[發明專利]靜電紡納米纖維噴氣紡紗機與使用方法

有效

• 申請號: 201310101602.1
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103147179A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 何建新;崔世忠;周偉濤;梅碩
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: D01H4/02
• 分類號: D01H4/02;D01D5/00
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 范之敏

技術領域

????本發明屬于紡織機械領域，尤其涉及一種可批量連續制備靜電紡納米纖維紗的噴氣紡紗機及紡紗方法。

背景技術

中國是世界上最大的紡織品生產國、出口國，然而，由于行業整體科技含量低、成本上升以及國際金融和歐債危機的影響，我國的紡織行業面臨嚴峻的競爭和挑戰，中國的紡織工業迫切需要更創新的產品和技術，而納米技術為我國紡織工業升級傳統紡織品提供了新途徑，其中利用靜電紡技術制備的納米纖維無紡氈因其超細尺度、高表面積和孔隙率等特點，已在服裝、生物醫用、復合材質、過濾和傳感器等多領域顯示性能優勢。不過，納米纖維只有加工成連續的紗線，才能運用機織、針織、編織等紡織技術加工，從而將納米纖維融合到市場更廣闊、更有意義的傳統紡織品中，并有更高附加值的運用。

目前已有一些靜電紡納米纖維成紗的報道，如中國專利“靜電紡納米纖維紗線的制備方法和裝置”（申請號：201110205027）通過在高聚物溶液中加入電解質，以增加纖維的集聚效果，同時采用漏斗型管道作為靜電紡納米纖維的接收裝置，并對漏斗后端的圓柱形管道切向抽真空，形成一定的氣流場對纖維進行集聚，形成納米纖維紗，該方法對納米纖維的集聚效率較低，不能得到連續的納米纖維紗，且沒有加捻作用。中國專利“納米纖維長絲束的制備方法”（申請號：200510038571.5）利用相對放置的金屬針頭分別接正負極，從兩針頭噴出來的纖維在空中相互吸引、碰撞、形成復合納米纖維，經拉伸纏繞到旋轉的滾筒上形成納米纖維絲束，該方法中長絲束中纖維連續、排列良好但沒有加捻作用，不是嚴格意義的紗線。Dabirian（Dabirian?F,?Fibers?and?Polymers,?2011,?12,?610）和Ali（Ali?U,?Journal?of?the?Textile?Institute,?2011,?103,?80）等進一步在兩個極性相反的針頭中間配置旋轉的金屬圓盤或喇叭用于集聚和加捻纖維束，實現了納米纖維的連續成紗，但是這些方法均是基于傳統的單針頭靜電紡絲系統，存在產量低（0.1-1g/h），成紗細度小，紡紗不穩定的局限，不具備工業運用潛力。

發明內容：

本發明所要解決技術問題是提供一種靜電紡納米纖維的噴氣紡紗機，及利用上述噴氣紡紗機制備靜電紡納米纖維紗的方法。

為了解決上述問題采用以下技術方案：一種靜電紡納米纖維噴氣紡紗機，包括高壓靜電發生器、帶有加壓裝置的儲液罐、橫流氣泵、集聚單元、紡絲單元、半圓形基座、集束器、噴嘴加捻器、引紗羅拉和卷繞機構；集聚單元、集束器、噴嘴加捻器和引紗羅拉由上至下沿同一軸線排列；集聚單元不接地，紡絲單元設置在集聚單元和集束器之間，兩個半圓形基座以軸線為中心對稱設置，每個半圓形基座上固定至少兩個紡絲單元，紡絲單元傾斜設置；其中一個半圓形基座上的紡絲單元的噴絲管通過導線與高壓發生器的正極相連，另一個半圓形基座上的紡絲單元的噴絲管通過導線與高壓發生器的負極相連，兩個半圓形基座上的紡絲單元形成帶正負電荷的噴頭對；每個半圓形基座上紡絲單元的進氣口通過輸氣管與橫流氣泵相連、紡絲單元的進液口通過輸液管與帶有加壓裝置的儲液罐相連；集束器的出口和噴嘴加捻器的紗道入口相連。

所述的紡絲單元由噴絲管通過中間連接體與氣室連接而成，中間連接體上裝配有垂直向上的噴氣管；噴絲管的下方有進液口，進液口低于噴氣管的上端，氣室的下方有進氣口；噴絲管的上方裝有防止溶液外溢的保護環。

所述的噴絲管的內徑為1-45?mm，噴絲管高度為10-500?mm，氣室的高度為10-450?mm；其中，噴絲管為金屬材質，且噴絲管外側由下而上套有絕緣材質，絕緣材質的高度為噴絲管高度的1/3~1倍，保護環、噴氣管、進液口、中間連接體、氣室、進氣口均為絕緣材質。

所述的集聚單元為帶有旋轉軸的金屬喇叭，并由傳動機構控制金屬喇叭繞旋轉軸旋轉，金屬喇叭口的直徑為5-35?cm；所述的集束器進口至出口呈直徑逐漸減小的喇叭形，出口處的直徑為0.5-10?mm。

所述的傳動機構為電機。

所述的噴嘴加捻器由進氣管、紗道、噴射孔和氣室組成；噴射孔與紗道的內圓周相切，夾角為35-55°，噴射孔數為2-12個，噴射孔徑0.1-0.6?mm；進氣管與空氣壓縮機相連接，壓縮空氣由噴射孔射入紗道，在紗道中形成用于納米纖維束的加捻的三維高速旋轉氣流，并在紗道的入口形成用于吸入納米纖維束的負壓。