CN107904732A - 静电纺亚微米纤维棉条复合混纺纱的制备装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置和方法。所述制备装置包括并条机及静电纺丝装置,该静电纺丝装置包括分别位于条子两侧的无针式静电纺丝喷头、接收极板,无针式静电纺丝喷头与高压发生器连接;蓄液瓶连通无针式静电纺丝喷头。制备方法为:打开控制阀门、供液泵,使蓄液瓶中的纺丝液流入无针式静电纺丝喷头中;打开并条机,将高压发生器与无针式静电纺丝喷头连接,打开高压发生器,从无针式静电纺丝喷头喷出多根射流,射流飞向接收极板的过程中,溶剂挥发,高聚物被拉伸固化,形成亚微米纤维沉积在条子上。本发明可实现静电纺亚微米纤维与传统纺织用纤维的混合,将亚微米纤维的功能性特点应用到传统纺织上。
Description
技术领域
本发明是静电纺丝工艺与并条工艺的结合,特别是对并条机进行改造使静电纺丝设备能够应用在并条机上,具体涉及一种静电纺亚微米纤维棉条复合混纺纱的制备装置和方法,属于静电纺丝技术领域。
背景技术
近年来,随着纳米技术的不断推广,纳米技术的应用已经渗透到我们生活的方方面面,随着以静电纺丝为代表的亚微米纤维制造技术的成熟,亚微米纤维技术已经逐渐应用到高性能过滤、特殊功能织物和医疗应用等领域,而将静电纺丝技术应用到传统纺织上真正实现亚微米纤维与传统用纺织纤维的结合研究却很少。
亚微米纤维自身具有的表面效应及尺寸效应赋予相关产品优异的性能,用静电纺丝液通过静电纺丝设备是制备亚微米纤维的一种简单有效的方法,将静电纺丝设备与并条机结合,可以获得功能型复合纱线,在保留传统纱线的性能的基础上增加了亚微米纤维的优良性能,从而达到提高产业产品附加值的效果。
中国专利局2016年9月21日公布的申请号为201610847425.5的专利,发明名称为“纳米静电纺丝与短纤维环锭纺纱成纱方法”该方法是在环锭细纱机的导纱钩和前罗拉、前胶辊组成的前钳口之间设置一个单针头静电纺丝装置从而实现亚微米纤维与传统纺织用纤维的混合,但在实际使用过程中发现该方法存在以下缺点喷头向下喷容易造成纺丝液滴到纱线或机器上从而影响正常成纱,在细纱机上使用产量低,亚微米纤维细包裹在传统纱线上在后续的使用过程中亚微米纤维脱落。中国专利局2013年11月20日公布的申请号为201310586642.X的专利,发明名称为“一种亚微米纤维混纺复合纱线的制备方法”该方法是在梳棉工序中将静电纺丝射流喷到即将成条的棉网上,实现亚微米纤维与棉纤维的复合,但是在实际使用过程中发现运用在梳理机上因为梳理机是上的纤维网是纤维之间的搭接,而且纤维网较薄容易断裂,需要对梳理机进行改造成本高,用在并条机上可以实现传统纤维与亚微米纤维的混合,又因为亚微米纤维较细,在复合纱线中是传统纺织用纤维把亚微米纤维包覆,从而使复合纱线的功能的到保持。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可在并条机上实现静电纺丝的装置,该装置能够实现静电纺丝的亚微米纤维与传统纺织用纤维在并条机上实现复合,以获得功能型复合纱线。
为了解决上述问题,本发明提供了一种静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置,包括并条机,并条机包括喂入条桶,喂入条桶内的条子依次经过导条罗拉、导条杆、给料罗拉、牵伸罗拉后,经圈条器落入条桶,其特征在于,所述导条罗拉与导条杆之间设有静电纺丝装置,该静电纺丝装置包括分别位于条子两侧的无针式静电纺丝喷头、接收极板,接收极板连接接地线,无针式静电纺丝喷头通过耐高压导线与高压发生器连接;蓄液瓶通过耐腐蚀性绝缘输液管依次连通供液泵、溶液缓冲器、控制阀门、无针式静电纺丝喷头;无针式静电纺丝喷头固定于底座上。
优选地,所述蓄液瓶为玻璃广口瓶,瓶口设有耐腐蚀性绝缘皮塞;耐腐蚀性绝缘输液管为聚四氟乙烯软管;溶液缓冲器、底座的材质为聚四氟乙烯。
优选地,所述控制阀门采用滑轮式流量调节器。
优选地,所述无针式静电纺丝喷头的出丝直径为条子的幅宽。
优选地,所述接收极板与条子的垂直距离为5-20mm。
本发明还提供了一种静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备方法,其特征在于,采用上述静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置,包括以下步骤:
步骤1):打开控制阀门、供液泵,使蓄液瓶中的纺丝液经耐腐蚀性绝缘输液管流入无针式静电纺丝喷头中;
步骤2):待纺丝液进入无针式静电纺丝喷头后,打开并条机,使喂入条桶中的条子经过导条罗拉和导条杆进入给料罗拉,给料罗拉将条子喂入到牵伸罗拉,经过牵伸罗拉后的条子进入圈条器,落入条桶中;
步骤3):将高压发生器的正极通过耐高压导线与无针式静电纺丝喷头连接,打开高压发生器,缓慢增加电压,随即从无针式静电纺丝喷头喷出多根射流,射流飞向接收极板的过程中,溶剂挥发,高聚物被拉伸固化,形成亚微米纤维沉积在从接收极板下方运动的条子上,在牵伸罗拉的作用下实现亚微米纤维与条子的混合。
优选地,所述步骤3)中调节无针式静电纺丝喷头到接收极板的距离,使无针式静电纺丝喷头的出丝直径为条子的幅宽。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明是对传统的并条机进行改造,可以实现亚微米纤维与传统纺织用纤维的复合;
(2)本发明只是在并条机的喂入部分加了一个接收极板,然后将静电纺丝设备安装在接收极板下方,设备改造简单便于施使;
(3)本发明可以实现静电纺丝工艺与传统纺织工艺结合,是功能性亚微米纤维与传统纺织用纤维复合的连续化、批量化工业生产;
(4)本发明所述的条子可以使用不同种类的传统纺织用纤维,适用范围广;
(5)本发明对纺丝设备、纺丝材料(溶液和溶剂)识别度低,可用品种多。
附图说明
图1为本发明提供的静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置的示意图;
图2为滑轮式流量调节器的示意图;
图3为本发明制备的棉条的光学显微镜图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图1所示,为本发明提供的一种静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置,包括并条机,并条机包括喂入条桶10,喂入条桶10内的条子9依次经过导条罗拉8、导条杆5、给料罗拉4、牵伸罗拉3后,经圈条器2落入条桶1,其特征在于,所述导条罗拉8与导条杆5之间设有静电纺丝装置,该静电纺丝装置包括分别位于条子9两侧的无针式静电纺丝喷头14、接收极板6,接收极板安装在棉条的正上方,距离棉条5-20mm,既避免接收极板与条子的接触,有保证静电纺丝的正常进行。接收极板6连接接地线7,,在静电纺丝中提供零电势场,保证静电纺丝的喷头装置和空心圆柱滚筒之间存在电势差,确保静电纺丝的正常进行。
无针式静电纺丝喷头14采用中国专利CN103572388B所公开的无针式同轴静电纺丝装置,也可以采用中国专利CN 106811811A所公开的球形旋转刷式喷头。无针式静电纺丝喷头14通过耐高压导线11与高压发生器12连接;蓄液瓶20通过耐腐蚀性绝缘输液管16依次连通供液泵19、溶液缓冲器18、控制阀门17、无针式静电纺丝喷头14;无针式静电纺丝喷头14固定于底座15上。蓄液瓶20为玻璃广口瓶,瓶口设有耐腐蚀性绝缘皮塞;耐腐蚀性绝缘输液管16为聚四氟乙烯软管;溶液缓冲器18、底座15的材质为聚四氟乙烯。控制阀门17采用滑轮式流量调节器,如图2所示(图中箭头为纺丝液流动方向)。
此外,根据条子9的根数和排成的幅宽设定接收极板6的宽度,其沿条子9运动方向的长度一般设置为20~30cm,这样可以充分利用静电纺丝装置,使所有条子9都能接收到亚微米纤维。接收极板6安装在导条罗拉和导条杆之间的正中间位置,避免静电纺丝的亚微米纤维在导条罗拉和导条杆上出现挂丝现象。高压发生器12的电压调节范围为0-100kV。耐腐蚀性绝缘输液管16采用聚四氟乙烯管,管的直径为2-10mm,长度为500-1200mm。溶液缓冲器18采用单端口进液多端口出液的方式。
一种静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备方法:
步骤1:打开控制阀门17、供液泵19,使蓄液瓶20中的纺丝液经耐腐蚀性绝缘输液管16流入无针式静电纺丝喷头14中;
步骤2:待纺丝液进入无针式静电纺丝喷头14后,打开并条机,使喂入条桶10中的条子9经过导条罗拉8和导条杆5进入给料罗拉4,给料罗拉4将条子9喂入到牵伸罗拉3,经过牵伸罗拉3后的条子9进入圈条器2,落入条桶1中;
步骤3:将高压发生器12的正极通过耐高压导线11与无针式静电纺丝喷头14连接,打开高压发生器12,缓慢增加电压,随即从无针式静电纺丝喷头14喷出多根射流13,射流13飞向接收极板6的过程中,溶剂挥发,高聚物被拉伸固化,形成亚微米纤维沉积在从接收极板下方运动的条子9上(调节无针式静电纺丝喷头14到接收极板6的距离,使无针式静电纺丝喷头14的出丝直径为条子9的幅宽),并在并条机的牵伸区和后续二道并条粗纱细纱过程中实现亚微米纤维与传统纺织用纤维的充分混合,得到功能性复合纱线(如图3所示)。
Claims (7)
1.一种静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置,包括并条机,并条机包括喂入条桶(10),喂入条桶(10)内的条子(9)依次经过导条罗拉(8)、导条杆(5)、给料罗拉(4)、牵伸罗拉(3)后,经圈条器(2)落入条桶(1),其特征在于,所述导条罗拉(8)与导条杆(5)之间设有静电纺丝装置,该静电纺丝装置包括分别位于条子(9)两侧的无针式静电纺丝喷头(14)、接收极板(6),接收极板(6)连接接地线(7),无针式静电纺丝喷头(14)通过耐高压导线(11)与高压发生器(12)连接;蓄液瓶(20)通过耐腐蚀性绝缘输液管(16)依次连通供液泵(19)、溶液缓冲器(18)、控制阀门(17)、无针式静电纺丝喷头(14);无针式静电纺丝喷头(14)固定于底座(15)上。
2.如权利要求1所述的静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置,其特征在于,所述蓄液瓶(20)为玻璃广口瓶,瓶口设有耐腐蚀性绝缘皮塞;耐腐蚀性绝缘输液管(16)为聚四氟乙烯软管;溶液缓冲器(18)、底座(15)的材质为聚四氟乙烯。
3.如权利要求1所述的静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置,其特征在于,所述控制阀门(17)采用滑轮式流量调节器。
4.如权利要求1所述的静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置,其特征在于,所述无针式静电纺丝喷头(14)的出丝直径为条子(9)的幅宽。
5.如权利要求1所述的静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置,其特征在于,所述接收极板(6)与条子(9)的垂直距离为5-20mm。
6.一种静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备方法,其特征在于,采用权利要求1-5任意一项所述的静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备装置,包括以下步骤:
步骤1):打开控制阀门(17)、供液泵(19),使蓄液瓶(20)中的纺丝液经耐腐蚀性绝缘输液管(16)流入无针式静电纺丝喷头(14)中;
步骤2):待纺丝液进入无针式静电纺丝喷头(14)后,打开并条机,使喂入条桶(10)中的条子(9)经过导条罗拉(8)和导条杆(5)进入给料罗拉(4),给料罗拉(4)将条子(9)喂入到牵伸罗拉(3),经过牵伸罗拉(3)后的条子(9)进入圈条器(2),落入条桶(1)中;
步骤3):将高压发生器(12)的正极通过耐高压导线(11)与无针式静电纺丝喷头(14)连接,打开高压发生器(12),缓慢增加电压,随即从无针式静电纺丝喷头(14)喷出多根射流(13),射流(13)飞向接收极板(6)的过程中,溶剂挥发,高聚物被拉伸固化,形成亚微米纤维沉积在从接收极板下方运动的条子(9)上,在牵伸罗拉(3)的作用下实现亚微米纤维与条子(9)的混合。
7.如权利要求6所述的静电纺亚微米纤维/棉条复合混纺纱的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中调节无针式静电纺丝喷头(14)到接收极板(6)的距离,使无针式静电纺丝喷头(14)的出丝直径为条子(9)的幅宽。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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