一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)的進步，納米纖維由于有特殊的性能以及能夠適應(yīng)特殊的領(lǐng)域，已成為人們研宄的熱點。制備納米纖維的方法有很多，有熔噴法、離心紡絲、溶液靜電紡絲、熔體微分靜電紡絲等，但是其中熔噴法很難成型長纖維，而離心紡絲與溶液靜電紡絲有很大程度的受到材料的限制，所以熔體微分靜電紡絲成為了制備納米纖維最為理想的方式。
[0003]由于熔體微分靜電紡絲制備的纖維直徑很細，為了達到一定的強度與滿足特定的需求，對其加捻就顯得尤為重要，通過加捻能夠使得多股單纖合并。而傳統(tǒng)的加捻設(shè)備機構(gòu)復(fù)雜且不能很好地適應(yīng)現(xiàn)有的熔體靜電紡絲工藝。已有的發(fā)明專利“一種離心靜電紡納米捻線高速制備裝置及工藝”(CN 103409861 A)揭示了其纖維的加捻方式是通過空氣壓縮機與旋風(fēng)真空發(fā)生器聯(lián)合形成旋轉(zhuǎn)氣流實現(xiàn)的，但是由于吸風(fēng)孔有較大的氣流速度，會將纖維吸入孔內(nèi)，形成堵塞，最終導(dǎo)致加捻失敗。因此設(shè)計一種能夠很好適應(yīng)熔體微分靜電紡絲技術(shù)的加捻紡絲裝置尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:針對現(xiàn)有的熔體微分靜電紡絲裝置不能夠?qū)⒗w維有效地合并為單紗，設(shè)計了一種帶有高速水流輔助的熔體靜電紡絲裝置。該裝置能夠在不影響原有紡絲裝置正常紡絲的前提下，高效地梳理纖維，并很好地將納米纖維合攏為單紗，使得熔體通過靜電紡絲一次成形為捻線。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置，主要包括噴頭外圓筒、料流道、噴頭芯棒、氣流導(dǎo)管、熱風(fēng)槍、空壓機、加熱圈、孔電極板、靜電發(fā)生器、孔絕緣板、水泵、水流入口通道、環(huán)形水槽、環(huán)形水流通道、調(diào)節(jié)螺釘、調(diào)節(jié)固定板、固定螺釘、加捻漏斗、帶槽輥子和收集輥子，噴頭芯棒與噴頭外圓筒通過凸臺同軸固定，氣流導(dǎo)管與噴頭芯棒通過過盈配合聯(lián)接，氣流導(dǎo)管略高于噴頭外圓筒下端面，同時氣流導(dǎo)管通過氣管與熱風(fēng)槍相連，熱風(fēng)槍與空壓機連接；孔電極板位于噴頭正下方，相距15cm，一般為10-40cm，孔絕緣板緊貼帶孔電極板并同軸，孔電極板連接靜電發(fā)生器；環(huán)形水槽大端位于孔絕緣板的正下方，環(huán)形水槽斜向通過調(diào)節(jié)螺釘與調(diào)節(jié)固定板固定，其傾斜角度為30°，可通過調(diào)節(jié)螺釘與調(diào)節(jié)固定板的螺紋旋轉(zhuǎn)運動進行微調(diào)，調(diào)節(jié)固定板通過固定螺釘固定，環(huán)形水槽大端與水流入口通道通過掛扣形式連接，水流入口通道連接水泵；開口漏斗位于環(huán)形水槽小端的側(cè)邊，使得水槽小端剛好對準開口漏斗的側(cè)壁；帶槽輥子的最大槽位于加捻漏斗的正下方10cm，一般為5-30cm ;帶槽棍子最小槽正對收集棍子，距離為20cm，一般為10_40cm。
[0006]本發(fā)明一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置，其氣流導(dǎo)管與噴頭芯棒通過過盈配合連接，噴頭芯棒以凸臺的形式與噴頭外圓筒同軸過盈連接，噴頭芯棒與噴頭外圓筒間形成均勻的縫隙，以便料流均勻周向分布；氣流導(dǎo)管下端超出噴頭芯棒但是略低于噴頭外圓筒的內(nèi)錐面，保證氣流輔助的有效性且不影響泰勒錐的形成及電場的分布；對噴頭的加熱采用內(nèi)嵌于噴頭外圓筒的加熱方式，可以有效保證加熱的均勻性。
[0007]本發(fā)明一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置，其孔電極板位于噴頭正下方，孔電極板接高壓靜電發(fā)生器，與接地的噴頭外圓筒形成電場進行紡絲，而孔電極板下方緊貼一塊孔絕緣板，有效隔絕了靜電場，絕緣板孔洞略大于孔電極板的孔，防止了纖維的粘連。
[0008]本發(fā)明一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置，其環(huán)形水槽固定于孔絕緣板的下方，大端正對于孔絕緣板的孔洞；環(huán)形水槽的大端開口為180°，然后在直徑減小的同時開口角度逐漸變?yōu)?0°，有利于纖維更好地聚攏；環(huán)形水槽兩邊的側(cè)壁開有內(nèi)嵌的環(huán)形水流通道，環(huán)形水流通道的入口更靠近大端一些，在高速水流的情況下，水會從通道的入口進入，然后從上端的出口噴射出來，可以將水流表面的纖維壓入水流中，使之隨水流向前運動；同時水流也可以有效地去除纖維中所帶的電荷，保證纖維不會粘連在環(huán)形水槽的側(cè)壁，防止結(jié)團阻塞向下運動。環(huán)形水槽的大端與水流入口通道通過卡扣的形式連接，水泵中的水在水流入口通道中形成平面水流而后進入水槽。環(huán)形水槽是傾斜固定的，傾斜角度可以由其下方兩個調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)，向上或是向下調(diào)節(jié)大端和小端的高度，可以間接地改變水槽的傾斜角度，以適應(yīng)后續(xù)不同的加捻情況。
[0009]本發(fā)明一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置，其加捻漏斗位于環(huán)形水槽小端的斜下方，使得環(huán)形水槽的小端對準加捻漏斗的側(cè)壁；當水從環(huán)形水槽經(jīng)側(cè)壁流入漏斗時，會由于漏斗的流道面積的縮小在其內(nèi)部形成環(huán)狀水流，能夠?qū)⒈容^平整進入漏斗中的纖維進行一定程度的加捻，然后再通過漏斗的小端再次聚攏并隨水流流出。
[0010]本發(fā)明一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置，其帶槽輥子位于加捻漏斗的正下方，最大的槽正對于漏斗的出口 ；帶槽輥子上的槽呈右螺旋狀，并且槽寬不斷減小，槽深逐漸加深，可對加捻后的纖維束進一步進行聚攏；每個槽的表面都進行拋光處理，可防止纖維的粘連；帶槽輥子在電機的帶動下由里向外旋轉(zhuǎn)，并通過電機調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速與纖維下落的速度一致。
[0011]本發(fā)明一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置，其收集輥子正對于帶槽輥子，與帶槽輥子平行，其表面光滑，在步進電機的驅(qū)動下保持與帶槽輥子相同的線速度，對加捻后的纖維進行卷繞收取。
[0012]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0013]1.采用傾斜環(huán)形水槽的快速水流輔助，水槽中的水有利于纖維釋放掉靜電荷，同時在水槽中開設(shè)的環(huán)形水流通道通過向水槽中部射出水流有助于將纖維壓入水中，隨水流一起向下運動，同時調(diào)節(jié)水流的速度可以防止纖維的堆積，使得纖維比較有序的排列；環(huán)形水槽截面的不斷減小也有利于纖維的預(yù)聚攏；在水槽下方的調(diào)節(jié)螺釘，可以調(diào)節(jié)水槽的傾斜角度，不但可以微調(diào)水流的速度，更可以根據(jù)接下來的纖維加捻情況對纖維與水流的下落角度進行及時調(diào)整。
[0014]2.加捻漏斗形式的加捻方式，參考了馬桶環(huán)形水流的形式，通過截面的急劇變化，使得從漏斗側(cè)面流入的水流進行環(huán)向流動，水中的纖維在環(huán)形流動過程中會有一定程度的纏繞，然后急速進入狹窄通道，實現(xiàn)纖維的加捻。
[0015]3.采用漸變槽寬與槽深的帶槽輥子，由于槽寬漸漸變窄，槽深漸漸變深，加捻后的纖維束通過牽引線的牽引作用，在不斷轉(zhuǎn)動的輥子中向前運動，而在槽中實現(xiàn)更進一步的聚攏。
[0016]4.在整個過程中保證了水流的速度與纖維的下落的速度一致，帶槽輥子與纖維束的速度一致，收集輥子與加捻聚攏后的纖維束速度一致，保證了靜電紡絲長纖維的優(yōu)良特性，也保證了加捻過程的持續(xù)進行。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置的示意圖。
[0018]圖2為圖1所示本發(fā)明一種高速水流輔助加捻的熔體微分電紡裝置中環(huán)形水槽的A-A截面圖。
[0019]圖中:1_噴頭外圓筒，2-料流道，3-噴頭芯棒，4-氣流導(dǎo)管，5-熱風(fēng)槍，6-空壓機，7-加熱圈，8-孔電極板，9-靜電發(fā)生器，10-孔絕緣板，11-水泵，12-水流入口通道，13