CN104988611A - 加捻装置及使用加捻装置的静电纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纳米纤维制备领域，尤其涉及一种加捻装置及使用加捻装置的静电纺丝装置，加捻装置包括底座，设置在所述底座上的卷绕罗拉、以及驱动所述卷绕罗拉卷绕转动和在纵平面上旋转的驱动装置，驱动装置驱动卷绕罗拉绕其轴心线转动和在纵平面旋转，卷绕收集纱线的过程中，同时对纱线加捻，卷绕纱线和加捻纱线一步完成，并且可以通过调节旋转速度来调节捻度，该设计简单合理，操作简便，增加了纱线的力学性能，捻度灵活可调，使其应用范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及纳米纤维制备领域，尤其涉及一种加捻装置及使用加捻装置的静电纺丝装置。
背景技术
纳米纤维具有较高的比表面积以及柔韧的表面性能，因此被广泛的应用于过滤、能源、生物医药、防护服等领域。制备纳米纤维的方法包括气流法、自组装法和静电纺丝法等。
静电纺丝法是一种有效而成本低廉的生产聚合物纳米纤维的方法，并且装置简单。近年来，静电纺丝领域出现了多种纳米纤维纱的制备方法，如：喷气-旋转收集法、双电极-旋转收集法、涡流收集法、水浴收集法等。目前，水浴法被认为是较为有效的生产纳米纤维纱的方法，但是利用水浴法所纺的纳米纤维纱没有捻度，且其力学性能不能满足后续加工的要求。根据纺织相关理论，加捻是提高纱线强力最为有效的方法，可以制备出具有较高力学性能的纱线。目前国内外尚无有关水浴法直接加捻制备纳米纤维纱的装置与方法的介绍。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种加捻装置及使用加捻装置的静电纺丝装置，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种加捻装置及使用加捻装置的静电纺丝装置，在水浴法制备纳米纤维纱线的过程中，同时对纱线加捻，提高了纳米纤维纱线的强力，加强了其力学性能，使其使用范围更广。
本发明提出的一种加捻装置，包括底座，设置在所述底座上的卷绕罗拉、以及驱动所述卷绕罗拉卷绕转动和在纵平面上旋转的驱动装置。
进一步的，所述驱动装置包括驱动所述卷绕罗拉绕其轴心线转动的卷绕电机、驱动所述卷绕罗拉以其中心点为中心在纵平面上旋转的旋转电机，所述卷绕罗拉的中心轴与所述卷绕电机的输出轴通过皮带连接，所述卷绕罗拉的中心轴与所述旋转电机的输出轴通过连接件连接。
进一步的，所述连接件包括分别与所述卷绕罗拉的中心轴两端通过轴承连接的第一连接板和第二连接板，连接所述第一连接板与第二连接板的第三连接板，所述第三连接板与所述旋转电机的输出轴固定连接。
进一步的，所述第一连接板与第二连接板之间连接有穿过所述第一连接板与第二连接板的导纱棒，所述导纱棒上设有引导纱线的弯折部，所述第一连接板与第二连接板上均设有驱动所述导纱棒横向往复移动的横移电机。
本发明还提出了一种使用加捻装置的静电纺丝装置，包括依次设置的静电发生器、注射器、收集槽、导纱装置、烘干装置、压纱装置和加捻装置，所述静电发生器的正电极与所述注射器相连，所述静电发生器的负电极与所述收集槽内的浴液相连。
进一步的，所述注射器连接有喷头，所述喷头包括依次叠设的进液片、第一分配片和第二分配片，所述第一分配片和第二分配片上分别设有若干个分配孔，所述第二分配片上设有与所述分配孔对应的针头。
进一步的，所述针头的数量范围为4-50个。
进一步的，所述导纱装置分别设置于所述烘干装置的两侧，所述导纱装置包括基座，分别设置在所述基座两端的导纱辊。
进一步的，所述压纱装置包括支架及设置于所述支架上的压纱棒。
进一步的，所述加捻装置包括底座，设置在所述底座上的卷绕罗拉、以及驱动所述卷绕罗拉卷绕转动和在纵平面上旋转的驱动装置，所述驱动装置包括驱动所述卷绕罗拉绕其轴心线转动的卷绕电机、驱动所述卷绕罗拉以其中心点为中心在纵平面上旋转的旋转电机，所述卷绕罗拉的中心轴与所述卷绕电机的输出轴通过皮带连接，所述卷绕罗拉的中心轴与所述旋转电机的输出轴通过连接件连接，所述连接件包括分别与所述卷绕罗拉的中心轴两端通过轴承连接的第一连接板和第二连接板，连接所述第一连接板与第二连接板的第三连接板，所述第三连接板与所述旋转电机的输出轴固定连接，所述第一连接板与第二连接板之间连接有穿过所述第一连接板与第二连接板的导纱棒，所述导纱棒上设有引导纱线的弯折部，所述第一连接板与第二连接板上均设有驱动所述导纱棒横向往复移动的横移电机。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：使用驱动装置驱动卷绕罗拉绕其轴心线卷绕转动和在纵平面旋转，卷绕收集纱线的过程中，同时对纱线加捻，卷绕纱线和加捻纱线一步完成，并且可以通过调节旋转速度来调节捻度，该设计简单合理，操作简便，增加了纱线的力学性能，捻度灵活可调，使其应用范围更广。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中喷头的结构示意图；
图3是本发明中压纱装置的结构示意图；
图4是本发明中加捻装置的结构示意图；
图5是图4中A向放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1至5，本发明一较佳实施例所述的一种使用加捻装置7的静电纺丝装置，包括依次设置的静电发生器1、注射器2、收集槽3、导纱装置4、烘干装置5、压纱装置6和加捻装置7。
注射器2通过流量泵8来控制其输送纺丝液的流速，注射器2的出液端连接有导液管9，导液管9连接喷头10，喷头10包括依次叠设的进液片101、第一分配片102和第二分配片103，第一分配片102和第二分配片103上分别设有若干个分配孔，第二分配片103上设有与分配孔一一对应的针头104，针头104的数量为4-50个。
喷头10下方设有纳米纤维的收集槽3，收集槽3为圆形，针头104的针尖与收集槽3内浴液表面的距离为50-100mm。
静电发生器1的正电极与喷头10相连，负电极置于收集槽3的浴液中。
烘干装置5包括本体和设置在本体上的烘干槽51，纱线从槽内穿过。
导纱装置4分别设置于烘干装置5的两侧，导纱装置4包括基座41，分别设置在基座41两端的导纱辊架42和设置在导纱辊架42上的导纱辊43。
压纱装置6包括支架61及设置于支架61上的压纱棒62。
加捻装置7包括底座71，设置在底座71上的卷绕罗拉72、以及驱动卷绕罗拉72卷绕转动和在纵平面上旋转的驱动装置。驱动装置包括驱动卷绕罗拉72绕其轴心线转动的卷绕电机73、驱动卷绕罗拉72以其中心点为中心在纵平面上旋转的旋转电机74，卷绕罗拉72的中心轴与卷绕电机73的输出轴通过皮带75连接，卷绕罗拉72的中心轴与旋转电机74的输出轴通过连接件连接。连接件包括分别与卷绕罗拉72的中心轴两端通过轴承连接的第一连接板76和第二连接板77，连接第一连接板76与第二连接板77的第三连接板78，第三连接板78与旋转电机74的输出轴固定连接。第一连接板76与第二连接板77之间连接有穿过第一连接板76与第二连接板77的导纱棒79，导纱棒79上设有引导纱线的弯折部710，第一连接板76与第二连接板77上均设有驱动导纱棒79横向往复移动的横移电机711。
将纺丝液置于注射器2中，在流量泵8的控制下，纺丝液经过导液管9，以设定的流量进入喷头10内，经过喷头10中第一分配片102和第二分配片103的均匀分配，纺丝液被均匀地分配到每个针头104内。静电发生器1的正电极连接在喷头10上，负电极置于纳米纤维收集槽3的浴液中，从而形成高压电场，将每个针头104内的纺丝液静电纺成纳米纤维，沉积在收集槽3的浴液表面。此时，浴液表面的纳米纤维呈膜状，在玻璃棒的牵引下，纳米纤维膜开始取向并集束成为纳米纤维束，将纳米纤维束牵引至导纱装置4的导纱辊43，然后穿过烘干装置5的烘干槽51，烘干后再经过导纱装置4，然后穿过压纱装置6的压纱棒62下方，进入导纱棒79的弯折部710，最后卷绕在卷绕罗拉72上。
卷绕罗拉72由卷绕电机73驱动其绕轴心线转动，将纳米纱线卷绕起来。导纱棒79由横移电机711驱动其横向往复移动，其弯折部710带动纳米纱线横向往复移动，使其均匀地卷绕在卷绕罗拉72上。卷绕罗拉72和导纱棒79由旋转电机74驱动它们绕纳米纱线的轴向旋转，对纳米纱线施加捻度。驱动电机、横移电机711和旋转电机74同时运作，同时实现对纱线的卷绕和加捻过程，形成纳米纤维加捻纱的连续生产。
综上所述，本发明的装置简单，操作简便，通过在静电纺丝装置中增加加捻装置7，实现了纳米纤维加捻纱的连续生产，增强了纳米纱线的力学性能，使其使用范围更广，开拓了静电纺丝法制备纳米纤维纱的新局面；可以根据实际需求来调节喷头10上的针头104数量，并控制卷绕与加捻的速度，改变纱线的直径，并且可以根据需求，进一步增加针头104的数量，以提高纳米纤维的产量；另外，注射器2内纺丝液的流速可以通过流量泵8来调节，导纱棒79的横移速度、卷绕罗拉72的卷绕速度以及对纱线的加捻速度均可以通过电机来调节，以获得设计的捻度，实用性很强；导纱装置4分别于烘干装置5的两侧各设一个，使纳米纱线的传送更加平稳；压纱装置6握持所纺纳米纱线的一端，使得加捻过程顺利进行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种加捻装置，其特征在于：包括底座，设置在所述底座上的卷绕罗拉、以及驱动所述卷绕罗拉卷绕转动和在纵平面上旋转的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的加捻装置，其特征在于：所述驱动装置包括驱动所述卷绕罗拉绕其轴心线转动的卷绕电机、驱动所述卷绕罗拉以其中心点为中心在纵平面上旋转的旋转电机，所述卷绕罗拉的中心轴与所述卷绕电机的输出轴通过皮带连接，所述卷绕罗拉的中心轴与所述旋转电机的输出轴通过连接件连接。
3.根据权利要求2所述的加捻装置，其特征在于：所述连接件包括分别与所述卷绕罗拉的中心轴两端通过轴承连接的第一连接板和第二连接板，连接所述第一连接板与第二连接板的第三连接板，所述第三连接板与所述旋转电机的输出轴固定连接。
4.根据权利要求3所述的加捻装置，其特征在于：所述第一连接板与第二连接板之间连接有穿过所述第一连接板与第二连接板的导纱棒，所述导纱棒上设有引导纱线的弯折部，所述第一连接板与第二连接板上均设有驱动所述导纱棒横向往复移动的横移电机。
5.一种使用加捻装置的静电纺丝装置，其特征在于：包括依次设置的静电发生器、注射器、收集槽、导纱装置、烘干装置、压纱装置和加捻装置，所述静电发生器的正电极与所述注射器相连，所述静电发生器的负电极与所述收集槽内的浴液相连。
6.根据权利要求5所述的使用加捻装置的静电纺丝装置，其特征在于：所述注射器连接有喷头，所述喷头包括依次叠设的进液片、第一分配片和第二分配片，所述第一分配片和第二分配片上分别设有若干个分配孔，所述第二分配片上设有与所述分配孔对应的针头。
7.根据权利要求6所述的使用加捻装置的静电纺丝装置，其特征在于：所述针头的数量范围为4-50个。
8.根据权利要求5所述的使用加捻装置的静电纺丝装置，其特征在于：所述导纱装置分别设置于所述烘干装置的两侧，所述导纱装置包括基座，分别设置在所述基座两端的导纱辊。
9.根据权利要求5所述的使用加捻装置的静电纺丝装置，其特征在于：所述压纱装置包括支架及设置于所述支架上的压纱棒。
10.根据权利要求5所述的使用加捻装置的静电纺丝装置，其特征在于：所述加捻装置包括底座，设置在所述底座上的卷绕罗拉、以及驱动所述卷绕罗拉卷绕转动和在纵平面上旋转的驱动装置，所述驱动装置包括驱动所述卷绕罗拉绕其轴心线转动的卷绕电机、驱动所述卷绕罗拉以其中心点为中心在纵平面上旋转的旋转电机，所述卷绕罗拉的中心轴与所述卷绕电机的输出轴通过皮带连接，所述卷绕罗拉的中心轴与所述旋转电机的输出轴通过连接件连接，所述连接件包括分别与所述卷绕罗拉的中心轴两端通过轴承连接的第一连接板和第二连接板，连接所述第一连接板与第二连接板的第三连接板，所述第三连接板与所述旋转电机的输出轴固定连接，所述第一连接板与第二连接板之间连接有穿过所述第一连接板与第二连接板的导纱棒，所述导纱棒上设有引导纱线的弯折部，所述第一连接板与第二连接板上均设有驱动所述导纱棒横向往复移动的横移电机。
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