本發(fā)明屬于纖維材料紡絲技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種研究纖維材料離心紡絲實(shí)驗(yàn)條件的裝置，特別涉及一種能夠測(cè)定特定紡絲液最佳集絲半徑和最佳轉(zhuǎn)速的離心紡絲裝置。

技術(shù)背景：

離心紡絲是利用高速旋轉(zhuǎn)的裝置產(chǎn)生的離心力和剪切力將聚合物熔體或溶液在噴絲孔處克服原料粘度和表面張力甩出而形成纖維的過(guò)程，其彌補(bǔ)了拉伸法、相分離法、靜電紡絲法等傳統(tǒng)纖維生產(chǎn)方法難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用的弊端，可廣泛應(yīng)用于防護(hù)服、生物醫(yī)學(xué)制品、膜材料、過(guò)濾介質(zhì)、催化劑、電子產(chǎn)品、能源儲(chǔ)存和復(fù)合增強(qiáng)等材料的制備。在特定紡絲液離心紡絲研究過(guò)程中，噴絲孔的直徑和形狀，旋轉(zhuǎn)速度以及噴絲器與集絲器之間的距離(又稱(chēng)集絲半徑)是影響離心紡絲過(guò)程中纖維成絲的重要因素，在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中，需要做大量的研究得出不同集絲半徑和轉(zhuǎn)速對(duì)紡絲效果的影響。一般而言，對(duì)于特定的紡絲液，噴絲孔的直徑和形狀是固定的，噴絲器的最佳轉(zhuǎn)速可以通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)得出，然而在研究最佳集絲半徑時(shí)，需要不斷更換不同直徑的集絲器。現(xiàn)有的關(guān)于離心紡絲裝置的研究一般都集中在適合工業(yè)應(yīng)用的離心紡絲裝置，鮮有關(guān)于實(shí)驗(yàn)研究用的離心紡絲裝置。如中國(guó)專(zhuān)利CN2014101088679公開(kāi)了一種多功能離心紡絲設(shè)備，其包括儲(chǔ)液裝置、送液裝置、驅(qū)動(dòng)裝置以及集絲裝置，集絲裝置包括分布在噴絲裝置外圍部位的收集板及用于支撐收集板的支撐座，支撐座上設(shè)有若干條滑槽，收集板通過(guò)安裝在不同的滑槽上可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)收集板與外轉(zhuǎn)筒的相對(duì)距離，本發(fā)明的設(shè)計(jì)雖然可以實(shí)現(xiàn)不同集絲直徑的調(diào)節(jié)，然而實(shí)際操作過(guò)程中需要手動(dòng)調(diào)節(jié)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)集絲直徑的自動(dòng)更換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)一種研究用的離心紡絲裝置，解決現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)用離心紡絲裝置短缺，克服現(xiàn)有離心紡絲裝置在研究不同轉(zhuǎn)速和不同集絲半徑對(duì)成絲狀況影響時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的實(shí)驗(yàn)用離心紡絲裝置，包括噴絲器和集絲器；集絲器為等腰梯形圓桶且等腰梯形圓桶寬口向上，集絲器繞噴絲器環(huán)形設(shè)置且集絲器和噴絲器中心軸在同一條直線(xiàn)上，噴絲器繞中心軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)噴絲器相對(duì)集絲器上下運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明涉及的實(shí)驗(yàn)用離心紡絲裝置還包括控制器、升降裝置、傳動(dòng)軸和馬達(dá)，馬達(dá)和升降裝置底部均固定在底面上，馬達(dá)輸出軸通過(guò)傳動(dòng)軸與噴絲器底部固定連接，集絲器固定在升降裝置上，控制器分別與馬達(dá)和升降裝置電連接，控制器根據(jù)設(shè)定值控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和升降裝置的升降速度，帶動(dòng)噴絲器繞中心軸旋轉(zhuǎn)同時(shí)噴絲器相對(duì)集絲器上下運(yùn)動(dòng)。具體地，升降裝置為現(xiàn)有的升降速度可控的升降桿

或者，本發(fā)明涉及的實(shí)驗(yàn)用離心紡絲裝置還包括控制器、傳動(dòng)軸、馬達(dá)、支撐桿和升降套筒；支撐桿和馬達(dá)底部均固定在底面上，升降套筒頂部為一圓形平臺(tái)，馬達(dá)輸出軸連接傳動(dòng)軸一端，升降套筒與傳動(dòng)軸內(nèi)螺紋連接，噴絲器固定升降套筒頂部圓臺(tái)上，集絲器固定在支撐桿上，控制器與馬達(dá)電連接，控制器根據(jù)設(shè)定值控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，升降套筒和傳動(dòng)軸螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)噴絲器繞中心軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)噴絲器相對(duì)集絲器上下運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明涉及的集絲器表面母線(xiàn)方向上設(shè)有若干高度所在集絲器圓形截面半徑長(zhǎng)度組成的刻度線(xiàn)。

本發(fā)明涉及的集絲器通過(guò)夾緊裝置或卡箍固定在升降裝置上部，夾緊裝置包括兩個(gè)弧形鉗口、彈性防滑層、兩個(gè)連桿和夾緊件，弧形鉗口固定在連桿自由端，彈性防滑層設(shè)置在弧形鉗口內(nèi)側(cè)，弧形鉗口固定夾緊集絲器，夾緊件連接兩個(gè)連桿并調(diào)節(jié)連桿之間的開(kāi)度，夾緊件為加緊彈簧或由螺絲和螺桿組成

一種測(cè)定集絲半徑和轉(zhuǎn)速對(duì)紡絲影響的方法，采用上述實(shí)驗(yàn)用離心紡絲裝置，具體包括以下步驟：

(1)通過(guò)在控制器上設(shè)置馬達(dá)的固定轉(zhuǎn)速，進(jìn)而將噴絲器的旋轉(zhuǎn)速度固定，通過(guò)控制器控制將集絲器底部所在平面低于噴絲器上噴絲孔所在的旋轉(zhuǎn)平面；

(2)通過(guò)控制器設(shè)定集絲器和噴絲器相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間，速度×?xí)r間≤集絲器高，噴絲器固定緩慢向下移動(dòng)集絲器或集絲器固定緩慢向上移動(dòng)噴絲器，直至集絲器的頂部所在平面高于噴絲孔的旋轉(zhuǎn)平面，過(guò)程中通過(guò)集絲器搜集到的成絲情況調(diào)節(jié)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；

(3)取下集絲器上的成絲，沿集絲器母線(xiàn)方向取條形樣品，通過(guò)SEM(掃描電子顯微鏡)測(cè)試成絲效果，確定成絲效果較好的點(diǎn)，通過(guò)刻度線(xiàn)獲得該點(diǎn)在集絲狀態(tài)下距離噴絲器的距離，即最佳集絲半徑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)在研究不同轉(zhuǎn)速和不同集絲半徑對(duì)成絲狀況影響時(shí)的自動(dòng)化控制，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，特別適用于離心紡絲的研究過(guò)程中。

附圖說(shuō)明：

圖1為實(shí)施例1涉及的實(shí)驗(yàn)用離心紡絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例2涉及的實(shí)驗(yàn)用離心紡絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實(shí)施例1涉及夾緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為實(shí)施例2涉及夾緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明涉及帶刻度的集絲器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

實(shí)施例1：

如圖1所示，本實(shí)施例涉及的實(shí)驗(yàn)用離心紡絲裝置，包括噴絲器2、集絲器3、升降裝置4、控制器5、傳動(dòng)軸6、馬達(dá)7和夾緊裝置8；馬達(dá)7和升降裝置4底部均固定在底面1上，馬達(dá)7輸出軸通過(guò)傳動(dòng)軸6與噴絲器2底部固定連接，集絲器3為等腰梯形圓桶且等腰梯形圓桶寬口向上，集絲器3繞噴絲器2環(huán)形設(shè)置且集絲器3和噴絲器2中心軸在同一條直線(xiàn)上，集絲器3固定在升降裝置4上，控制器5分別與馬達(dá)7和升降裝置4電連接，控制器5根據(jù)設(shè)定值控制馬達(dá)7的轉(zhuǎn)速和升降裝置4的升降速度，帶動(dòng)噴絲器2繞中心軸旋轉(zhuǎn)同時(shí)噴絲器3相對(duì)集絲器3上下運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)施例涉及的集絲器3表面母線(xiàn)方向上設(shè)有若干高度所在集絲器圓形截面半徑長(zhǎng)度組成的刻度線(xiàn)，升降裝置4為現(xiàn)有的升降速度可控的升降桿。

本實(shí)施例涉及的集絲器3通過(guò)夾緊裝置8或卡箍固定在升降裝置4上部，夾緊裝置8包括兩個(gè)弧形鉗口9、彈性防滑層10、兩個(gè)連桿11和加緊彈簧12，弧形鉗口9固定在連桿11自由端，彈性防滑層10設(shè)置在弧形鉗口9內(nèi)側(cè)，弧形鉗口9固定夾緊集絲器3，加緊彈簧12連接兩個(gè)連桿11并調(diào)節(jié)連桿11之間的開(kāi)度，加緊彈簧12為夾緊件。

實(shí)施例2：

如圖1所示，本實(shí)施例涉及的實(shí)驗(yàn)用離心紡絲裝置，包括噴絲器2、集絲器3、控制器5、傳動(dòng)軸6、馬達(dá)7、夾緊裝置8、支撐桿13和升降套筒4′；支撐桿13和馬達(dá)7底部均固定在底面1上，集絲器3為等腰梯形圓桶且等腰梯形圓桶寬口向上，升降套筒4′頂部為一圓形平臺(tái)，馬達(dá)7輸出軸連接傳動(dòng)軸6一端，升降套筒4′與傳動(dòng)軸6內(nèi)螺紋連接，噴絲器2固定升降套筒4′頂部圓臺(tái)上，集絲器3繞噴絲器2環(huán)形設(shè)置且集絲器3和噴絲器2中心軸在同一條直線(xiàn)上，集絲器3固定在支撐桿13上，控制器5與馬達(dá)7電連接，控制器5根據(jù)設(shè)定值控制馬達(dá)7的轉(zhuǎn)速，升降套筒4′和傳動(dòng)軸6螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)噴絲器2繞中心軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)噴絲器2相對(duì)集絲器3上下運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)施例涉及的集絲器3表面母線(xiàn)方向上設(shè)有若干高度所在集絲器圓形截面半徑長(zhǎng)度組成的刻度線(xiàn)。

本實(shí)施例涉及的集絲器3通過(guò)夾緊裝置8或卡箍固定在支撐桿13上，夾緊裝置8包括兩個(gè)弧形鉗口9、彈性防滑層10、兩個(gè)連桿11和由螺絲和螺桿組成的夾緊件12′，弧形鉗口9固定在連桿11自由端，彈性防滑層10設(shè)置在弧形鉗口9內(nèi)側(cè)，弧形鉗口9固定夾緊集絲器3，夾緊件12′連接兩個(gè)連桿11并調(diào)節(jié)連桿11之間的開(kāi)度。

一種測(cè)定集絲半徑和轉(zhuǎn)速對(duì)紡絲影響的方法，采用上述實(shí)施例1或2實(shí)驗(yàn)用離心紡絲裝置，具體包括以下步驟：

(1)通過(guò)在控制器5上設(shè)置馬達(dá)7的固定轉(zhuǎn)速，進(jìn)而將噴絲器2的旋轉(zhuǎn)速度固定，通過(guò)控制器5控制將集絲器3底部所在平面低于噴絲器2上噴絲孔所在的旋轉(zhuǎn)平面；

(2)通過(guò)控制器5設(shè)定集絲器3和噴絲器2相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間，速度×?xí)r間≤集絲器高，噴絲器2固定緩慢向下移動(dòng)集絲器3或集絲器3固定緩慢向上移動(dòng)噴絲器2，直至集絲器3的頂部所在平面高于噴絲孔的旋轉(zhuǎn)平面，過(guò)程中通過(guò)集絲器3搜集到的成絲情況調(diào)節(jié)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；

(3)取下集絲器3上的成絲，沿集絲器3母線(xiàn)方向取條形樣品，通過(guò)SEM等測(cè)試成絲效果，確定成絲效果較好的點(diǎn)，通過(guò)刻度線(xiàn)獲得該點(diǎn)在集絲狀態(tài)下距離噴絲器2的距離，即最佳集絲半徑。