способ обработки волокнистого материала и устройство для обработки волокнистого материала

Формула изобретения

1. Способ обработки волокнистого материала пропусканием материала в вакууме петлеобразно через участки плазмы тлеющего газового разряда с электрическим током, параллельным направлению движения материала, и подачей плазмообразующего газа, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, соседние участки плазмы ограничивают электрическими потенциалами, равными по величине и полярности, а плазмообразующий газ подают на обрабатываемый материал в промежутки между соседними участками плазмы.

2. Устройство для обработки волокнистого материала плазмой тлеющего газового разряда, содержащее реактор с системой вакуумирования и средством подачи плазмообразующего газа, источник тока и систему трубчатых электродов, установленных в реакторе последовательно друг за другом параллельными рядами и электрически соединенных в две изолированные одна от другой группы A и B, каждая из которых соединена с одним из полюсов источника тока, и систему транспортирования обрабатываемого субстрата, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности обработки, электроды каждого ряда по принадлежности к группе A или B расположены в последовательности A-B-B-A-A- ... -B-B-A или A-B-B-A-A- ... -B-B-A-A-B, а средство подачи плазмообразующего газа содержит сопла, установленные между соседними электродами ряда, принадлежащими к одной группе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к технологии и оборудованию для обработки длинномерных волокнистых материалов плазмой тлеющего газового разряда.

Цель изобретения - интенсификация процесса.

На фиг. 1 изображен плазмохимический реактор с открытой крышкой, вид сбоку; на фиг.2 - узел I на фиг.1, взаимная компоновка электродов и сопел в месте разрыва плазмы.

Устройство для осуществления способа обработки движущегося субстрата плазмой тлеющего газового разряда содержит вакуумный реактор 1 с системой откачки 2 и средством 3 подачи плазмообразующего газа, источник 4 тока (электрический генератор ультразвуковой частоты) и систему трубчатых электродов 5, 6, 7, 8, 9, 10 (выносками обозначены электроды только одного ряда). Электроды установлены в реакторе 1 последовательно друг за другом параллельными рядами. Ряды идут по вертикали. Первый по ходу обрабатываемого субстрата 11 ряд состоит из электродов 5, 6, 7, 8, 9 и 10. За ним следует второй ряд, параллельный первому и так далее. Все электроды электрически соединены в две изолированные друг от друга группы А и В, каждая из которых соединена с одним из полюсов источника 4 тока. В реакторе 1 имеется также система 12 транспортирования обрабатываемого субстрата 11, состоящая из свободно вращающихся роликов, приводимых в движение от самого субстрата, который перематывается с рулона 13 на рулон 14.

Электроды группы А и группы В в электродной системе расположены таким образом, что электроды каждого ряда (например, первого 5-10) по принадлежности к группе А и В размещены в последовательности А-В-В-А-А-...-В-В-А или то же самое, но с окончанием на электрод группы В: А-В-В-А-А-...-В-В-А-А-В. Первая последовательность получается при числах электродов в ряду 4,8,12,16. . ., вторая - при 6,10,14,18... Нечетное количество электродов в ряду невозможно из-за того, что при этом не получается "пары" противоположной полярности для крайнего (последнего) электрода ряда и он работать не будет. На фиг.1 показан случай из шести электродов в ряду, т.е. вторая последовательность чередования. Средство 3 подачи плазмообразующего газа содержит сопла 15, установленные между соседними электродами (см. фиг.1) 6 и 7 ряда, принадлежащими к одной группе (в данном случае группе В). Сопло 15 выполнено в виде трубки 16 с перфорациями, в нижней части которой размещен уголок 17. Уголок 17 образует с трубкой 16 зазоры с обеих сторон. Эти зазоры очень малы и служат направляющим аппаратом сопла. Наличие зазоров избавляет от необходимости делать очень тонкие перфорации в трубке 16. Сопло установлено между электродами 18 и 19 одной группы А или В. На фиг.2 показаны линии электрического тока в плазме и потока плазмообразующего газа на обрабатываемый субстрат 11. Угол потока газа по отношению к направлению движения субстрата, т.е. угол между этим направлением и линией потока газа может быть любым кроме значений, лежащих в пределах от 60 до 120^о (крутые углы падения струи на субстрат). Все углы кроме этого диапазона возможны и при этом расход плазмообразующего газа и потери его в объем реактора, а оттуда бесполезно в систему откачки, минимальны. В конструкции принят угол 135 и 45^о из-за наличия стандартного прямоугольного проката для детали 17. Источник плазмообразующего газа обозначен выноской 20. Это может быть или баллон с газом, или просто воздухозаборник.

Устройство работает следующим образом. Обрабатываемый материал-субстрат 11 (ткань, нетканый материал, пленка и т.п.) транспортирующей системой 12 перематывается с рулона 13 на рулон 14. При этом субстрат 11 проходит петлеобразно через вертикальные каналы между рядами электродов. Реактор 1 герметичен, а система откачки 2 непрерывно поддерживает в нем вакуум порядка 100 Па (в зависимости от технологии).

Источник 4 тока подает на электроды электрическое напряжение ультразвуковой частоты. Между соседними электродами, принадлежащими к разным группам А и В, возникает тлеющий разряд (показан на чертеже пунктирными линиями, идущими от электродов). При воздействии плазмы на субстрат производится обработка для достижения той или иной цели в зависимости от вида плазмообразующего газа. Обработка плазмой твердого субстрата вызывает интенсивное выделение из него газов распада (окислы, водяные пары, продукты разложения пигментов и т.п.), которые обволакивают поверхность субстрата и препятствуют требуемой плазмообработке. Чтобы этого не происходило, плазмообразующий газ из источника 20 средством 3 подается не в объем реактора 1, а в сопла 15, откуда - непосредственно на субстрат, вытесняя и замещая газы распада. Сопла 15 установлены между электродами одной группы и потому ни они сами, ни выходящий из них газ не вызывают срыв разряда, поскольку между электродами одной группы нет разности потенциалов и, следовательно, разряда.

П р и м е р 1. Чистошерстяную ткань артикул 1121 с исходной влажностью ткани 2% и усадкой от свойлачивания, равной 33%, пропускают через участки плазмы, ограниченные электрическими потенциалами, равными по величине и полярности, а плазмообразующий газ - воздух подают на материал в количестве 100 см³/с в промежутки плазмы под острым углом к поверхности материала при давлении 80-90 Па.

Оптимальное время обработки по изобретению, при котором усадка от свойлачивания минимальна и равна 6,5%, составляет 5,06 с, в сравнительных условиях составляет 7,60 с. Продукты распада смывают и удаляют с поверхности материала и из объема реактора непрерывно работающим вакуумным насосом.

П р и м е р 2. Полушерстяную ткань артикул 2108 с исходной влажностью ткани 2,3% и усадкой от свойлачивания, равной 55%, обрабатывают в условиях примера 1. Минимальную усадку от свойлачивания при обработке по изобретению при оптимальном времени обработки равным 4,9 с составляет 9,2%. В сравнительных условиях минимальную усадку от свойлачивания (9,4%) достигают при продолжительности обработки 7,31 с.

П р и м е р 3. Нетканый материал из шерстяных очесов и регенeрированной шерсти с усадкой от свойлачивания 60% обрабатывают в условиях примера 1. Усадка от свойлачивания при обработке по условиям изобретения составила 10,3%, в сравнительных условиях 16,0%.

П р и м е р 4. Фторлакоткань из фторпласта 4 с исходным углом смачивания ткани 102^о обрабатывают в условиях примера 1 в течение 8 с. Угол смачивания после обработки по изобретению составил 67-70^о, в сравнительных условиях 90-92^о.

П р и м е р 5. Хлопчатобумажную ткань с исходной капиллярностью 0 обрабатывают в условиях примера 1 в течение 30 с. Капиллярность по ГОСТ 3816-81 при обработке ткани по изобретению составил 155 мм/ч, в сравнительных условиях 123 мм/ч.

П р и м е р 6. Полушерстяную ткань артикул 2107 с исходной влажностью 2,1% обрабатывают в среде плазмообразующего газа - кислорода. Минимальная усадка от свойлачивания при обработке по изобретению достигается за 6,51 с, в сравнительных условиях 11,8 с.

П р и м е р 7. Полиэфирную техническую ткань обрабатывают в среде азота. После обработки производят обрезинивание основы и сравнивают силу сцепления резины с основой, увеличение прочности составляет 2,1 раза.