管状织物内外表面同时处理的等离子体装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种管状织物表面处理装置及其使用方法，特别是用于水龙带带坯等管状织物内外表面同时处理的等离子体装置及其方法。

背景技术：

在消防设施中，水龙带是一种重要的救火器材，一般采用管状织物内层或内外层粘合胶管或涂层的方法加工而成，需要在较高压力下输送水或泡沫灭火液。随着对水龙带带坯轻质高强要求的提高，高强锦纶丝、高强涤纶丝、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等越来越多被用作织造原料，但由于它们有着较高的结晶度，使得纤维表面过于光滑，反应活性较差，因而难以与丁腈橡胶、聚氨酯、三元乙丙橡胶等胶管材料复合，在使用过程中带坯与胶管之间易产生剥离现象，从而影响其使用寿命。

为了提高高强锦纶丝、高强涤纶丝、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等高强纤维与胶管或涂层粘结强度，研究者使用各种方法对纤维加以改性，主要有酸处理法、氧化法、辐照法、接枝法、等离子体处理法等。北京化工大学王杨等采取磷酸水溶液对芳纶纤维进行表面处理,结果表明20wt％磷酸溶液处理的芳纶纤维，在制备的复合材料时纤维与树脂的界面性能最佳[请参考期刊：芳纶纤维的磷酸表面处理及其树脂基复合材料界面性能[J],复合材料学报,2007,24(3):7-12]；东华大学的金军采用超声下铬酸溶液处理纤维的改性方法,使超高分子量聚乙烯纤维的粘结性能得到较大的改善[请参考期刊：超声下液态氧化法对超高分子量聚乙烯纤维的表面改性研究[D]，东华大学，2010]；东华大学的魏寒利用γ射线对超高分子量聚乙烯纤维表面进行辐照，成功接枝了聚丙烯酸甲酯，从而改善了超高分子量聚乙烯纤维的界面性能[请参考期刊：超高分子量聚乙烯在γ射线作用下的预辐照接枝改性[D]，东华大学，2013]；专利201110435669.X中公布，采用等离子体处理的方法对超高分子量聚乙烯进行改性，使之与橡胶的粘结牢度得到了一定的提高。

以上酸处理法和氧化法容易产生废液而污染环境，辐照法需要大型辐照装置投资较大，等离子体处理法设备投资较小且不产生有害气体液体，是一种有效可行的处理方法。而且上述表面处理方法包括等离子体处理法多见于处理纤维、普通织物和非织造布的表面处理，未见用于水龙带带坯等管状织物，而对水龙带带坯表面进行处理后，能够显著提高使得水龙带带坯等管状织物和胶管或涂层的粘结度，进而提高改善水龙带性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种管状织物内外表面同时处理的等离子体装置及其使用方法，将管状织物在两电极间通过，经等离子体处理后，管状织物表面得到改性、刻蚀，清除织物表面的油剂和浆料，进而在后道复合工艺中，显著提高织物与胶管或涂层的粘合度。

为实现上述目的，本发明提出了一种管状织物内外表面同时处理的等离子体装置，包括等离子体发生装置、吊装装置、冷却系统和卷绕装置；

所述等离子体发生装置包括电源、内部电极和外部电极；

所述内部电极包括内部电极主体、第一头盖、第二头盖和第一电极端子，所述内部电极主体为内表面涂覆导电膏的管状绝缘体，所述第一头盖与第二头盖均为球头管状或椭球头管状，所述内部电极主体的上部和下部分别嵌入在所述第一头盖和第二头盖内，所述第一电极端子位于所述内部电极上端口；

所述外部电极包括外部电极主体、第一限位管、第二限位管、第二电极端子和电极保护套，所述外部电极主体为外表面涂覆导电膏的管状绝缘物，所述电极保护套位于所述外部电极主体外侧，所述第一限位管和第二限位管分别位于所述外部电极主体的上部和下部，所述第二电极端子位于所述外部电极上端口；

所述内部电极的第一头盖与所述外部电极的第一限位管相对应设置，所述内部电极的第二头盖与所述外部电极的第二限位管相对应设置，所述电源分别与第一电极端子和第二电极端子相连；

所述吊装装置与所述内部电极相连，所述冷却系统与所述内部电极和外部电极相连，所述内部电极和外部电极之间穿过的管状织物，由所述卷绕装置卷绕。

进一步的，在所述管状织物内外表面同时处理的等离子体装置中，所述第一头盖的顶端设有一通孔。

进一步的，在所述管状织物内外表面同时处理的等离子体装置中，所述吊装装置包括吊装绳索和升降装置，所述吊装绳索与所述升降装置相连，且所述吊装绳索从所述通孔中引入并固定在所述第一头盖上。

进一步的，在所述管状织物内外表面同时处理的等离子体装置中，所述外部电极上设有进气孔和出气孔，所述进气孔和出气孔分别位于所述外部电极的上部和下部。

进一步的，在所述管状织物内外表面同时处理的等离子体装置中，所述冷却系统包括由输气管依次相连的储气罐、气泵和冷却器，其中，所述气泵还与所述外部电极上的出气孔相连，所述输气管与所述上端头盖的通孔和所述外部电极上的进气孔相连。

进一步的，在所述管状织物内外表面同时处理的等离子体装置中，所述外部电极由绝缘的固定装置固定。

进一步的，在所述管状织物内外表面同时处理的等离子体装置中，所述内部电极主体、外部电极主体、第一头盖和第二头盖的材质为绝缘材料，所述绝缘材料为玻璃或陶瓷。

基于上述管状织物内外表面同时处理的等离子体装置，本发明还提出了使用上述管状织物内外表面同时处理的等离子体装置的使用方法，主要包括以下步骤：

(a)内部电极从管状织物成形的圆织机织口处插入管状织物内部；

(b)外部电极置于所述管状织物外侧且位于所述内部电极相对应的位置；

(c)使电源分别为所述内部电极和外部电极提供电压，使所述内部电极和外部电极之间形成预定电势差，产生等离子体对所述管状织物表面进行处理；

(d)卷绕装置卷绕处理后的管状织物。

进一步的，在管状织物内外表面同时处理的等离子体装置使用方法中，在对所述管状织物进行表面处理时，使用冷却系统向所述内部电极和外部电极注入辅助气体，用于改变表面处理的气体氛围。

进一步的，在管状织物内外表面同时处理的等离子体装置使用方法中，所述辅助气体为氩气、氮气、氧气或二氧化碳中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过管状织物套入在内部电极和外部电极之间，当内部电极的端头盖和外部电极的限位圆管相对时，两电极之间间隙较小且尺寸稳定，两电极通电后，在两电极间隙中产生等离子体，管状织物从此间隙中穿过时，内外表面将同时受到等离子体处理，管状织物中的纤维表面被刻蚀、纤维表面的油剂被清除以及织物表面产生活性基团，进而在后道复合工艺中，显著提高织物与胶管或涂层的粘合强度。

附图说明

图1为本发明一实施例中管状织物内外表面同时处理的等离子体装置结构示意图；

图2为本发明一实施例中内部电极的结构示意图；

图3为本发明一实施例中内部电极的第一头盖的截面结构示意图；

图4为本发明一实施例中外部电极的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的管状织物内外表面同时处理的等离子体装置及其使用方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

如图1至图4所示，本发明提出的一种管状织物内外表面同时处理的等离子体装置，包括等离子体发生装置100、吊装装置200、冷却系统300和卷绕装置400。

在本实施例中，所述等离子体发生装置100包括电源110、内部电极120和外部电极130。所述吊装装置200与所述内部电极120相连，所述冷却系统300与所述内部电极120和外部电极130相连，所述内部电极120和外部电极130之间套有一管状织物102，所述卷绕装置400连接所述管状织物102，用于对其进行卷绕收集处理。

具体的，如图2所示，所述内部电极120包括内部电极主体121、第一头盖122、第二头盖123和第一电极端子124，所述内部电极主体120为内表面涂覆导电膏101的管状绝缘体，所述第一头盖122与第二头盖123均为球头管状或椭球头管状，这种形状设计可有效避免第一头盖122与第二头盖123进出管状织物时勾缠织物，所述第一头盖122和第二头盖123的横截面成方形齿状(如图3所示)，且其管身较长，所述内部电极主体121的上部和下部分别嵌入在所述第一头盖122和第二头盖123内，因此，可以通过改变内部电极主体121未嵌入管身的长度来调整电极有效工作长度，从而改变等离子体对管状织物处理的时长。

如图4所示，所述外部电极130包括外部电极主体131、第一限位管132、第二限位管133、第二电极端子134和电极保护套135，所述外部电极主体131为外表面涂覆导电膏101的管状绝缘物，所述电极保护套135位于所述外部电极主体131外侧，所述第一限位管132和第二限位管133分别位于所述外部电极主体131的上部和下部，且所述第一限位管132和第二限位管133的边缘光滑，从而使得管状织物通过时不易勾缠纤维；

所述内部电极的第一头盖122与所述外部电极的第一限位管132相对应设置，所述内部电极的第二头盖123与所述外部电极的第二限位管133相对应设置，所述电源110分别与第一电极端子124和第二电极端子134相连，其中，所述第一电极端子124位于所述内部电极120上端口，所述第二电极端子134位于所述外部电极130的上端口。

当所述内部电极120第一头盖122与第二头盖123的管身与所述外部电极130第一限位管132和第二限位管133相对时，所述内部电极120与外部电极130之间的间隙较小，管状织物102从两电极之间穿过时，能够在两电极之间获得稳定的电极间距离和等离子体强度，使得水龙带等管状织物中的纤维表面得到改性、刻蚀、清除油剂和浆料，在后道复合工艺中，与胶管或涂层的粘合强度得到提高。

在本实施例中，所述第一头盖122的顶端设有一通孔125，电源线可由所述通孔125引入并与内部电极120上的第一电子端子124相连，所述吊装装置包括吊装绳索210和升降装置220，所述吊装绳索210的一端可以通过所述通孔125与所述第一头盖122相连，且所述吊装绳索210另一端与所述升降装置220相连，在设备检修时，可以通过吊装装置200把内部电极120吊出圆织机织口500。

进一步的，在本实施例中，所述外部电极130的上部和下部分本还分别设有进气孔136和出气孔137，所述冷却系统300包括由输气管340依次相连的储气罐310、气泵320和冷却器330，其中，所述气泵320还与所述外部电极130上的出气孔137通过输气管340相连，所述冷却器还与所述进气口136和内部电极120的第一头盖122上的通孔125由输气管340相连，并且由冷却系统通入的气体可以从内部电极的第一头盖122与第二头盖123与内部电极主体121之间输出。

具体的，在本实施例中，冷却系统与内部电极和外部电极相连，可以有效防止由于等离子体处理时电极处产生热量发生电极过热故障，为了获得更好的处理效果，冷却系统还可以同时向处理空间补充各种辅助气体，改变处理气氛，可以填充但不限于以下辅助气体：氩气、氮气、一氧化碳或二氧化碳等。

此外，在本实施中，所述外部电极由绝缘的固定装置固定138，可以起到阻隔工作人员与电极接触，从而防止触电事故的发生，且所述内部电极主体、外部电极主体、第一头盖和第二头盖的材质为绝缘材料，优选为玻璃或陶瓷。

基于上述管状织物内外表面同时处理的等离子体装置，本发明还提出了使用上述管状织物内外表面同时处理的等离子体装置的使用方法，主要包括以下步骤：

(a)内部电极120从管状织物102成形的圆织机织口500处插入管状织物102内部；

(b)外部电极130置于所述管状织物102外侧且与所述内部电极120相对应的位置，即使得所述内部电极120第一头盖122与第二头盖123的管身与所述外部电极130第一限位管132和第二限位管133相对；

(c)使电源110分别为所述内部电极120和外部电极130提供电压，使所述内部电极120和外部电极130之间形成预定电势差，产生等离子体对所述管状织物102表面进行处理，同时可以借助冷却系统300向处理空间内部注入辅助气体，可以选自但不限于以下辅助气体：氩气、氮气、一氧化碳或二氧化碳等，通过改变处理气氛获得更好的处理效果；

(d)卷绕装置400卷绕处理后的管状织物。

综上，在本发明实施例提供的管状织物内外表面同时处理的等离子体装置及其使用方法中，通过管状织物套入在内部电极和外部电极之间，当内部电极的端头盖和外部电极的限位圆管相对时，两电极之间间隙较小且尺寸稳定，两电极通电后，在两电极间隙中产生等离子体，管状织物从此间隙中穿过时，内外表面将同时受到等离子体处理，管状织物中的纤维表面被刻蚀、纤维表面的油剂被清除以及织物表面产生活性基团，进而在后道复合工艺中，显著提高织物与胶管或涂层的粘合强度。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。