旋轉(zhuǎn)收集器制備靜電紡納米纖維紗線裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種靜電紡納米纖維成紗裝置，具體涉及一種可連續(xù)化制備靜電紡納米纖維紗線并且加捻的裝置，屬于靜電紡絲裝置領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]納米纖維在最近十年已取得巨大的人氣。它們可以通過(guò)拉伸，模板合成，離心力紡絲，自組裝，和相分離和靜電紡絲幾種技術(shù)制備。靜電紡絲制備納米纖維已經(jīng)引起特別關(guān)注，因?yàn)槠渚哂卸鄻有?，靈活性和易于形成均勻的纖維網(wǎng)。靜電納米纖維具有巨大潛在各種領(lǐng)域包括過(guò)濾，生物醫(yī)學(xué)，控制藥物釋放，催化，傳感器，防護(hù)服，能量存儲(chǔ)和產(chǎn)生，等等。
[0003]靜電納米纖維通常收集成纖維無(wú)紡布的形式，強(qiáng)度小。近來(lái)靜電紡納米纖維被制成加捻的連續(xù)纖維束，即納米纖維紗線，目的是制備三維(3D)納米纖維結(jié)構(gòu)和改善機(jī)械性能。(3D)納米纖維結(jié)構(gòu)將有可能賦予新功能。在一些情況下，可以通過(guò)加捻納米纖維束或納米纖維條?；蛲ㄟ^(guò)直接使用液槽，固體表面和漏斗或管作為收集器連續(xù)生產(chǎn)納米纖維紗線。
[0004]最初報(bào)道溶液槽收集非加捻的納米纖維束。在液體表面上沉積的納米纖維直接卷繞以獲得非加捻纖維束。當(dāng)渦流在液體浴的底部產(chǎn)生，可以獲得加捻納米纖維紗。液體收集有助于去除纖維上所帶的電荷。然而，纖維形貌，成分和取向可能受到液體浴的影響，并且只有不溶解在液體中的聚合物可以被處理。它也難以控制紗線均勻度和使用渦流控制捻度。
[0005]不使用溶液槽收集器而直接收集電紡納米纖維成連續(xù)加捻紗線具有高度應(yīng)用前景。最近一些報(bào)導(dǎo)使用固體表面收集納米纖維紗線的方法，以及納米纖維紗線顯示提高強(qiáng)的機(jī)械性能。
[0006]中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)《一種取向靜電紡納米纖維紗線連續(xù)制備裝置及方法》(申請(qǐng)?zhí)?01310058070.8，公開(kāi)號(hào)CN103088478A)，公開(kāi)了一種取向靜電紡納米纖維紗線連續(xù)制備裝置及方法。
[0007]以及其他現(xiàn)有技術(shù)，概括為圖1情形。納米纖維紗線連續(xù)制備裝置的核心部件包括:紡絲頭、收集器60、收集器傳動(dòng)裝置70、卷繞裝置8、卷繞傳動(dòng)裝置9。
[0008]如圖1所示，紡絲頭包括:負(fù)極紡絲頭3和正極紡絲頭5。負(fù)極紡絲頭3和正極紡絲頭5分別噴出射流I 18、射流II 19。
[0009]收集器60和導(dǎo)紗桿21，收集器60為金屬圓形靶中心或者圓錐形，金屬圓形靶中心和絕緣桿的一端相連，絕緣桿由電機(jī)I驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)紗桿21前部金屬尖端對(duì)準(zhǔn)金屬圓形靶中心，導(dǎo)紗桿21和紗筒相互垂直布置，紗筒由電機(jī)II驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，金屬圓形靶中心、絕緣桿、電機(jī)1、導(dǎo)紗桿21布置在同一條中心線上。
[0010]收集器60和導(dǎo)紗桿21的左右兩側(cè)布置有相互對(duì)稱的負(fù)極紡絲頭3和正極紡絲頭
5。負(fù)極紡絲頭3與高壓靜電正極接線柱101連接，正極紡絲頭5和高壓靜電負(fù)極接線柱102連接。
[0011]在靜電紡紗線的過(guò)程中，納米纖維被誘導(dǎo)在漏斗收集器的圓周形成錐形納米纖維束23。隨著漏斗的轉(zhuǎn)動(dòng)，纖維從纖維錐體的頂點(diǎn)拉出，加捻形成紗線，將其繞在一個(gè)轉(zhuǎn)輥式卷繞機(jī)。這個(gè)裝置可以控制纖維/紗線直徑和捻度。由于納米纖維的生成和紗線卷繞是在同一區(qū)域進(jìn)行，已經(jīng)加捻的紗線的質(zhì)量容易被后來(lái)紡出的納米纖維影響。其結(jié)果是形成混合結(jié)構(gòu)或彎曲納米纖維從而降低了紗線的質(zhì)量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種旋轉(zhuǎn)收集器制備靜電紡納米纖維紗線裝置及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點(diǎn)和不足。為了提高紡絲效率，最近無(wú)針靜電紡絲納米纖維生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)。它的產(chǎn)量是針紡設(shè)備效率的幾十倍到上百倍，其紡絲質(zhì)量也有很大的提高。盡管如此，其生產(chǎn)效率和目前生產(chǎn)微米纖維的熔噴技術(shù)相比還有一定的差距，還有進(jìn)一步提高效率降低成本的空間。因此本實(shí)用新型為了解決上述問(wèn)題，使生產(chǎn)過(guò)程更加高效、環(huán)保和安全。
[0013]本實(shí)用新型所需要解決的技術(shù)問(wèn)題，可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0014]旋轉(zhuǎn)收集器制備靜電紡納米纖維紗線裝置，其特征在于，包括:高壓電源、負(fù)極溶液槽、負(fù)極紡絲頭、正極溶液槽、正極紡絲頭、中空收集器、中空收集器傳動(dòng)裝置、卷繞裝置；
[0015]所述高壓電源的負(fù)正兩級(jí)分別連接到負(fù)極紡絲頭和正極紡絲頭，所述負(fù)極紡絲頭3在中空收集器6的上方收集區(qū)域，正極紡絲頭5在中空收集器6的下方紡絲區(qū)域；
[0016]所述負(fù)極溶液槽和正極溶液槽分別向負(fù)極紡絲頭和正極紡絲頭供液；
[0017]所述收集器傳動(dòng)裝置和中空收集器連接，并設(shè)置在正極溶液槽、正極紡絲頭的上方。
[0018]所述卷繞裝置與卷繞傳動(dòng)裝置連接，并設(shè)置在和中空收集器上方。
[0019]其中，所述負(fù)極紡絲頭和正極紡絲頭設(shè)置為圓形結(jié)構(gòu)，由圓盤(pán)和圓盤(pán)中間的桿子連接組成，桿子帶動(dòng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)；圓盤(pán)的直徑在5毫米?300毫米，圓盤(pán)的邊緣厚度在0.2毫米?20毫米。
[0020]其中，所述負(fù)極紡絲頭和正極紡絲頭設(shè)置為彈簧結(jié)構(gòu)，由金屬絲繞成的彈簧和中間的桿子連接組成，所述桿子帶動(dòng)彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)；所述彈簧的金屬絲直徑為0.2毫米?20毫米，所述彈簧的直徑為20毫米到200毫米，所述彈簧金屬絲之間的間距為10毫米?200毫米。
[0021]其中，所述負(fù)極紡絲頭和正極紡絲頭設(shè)置為螺桿結(jié)構(gòu)，所述螺桿結(jié)構(gòu)由螺旋葉片和中間的桿子連接組成，所述桿子帶動(dòng)螺旋葉片轉(zhuǎn)動(dòng)；所述螺旋葉片的邊緣直徑為0.2毫米?20毫米，所述螺旋葉片的直徑為20毫米?200毫米，所述螺旋葉片之間的間距為10毫米?200毫米。
[0022]其中，所述負(fù)極紡絲頭和正極紡絲頭設(shè)置為中空針狀結(jié)構(gòu)，所述中空針狀結(jié)構(gòu)由中空針頭和液體推進(jìn)器組成，所述中空針頭內(nèi)的直徑在0.05毫米?30毫米。
[0023]其中，所述負(fù)極紡絲頭和正極紡絲頭加載高電壓，具有發(fā)射溶液功能。
[0024]其中，所述負(fù)極溶液槽和正極溶液槽用于存儲(chǔ)溶液和向負(fù)極紡絲頭和正極紡絲頭供液，為開(kāi)放式或封閉式槽體結(jié)構(gòu)。
[0025]其中，所述中空收集器，是由一個(gè)中間是空的圓形環(huán)組成，由中空收集器傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；中空收集器將整個(gè)工作區(qū)間分為下方的紡絲區(qū)域和上方的收集區(qū)域。
[0026]其中，所述圓形收集器寬度為I毫米?200毫米，外徑在30毫米?300毫米，內(nèi)經(jīng)在28毫米?290毫米；圓形收集器水平安裝在紡絲區(qū)域和收集區(qū)域中間。
[0027]進(jìn)一步，所述圓形收集器由收集器傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘400轉(zhuǎn)?2000轉(zhuǎn)。
[0028]更進(jìn)一步，所述收集器傳動(dòng)裝置由動(dòng)力裝置與皮帶、鏈條、齒輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成并與圓形收集器連接。
[0029]其中，所述卷繞裝置為一轉(zhuǎn)輥，轉(zhuǎn)輥上設(shè)置有便于整齊收集紗線的導(dǎo)紗槽；卷繞裝置位于中空收集器的上方正中，距離中空收集器中心的直線距離為5毫米?800毫米。
[0030]進(jìn)一步，所述卷繞傳動(dòng)裝置由動(dòng)力裝置與皮帶、鏈條、齒輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成并與卷繞裝置連接。
[0031]其中，所述負(fù)極溶液槽和負(fù)極紡絲頭設(shè)置在中空收集器上方收集區(qū)域，與正極溶液槽正極紡絲頭同為一側(cè)，它們與中空收集器呈對(duì)稱布置；
[0032]所述負(fù)極紡絲頭在中空收集器的上方收集區(qū)域，距離中空收集器的直線距離在30毫米?200毫米；正極紡絲頭在中空收集器的下方紡絲區(qū)域，距離中空收集器的直線距離在50毫米?300毫米。
[0033]其中，所述負(fù)極紡絲頭在中空收集器的上方的收集區(qū)域，所述負(fù)極紡絲頭是中空針狀結(jié)構(gòu)，距離中空收集器的直線距離在30毫米?200毫米；所述正極紡絲頭在中空收集器的下方紡絲區(qū)域，所述正極紡絲頭為圓盤(pán)結(jié)構(gòu)，距離中空收集器的直線距離在50毫米?300暈米。
[0034]其中，所述收集區(qū)域的負(fù)極溶液槽提供液體或氣