即能处理纤维。又能处理薄膜的工业连续化冷等离子体表面处理设备。
本处理设备就是一种可同时处理任意束纤维，也可处理薄膜。由于纤维(或薄膜)在进出本处理设备的真空器时不存在滑动摩擦，就可以完全避免纤维磨损等一系列问题。本实用新型的关键是纤维(或薄膜)进出口处真空器的设计及同步传动问题。真空器只允许纤维(或薄膜)通过，不允许气体通过，从而可在处理腔内保持1－10－2mmHg的真空度，真空器可以同时平行地进出任意束纤维或一定宽度的薄膜。传动控制系统保证进出纤维速度相同，且纤维(或薄膜)走速可调，张力可调，图为该设备详细结构示意图。
多束纤维(或薄膜)从真空器2进入，经过等离子处理腔6对表面进行冷等离子体处理，然后从真空器12出去，即完成了对纤维(或薄膜)进行表面处理工作。整个过程均连续进行，由传动控制系统17给予控制。此系统两真空器之间由链条传动，从而保证了纤维(或薄膜)从真空器2进入的速度刚好等于从真空器12出去的速度，避免了纤维(或薄膜)在处理腔中堆积或出现拉断现象，且纤维(或薄膜)在处理腔6中的松紧度可以任意调整。在经此设备处理的纤维过程中如果万一某束纤维在进入真空器2之前发生断裂，只需将此束纤维粘在其余束纤维上，就可将此束纤维顺利地带过去。在处理腔内部，由于纤维不受张力，所以不会出现纤维拉断现象。真空器2，12完全一样，它是本发明的核心，它是由两相同的圆筒内各装两尺寸相同的圆柱形轮所构成。轮上涂有一层橡胶，采用对滚式运转方式输送纤维，速度由齿数相同的齿轮严格控制。它允许纤维状物(或薄膜状物)毫无损伤地通过，切不允许气体通过，具有密封作用，其密封成度可以使体系的真空度达到1－10－2mmHg，且纤维(或薄膜)通过真空器的速度是可调的，由传动控制系统17来完成。真空器2，12的尺寸可根据需要处理纤维的丝束数(或薄膜的宽度)和纤维(或薄膜)的运动速度来确定。处理腔6是用于产生冷等离子体的地方，是用玻璃(或石英)制成的圆筒，管长度根据纤维(或薄膜)的运动速度及所需冷等离子体处理时间来确定。此管的末端均由连接管5、9分别与真空器2、12相连接。真空器及连接管均由金属制造。接嘴3、10通过真空管与真空泵相连接。起动真空泵，在几秒钟内就可以在处理腔6中获得1～10－2mmHg稳定真空环境。7，8为冷等离子体发射电极，均由铜板制成。等离子发生器16通过此电极可在处理腔6中产生稳定的冷等离子，以实现对纤维(或薄膜)进行表面处理，接嘴4通过真空管与真空计15相连接，此真空计可随时检测体系的真空度。接嘴11通过真空管与气瓶20相连接，以实现用各种气体产生的冷等离子体对纤维(或薄膜)表面进行处理，18、19均为阀门。阀门19可以控制气体的流量，1、13为导向轮。
本设备适合用于碳素厂、碳纤维厂、合成纤维厂在生产碳纤维、石墨纤维、丙纶纤维对表面进行连续处理。
权利要求
1.一种由导向轮、接嘴、连接管、处理腔、冷等离子体发射电极、真空计、等离子发生器、传动系统、阀门、气瓶组成的纤维及薄膜表面冷等离子体连续处理设备，本发明的特征为有两个相同的真空器，且每个真空器内装有两个尺寸相同的圆柱型轮，圆柱型轮上涂有一层橡胶，两真空器与连接管相接，两真空器之间由链条传动，接嘴通过真空管与真空泵相连接。
专利摘要
本实用新型是关于纤维(碳纤维、芳纶纤维)或薄膜(聚乙烯薄膜)进行连续化冷等离子体表面处理所必须使用的动态真空设备。动真空的建立完全由纤维(或薄膜)进、出口处的真空器来完成，在生产处理过程中不受纤维束和支数的限制，它又可处理薄膜。本设备适用于碳素厂、碳纤维厂、合成纤维厂在生产碳纤维、石墨纤维、丙纶纤维对表面进行连续处理。
文档编号D06M10/00GK87208060SQ87208060
公开日1988年6月8日 申请日期1987年5月19日
发明者张秀斌, 张志谦, 魏月贞 申请人:哈尔滨工业大学