本實用新型涉及材料表面處理技術，具體為一種大氣常壓低溫等離子體連續絲束纖維處理設備。

背景技術：

碳纖維或高分子纖維是一種性能優秀的新型材料，但是未經表面處理的碳纖維或高分子纖維表面光滑，表現出憎水性，與高聚物的界面結合較差，致使復合材料的強度不高，碳纖維或高分子纖維的優異性不能得到充分利用。國內行業中對碳纖維或高分子纖維表面處理的傳統方法是在具有一定電解質濃度的酸性溶液中，在一定溫度條件下，對碳纖維或高分子纖維材料進行一段時間的表面氧化處理，但這種處理方法存在操作繁瑣、間歇性工作且工業污染嚴重的缺陷。

等離子體表面處理技術為一種新的材料表面處理技術，一般用于處理碳纖維或高分子纖維的方法包括兩種，其中一種為射流式，即在一個大氣壓下，利用氮氣作為表面處理介質，用噴槍產生的射流式等離子體對運動中的纖維進行等離子轟擊，提高材料的表面能，與傳統的材料處理方式相比，該方法具有清潔無污染、操作方便、可持續性工作的優點，但同時也存在1）處理面積小，較難做到四周全面處理；2）材料帶電，安全上有隱患；3）氣體的轟擊使纖維束松散等不足；另一種為真空中產生等離子體，對絲束纖維做表面處理，但該方法設備體積龐大，價格和成本高昂，無法在線快速的完成處理。

技術實現要素：

本發明的技術目的是針對現有的可產生低溫等離子體的設備存在的缺點，提供一種在大氣常壓下均勻放電產生的低溫等離子體對連續的絲束纖維類材料進行工業化連續在線處理的設備，其技術方案為：

一種大氣常壓低溫等離子體連續絲束纖維處理設備，包括等低溫離子體發生裝置、放料裝置和卷收裝置，其特征在于：所述低溫等離子體發生裝置的進料口一側和出料口一側對應設有若干交錯布置的輔助導輪，從放料裝置方向傳來的絲束纖維依次繞過所述交錯布置的輔助導輪，使得絲束纖維循環往復多次通過等離子體發生裝置的放電區域后，再傳向卷收裝置；所述輔助導輪為金屬導輪，通過導電介質接地。

在上述方案的基礎上，進一步改進或優選的方案還包括：

所述低溫等離子體發生裝置包括集風罩和設置在集風罩內的兩只低溫等離體子放電電極，絲束纖維從兩放電電極之間穿過，所述集風罩的左右兩側設有進料口和出料口，集風罩的后側設有與抽風系統連接的出風口，集風罩前側的蓋板在對準放電電極的位置設有進風口，使得進風集中吹向電極。

集風罩內，所述兩放電電極的上下方分別設有一個擋板，避免上下方向的氣流帶動絲線過于靠近放電電極。

上文中，為了便于闡明方案所使用的“上下”、“左右”、“前后”為三者之間的相對參照，非絕對方位，根據等離子體發生裝置集風罩在設備上安裝方位的變化，其絕對方位會發生相應變化。

所述等離子體發生裝置設有放電間隙調整機構，所述放電間隙調整機構包括可移動的電極安裝座上，所述電極安裝座設置在其一放電電極的兩端，所述電極安裝座通過調節螺栓與所述集風罩連接，旋擰調節螺栓，該放電電極向遠離或靠近另一放電電極的方向平行移動。

所述放電電極為條狀的剛玉介質或石英介質覆蓋表面的方形電極，所述調節螺栓的兩側對稱設有兩個用于調節平衡的輔助調節螺栓。

所述放電電極的兩端分別固定在對應的電極安裝座上，并卡在限位塊的限位凹槽內，所述限位塊也固定在對應的電極安裝座上。

所述放電電極包括外部的剛玉或石英方形管和設置在剛玉或石英方形管內的空心銅管，所述剛玉或石英方形管的內壁與空心銅管外壁之間的環形管腔中填充有金屬和金屬氧化物的混合粉末，所述空心銅管的兩端與通風系統連接，用于放電電極內部的散熱。

所述放電電極的長度為不大于250mm,兩只放電電極的間距可調整的放電范圍是0～20mm。

所述等離子體發生裝置設有差分輸出高頻高壓電源，兩只放電電極分別與所述差分輸出高頻高壓電源的輸出端連接，連接兩放電電極的電源輸出端電壓相等、相位相反，使得兩只放電電極之間的電壓為兩個差分電壓絕對值之和，約為每路電壓的兩倍，而在兩只放電電極的中間位置，兩個差分電壓的矢量之和為零。

所述絲束纖維經過放電區域時，位于兩電極的中間位置，放電電極中間位置的電位于地電位接近或相等，這樣在處理導電材料，如碳纖維時，使材料上的感應電壓將至最低甚至為零。

有益效果：

1）在本實用新型大氣常壓低溫等離子體連續絲束纖維處理設備中，待處理的絲束纖維經過兩放電電極之間，使得絲束纖維四周得到同樣的低溫等離子體處理。通過錯位排列的輔助導輪，使絲束纖維在一次放料和卷收過程中多次通過放電區域，使低溫等離子體發生裝置在電極不延長的前提下，放電區域處理材料的長度倍增，避免了長電極在持續工作時易因溫度而產生微小變形，使得放電不均勻和經過放電區絲束過長時易顫絲的情況。同時使與絲束纖維滑動接觸的導輪接地，使材料接地不帶電。本實用新型設備結構設計合理，運行成本低，操作簡便，且安全可靠。

2）在進一步的方案設計中，低溫等離子體發生裝置放電區域通過抽風的方式將外部空氣通過集風罩前側的進風口吸入集風罩并集中吹向電極，散熱效率高，且進風口可同時用做觀察窗。所述擋板的設計可降低氣流對絲線的影響，避免絲線因過于靠近電極而吸附在電極上。

3）在進一步的方案設計中，通過作為電極的剛玉或石英方形管的內壁與空心銅管外壁之間的環形管腔中填充金屬和金屬氧化物的混合粉末，當電極產生低溫等離子體進行放電后，溫度過高的電極部分內金屬粉末氣化，在剛玉或石英方形管內壁形成均勻金屬膜，使得電極上的溫度得以均衡，放電均勻。

4）在進一步的方案設計中，低溫等離子體發生裝置采用差分饋電，在大氣常壓下通過差分饋電輸出高頻高壓激勵驅動電極，如方形剛玉或石英介質覆蓋的電極等，來產生均勻放電，均勻處理絲束纖維狀材料，如果處理金屬或者半導絲束狀材料，比如碳纖維，由于材料處于兩只放電電極的中間位置，金屬或者半導絲束狀材料上的感應電壓為零。即使周圍物體或者人員觸碰到也不會因有感應帶電而產生危險。。

5）本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有操作簡便、可控性強、處理成本低的優點，同時可根據處理試件的幅面尺寸及處理效果要求，靈活調整設備處理區域的尺寸和工藝設置，且在常壓空氣中處理，處理成本低廉、效率高。

附圖說明

圖1為低溫等離子體發生裝置差分饋電介質阻擋放電結構的示意圖；

圖2為本實用新型的主視結構示意圖；

圖3為本實用新型一實施例的立體結構示意圖；

圖4為放電電極的結構示意圖；

圖5為低溫等離子體發生裝置的結構示意圖。

上圖中，1差分輸出高頻高壓電源、2放電電極、3碳纖維或高分子纖維束、4放電區域、5輔助導輪、6卷收裝置、7放料裝置、8螺紋口、9進氣口、10出氣口、11調節螺栓、12電極安裝座、13限位塊、14集風罩、15擋板、16進料口和出料口。

具體實施方式

為了進一步闡明本實用新型的技術方案，下面結合附圖與具體實施例對本實用新型做進一步的介紹。

本實施例中以處理碳纖維或高分子纖維束3為例，如圖1至圖3所示的一種大氣常壓低溫等離子體連續絲束纖維處理設備，包括箱體、低溫等離子體發生裝置、放料裝置7、卷收裝置6、張力調整機構、導輪等組成部件。

所述低溫等離子體發生裝置為差分高頻高壓饋電介質阻擋放電等離子體發生裝置，設有差分輸出高頻高壓電源1，所述低溫等離子體發生裝置設有集風罩14以及安裝在集風罩14內的上下兩只放電電極2，兩只放電電極2相互平行，分別與所述差分輸出高頻高壓電源1的輸出端連接，連接兩放電電極2的電源輸出端的電壓相等、相位相反，故兩放電電極2中間位置形成零電勢面，所述碳纖維或高分子纖維束3穿過放電區域時，應盡量控制在所述零電勢面的位置。

所述放電電極2為條狀的方形電極，所述放電電極2以剛玉為阻擋介質，設有外部剛玉方形管和設置在剛玉方形管內的空心銅管，所述剛玉方形管的內壁與空心銅管外壁之間的環形管腔中填充有金屬和金屬氧化物的混合粉末，如鋁粉及其氧化物粉末的混合物等，所述空心銅管的兩端（即電極內腔進氣口9與出氣口10）與通風系統連接。

所述集風罩14的左右兩側設有進料口和出料口16，集風罩的后側設有與抽風系統連接的出風口，集風罩前側的蓋板（未圖示）在對準放電電極2的位置設有與放電電極2形狀適應的長型進風口。集風罩內，兩放電電極2的上下方分別設有一個絕緣材料制作的擋板15。

所述低溫等離子體發生裝置的進料口一側和出料口一側均設有上下兩排共四根導輪安裝桿，每根安裝桿上固定有兩個輔助導輪5，同一排的輔助導輪5在橫向方向前后交錯，上排的四根安裝桿與集風罩左右兩側的豁口16位于同一水平高度，下排安裝桿位于集風罩14下方。碳纖維或高分子纖維束3從放料裝置7放出，經過若干導向桿，從上排其一輔助導輪5上繞過，來到低溫等離子體發生裝置進料口的位置，從低溫等離子體發生裝置進料口進入，從其出料口穿出后，從對應的下排輔助導輪和所述集風罩14的下方繞過，回到等離子體發生裝置進料口。通過交錯的輔助導輪5，碳纖維或高分子纖維束3循環往復四次通過放電區域4后，繞過導向桿傳到卷收裝置6的位置。本實施例中，所述輔助導輪5或其它安裝在導向桿上的導輪均采用金屬導輪，所述金屬導輪通過導電介質接地，碳纖維或高分子纖維束3從導輪中間的限位凹槽中滑過，與導輪滑動接觸，使得碳纖維或高分子纖維束3接地不帶電。

所述放料裝置7到等離子體發生裝置之間設有材料張力調整機構，使碳纖維或高分子纖維束3在處理過程中始終保持一定張力，不顫動。

所述低溫等離子體發生裝置設有放電間隙調整機構，所述放電電極2的兩端固定在絕緣材料制成的電極安裝座12上，優選采用聚四氟乙烯，位于上方的放電電極2兩端通過可移動的電極安裝座固定，所述集風罩14的上部在對應該電極安裝座的位置設有螺紋口8，該電極安裝座通過調節螺栓11與所述集風罩14的上蓋板連接，旋擰調節螺栓11，上方的放電電極可向遠離或靠近下方放電電極的方向移動，改變放電區域4間隙的高度，適應一定范圍內不同的材料規格。放電電極2兩端設有限位塊13，所述限位塊13固定在電極安裝座12上，放電電極2兩端卡在限位塊13的方形限位凹槽內，避免電極傾斜，所述調節螺栓11的兩側也對稱設有兩個用于輔助調節電極平衡的輔助調節螺栓，以保障放電電極2工作時處于水平狀態。

所述低溫等離體子發生裝置的集風罩14和放電電極2安裝在設備箱體上部外側，所述低溫等離體子發生裝置的電源部分、抽風系統、通風系統、放料裝置7和卷收裝置6的電機部分安裝在設備箱體內。設備運行過程中，抽風系統工作，使外部的空氣從集風罩14前蓋板進風口處進入，集中吹向電極，熱氣及設備運行中產生的臭氧從電極后側的出風口排出，同時可使通風系統工作，對電極內腔通入壓縮氣體，從內部冷卻放電電極2，保障電極在連續的生產過程中正常運行，不會因高溫變形，導致電極間產生的等離子體不均勻影響處理效果的情況。

本實施例中，所述放電電極2的長度不大于250mm，兩只放電電極的間距可調整的放電范圍是0～20mm,從等離子體發生裝置進料口輔助導輪到出料口輔助導輪的距離也應盡可能的短，絲線長時容易產生顫絲。本實施例中，將兩個放電電極作為一個電極組，在需要的情況下，可以行進多組串聯、并聯的增加，在電源功率足夠大的情況下，電極組數量可以是1～幾百組。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書、說明書及其等效物界定。