[發明專利]一種自加捻納米纖維紗線連續制備裝置及方法

有效

• 申請號: 201810487059.6
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108796687B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 楊斌;侯騰;李祥龍;陸一神
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: D01H4/02
• 分類號: D01H4/02;D01H1/08;D01D5/00;D01D5/18
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及紡織加工技術領域，旨在提供一種自加捻納米纖維紗線連續制備裝置及方法。包括：包括垂直安裝的電機，其底部的轉軸通過聯軸器連接金屬材質的噴絲器；沿噴絲器的周向均勻布置多個噴絲孔；集束系統包括漏斗狀集束器、風機和至少兩個風淋頭；漏斗狀集束器通過電纜接至靜電發生器的負極；在下沉部位的中心位置設有通孔，通孔、噴絲器和電機轉軸位于同一豎向軸線上；噴絲器上各噴絲孔所處的平面與漏斗狀集束器的平面部分平行布置；卷繞收集系統包括導紗羅拉和卷繞羅拉，導紗羅拉位于漏斗狀集束器的通孔下方。本發明中采用靜電離心紡制備納米纖維，生產效率高，原料可溶可熔；納米纖維紗線集取向度高、連續性好、同步加捻及高效短流程為一體。

技術領域

本發明屬于紡織加工技術領域，具體涉及一種利用靜電離心紡絲技術的自加捻納米纖維紗線連續制備裝置及方法。

背景技術

納米纖維具有表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、量子隧道效應、高表面活性和高孔隙率等特點，具有優良的光、熱、電、磁性能，可以靈活地進行功能化改性修飾，在高效過濾、生物醫療、智能傳感器等領域極具應用潛力，因此受到了廣泛關注。如果能夠將納米纖維進一步加工成能夠滿足現代紡織加工的紗線，從而加工出各類功能性織物和面料，必然會突破傳統紡織品性能并大大提高產品附加值。

目前，納米纖維的主要制備方法包括化學法，相分離法，自組裝法和紡絲加工法，紡絲加工法被認為是最具前景的加工方法，其一般包括靜電紡絲法、雙組份復合紡絲法、熔噴法、離心紡絲法和靜電離心紡絲法。到目前為止，絕大多數紡絲加工方法制備的納米纖維以非織造材料即無紡布形式收集，從力學性能上來講，納米纖維絕對強力差，無法滿足較高機械強度下的應用場合，限制了納米纖維產品形式以及應用范圍。從傳統紡織加工角度出發，纖維經過加捻和纖維集束可以大大提高產品力學性能。因此，納米纖維紗線是納米纖維應用領域中最重要的研究發展方向。目前關于納米纖維紗線的研究仍處于起步階段，納米纖維紗線的生產效率有待提高、連續生產的穩定性存在問題，紗線力學性能較差，無法與成熟的傳統紡織品有等同應用。因此，實現納米纖維高效生產，并提高納米纖維紗機械性能是納米纖維能夠廣泛應用的最終方向。

目前，已有一些納米纖維成紗的報道，這些方法中多數以靜電紡為基礎。中國專利CN103088478A公開的“一種取向靜電紡納米纖維紗線連續制備裝置及方法”，實現了纖維取向和連續制備。Dalton[Dalton PD，Polymer，2005，46，611-614]中公開了一種在靜電紡絲過程中增加雙圓碟裝置收集到了取向的納米纖維紗線，但是紗線長度太短。這些技術方案均達到了一定效果，但是由于其本質上均采用了靜電紡絲制備納米纖維，無法避免靜電紡過程中出現的射流劈裂和鞭動不穩定現象，這會造成成紗過程出現波動，從而影響紗線品質，同時也存在產率較低的客觀因素，無法適應工業化生產。

中國專利CN105887223A中公開了“一種一步成型制備納米纖維紗線的高速離心紡裝置及納米纖維紗線制備方法”，利用該方法制備納米纖維紗線的產量很高，但是纖維直徑較粗，由于采用極高的轉速，噴絲器周圍氣流場波動劇烈，纖維形貌較差，同時也影響紗線品質，成紗過程不穩定。

中國專利CN106868675A中公開了“一種納米纖維包芯紗的連續制備裝置”得到了形貌較好的納米纖維包芯紗。中國專利CN101418472A中公開了一種“蜘蛛絲蛋白/聚乳酸復合納米纖維紗及其制備方法”，利用靜態水凝固浴收集取向納米纖維紗，但是紗線加捻不易控制。美國專利US6106913A中公開了一種利用氣流沉積法將納米纖維引導到長絲上，經過卷繞形成納米纖維包芯紗。這些專利均達到了一定的技術效果，但是其本質是利用芯紗來提高產品力學強度。從產品應用角度考慮，采用芯紗的也是解決納米纖維紗線實際應用中強度較差的一個方法，然而納米纖維本身強度沒有增加。如何從納米纖維紗線本身出發解決其機械性能差的問題是一個重要的研究方向。