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纺织新科》园地》第五期》资料/2——低温等离子 |
低温等离子体技术在染整生产中的应用情况
等离子体技术发展迅速，近年来已形成一门等离子化学和化工学科，其中低温等离子体中粒子密度较低，离子温度和大量未电离的中性气体的温度接近室温，因而适合应用于耐热性不高的纺织材料。例如电晕放电等离子体中的电子能
量可达20eV,比一般有机化合物分子中的健能高得多，以致使它们产生断键和反应。而其离子，原子和气体分子等的能量很低，一般不易使化学键断裂，可是激发的离子和游离基有较高的化学反应性，它们易于发生反应。辉光放电等离子中的电子能量要高得多，由于它与气体分子碰撞机会少，故游离量的寿命较长，浓度也高些，因此辉光放电等离子体更容易引发化学反应。两种放电都有光放出，其中紫外线也能使分子和原子产生游基基而引发反应。
等离子体中的电子从电场获得能量成为自由的高能电子，它与气体中的原子和分子碰撞产生激发和电离现象，由此生成的激发分子，原子，离子和游离基都是极不稳定的具有较高的化学反应性，很容易发生一般情况下无法生成的反应，生成新化合物，或使被处理物分介失重。作为处理纤维时，可使表面层发生刻蚀而形成新的性能（如减量，吸湿性，增深性，粘合性……等）；或引起交联，接枝和聚合。
近年来，染整生产的技术受到业界人士广泛的关注，已有若干可行的技术方案被广泛地探讨过。归纳起来有:一、工艺忧化;二、替代；三、回收重复使用; 四、新工艺或新技术的应用。其中前三项在专业刊物上己有不少报导，关于新工艺或新技术的开发应用，亟待织织力量开发，在众多的高新技术中，在染整生产上应用低温等离子的可能性巳日益显示出来，大家关心的是低温等离子体的工业化应用情况，以下作些简要介绍。
利用等离子体接枝聚合技术，作为涤纶改性方法，以提高其亲水性，防污性和耐久性，在二十世纪七十年代中期曾一度实现工业化生产过，产品由Splng公司经销，商标为"Rdfresca¨这是由美国表面活化公司（Surface Activation corp.简称SAC）
与联合染色厂（United Piece dye works，简称 UPDW）合作开发了一条生产线，于1974年月12月投入生产（简称ASC工艺）
该工艺是在真空状态下，以氩气等离子体处理涤纶织物，使涤沦表面的C-H 链的 H 被冲击掉而建立为数众多的游人离基，接着炽物迸入另一个充满丙烯酸单体气体的真空室，迸行化学接枝反应，经测定其接枝量达0.1一0.2%。
据称车速为35一50yds/min,设备总长度为40英尺，设备投资为30万美元。每平方码的加工成本为l/2 美分，其中电耗为0.0025
kwhr/yds，(合0.09美分/yds2
产品有舒适的吸湿性，还有防污、防湿再沾污
和耐温耐洗涤剂的洗涤性。据称能耐50次以上的洗涤，对干洗和染色坚牢度设有不良影响。可是，上述SAC工艺只能对低沸点
的丙烯酸单体才有效，以致一，二年后就自行消亡了。SAC工艺所用装备如图一所示。
该设备运行情况是不差的，只是该工艺术所能开发的产品局限性未能推广应 用。而后改迸的两相法尚未见到工业化应用的报导。据称；苏联伊万诺夫的Niedmi研究所开发了一系列工业用的等离子体处理设备。第一台供织物用的设备是1986年开发的型号为UPCH-140，是加工幅宽 140cm的织物，其反应室产生晖光放电，是一台60KW电动机，该机车速为4一40M/mln，处理最佳的气压为50一15OPa，放电电流为1.5一20mA/cm2，其示意如图二所示
该设备安装在bolshaya lvanovokaya纺织生广企业，作坯布，或丝光棉布，涤棉混纺
图一SAC连续式等离子体接枝装置 布和棉锦混纺布的染色前预处理，以等离子体处理取代硷煮工艺，织物获得了良好的湿润性，等离子化学工艺可使涤棉混纺织物产生一种看上去类似花边的外观，这是等离子体对棉组成产生破坏作用所致。
等离子体机LPCH-180SH 是用于羊毛方巾印花的前处理，而KPR-l80是自动化程度更完善和结构紧凑的等离子体机组，可处理各种纺织品，薄膜和无纺织布的改迸型号。最近，由Tecnoplasma S.A,与NieKMi，研究院和欧洲几家纺织机械厂合资，其中有意大利lntex, 瑞士 Looptex 等，共同开发了等离子体KPR-270机组。
在俄罗斯莫斯科附近Pavlovsky Pasad 方巾生产公司，有一台LpCH-180SH
和四台 KPR-180在运行中，用空气等离子体处理毛织物后，其毛细管效应良好，可以用印花和染色，其白度比氯化的羊毛织物好，再经Protolan 367 和Basolan SW 树脂处
理，可达机可洗水平。
图二 等离子体机组UPCH-140示意图 在意大利Cuirs的Mascioni S.P.A 于l994年底安装了一台KPR-l80机组，在西欧KPR-l80机组处理羊毛织物的费用为0.04-0.07 DM/m2，而SAATI公司一台KPR一270机组在运行中，主要加工产业用纺织品，以提高其粘合牢度。经等子体处理的织物对聚氨酯、聚酰胺和聚醋酸乙烯的粘合牢度可提高2-4倍，涤纶帘子线对橡胶的粘合力可提高1.5一2倍。
以上几种型号的等离子体机组均符合IS0-9000要求，其技术特征如表一所示。
表一 纺织品用工业化的等离子体机组的技术特征
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LPCH-180SH |
KPR-180 |
KPR-270 |
|
工作幅度cm |
l80 |
l叨 |
，m |
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卷布辊直径cm |
≤135 |
≤110 |
≤110 |
|
运行速度M/min |
8-80 |
8-80 |
8-80 |
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动力 KW |
180 |
75-110 |
75-110 |
|
外形尺寸 cm |
3500×780×400 |
780×520×420 |
1240×520×420 |
|
重量 kg |
25000 |
9000 |
15000 |
KPR-180机组工艺示意如图三所示
图三 KPR-180机组工艺示意图
图四 装置概貌图
近年，日本在通产省的“有关能量合理使用技术应用化开发"资助下，山东铁工所经四年的努力，制造一台低温等离子体织物干法连续退浆煮练装置，该装置概貌如图四所示。
该机组的技术特征是；
工作幅宽度 1800m/m
最大处理速度 70m/min
达到的真空度 0。5乇（常用为1-10乇）
使用气体 空气，氧
振荡电力 50KW（常用为5-35KW）
密封段数 4段（各段由真空泵自动运转，详见图五和表所示）
图五 各段真空
表 各真空段泵的规格要求
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真空段 |
泵的形式 |
电机动力（KW） |
排气量（M3/hr） |
摘要 |
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第1段 |
RP1 |
22.0 |
900 |
允许压差；53kpa (40乇) |
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第2段 |
RP2 MB3 |
5.5 3.7 |
220 600 |
达到压差;0.67pa (5×10-3乇) 允许压差；13.3Kpa (100乇) |
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第3段 |
MB2 |
3.37 |
1200 |
允许压差；5.3Kpa (40乇) |
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第4段 |
MB1 RP3 MB4 |
3.7 22.0 11.0 |
1200 900 6000 |
允许压差；5.3Kpa (40乇) 达到压差;0.67pa (5×10-3乇) 允许压差；4.7Kpa (35乇) |
该机组经初步试验表明；四种棉坯布经空气或氧气等离子体处理后，能显著改善其吸水性，而且还有潜力可开发树脂等其它方面的应用。同时，试验中发现当电力增至
35KW以上，在反应室内主动部分可能会产生火花，以及坯布上要刷除飞花（纤毛）等污物，防止密封辊 被污染后造成的不良影响。摘《全国染整新技术协作网》简讯
《浙江印染信息与技术》2000/6-7/p39-41