CN201908162U - 一种制备纳米纤维连续长纱的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制备纳米纤维连续长纱的装置，包括静电发生装置(1)、阵列金属网(21)、金属针管(22)、溶液供给装置(23)、溶液导管(24)、凝固浴槽(31)、第一导辊(32)、第二导辊(33)、导轨(41)、滑块(42)、导丝钩(43)、收集辊筒(51)和传动装置(52)。本实用新型将无规排列的静电纺聚合物纳米纤维在卷绕过程中，通过凝固浴对纤维的阻力使纳米纤维沿卷绕方向定向排列，通过两道导辊和导丝钩使多束纤维合股，可以得到具有良好排列的纳米纤维纱线。

Description

一种制备纳米纤维连续长纱的装置

技术领域

本实用新型涉及纳米纤维制备领域，特别是涉及一种制备纳米纤维连续长纱的装置。

背景技术

静电纺丝通常得到的是一种无规则排列的纤维网。虽然静电纺丝是一种制备纳米纤维非常有效的方法，但是这种无规则排列的结构限制了很多应用，特别是静电纺纳米纤维无法像普通纤维一样，可以通过纺丝——卷绕——后加工的方法得到具有特殊性能的长丝或者纱线。目前采用的一些规则化收集的静电纺丝装置，某些能得到较好的平行度，但是无法制备连续长丝，也无法大规模制备，完全限制于收集装置的尺寸；另有一些装置通过高速卷绕可以实现较大规模的制备，但是即使在极高的卷绕速度下，纤维的平行度仍然不是很高。这两类装置都无法真正得到大规模的具有较好平行度的纳米纤维。也有人采用干喷湿法静电纺的方法制备连续纱线，得到的纱线具有一定的取向性，然而在这方面的后续工作几乎没有。主要是由于：低速卷绕收集时，纤维平行度较低；而当卷绕速度提高，则纱线易断，纺丝过程不稳定，且纳米纤维不易被连续卷绕。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种制备纳米纤维连续长纱的装置，可以得到具有良好排列的纳米纤维纱线。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种制备纳米纤维连续长纱的装置，包括静电发生器、喷丝装置、收集装置、导丝装置和卷绕装置，所述的喷丝装置包括阵列金属网、金属针管、溶液供给装置和溶液导管；所述的收集装置包括凝固浴槽、第一导辊和第二导辊，所述的第一导辊位于所述的凝固浴槽的一侧；所述的第二导辊位于所述的第一导辊的后方，并高于所述的第一导辊；所述的导丝装置包括导轨、滑块和导丝钩；所述的卷绕装置包括相互连接的收集辊筒和传动装置；所述的静电发生器的正极通过导线与所述的阵列金属网相连，负极通过导线与所述的凝固浴槽相连；所述的阵列金属网位于所述的凝固浴槽的上方；所述的凝固浴槽的面积大于所述的阵列金属网；所述的金属针管固定在所述的阵列金属网上形成阵列结构，并垂直于所述的凝固浴槽的液面；所述的金属针管的头部到所述的凝固浴槽的液面的距离相等；所述的金属针管通过所述的溶液导管与所述的溶液供给装置相连；所述的导轨位于所述的第二导辊的后方；所述的滑块安装在所 述的导轨上，并能沿所述的导轨左右滑动；所述的导丝钩安装在所述的滑块的顶部，并高于所述的第二导辊；所述的收集辊筒位于所述的导轨的后方；所述的收集辊筒的上端面高于所述的导丝钩。

所述的凝固浴槽采用金属制成。

所述的第一导辊和第二导辊为主动式或被动式滚动。

所述的导丝钩采用陶瓷或金属制成。

有益效果：

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型通过阵列金属网纺丝可以一次得到多束纳米纤维集束，并在卷绕过程中通过凝固浴对纤维的阻力使纳米纤维沿卷绕方向定向排列，再通过收集装置上的导辊和导丝装置上的导丝器使多束纤维合股进行合股，纱线的强度得到有效的提高，并且在过程中可脱除浴液。收集装置采用多道导辊的设计可以使纺丝过程更为稳定和连续。采用本实用新型得到的纱线强度明显高于无规堆积的纤维膜，且卷绕的纤维可退绕，为后续加工提供了基础。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型涉及一种制备纳米纤维连续长纱的装置，如图1所示，包括静电发生器1、喷丝装置2、收集装置3、导丝装置4和卷绕装置5五部分。

静电发生器1的正负极分别通过导线连接阵列金属网21和凝固浴槽31，金属网21位于凝固浴槽31的上方，通过对静电发生器1进行调节，可使喷丝装置2和收集装置3之间产生不同的电压。

喷丝装置2由阵列金属网21、金属针管22、溶液供给装置23、溶液导管24组成。金属针管22固定于阵列金属网21上，形成金属针管22的阵列，使金属针管22垂直于凝固浴槽31的液面，且各个金属针管22头部到凝固浴槽31的距离相同。金属针管22和阵列 金属网21之间具有良好的导电性。金属针管22通过溶液导管24和溶液供给装置23相连，静电纺丝溶液由溶液供给装置23控制其流量，再通过溶液导管24将纺丝溶液输送到金属针管22头部。

收集装置3由凝固浴槽31、第一导辊32和第二导辊33组成。凝固浴槽31用金属制成，面积略大于阵列金属网21，纺丝时使纤维均落于凝固浴槽31中。第一导辊32和第二导辊33的基座固定于凝固浴槽31的一侧，并位于凝固浴槽的液面上方，第一导辊32和第二导辊33为主动式或被动式滚动，表面光滑。第二导辊32比第一导辊31略高，纱线出水后从第一导辊31下方绕过，再在第二导辊32上方绕过，再传到导丝装置4。

导丝装置4由导轨41、滑块42、导丝钩43组成。滑块42安装在导轨41上，导轨41转动过程中带动滑块42左右移动，滑块42的运动速度和范围由导轨41的转速和表面槽的形状决定。滑块42顶部安装一个导丝钩43，导丝钩43材质为陶瓷或金属，表面光滑，由滑块42带动左右移动，使纱线在收集辊筒51表面规则卷绕。导丝钩43高度略低于收集辊筒51的上表面，但高于第二导辊33。

卷绕装置5由收集辊筒51和传动装置52组成，可以通过变频控制使收集辊筒51的表面线速度在600m/min以内时速度均匀准确且无振动。

不难发现，本实用新型通过阵列金属网纺丝可以一次得到多束纳米纤维集束，并在卷绕过程中通过凝固浴对纤维的阻力使纳米纤维沿卷绕方向定向排列，再通过收集装置上的导辊和导丝装置上的导丝器使多束纤维合股进行合股，纱线的强度得到有效的提高，并且在过程中可脱除浴液。收集装置采用多道导辊的设计可以使纺丝过程更为稳定和连续。采用本实用新型得到的纱线强度明显高于无规堆积的纤维膜，且卷绕的纤维可退绕，为后续加工提供了基础。

Claims (4)

1.一种制备纳米纤维连续长纱的装置，包括静电发生器(1)、喷丝装置(2)、收集装置(3)、导丝装置(4)和卷绕装置(5)，其特征在于，所述的喷丝装置(2)包括阵列金属网(21)、金属针管(22)、溶液供给装置(23)和溶液导管(24)；所述的收集装置(3)包括凝固浴槽(31)、第一导辊(32)和第二导辊(33)，所述的第一导辊(32)位于所述的凝固浴槽(31)的一侧；所述的第二导辊(33)位于所述的第一导辊(32)的后方，并高于所述的第一导辊(32)；所述的导丝装置(4)包括导轨(41)、滑块(42)和导丝钩(43)；所述的卷绕装置(5)包括相互连接的收集辊筒(51)和传动装置(52)；所述的静电发生器(1)的正极通过导线与所述的阵列金属网(21)相连，负极通过导线与所述的凝固浴槽(31)相连；所述的阵列金属网(21)位于所述的凝固浴槽(31)的上方；所述的凝固浴槽(31)的面积大于所述的阵列金属网(21)；所述的金属针管(22)固定在所述的阵列金属网(21)上形成阵列结构，并垂直于所述的凝固浴槽(31)的液面；所述的金属针管(22)的头部到所述的凝固浴槽(31)的液面的距离相等；所述的金属针管(22)通过所述的溶液导管(24)与所述的溶液供给装置(23)相连；所述的导轨(41)位于所述的第二导辊(33)的后方；所述的滑块(42)安装在所述的导轨(41)上，并能沿所述的导轨(41)左右滑动；所述的导丝钩(43)安装在所述的滑块(42)的顶部，并高于所述的第二导辊(33)；所述的收集辊筒(51)位于所述的导轨(41)的后方；所述的收集辊筒(51)的上端面高于所述的导丝钩(43)。

2.根据权利要求1所述的制备纳米纤维连续长纱的装置，其特征在于，所述的凝固浴槽(31)采用金属制成。

3.根据权利要求1所述的制备纳米纤维连续长纱的装置，其特征在于，所述的第一导辊(32)和第二导辊(33)为主动式或被动式滚动。

4.根据权利要求1所述的制备纳米纤维连续长纱的装置，其特征在于，所述的导丝钩(43)采用陶瓷或金属制成。

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