[發明專利]一種靜電紡絲超細纖維捻線裝置及方法

有效

• 申請號: 202110691029.9
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113308768B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 陳宏波;韓雯雯;楊衛民
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: D01H1/08
• 分類號: D01H1/08;D01H1/26;D01D5/00;D01D7/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 鄭萌萌

1.一種靜電紡絲超細纖維捻線裝置，其特征在于：包括外套筒和中間套筒，所述外套筒套設在所述中間套筒上，所述外套筒與所述中間套筒之間形成有環形間隙，所述外套筒上設置有與所述環形間隙連通的熔體入口，所述外套筒的底端設置有一錐形孔，且所述錐形孔的頂端與所述環形間隙的底端相通，所述外套筒上包裹有用于加熱所述環形間隙中的熔體的加熱圈；所述中間套筒中穿設有圓柱形的金屬桿，所述金屬桿與所述中間套筒之間具有間隔，所述金屬桿的底端固連有一位于所述錐形孔下方的圓臺，所述圓臺上面積較大的底面與所述金屬桿的底端固連，所述圓臺上面積較小的底面固連有一錐形的引導尖端，所述引導尖端的錐面與所述圓臺的錐面光順連接；所述金屬桿、所述圓臺、所述引導尖端及所述環形間隙同軸；還包括設置在所述引導尖端下方的輥筒和能夠驅動所述金屬桿自轉的驅動裝置，所述金屬桿與高壓靜電發生器的輸出電極電連接，所述圓臺導電，所述引導尖端絕緣，所述外套筒接地；所述錐形孔的底端為環形尖端；所述錐形孔的底端均勻設置有多個射流引導球；一段絕緣細繩一端沿所述圓臺的側面纏繞若干圈，并與所述圓臺的側面粘接，所述絕緣細繩的另一端纏繞在所述輥筒上若干圈；所述金屬桿的頂端固設有絕緣軸端套，所述驅動裝置為調速電機，所述調速電機的輸出軸通過聯軸器與所述絕緣軸端套固連。

2.根據權利要求1所述的靜電紡絲超細纖維捻線裝置，其特征在于：還包括內套筒，所述金屬桿插設在所述內套筒中，所述金屬桿與所述內套筒固連，所述內套筒通過滑動軸承與所述中間套筒轉動配合，所述內套筒和所述滑動軸承設置在所述間隔內；所述中間套筒的頂端還固設有一滾動軸承，所述滾動軸承的外圈與所述中間套筒固連，所述滾動軸承套設在所述內套筒上，且所述內套筒與所述滾動軸承的內圈過渡配合。

3.根據權利要求1所述的靜電紡絲超細纖維捻線裝置，其特征在于：所述中間套筒的頂端固設有碳刷支架，所述碳刷支架通過彈簧連接有碳刷，所述碳刷支架上還螺紋連接有連接螺釘，所述連接螺釘通過導線與所述高壓靜電發生器的輸出電極電連接，所述連接螺釘還與所述彈簧遠離所述碳刷的一端固連，所述碳刷在所述彈簧的彈力下與所述金屬桿的側壁緊密接觸。

4.根據權利要求2所述的靜電紡絲超細纖維捻線裝置，其特征在于：所述中間套筒的底端還對應所述錐形孔設置有與所述金屬桿同軸的錐形體，所述錐形體位于所述錐形孔中，所述錐形體的錐面與所述錐形孔的錐面之間具有間隔，且所述錐形體的底端邊緣伸出所述錐形孔，所述金屬桿和所述內套筒穿過所述錐形體，所述內套筒與所述錐形體之間具有間隙，所述圓臺位于所述錐形體的下方。

5.根據權利要求1所述的靜電紡絲超細纖維捻線裝置，其特征在于：所述引導尖端的錐度與所述圓臺的錐度相同，所述引導尖端的底面與所述圓臺的截面的大小相等。

6.根據權利要求1所述的靜電紡絲超細纖維捻線裝置，其特征在于：所述引導尖端的材料為耐高溫絕緣材料，如聚四氟乙烯；所述圓臺的材料為石墨或金屬。

7.根據權利要求1所述的靜電紡絲超細纖維捻線裝置，其特征在于：所述圓臺的側面上均勻設置有多個半圓槽，所述半圓槽的長度方向與所述側面的斜度方向相同。

8.一種靜電紡絲超細纖維捻線方法，基于權利要求1-7任意一項所述的靜電紡絲超細纖維捻線裝置，其特征在于，包括以下步驟：

（1）首先將一段絕緣細繩一端沿圓臺的側面纏繞若干圈，并與所述圓臺的側面粘接，然后將所述絕緣細繩的另一端纏繞在輥筒上若干圈，然后打開高壓靜電發生器；

（2）通過擠出機將聚合物熔體熔融塑化形成熔融的熔體后，通過熔體入口將熔融的熔體通入外套筒，同時打開加熱圈；熔融的熔體經所述熔體入口流入環形間隙后繼續流動并逐漸周向分布均勻，然后熔融的熔體繼續向下流動到外套筒底部錐形孔的錐面內側，由于重力作用和粘附效應熔融的熔體沿著內壁面自然向下流動到外套筒底端的環形尖端并呈環形均勻分布；

（3）由于打開高壓靜電發生器后圓臺帶電，在圓臺表面和外套筒底端的環形尖端之間形成高壓電場，外套筒底端的環形尖端感應帶電，調節高壓靜電發生器的輸出電壓，直到環形尖端上附著的熔體薄層在強電場作用下被激發形成多股射流，多股射流自組織逐漸均勻分布形成間隔均勻穩定的多射流，射流冷卻固化形成連續超細纖維，由于靜電吸附效應，連續超細纖維被吸附在圓臺側面上纏繞的絕緣細繩上；

（4）然后打開輥筒的旋轉開關使輥筒旋轉，絕緣細繩纏繞在旋轉的輥筒上從而將攜帶超細纖維牽引纏繞在輥筒上，由于紡出來的纖維是連續長纖維，此時經過集束的纖維持續自動纏繞在輥筒上，然后打開調速電機，驅動圓臺旋轉，吸附在圓臺底部錐面上的纖維束隨之擰轉加捻，加捻后形成紗線被輥筒連續收集；

（5）通過調節調速電機的轉速來調節紗線捻度，使紗線達到工藝要求目標；通過改變高壓靜電發生器輸出電壓改變環形尖端上附著的熔體薄層被激發形成的射流數量，以滿足紗線中纖維數量的工藝要求。