CN205188534U - 一种制备纳米纤维包缠纱的纺纱装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制备纳米纤维包缠纱的纺纱装置，其中纺纱装置包括粗纱喂入部分、纳米纤维包缠部分、烘燥部分、牵伸部分及加捻卷绕部分，粗纱喂入部分包括粗纱架、转动的设置在粗纱架上的粗纱管以及对粗纱管上粗纱松捻的假捻器；纳米纤维包缠部分为静电纺丝装置，烘燥部分位于纳米纤维包缠部分与牵伸部分之间；牵伸部分包括集聚口、后罗拉、后胶辊、中罗拉、中胶辊、前罗拉以及前胶辊；加捻卷绕部分包括导纱钩、锭子、钢领以及钢丝圈。与现有技术相比，本实用新型具有生产设备简单，生产的纳米纤维包缠纱纳米纤维分布均匀度好等优点。

Description

一种制备纳米纤维包缠纱的纺纱装置

技术领域

本实用新型涉及一种制备纳米纤维包缠纱的纺纱方法及纺纱装置，可解决目前纳米纤维难以成纱的困难，将纳米纤维经过加捻有效的包缠在纱体表面，使纱线表面呈现纳米纤维的表面性质。

背景技术

随着纳米材料的迅速发展，纳米纤维横空出世，纳米纤维因较小的比表面积而具有较好的小尺寸效应、量子尺寸效应，在表面活性、吸收紫外线、屏蔽电磁波上的特点非常显著，纳米纤维的应用也因此受到各行业的高度关注，在航空航天、汽车、过滤等材料上都具有一定的产品研究开发，其主要的产品形式是纳米纤维膜，但纳米纤维膜一方面存在均匀度难以控制的问题，另外一方面纳米纤维的产量依旧是最大的瓶颈，目前有很多高校的科研院所或纳米材料研究所正致力于纳米纤维纺纱装置的研究上，如开发全新的纳米纤维开松、梳理小样装置，或者在纳米纤维制备的过程中直接采用气流旋转效应制备纳米纤维纱，但这些技术不是设备开发代价高就是仅仅在理论上具有一定的研究价值，若想应用在实际生产中还是存在一定的难度，其实若想依靠纳米纤维的表面效应，没有必要材料内部结构中都是纳米纤维，如若应用在纺织面料上，我们可以将纳米纤维均匀覆盖在纱线半制品外层，通过一定的加捻作用将纳米纤维包缠进入纱体内部，形成独特的纳米纤维外层效应。

发明内容

为解决目前纳米纤维纱成纱困难、纳米纤维纱细度均匀度难以控制的问题，且目前的纳米纤维纱设备开发代价高，且批量生产存在很多的难点，本实用新型提供一种装置结构简单、可批量生产、纳米纤维分布均匀度好的纳米纤维包缠纱的纺丝方法及纺丝装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种制备纳米纤维包缠纱的纺丝方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、对粗纱进行松捻；

步骤二、对松捻的粗纱通过静电纺丝技术在粗纱表面聚集纳米纤维；

步骤三、对聚集有纳米纤维的粗纱进行烘燥；

步骤四、对经过烘燥后的粗纱进行牵伸和加捻卷绕。

一种制备纳米纤维包缠纱的纺纱装置，其特征在于：包括粗纱喂入部分、纳米纤维包缠部分、烘燥部分、牵伸部分及加捻卷绕部分，所述粗纱喂入部分包括粗纱架、转动的设置在所述粗纱架上的粗纱管以及对所述粗纱管上粗纱松捻的假捻器；所述纳米纤维包缠部分为静电纺丝装置，该静电纺丝装置包括纺丝液容器以及接收器，所述纺丝液容器和接收器位于所述粗纱架和假捻器之间，所述粗纱从所述纺丝液容器和接收器之间通过；所述烘燥部分位于所述纳米纤维包缠部分与所述牵伸部分之间；所述牵伸部分包括集聚口、后罗拉、后胶辊、中罗拉、中胶辊、前罗拉以及前胶辊，所述后罗拉与后胶辊、中罗拉与中胶辊以及后罗拉与后胶辊依次形成后牵引、中牵引以及前牵引；所述加捻卷绕部分包括导纱钩、锭子、钢领以及钢丝圈，所述钢领固定在所述锭子上，在所述钢领上设置所述钢丝圈，所述导纱钩设置在所述钢领的上方。

所述静电纺丝装置还包括深入所述纺丝液容器内的氮气管，该氮气管出口的形状为使静电纺丝装置产生的气泡沿着粗纱纵向进行排列的三叶形。

所述烘燥部分为烘箱。

在所述粗纱架上还设置有一粗纱支持器。

所述纺丝液容器为纺丝槽，纺丝槽与粗纱的垂直间距为6~10mm，粗纱与接受器的间距为5~8mm。

纺丝槽为矩形，矩形的长度为20~26mm，宽度设计为5~8mm。

与现有技术相比，本实用新型采用松捻与静电纺丝装置结合的方式，将纳米纤维集聚到须条内部常规纤维的间隙中，因假捻器形成的是假捻过程，须条走出假捻器后又会被重新加上捻度，为了保证纳米纤维包缠后不至于粘附于纺纱零部件上，整个纳米纤维包缠部分处于烘箱环境中，使纳米纤维快速烘干，干燥后的纳米纤维完全被加捻嵌入纱体内部；嵌入了纳米纤维的粗纱体顺利通过导条辊、集聚口进入细纱的牵伸部分，经过后罗拉、后胶辊、中罗拉、中胶辊、前罗拉和前胶辊的牵伸，将粗纱条牵伸至所需要的细度，绕过导纱钩，穿过钢领上的钢丝圈，依靠锭子的旋转实现对细纱的加捻，并将细纱有规律的卷绕到细纱管上，这样就形将纳米纤维紧密的捻入常规纤维之间，形成一种纳米纤维包缠纱，具有生产设备简单，生产的纳米纤维包缠纱纳米纤维分布均匀度好等优点。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为未加捻前纳米纤维包缠粗纱的结构示意图；

图3为加捻后纳米纤维包缠细纱结构示意图；

图中：1、粗纱架；2、粗纱支持器；3、粗纱管；4、粗纱；5、假捻器；6、高压静电发生器；7、氮气；8、氮气管；9、矩形纺丝槽；10、接收器；11、烘箱；12、导条辊；13、集聚口；14、后罗拉；15、后胶辊；16、中罗拉；17、中胶辊；18、前罗拉；19、前胶辊；20、导纱钩；21、钢领；22、钢丝圈；23、细纱管；24、锭子；25、纳米纤维；26、常规纤维。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

本实用新型一种纳米纤维包缠纺纱装置，如图1所示，包括粗纱架1、粗纱支持器2、粗纱管3以及粗纱4，粗纱架1和粗纱支持器2是为了保证粗纱管3的灵活转动，使粗纱4能够灵活的从粗纱管3退绕下来，假捻器5沿逆时针方向旋转，是为了使粗纱能够顺利实现一定程度的退捻，粗纱须条有一定的分离；当高压静电发生器6打开后，矩形纺丝槽9内纺丝液便产生静电，矩形纺丝槽的长度设计为20~26mm，宽度设计为5~8mm，矩形纺丝槽的位置处于粗纱纵向的正下方，矩形纺丝槽与粗纱的垂直间距设计为6~10mm，粗纱与接受器10的间距设计为5~8mm，将氮气7通过氮气管8通入纺丝液，氮气管8出口设计成三叶形，这样是为了保证纺制出的纳米纤维始终处于粗纱须条的正下方，当氮气7通入纺丝液后逐渐上升后在纺丝液表面形成气泡，当气泡膜破裂后形成无数滴破碎的纺丝液，纺丝液在高压静电的拉伸作用下便形成超细的纳米纤维，由于此时粗纱被退捻，须条之间有一定的间隔，参见图2所示，纳米纤维25便会均匀的集聚到须条内部常规纤维26的间隙中，其余的纳米纤维便聚集到接收器10上形成纳米纤维膜，因假捻器5形成的是假捻过程，须条走出假捻器5后又会被重新加上捻度，为了保证纳米纤维包缠后不至于粘附于纺纱零部件上，整个纳米纤维包缠部分处于烘箱环境中，使纳米纤维快速烘干，干燥后的纳米纤维完全被加捻嵌入纱体内部；嵌入了纳米纤维的粗纱体顺利通过导条辊12、集聚口13进入细纱的牵伸部分，经过后罗拉14、后胶辊15、中罗拉16、中胶辊17、前罗拉18和前胶辊19的牵伸，将粗纱条牵伸至所需要的细度，绕过导纱钩30，穿过钢领21上的钢丝圈22，依靠锭子24的旋转实现对细纱的加捻，并将细纱有规律的卷绕到细纱管23上，这样就形将纳米纤维25紧密的捻入常规纤维26之间，形成一种纳米纤维包缠纱，结构示意图见图3。

实施例一

开发一种聚丙烯腈纳米纤维包缠15.6tex纯棉纱的纺纱过程为：选取纯棉粗纱干定量为4.12g/10m，粗纱捻系数为73.76，将纯棉粗纱从粗纱管上退绕，假捻器沿逆时针方向旋转使纯棉粗纱的捻度退绕1/3，选择高压静电为20KV，纺丝液为8%的聚丙烯腈/二甲基甲酰胺溶液，纺丝槽的长度为20mm，宽度设计为6mm，矩形纺丝槽与粗纱的垂直间距设计为8mm，粗纱与接受器的间距设计为5mm，充入氮气，纺丝液形成的气泡破裂后在高压静电场的作用下拉伸成超细的聚丙烯腈纳米纤维，在假捻器的旋转退绕下聚丙烯腈纳米纤维会均匀的分布在纯棉粗纱体内棉纤维之间的间隙中，整个聚丙烯腈纳米纤维包缠环境在恒温设计为80℃的烘箱中，这样粗纱走过假捻器之后，干燥好的聚丙烯腈纳米纤维迅速的被捻入粗纱纱体内部，同时其余的聚丙烯腈纳米纤维被聚集到接收器上，走出烘箱后，沿着粗纱导条辊，进入集聚口后实现粗纱须条的牵伸，细纱捻系数设计为360，并完纯棉纱的卷绕工序，这样就形成了聚丙烯腈纳米纤维包缠的15.6tex纯棉纱。

实施例二

开发一种聚丙烯腈纳米纤维包缠32.6tex棉/天丝/黄麻45/35/20混纺纱的纺纱过程为：选取棉/天丝/黄麻粗纱干定量为4.68g/10m，粗纱捻系数为83.58，将棉/天丝/黄麻混纺粗纱从粗纱管上退绕，假捻器沿逆时针方向旋转使纯棉粗纱的捻度退绕2/5，选择高压静电为25KV，纺丝液为10%的聚丙烯腈/二甲基甲酰胺溶液，纺丝槽的长度为24mm，宽度设计为8mm，矩形纺丝槽与粗纱的垂直间距设计为6mm，粗纱与接受器的间距设计为6mm，充入氮气，纺丝液形成的气泡破裂后在高压静电场的作用下拉伸成超细的聚丙烯腈纳米纤维，在假捻器的旋转退绕下聚丙烯腈纳米纤维会均匀的分布在棉/天丝/黄麻粗纱混纺粗纱体内棉纤维、天丝及黄麻纤维之间的间隙中，整个聚丙烯腈纳米纤维包缠环境在恒温设计为85℃的烘箱中，这样粗纱走过假捻器之后，干燥好的聚丙烯腈纳米纤维迅速的被捻入粗纱纱体内部，同时其余的聚丙烯腈纳米纤维被聚集到接收器上，走出烘箱后，沿着粗纱导条辊，进入集聚口后实现粗纱须条的牵伸，细纱捻系数设计为390，并完成棉/天丝/黄麻45/35/20混纺纱卷绕工序，这样就形成了聚丙烯腈纳米纤维包缠的32.6tex棉/天丝/黄麻45/35/20混纺纱。

因此本装置可以适合不同品种的纱线进行纳米纤维的包缠，以实现纳米纤维的表面效应，在纳米纤维包缠纺纱的过程中，可以通过调节高压静电场的大小、矩形纺丝槽与粗纱的垂直间距、充入氮气量的速度及大小、烘箱的温度以及细纱捻系数的大小来控制纳米纤维在细纱表面的包缠效果。

Claims (6)

1.一种制备纳米纤维包缠纱的纺纱装置，其特征在于：包括粗纱喂入部分、纳米纤维包缠部分、烘燥部分、牵伸部分及加捻卷绕部分，所述粗纱喂入部分包括粗纱架、转动的设置在所述粗纱架上的粗纱管以及对所述粗纱管上粗纱松捻的假捻器；所述纳米纤维包缠部分为静电纺丝装置，该静电纺丝装置包括纺丝液容器以及接收器，所述纺丝液容器和接收器位于所述粗纱架和假捻器之间，所述粗纱从所述纺丝液容器和接收器之间通过；所述烘燥部分位于所述纳米纤维包缠部分与所述牵伸部分之间；所述牵伸部分包括集聚口、后罗拉、后胶辊、中罗拉、中胶辊、前罗拉以及前胶辊，所述后罗拉与后胶辊、中罗拉与中胶辊以及后罗拉与后胶辊依次形成后牵引、中牵引以及前牵引；所述加捻卷绕部分包括导纱钩、锭子、钢领以及钢丝圈，所述钢领固定在所述锭子上，在所述钢领上设置所述钢丝圈，所述导纱钩设置在所述钢领的上方。

2.根据权利要求1所述的纺纱装置，其特征在于：所述静电纺丝装置还包括深入所述纺丝液容器内的氮气管，该氮气管出口的形状为使静电纺丝装置产生的气泡沿着粗纱纵向进行排列的三叶形。

3.根据权利要求1或2所述的纺纱装置，其特征在于：所述烘燥部分为烘箱。

4.根据权利要求3所述的纺纱装置，其特征在于：在所述粗纱架上还设置有一粗纱支持器。

5.根据权利要求4所述的纺纱装置，其特征在于：所述纺丝液容器为纺丝槽，纺丝槽与粗纱的垂直间距为6~10mm，粗纱与接受器的间距为5~8mm。

6.根据权利要求5所述的纺纱装置，其特征在于：纺丝槽为矩形，矩形的长度为20~26mm，宽度设计为5~8mm。