专利名称：等离子体处理设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种气透性材料的等离子体处理的方法和设备，例如纤维材料。本发明在用于处理羊毛时尤其有用。
背景技术：
等离子体被广泛用于材料处理以改变材料的表面特性。通常，在材料表面均匀分布的地方这种处理相当有用。当用于羊毛纤维时，等离子体处理用来氧化纤维表面的脂质层。脂质层的氧化可以使羊毛纤维更能接受后续的表面处理，例如防缩水处理和阻起球处理。
除去脂质层还可以增加纤维之间的摩擦力。这样会更有利于纺纱工艺，因为纺纱要求卷绕越少越好。较低水平的卷绕可以提高纺纱的出纱效率，因而能使下游工艺运行得更快，从而增加产量。此外，和卷绕较高的纱相比，低水平卷绕的纱所呈现出来的质感更柔软，因而与由高卷绕的纱相比，更有利于用于生产市场所要求的更柔软的服装。
对羊毛或者其它纤维材料进行的等离子体处理须提供均匀的表面处理来保证材料更能为生产线上的下游处理过程接受。如果材料的表面没有均匀处理，那么下游工艺就不能达到所设计达到的效果，就会产生次品。
等离子体处理的另一方面是羊毛和其它纤维材料容易在等离子体处理中被局部烧伤。另外，在生产线上当要求连续供给材料时，这是非常不希望发生的。因此，最好的等离子体处理应该最小化材料处理时局部烧伤的发生。
一些现有的处理材料用等离子体产生技术包括调整施加的电压和频率来获得稳定、均匀的等离子体。此类等离子体通常在高于或者低于大气压力的气体压力下产生。最近，在大气压力下进行的等离子体处理技术的发展包括使用昂贵的惰性气体来使等离子体稳定地发出均匀的辉光，其适于材料的表面处理。高于或者低于大气压力的等离子体处理和包括惰性气体的等离子体处理都因其成本而在经济上不太可行。相应地，在空气中和在大气压力下进行的等离子体处理成了兴趣的焦点。
Roth等人(Roth et al)在美国专利5403453中指出，在一个大气压下产生均匀的辉光释电等离子体，其中由用电击穿氦气和/或空气产生的离子被陷获在电极之间。Roth指出离子陷获增加了等离子体中离子的寿命，从而导致更低的电击穿门限和均匀的辉光放电。在美国专利6299948中Gherardi等人(Gherardi et al)也提出了类似的理论，该专利授让给L’Air Liquide。根据Roth等人的理论，这样的陷获可以通过在隔开的电极之间施加射频交变电场获得。Roth等人给出了产生离子陷获时电极间距，电极电压和施加的频率之间的关系。
国际专利出版物WO 02/094455揭示了一种在大气压力下进行的等离子体处理，其中通过在纵向对称的斜面上引入气流，而在细长的释电电极上获得了空间均质的微释电分布。相对复杂的结构包括从气体分布腔室中引出的多个通道。
美国专利5403453描述了一种约大气压力下，优选稍为高于大气压力的用于聚合物带(strip)的等离子处理站，其中气体从一对封闭的间隔的平板电极中一个的一组孔中吹出。利用紊乱的高速传送气体来延迟和破坏丝状放电的形成。
本发明的一个目的是提供改善的等离子体处理技术，以用于处理气透性材料。
发明内容
本发明人认识到正常大气压下等离子体不均匀的原因在于前一个等离子体产生周期内产生的残存离子，从而导致了电击穿集中通过这些离子，例如在相同的点。正常的介电阻挡层释电等离子体由多个微释电体组成，每一个持续几个纳秒。通过电极之间的交替变化的高压来驱动等离子体。每个半周期的交变电压等离子体均是通过微释电体爆发产生的。来自每个微释电体的离子在通常情况下不容易分散，并且与周围气体相比具有较低的电阻，引起微释电重复地在同一个地方发生。这就造化成了处理的均匀性非常差，并不能使用所有可得到的气体通过等离子体生成有用的化学成分。
更进一步，微释电体的局部化增加了在等离子体中产生高温不稳定的可能性，因此会烧伤待处理的材料。看起来这种情况的发生是由于材料表面上特殊化学物质的等离子体局部释放的缘故，其中可能有高浓度的污染物。这些化学物质的产生改变了等离子体的性质，从而致使等离子体能量在局部的过多吸收和温度的快速升高。微释电体的局部化可以导致两个效应。第一，相对于电极静止的离子导致了电极之间等离子体微释电体的局部化，并使得表面处理变得不均匀，效果也不太明显。第二，离子和在气透性材料中相对于电极运动的等离子体材料副产物的陷获导致了相对材料的等离子体局部化，从而致使材料烧伤。
进一步认识到，等离子体微释电体的局部化阻止了产生等离子体时所能获得的气体的全量利用，从而限制了活性成分的浓度，这些活性成分有利于改善材料的表面化学特性。
因此，本发明使用了强气流通过气透性材料，并在电压交变周期内和之间，通过驱散和/或去除电极之间或气透性材料内的离子和不需要的化学物质来阻止等离子微释电体局部化的形成。因此，本发明可以提供均匀、有效的等离子体处理，其中所用到的电压，频率和电极间距参数在Roth理论规定的范围之外。本发明的实施例所提供的均匀、有效的等离子体处理使用细丝状但是随机分布的介电阻挡层释电等离子体，并且不会烧伤待处理的材料；而不是如Roth和其他人所述的产生均匀的辉光放电。
第一方面，本发明提供了一种生产等离子体处理的气透性材料的方法，包括以下步骤(a)在隔开的电极之间施加交变电压以在隔开的电极之间产生等离子体微释电体，隔开的电极中至少有一个上覆盖有介电阻挡层，并且至少一个包括多个分离的电极段；(b)在所述隔开的电极之间或者附近通过气透性材料；和
(c)在所述电极段之间通入气体，使之进入并通过电极之间的空间和气透性材料，气体流过相应电极段的等离子体发生表面，并且以特定的速率流动，从而保证在隔开的电极之间的气流处于紊流状态，从而使得等离子体微释电体随机化，并且使得等离子体的产物分散开来，否则这些产物会引起气透性材料中烧伤的不稳定性。
由此随机化的等离子体微释电体为气透性材料提供均匀分布的等离子体处理。
可以理解在电极之间的空间中通过气体来驱散和/或去除相对电极静止的残存离子。进一步，气透性材料捕获的离子通过将气体通过材料而驱散和/或去除。因此，下一次产生的等离子体微释电体不会和以前的等离子体微释电体在同一个点上重复出现。随机化的等离子体微释电体也因此提供时间平均的均匀等离子体，这种等离子体适合于均匀地处理气透性材料的表面。相应地，用这种方法处理的气透性材料的表面特性均匀性更好，并且不太可能被局部化的等离子体微释电体烧伤。
在优选的实施例中，气体在横贯隔开的电极之间气透性材料通道的方向上移动。
在特别优选实施例中，可以通过以下的步骤使处理方法变得更便利在电极之间施加以一定频率交变的电压，使得能够驱散和/或去除流动气体中的等离子体副产物，否则这些副产物会引起等离子体微释电体的局部化。可以使用任何频率，但是典型应用的频率范围是1kHz到20kHz，优选的频率范围是1kHz到5kHz。
作为附加的优点，流动气体不仅可以去除离子，还可以去除有害的等离子体副产物，例如O3和NO2。
在该方法中使用的气体可以是任何适合于电击穿产生等离子体的气体，例如惰性气体或者是不与材料发生作用的气体，但空气是优选的。此外，该方法中所用的气体的压力可以高于大气压力，也可以低于大气压力。有利地，气体压力是大气压。
施加在隔开的电极之间的典型电压范围是10kV到25kV。
根据第一方面的内容，本发明进一步提供用于处理气透性材料的等离子体的设备，该设备包括(a)隔开的电极，其中至少有一个覆盖有介电阻挡层，并且至少有一个包括多个分离的电极段；(b)用于在所述的隔开的电极之间施加交变电压的设备，以在所述隔开的电极之间产生等离子体微释电体；(c)用于在所述的隔开的电极之间或者附近的气透性材料的通道发挥作用的手段；和(d)用来将所述的电极段之间通入气体、并且使之通过如上所述的电极之间的通道和气透性材料的手段，气体流过各电极段的等离子体产生表面，并且以一定的速率移动，从而在隔开的电极之间的气流处于紊乱状态，因此使的等离子体微释电体随机化，并且驱散等离子体的产物，否则这些产物将引起气透性材料中烧伤不稳定性；由此，随机化的微释电体可以为气透性材料提供整体均匀的等离子体处理。
电压施加手段优选施加某个频率电极，这使得能够从移动气体中驱散和/或去除等离子体副产物，这些副产物会引起等离子体微释电体的局部化；可以采用任何频率，但是典型应用的频率范围可以是1kHz到20kHz，并且优选的频率范围是1kHz到5kHz。
有利地电极被隔开以允许其间材料的相对运动，并且可以将产生等离子体所需的功率最小化。优选地，电极间距的范围是2mm到10mm，最优选为4mm左右。
在优选的实施例中，隔开的电极优选的形状允许气体在横贯所述隔开电极之间材料通道方向的方向上通过气透性材料。
具体地，隔开的电极中的第一电极是透气的，优选为网格状。
相邻的分离电极段优选间隔大约0.5mm到2mm。
打开气透性材料中的气体通道的手段可以包括一个可旋转的滚筒(drum)，滚筒的弯曲表面包括第一电极，第二电极包括所述分离的电极段，这些电极段围绕滚筒同心排列，由此使得气透性材料架在第一和第二电极之间的第一电极上。
本发明的设备，无论在上述的那个方面，都特别适合于纤维材料和纺织品，例如羊毛，特别是羊毛条子的处理。
在本发明的第二方面中，本发明提供用于使等离子体产生的电极，该电极包括(a)导电元件；(b)导电元件周围的电介质罩；和(c)液态导电介质，其连接导电元件和电介质罩，由此液态介质形成与电介质罩的均匀接触。
液态介质优选在导电元件和电介质罩之间。电介质罩优选充分的环绕或者包围导电元件，例如以便后者形成电极的芯。
液态介质和电介质罩之间的均匀接触保证了电流平均分布在电介质罩的表面。这促进电极之间的气体的电击穿随机化，从而获得更均匀的等离子体。这也避免了所不期望的电极结构内尖峰点处的电场集中，电极结构中尖峰点处电场集中增加电击穿的概率。当使用介电介质时，这是特别重要的，为了使电场能量耦合到等离子体的效率最大化，优选使用介电介质。液态导体还有助于电极中热量的均匀分布，从而使热应力最小化。
液态导体可以是透明的，因此可以对等离子体进行观察和/或光学测量，用传统电极这是不可能的。
作为优选，液态介质的电导率是一个依赖成分变化的可控变量。
虽然本发明第二方面的电极可以是任何形状，但优选是细长的并可以是圆柱形的。
下面通过例子，参考附图，描述本发明的优选实施例。
图1是按照本发明优选实施例的等离子体处理设备的截面示意图，其特别是适合于处理羊毛条子；图2是图1中设备一部分放大的截面图；
图3是图1中的设备除去第二电极的示意透视图；图4是第二电极部分截面的不完整透视图；图5是第二电极可替换布局的透视图；和图6是按照本发明可替换实施例的等离子体处理设备的截面图。
具体实施例方式
首先参照图1和图2，可以看出等离子体处理设备30包括一个中空、可旋转的滚筒40，其上有以网状电极60的形式在滚筒40的弯曲外表面上形成的第一电极。设备30进一步还包括一个第二电极，其形成为多个棒状电极70，这些棒状电极从网状电极60向外呈辐射状隔开。
网状电极60包括粗糙网格62，其支撑上面的精细网格64。精细网格64通过提供大阵列的潜在等离子体形成位置来阻止等离子体微释电体的局部化，与粗糙网格62相比，其中减少数量的潜在等离子体形成位置通常将导致等离子体微释电体局部化。
如图1和图3中所示，滚筒40上有管状芯44和楔形挡板42，楔形挡板42从芯延伸至滚筒40的外围。芯44延伸穿过滚筒40，并具有开口46以允许气体从滚筒40的空心流到芯44的内部。芯44通过管道48以工业鼓风机的形式固定到抽吸装置50上。还有，马达52驱动轮54，轮54可驱动地齿合滚筒40以使滚筒40相对棒状电极70旋转。
气透性材料，在本例中是羊毛条子(wool silver)56，通过辊子58从原料源馈进到设备30。羊毛56传送到网状电极60和棒状电极70之间的空间，其中羊毛56受到等离子体处理。最后，处理过的羊毛56离开该空间并通过辊子58传送到下游处理设备中。
虽然材料合适的等离子体处理取决于材料在等离子体中的停留时间，但提供了使用设备30的合适等离子体处理，其中棒状电极70覆盖滚筒40的0.8m到1m的表面，且滚筒40以一定的速率旋转，使得羊毛条子56以大约20m/min的速率通过设备30。
在操作中，抽吸装置50吸取气体，优选是棒状电极70之间的环境大气压力下的空气，使之通过棒状电极70和网状电极60的空间，并通过网状电极60进入滚筒40的空心中，然后经由开口46进入管状芯44。不然的话，也可以使用可替换的气体，例如惰性气体。虽然优选的气体压力是环境大气压力，也可以使用高于或低于环境大气压力的压力。棒状电极70和网状电极60之间的气流的具体细节将在后面的部分详细讨论。
随着羊毛56与网状电极60相接触，流进滚筒40空心的空气起作用以保持羊毛56与网状电极60相接触。以这种方式，羊毛60或其它类似的的气透性材料保持在网状电极60上，而且在羊毛56在相对于棒状电极70移动的过程中不会发生聚束或者折叠。挡板42促进从网状电极60除去羊毛56，因为空气不流过挡板42附近的网状电极60的段。没有空气流过该段网状电极60释放与网状电极60接触的羊毛56。
通过在网状电极60和棒状电极70之间施加10kV到20kV之间交变电压就可以实现令人满意的材料的等离子体处理，该电压的频率为任意频率，但优选频率范围在1到5kHz内。虽然网状电极60是接地的，交变电压是由电源85经缆线82从合适母线条施加到棒状电极70上的。
从图2中可以看出，气流A，B和C横贯羊毛56的运动方向，羊毛56的运动方向如箭头M指示。以这种方式，气体流经网状电极60和棒状电极70之间的间隔，并且通过羊毛56进入滚筒40的空心。穿过没有等离子体区域的过程中流过材料的空气用来驱散或者去除等离子体的产物，例如相对于材料静止的离子和不需要的化学物质，因而可以阻止移动烧伤不稳定性的发生。在可替换的实施例中，气流可以通过网状电极60和棒状电极70之间的空间，并在与由箭头M所指示的羊毛56的移动方向平行或反平行的方向上通过羊毛56。
棒状电极70之间被隔以距离S，以便向内部流动的气体A，如箭头B所示，在棒状电极70的等离子体产生表面呈现紊流，棒状电极70在网状电极60的附近或相对。如果距离S太大，那么向内部流动的气体A的流动速率更慢，并且会更加直接地从邻近隔开的棒状电极70之间通过网状电极60，且棒状电极70表面上的气流量比较低。然而，如果距离S太小，抽吸装置50上的所承受的载荷就会增加，同时要求更强大的抽吸装置50以达到气流速度，该气流速度能除去残存离子并随机化等离子体微释电体。本申请人已经发现棒状电极70在0.5mm到2mm之间的间隔S就能够保证在邻近网状电极60的棒状电极70表面上可接受的紊乱气流和可接收的气流速率。
棒状电极70和网状电极60优化隔开以使羊毛56能在其中移动，同时也最小化在该距离上产生等离子体微释电体所需的功率。当羊毛条子56在设备30中使用时，棒状电极70和网状电极60相距大约4mm。然而，这个距离将会随着设备内气透性材料的不同而在范围1mm到10mm之间变化。
流经的网状电极60和棒状电极70之间空间的空气，驱散和/或去除前一个等离子体产生周期残存的离子，以便后来的等离子体微释电体产生在棒状电极70和网状电极60之间的随机位置上，而不是重复地产生在残存离子的位置。因此，相对于电极静止的残存离子的驱散和/或去除能够使得等离子体微释电体的随机化，从而为处理羊毛56提供一般随机化的等离子体。而且，流过羊毛56的高速气流还能够驱散和/或去除陷获在羊毛56中的离子和其它的等离子体产物，因而避免羊毛56烧伤，这是由于相对于羊毛56的局部化的强热等离子体小。避免了烧伤的不稳定性就可以使用更高的能量密度，因而可以提供更高水平的处理，或者，对于给定的处理长度和/或传送速度，可以使用更高的处理速度。
气体运动进一步的好处包括(i)气体紊乱混合以便更好的利用所能获得的气体从而生成更高浓度的短寿命活性物质，从而对羊毛56作表面处理；(ii)输送新鲜的空气以便由等离子体产生活性物质，因而可以促进等离子体处理羊毛56的质量；和(iii)去除等离子体的有害副产物，例如O3，NO2和其它烟气。
通过例子，对于2mm的电极间距为5，棒状电极70之间理想的气流速率大于1.8m/s。一般地，最小的气流速率取决于各种参数，包括功率、电压、频率和被处理的材料的相互作用。
如图4所示，每个棒状电极70都包括导电芯72，其优选由金属导体例如铜形成的。在芯72的外围，环绕着电介质罩，在本例中，此电介质罩由一端封闭的玻璃管76形成。导电介质74将芯72和玻璃管76隔开。填充在导电体和玻璃之间空间的材料可以是导电的，也可以是不导电的，但是，为了使介电阻挡层的厚度最小化并且使电极的均匀性最大化，优选导电材料。
在本发明第二方面的实施例中，介质74是一种导电液态介质74。该液态介质74可以由水和其它合适的导电液体组成。
导电液态介质74，在本例中是水，呈现玻璃管76的内表面形状，因而可以在玻璃管的整个内表面上形成一致、紧密的接触。接触的一致性可以保证电流更加均匀地分布，因而使电荷在玻璃管中均匀地分布。这样均匀分布的电流有利于等离子体微释电体的随机化，从而为材料提供更加均匀的等离子体处理。液体74和介电体77的紧密接触也可以使导电体和介电体之间接触的光滑度最大化，减少电场的局部集中，电场的局部集中可能会导致介电材料的电击穿。液态导体也可以更加均匀地驱散热，减小玻璃或者是陶瓷电极内由热引起的应力。可以在合适的位置提供空隙，图中未示出，以适应液体随着温度的变化而引起的膨胀和收缩。液态导体的使用也促进比其它可能形状更复杂形状的介电体覆盖电极的使用。介电材料可以通过任何方法加工成复杂的形状结构，例如卷绕的玻璃管，然后很容易的填入液态导体。
液态导体可以是透明的，因而可以对等离子体进行观察和/或光学测量，这在传统的电极是不可能的。
液态介质优选根据成分具有可控制变化的电导率。例如，液体中包含选用的添加剂控制电导率。受控的电导率可以用来阻止电能密度在电极区域上的瞬间局部化，在时间尺度上，这种瞬间局部化能产生毁坏性的不稳定性。
用塞子(未示出)使导电介质74保持在玻璃管76的内部，塞子从玻璃管中伸出芯72的暴露末端。芯72的末端通过导线82与电源连接以为棒状电极70提供交变电压。
图4中示出棒状电极70的一种特殊排列。棒状电极70位于壁90中的开口内，开口从滚筒40向外呈辐射状延伸。密封圈80使通过导线82接在电源上芯72的暴露端75电绝缘，以避免其与位于壁90对面的网状电极60放电。该布局应用在同一交变电压施加在棒状电极70上，同时要保持网状电极60接地处，以便在棒状电极70和网状电极60之间产生等离子体微释电体。
在图5中所示的可替换的布局中，棒状电极70是交叉的，以便当施加交变电压时，邻近棒状电极70上电势的幅值相同，但是极性相反。因此条子56沿着隔开的棒状电极70的附近移动。通过这种方式，等离子体微释电体就在邻近的棒状电极70之间产生，而不是在棒状电极70和网状电极60之间产生。因此，和图4中的布局方式相比，所施加的交变电压可以减半，即+/-10kV，如此仍然能在邻近棒状电极70之间产生20kV的电势差。
电激发以产生等离子体可通过使电极60或者70中的任何一个接地，与此同时分别在另一个电极70或者60上施加全时域变化的电压而应用。可替换地，可以在两个电极上同时施加任何频率和电压组合的电压，以便在电极之间有足够的时变电势差来产生所要求的等离子体。
一个可以用在设备30上的安全特征是一对安装在挡板附近的窗口，羊毛56可以通过它出入棒状电极70和网状电极60之间的空间。窗口的尺寸允许羊毛56穿过，但是，选择窗口的尺寸和形状以防止用户将手或者手指伸入到棒状电极和网状电极之间的空间中，从而防止用户触电。
该设备可进一步包括可锁门的安全特征，其与挡板42邻近的滚筒40的片相对。门优选包括逻辑开关，其使得仅当门锁上时才能操作设备，因此防止用户在设备30运行的情况下进入滚筒40。
在挡板40协助羊毛56从网状电极60释放的时候，偶尔会有一部分羊毛56保持附着状态并继续再次进入棒状电极70和网状电极60之间的等离子体处理空间。在这种情况下，所粘附的羊毛56部分就会和新导入的羊毛56部分交叠。它们组合的厚度可能会超过棒状电极70合网状电极60之间的间距，并且可能会导致棒状电极70的损坏甚至彻底破坏。为了防止所述的交叠，可以在挡板对面装一个光学传感器，以便当探测到有吸附部分的羊毛56时，就关闭设备30。为了避免设备被偏离的羊毛纤维或者是其它灰尘颗粒连续关闭，可以对传感器编程以仅当传感器的光学干涉超过0.25秒的时候触发设备关机。
图6示出了用等离子体处理羊毛条子56的可替换设备100。不用旋转滚筒，设备100将羊毛条子56携带于形成电极的网格104的无末端传送带104上。可替换地，网格可具有电绝缘材料，并覆盖形成第二电极的结构。在网格传送带104的上方隔开的是棒状电极102，棒状电极102以前述的实施例中的棒状电极70相同发方式形成。设定电极102和网格104之间的间距，以及邻近电极102之间的间距以对气流的影响与前面的实施例中所描述的相同。支撑网格的结构可这样成形，以便其引导气流优先绕覆盖棒状电极的电介质，例如，以与棒状电极相类似的方式布局，但直接在覆盖棒状电极的电介质的下方布局有空间。抽吸装置106使气体沿着图中标记F的方向流动，以便气流穿过条子56并横过条子56的移动方向。以这种方式，电极102和网格104之间的等离子体产生的活性物质被抽吸通过条子56从而处理条子56。
图5中所示的电极70交叉装配思想也同样可以用在设备100，以便在邻近电极102之间产生等离子体。此外，抽吸装置106所产生的横向气流F驱使等离子体产物通过在电极102的邻近移动的条子56。这种布局会在条子56中形成处理梯度，即在条子56的顶部纤维比条子较深的内部纤维接受较大的表面处理。如果需要均匀的纤维处理，条子可以颠倒并再一次通过设备，或者将条子颠倒之后使用第二设备106。
权利要求
1.对气透性材料作等离子体处理的设备，所述设备包括(a)隔开的电极，其中至少有一个上覆盖有介电阻挡层，并且至少有一个包括多个分离的电极段；(b)用于在所述隔开的电极上施加交变电压以在所述隔开的电极之间产生等离子体微释电体的装置；(c)使在所述隔开的电极之间或者邻近所述隔开的电极的气透性材料能够通过的装置；和(d)用来将所述电极段之间的气体通入并通过所述电极之间的空间和通过气透性材料的装置，该气体流过各电极段的等离子体产生表面，并且以一定的速率移动，从而在隔开的电极之间的气流处于紊乱状态，因此使等离子体微释电体随机化，并且驱散等离子体产物，否则这些产物将会引起气透性材料中烧伤不稳定性；由此，随机化的微释电体可以为气透性材料提供整体上均匀的等离子体处理。
2.如权利要求1中所述的设备，其中第一隔开的电极是透气的。
3.如权利要求2中所述的设备，其中所述的第一电极是一个网状电极。
4.如权利要求3中所述的设备，其中所述的网状电极包括粗糙网格，其支撑叠加其上的精细网格。
5.如权利要求2，3或4中所述的设备，其中所述第一电极是可旋转的滚筒电极的弯曲表面，第二电极包括所述电极段，这些电极段围绕滚筒同心地排列，从而气透性材料架在第一电极和第二电极之间的第一电极上。
6.如权利要求5中所述的设备，其中所述的滚筒是一个中空可旋转的滚筒。
7.如前面任何一条权利中要求所述的设备，其中所述的电极段的所述等离子体产生表面和所述另外一个隔开的电极是相对的，且是横向弯曲的细长的表面。
8.如前面任何一条权利中要求所述的设备，其中所述的电极段是各棒状电极。
9.如前面任何一条权利中要求所述的设备，其中所述分离电极段的邻近电极段被隔开约0.5mm到2mm。
10.如前面任何一条权利中要求所述的设备，其中安置所述用来施加交变电压的装置，从而向电极施加一定频率的电压，其使得能够驱散和/或去除流动气体中的等离子体副产物，这些副产物会引起等离子体微释电体的局部化。
11.如权利要求10中所述的设备，其中所述的频率范围是1kHz到20kHz。
12.如权利要求10中所述的设备，其中所述的频率范围是1kHz到5kHz。
13.如前面任何一条权利中要求所述的设备，其中所述的电极之间的间距范围是2mm到10mm。
14.如前面任何一条权利中要求所述的设备，其中所述隔开的电极这样成形，以便允许流过气透性材料的气体在横贯所述隔开的电极之间的材料通道方向的方向上移动。
15.一种制造等离子体处理的气透性材料的方法，其包括以下步骤(a)在隔开的电极之间施加交变电压以在隔开的电极之间产生等离子体微释电体，该隔开的电极中至少有一个电极上覆盖有介电阻挡层，且至少有一个电极包括多个分离的电极段；(b)在所述的隔开的电极之间或附近通过气透性材料；和(c)在所述的电极段之间通入气体，并使之通过该电极之间的空间和通过气透性材料，气体流过各电极段的等离子体产生表面，并以一定的速率流动，从而在隔开的电极之间的气流处于紊流状态，并随机化等离子体微释电体，并且使得等离子体产物分散开来，否则这些产物会引起气透性材料中烧伤的不稳定性；由此随机化的等离子体微释电体为气透性材料提供总体上均匀的等离子体处理。
16.如权利要求15中所述的方法，包括将气体移动通过第一隔开的电极，其中的第一电极是透气的。
17.如权利要求15或者16中所述的方法，其中所述的电极段的等离子体产生表面和所述隔开的电极的另外一个是相对的，并且是横向弯曲的细长的表面。
18.如权利要求15，16或者17中所述的方法，其中所述的电极段分别是棒状电极。
19.如权利要求15到18中任何一条所述的方法，其中所述的交变电压是以一定频率施加的，在该频率下可以驱散和/或去除流动气体中的等离子体副产物，这些等离子体副产物会引起等离子体微释电体的局部化。
20.如权利要求19中所述的方法，其中所述的频率范围是1kHz到20kHz。
21.如权利要求19中所述的方法，其中所述的频率范围是1kHz到5kHz。
22.如权利要求15到21中任何一条中所述的方法，其中所述气体移动通过气透性材料，其流动方向横贯所述隔开的电极之间材料通道方向。
23.如权利要求15到22任何一条中所述的方法，其中所述的气体是空气。
24.如权利要求23中所述的方法，其中所述空气的气压在其通过所述电极间的空间和气透性材料时基本是大气压力。
25.如权利要求15到24中任何一条所述的方法，其中施加在隔开的电极上的电压范围是10kV到25kV。
26.如权利要求15到25中任何一条所述的方法，其中所述气透性材料是纤维材料。
27.如权利要求26中所述的方法，其中所述纤维材料是羊毛。
28.如权利要求27中所述的方法，其中所述的纤维材料是羊毛条子。
29.一种用于能产生等离子体的电极，所述电极包括(a)导电元件；(b)导电元件周围的电介质罩；和(c)液态导电介质，其连接导电元件和电介质罩，由此液态介质形成与电介质罩的均匀接触。
30.如权利要求29中所述的电极，其中所述的液态介质位于导电元件和电介质罩之间。
31.如权利要求30中所述的电极，其中所述的电介质罩充分地环绕或者包围导电元件，以便后者形成电极的芯。
32.如权利要求29，30或者31中所述的电极，其中所述的液态介质是透明的。
33.如权利要求29到32任何一条中所述的电极，其中所述的液态介质具有取决于成分的可控制变化的电导率。
34.如权利要求29到33中任何一条所述的电极，其中所述电极是细长的且大致是圆柱形的。
全文摘要
在隔开的电极之间施加交变电压即可产生等离子体处理的气透性材料，隔开的电极上至少有一个涂有介电阻挡层，其中至少有一个由多个分离的电极段组成，从而在隔开的电极之间产生等离子体微释电体。在隔开的电极之间或者邻近通过气透性材料。气体在电极段之间移动进入并通过电极之间的空间并通过气透性材料。气体流过相应电极段的等离子体产生表面，并且以一定的速率流动，由此隔开的电极之间的气流处于紊乱状态，并且使得等离子体微释电体随机化和驱散等离子体的产物，否则这些产物会引起气透性材料的燃烧不稳定性，如此以来，随机化的等离子体微释电体就可以为气透性材料提供整体均匀的等离子体处理。同时，也揭示了用于设计工艺的设备。
文档编号H05H1/00GK1784519SQ200480012142
公开日2006年6月7日 申请日期2004年4月30日 优先权日2003年5月5日
发明者尼尔·芬恩, 拉迪斯拉弗·柯维兹, 朱尔格·舒茨, 安东尼·法默尔 申请人:联邦科学和工业研究组织, 澳大利亚羊毛创新有限公司