等離子體處理是織物涂層技術發展的新動向,目前尚未在紡織品生產中應用,但顯示出巨大的潛力,因此應給予足夠的重視。
等離子體是指氣體在電場作用下形成的一種特殊激發狀態,氣體內部帶電粒子加速運動,發生碰撞,能量傳遞、電離、放電,產生紫外光,可見光等,激發后的粒子,能和周圍的物質產生化學反應,有些反應在常規條件下是幾乎不能發生的,因此等離子體有特殊的加工效果。
等離子體技術是通用技術,能在多種工業中發揮作用,在信息行業中較為成功,用于紡織材料加工的屬于低溫等離子體,專就織物涂層和層壓技術而說,等離子體能發揮下列作用:
一、刻蝕
二、活化
三、接枝
四、聚合淀積
這些作用往往是同時發生的,但只局限于基布纖維表面幾十乃至幾百納米范圍內,故又稱納米涂層。使用等離子體技術有下列長處:
一、提高剝離強力,對惰性材料的粘結工序,能節約材料,縮短工序
二、節省有機聚合的工序,在基布表面直接聚合成膜
三、干式反應,不用溶劑和水做介質,降低成本,節約烘干所需能量和設備,有助于安全生產
四、表面納米涂層不會影響基布原來的手感和透氣性
五、有利于環境保護
關于等離子體處理紡織品,多年來進行了大量實驗室工作,主要有三種方法
一、電暈放電
二、輝光放電
三、介質阻擋放電
電暈放電是帶電體表面在氣體或液體中局部放電現象,是在大氣中發生的。按原理說,可以設計合乎印染連續生產需求的,在線加工的電暈放電裝置,例如,一個弧形電極(連接高頻高壓電源),一個導輥(接地),在弧形電極和導輥之間形成電暈放電區,基布通過這個區域接受處理。但是,電暈放電的缺點在于不均勻,而且太弱,不能得到合乎要求的工藝效果;第二種輝光放電,是在低氣壓,接近真空條件下的放電,常見的熒光燈、霓虹燈就是輝光放電的例子。這種等離子體的粒子能量比較高,作用也比較均勻。上述大量的實驗室工作成果,大多是通過輝光放電裝置取得的。輝光放電的生產設備,是“從卷到卷”型式,基布
輝光放電的局限性在于它要求低壓環境,只能分批處理,不能在線加工,這對于要求等離子體處理后立刻以氣相或液相接枝的工藝就無法實施。同時配備真空設施提高了投資額,又增加了維護設備的支出。
第三種是介質阻擋放電,它克服了電暈放電的缺點,又不需要低壓環境。介質阻擋放電技術采用了特殊設計的電極,一對電極中有一個電極用介電材料(石英、耐熱玻璃、氧化鋁等)覆蓋,如仍不能避免閃光放電,另一個電極也可用介質覆蓋,這一對電極可以是兩塊平行的板,也可用一個接地的大直徑導輥和一個弧形的,連接電源的供電電極。等離子體的起始材料(precursor)從供電電極輸入。介質阻擋放電的工業生產設備可在線加工,也可用“卷到卷”型式批量加工。因為所用起始材料是氦、氬、氧或有機物的氣體,即使不用低壓環境,也需封閉起來。介質阻擋放電設備的投資和操作費用,都低于輝光放電。
除上述三種技術外,還有一些很有意義的新技術問世。如美國Apjet公司推出的等離子體噴槍。它的特點是把起始材料在電場中轉變成等離子體后,從噴口中噴出形成氣流,用氣流處理基布。構成這項新技術的三元素是射頻電源,狹縫電極和氦為主體的起始材料,并配有氦的回收系統。據稱這技術的優點是等離子體的密度高,相當于一般電暈放電或介質阻擋放電的數百倍。在大氣壓下運作,可以在線加工,設備結構和操作都非常簡單。
另一個創新是道康寧(愛爾蘭)公司推出的“大氣壓等離子體液體淀積”技術,其特點是將聚合物或預聚物的液體做成氣溶膠,
綜合以上信息,可看出半個世紀來所獲得的進展,尤其是最新的研發成果,說明等離子體涂層技術正在沖破從實驗室到車間生產途中的各種難關,逐步地接近工業生產中的實際運用。