一種新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的每一個牽伸上，從粗紗筒退繞下來的短纖維粗紗，經(jīng)過靜電紡絲區(qū)間；靜電紡絲區(qū)間內(nèi)部包括喇叭型接收器、料筒、若干金字塔形噴絲頭、靜電發(fā)生器、喇叭型接收器動力機(jī)構(gòu)；喇叭形接收器接靜電發(fā)生器負(fù)極，金字塔形噴絲頭接靜電發(fā)生器正極，正負(fù)極之間形成電場對納米纖維B拉伸；喇叭型接收器旋轉(zhuǎn)形成空氣流，納米纖維B在電場力驅(qū)動下螺旋沉積在喇叭型接收器的接收環(huán)上，在氣流的帶動下已沉積的納米纖維B束以與流經(jīng)喇叭型接收器的粗紗A并合；粗紗A帶動納米纖維B進(jìn)入后置的喇叭型導(dǎo)紗器，經(jīng)過若干個羅拉皮輥組構(gòu)成的牽伸區(qū)進(jìn)行牽伸加捻，最后經(jīng)導(dǎo)紗鉤穿過鋼絲圈，卷繞在細(xì)紗筒上。
【專利說明】
一種新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種紡織裝置和方法，尤其涉及一種喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]納米纖維從狹義上講是指直徑于Inm到10nm之間的纖維，當(dāng)纖維直徑進(jìn)入納米級別時，相應(yīng)的材料會表現(xiàn)出多種驚人的特性。如將納米纖維植入織物表面，可形成一層穩(wěn)定的氣體薄膜，制成雙疏性界面織物，既可防水，又可防油、防污；用納米纖維制成的高級防護(hù)服，其織物多孔且有膜，不僅能使空氣透過，具可呼吸性，還能擋風(fēng)和過濾微細(xì)粒子，對氣溶膠有阻擋性，可防生化武器及有毒物質(zhì)。此外，納米纖維還可用于化工、醫(yī)藥等產(chǎn)品的提純、過濾等。
[0003]靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維材料是近十幾年來世界材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最重要的學(xué)術(shù)與技術(shù)活動之一。靜電紡絲并以其制造裝置簡單、紡絲成本低廉、可紡物質(zhì)種類繁多、工藝可控等優(yōu)點(diǎn)，已成為有效制備納米纖維材料的主要途徑之一。但當(dāng)靜電紡絲技術(shù)應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域史，靜電紡制造效率低的缺點(diǎn)也隨之體現(xiàn)出來。因此，很多學(xué)者在噴絲頭的開發(fā)上做了大量研究。但將靜電紡絲技術(shù)與傳統(tǒng)紡紗技術(shù)結(jié)合來研究的案例很少。這種結(jié)合可以提高紗線的質(zhì)量、擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域、提高納米纖維用途和靜電紡纖維利用率。
[0004]環(huán)錠紡紗主要以短纖維為原料，如需制備具有特種性能比如吸水吸油性好的紗線只能通過改變纖維原料或者后整理。如若在成紗過程中加入靜電紡絲的納米纖維，環(huán)錠紡紗線性將凸顯更優(yōu)異性能，但目前現(xiàn)有技術(shù)缺乏相應(yīng)的技術(shù)，難以獲得良好性能的面料。
【背景技術(shù)】
[0005]
[0006]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是:如何將靜電紡絲與環(huán)錠紡紗相結(jié)合，提供一種性能更優(yōu)的紡織面料。
[0007]本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0008]—種新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的每一個牽伸上，從粗紗筒退繞下來的短纖維粗紗，經(jīng)過一個介于喂入羅拉4和粗紗吊架I之間的與外界絕緣的靜電紡絲區(qū)間19 ;靜電紡絲區(qū)間內(nèi)部裝置包括喇叭型接收器2、料筒11、若干金字塔形噴絲頭12、靜電發(fā)生器13、喇叭型接收器動力機(jī)構(gòu)；在此區(qū)間內(nèi)，金字塔形噴絲頭12為I個或多個，喇叭形接收器2接靜電發(fā)生器13負(fù)極，金字塔形噴絲頭12接靜電發(fā)生器13正極，正負(fù)極之間形成電場對納米纖維B拉伸；以一定速度喇叭型接收器動力機(jī)構(gòu)驅(qū)動喇叭型接收器2轉(zhuǎn)動，喇叭型接收器2旋轉(zhuǎn)形成空氣流，納米纖維B在電場力驅(qū)動下螺旋沉積在喇叭型接收器2的接收環(huán)20上，在氣流的帶動下已沉積的納米纖維B束以與流經(jīng)喇叭型接收器2的粗紗A并合；粗紗A帶動納米纖維B進(jìn)入后置的喇叭型導(dǎo)紗器3，經(jīng)過若干個羅拉皮輥組構(gòu)成的牽伸區(qū)進(jìn)行牽伸加捻，最后經(jīng)導(dǎo)紗鉤16穿過鋼絲圈，卷繞在細(xì)紗筒17上。
[0009]進(jìn)一步的，所述金字塔形噴絲頭12呈錐形分布在喇叭形接收器2后部周圍。更進(jìn)一步的，金字塔形噴絲頭12須在對稱位置放置多個，且豎直放置，噴絲頭中心正對喇叭口。
[0010]進(jìn)一步的，所述喇叭型接收器動力機(jī)構(gòu)為電動機(jī)14和鏈條15。
[0011]進(jìn)一步的，所述羅拉皮輥組包括喂入羅拉4、喂入皮輥5 ;中羅拉6、中皮輥；前羅拉
9、前皮輥10。
[0012]更進(jìn)一步的，喇叭型接收器2是聚四氟一些類絕緣材料，內(nèi)邊緣口附著金屬材料的接收環(huán)20。
[0013]更進(jìn)一步的，金字塔形噴絲頭為一層層階梯疊加狀，接線柱22接靜電發(fā)生器正極，溶液在料筒擠壓下經(jīng)過中心通道23，到達(dá)噴絲頭內(nèi)部收集槽21，在每層階梯邊緣上開有噴絲孔24，紡絲液從一個個噴絲孔24中被擠壓出，經(jīng)過靜電壓拉伸形成納米纖維。
[0014]再進(jìn)一步的，喇叭型接收器口徑比金字塔形噴絲頭口徑大，喇叭口朝下放置，傾斜角度〈30°。
[0015]更進(jìn)一步的，粗紗在正中央，4個金字塔形噴絲頭需圍繞粗紗，在喇叭型接收器下方豎直放置，噴絲頭與接收器之間距離控制在20cm以內(nèi)；金字塔形噴絲頭加高壓后，大量的納米纖維噴向收集喇叭口，隨著喇叭口的旋轉(zhuǎn)，周圍空氣帶動納米纖維旋轉(zhuǎn)包覆在粗砂周圍，形成短暫的皮芯結(jié)構(gòu)；隨著紗線進(jìn)入喇叭口開始牽伸，皮芯結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化，納米纖維逐漸內(nèi)移，形成內(nèi)外轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)紗線。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:
[0017]I)在喂入?yún)^(qū)添加納米纖維，經(jīng)過牽伸和加捻，有效保證紗線結(jié)構(gòu)緊密，不會因納米纖維產(chǎn)生毛羽和條干的問題；
[0018]2)粗紗覆蓋的一層納米纖維經(jīng)過牽伸和加捻使紗線產(chǎn)生內(nèi)外轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)，紗線更致密；
[0019]3)賦予紗線更好的吸濕性、吸油性和過濾性能；
[0020]4)提高靜電紡納米纖維的利用率，與傳統(tǒng)紡紗方式結(jié)合擴(kuò)大靜電紡絲機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域；
[0021]5)由于納米纖維大的表面積而帶來的高吸濕性，緩解傳統(tǒng)紡紗過程中靜電帶來的飛花和斷頭。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的工藝流程不意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明的喇叭型接收器的示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明的金字塔型噴絲頭示意圖。
[0025]圖4為本發(fā)明金字塔型噴絲頭俯視圖。
[0026]圖5為本發(fā)明的靜電紡絲部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為本發(fā)明的紗線牽伸變化示意圖。
[0028]圖7為本發(fā)明紗線縱向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖8為本發(fā)明紗線橫截面變化示意圖。
[0030]圖中，1.粗紗吊架，2.喇叭型接收器，3.喇叭型導(dǎo)紗器，4.喂入羅拉，5.喂入皮輥，6.中羅拉，7.中皮輥，8.皮圈，9.前羅拉，10.前皮輥，11.料筒，12.金字塔形噴絲頭，13.靜電發(fā)生器，14.電機(jī)，15.鏈條，16.導(dǎo)紗鉤，17.細(xì)紗筒，18.鋼絲圈，19.靜電紡絲區(qū)間，20.金屬材料的接收環(huán)，21.收集槽，22.接線柱，23.中心通道，24.噴絲孔。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0032]參見附圖1，在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的每一個牽伸上，從粗紗筒退繞下來的短纖維粗紗，經(jīng)過一個介于喂入羅拉5和粗紗吊架I之間的靜電紡絲區(qū)間19，區(qū)間內(nèi)部裝置包括喇叭型接收器2、料筒11、金字塔型噴絲頭12、靜電發(fā)生器13、電動機(jī)14、鏈條15 ;在此區(qū)間內(nèi)，納米纖維喇叭形接收器2內(nèi)部金屬圓環(huán)接靜電發(fā)生器13負(fù)極，金字塔型噴絲頭12接靜電發(fā)生器13正極，正負(fù)極之間形成電場對納米纖維B拉伸；以一定速度轉(zhuǎn)動的電機(jī)14驅(qū)動用于納米纖維B收集的喇叭型接收器2，喇叭型接收器2旋轉(zhuǎn)形成空氣流，納米纖維B在電場力驅(qū)動下螺旋沉積在喇叭型接收器2的接收環(huán)20上，在氣流的帶動下已沉積的納米纖維B束以與流經(jīng)喇叭型接收器2的粗紗A并合；粗紗A帶動納米纖維B進(jìn)入后置的喇叭型導(dǎo)紗器3，經(jīng)過后羅拉4、后皮輥5、中羅拉6、中皮輥7、皮圈8、前羅拉9、前皮輥10組成的牽伸區(qū)進(jìn)行牽伸加捻，最后經(jīng)導(dǎo)紗鉤16穿過鋼絲圈18，卷繞在細(xì)紗筒17上。
[0033]參見圖2。喇叭型接收器2為聚四氟乙烯、塑料類絕緣材質(zhì)材質(zhì)，在喇叭口內(nèi)部邊緣上附著上金屬環(huán)20。以保證金屬環(huán)20與金字塔型噴絲頭之間形成電場，同時噴絲方向為喇叭型接收器內(nèi)部。
[0034]參見圖3-8。金字塔型噴絲頭為一層層階梯狀，如圖3所示，接線柱22接靜電發(fā)生器正極，溶液在料筒擠壓下經(jīng)過中心通道23，到達(dá)噴絲頭內(nèi)部收集槽21。在每層階梯邊緣上開有噴絲孔24，如圖4所示，紡絲液從一個個噴絲孔中被擠壓出，經(jīng)過靜電壓拉伸形成納米纖維。喇叭型接收器口徑需比金字塔型噴絲頭口徑大，喇叭口朝下放置，可傾斜一定角度(〈30° )。粗紗在正中央，4個金字塔型噴絲頭需圍繞粗紗，在喇叭型接收器下方豎直放置，噴絲頭與接收器之間距離控制在20cm以內(nèi)，如圖5所示。金字塔型噴絲頭加高壓后，大量的納米纖維噴向收集喇叭口，隨著喇叭口的旋轉(zhuǎn)，周圍空氣帶動納米纖維旋轉(zhuǎn)包覆在粗砂周圍，形成短暫的皮芯結(jié)構(gòu)；隨著紗線進(jìn)入喇叭口開始牽伸，皮芯結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化，納米纖維逐漸內(nèi)移，形成內(nèi)外轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)紗線如圖6-8所示。當(dāng)然，如果工藝參數(shù)不當(dāng)，可能會出現(xiàn)納米纖維停留粗紗表面形成毛羽等，但由于是納米級別纖維，影響不大?？傮w上紗線的條干、吸濕性等有所提升。
[0035]本發(fā)明可應(yīng)用于棉紡、毛紡、麻紡等于各種化纖混紡、化纖與化纖混紡等工藝流程。即粗紗可以是棉、毛、麻等天然纖維素纖維以及化學(xué)纖維的粗紗，納米纖維是可用靜電紡紡成的纖維；納米纖維通過在不同噴絲頭里注入不同原料可以放置不同的納米纖維，即納米纖維也可以是多變的；粗紗和納米纖維可以是同種原料或者不同種原料；喂入的粗紗可是長絲也可以是短纖維。
[0036]本發(fā)明還可以通過改變靜電紡裝置放置位置、改變噴絲頭的個數(shù)、改變噴絲頭形狀、改變喂入粗砂的根數(shù)等調(diào)整工藝。
[0037]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明做各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0038]實施例1:
[0039]下面采用氨綸粗紗與聚砜酰胺納米纖維混紡。設(shè)置總牽伸倍數(shù)38倍，錠速為11000r/min，2.3mm寬邊綱領(lǐng)，靜電壓28KV，纖維收集喇叭轉(zhuǎn)速100r/min，紡絲距離15mm。溫度30°C，濕度40% RH。一根氨綸粗紗從粗紗管退繞下來，在靜電紡區(qū)域連續(xù)覆蓋上一層聚砜酰胺納米纖維，進(jìn)入喇叭口、后羅拉、后皮輥開始牽伸，然后經(jīng)過中羅拉、中皮輥、前羅拉、前皮輥之后加捻，最終經(jīng)過導(dǎo)紗鉤卷繞在細(xì)紗筒上。這樣增加了氨綸的吸濕性，耐熱穩(wěn)定性；聚砜酰胺纖維的強(qiáng)力。
[0040]實施例2:
[0041]下面采用棉粗紗與棉纖維素納米纖維混紡。設(shè)置總牽伸倍數(shù)39倍，Z捻，錠速為14000r/min，3mm寬邊綱領(lǐng)，靜電壓26KV，纖維收集喇叭轉(zhuǎn)速100r/min，紡絲距離15mm，溫度30°C，濕度 40% RH。
[0042]一根棉粗紗從粗紗管退繞下來，在靜電紡區(qū)域連續(xù)覆蓋上一層棉纖維素納米纖維，進(jìn)入喇叭口、后羅拉、后皮輥開始牽伸，然后經(jīng)過中羅拉、中皮輥、前羅拉、前皮輥之后加捻，最終經(jīng)過導(dǎo)紗鉤卷繞在細(xì)紗筒上。這樣增加了棉的吸濕性、抗菌性，擴(kuò)大了纖維素在生物醫(yī)藥領(lǐng)域方面的應(yīng)用。
【主權(quán)項】
1.一種新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，其特征在于: 在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的每一個牽繩上，從粗紗筒退繞下來的短纖維粗紗，經(jīng)過一個介于喂入羅拉⑷和粗紗吊架⑴之間的與外界絕緣的靜電紡絲區(qū)間(19); 靜電紡絲區(qū)間內(nèi)部裝置包括喇叭型接收器(2)、料筒(11)、若干金字塔形噴絲頭(12)、靜電發(fā)生器(13)、喇叭型接收器動力機(jī)構(gòu)； 在此區(qū)間內(nèi)，金字塔形噴絲頭(12)為I個或多個，喇叭形接收器(2)接靜電發(fā)生器(13)負(fù)極，金字塔形噴絲頭(12)接靜電發(fā)生器(13)正極，正負(fù)極之間形成電場對納米纖維B拉伸；以一定速度喇叭型接收器動力機(jī)構(gòu)驅(qū)動喇叭型接收器(2)轉(zhuǎn)動，喇叭型接收器(2)旋轉(zhuǎn)形成空氣流，納米纖維B在電場力驅(qū)動下螺旋沉積在喇叭型接收器(2)的接收環(huán)(20)上，在氣流的帶動下已沉積的納米纖維B束以與流經(jīng)喇叭型接收器(2)的粗紗A并合；粗紗A帶動納米纖維B進(jìn)入后置的喇叭型導(dǎo)紗器(3)，經(jīng)過若干個羅拉皮輥組構(gòu)成的牽伸區(qū)進(jìn)行牽伸加捻，最后經(jīng)導(dǎo)紗鉤(16)穿過鋼絲圈，卷繞在細(xì)紗筒(17)上。2.如權(quán)利要求1所述的新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，其特征在于:所述金字塔形噴絲頭(12)呈錐形分布在喇叭形接收器(2)后部周圍。3.如權(quán)利要求2所述的新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，其特征在于:金字塔形噴絲頭(12)須在對稱位置放置多個，且豎直放置，噴絲頭中心正對喇叭口。4.如權(quán)利要求1所述的新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，其特征在于:所述喇叭型接收器動力機(jī)構(gòu)為電動機(jī)(14)和鏈條(15)。5.如權(quán)利要求1所述的新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，其特征在于:所述羅拉皮輥組包括喂入羅拉⑷、喂入皮輥(5)沖羅拉(6)、中皮輥；前羅拉(9)、前皮輥(10)。6.如權(quán)利要求1或2所述的新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，其特征在于:喇叭型接收器(2)是聚四氟乙烯類絕緣材料，內(nèi)邊緣口附著金屬材料的接收環(huán)(20)。7.如權(quán)利要求1或2所述的新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，其特征在于:金字塔形噴絲頭為一層層階梯疊加狀，接線柱(22)接靜電發(fā)生器正極，溶液在料筒擠壓下經(jīng)過中心通道(23)，到達(dá)每層溶液收集槽(21)，在每層階梯邊緣上開有噴絲孔(24)，紡絲液從一個個噴絲孔(24)中被擠壓出，經(jīng)過靜電壓拉伸形成納米纖維。8.如權(quán)利要求7所述的新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，其特征在于:喇叭型接收器口徑比金字塔形噴絲頭口徑大，喇叭口朝下放置，傾斜角度〈30 °。9.如權(quán)利要求1或2所述的新型喂入式納米級靜電環(huán)錠紡紗方法，其特征在于:粗紗在正中央，4個金字塔形噴絲頭需圍繞粗紗，在喇叭型接收器下方豎直放置，噴絲頭與接收器之間距離控制在20cm以內(nèi)；金字塔形噴絲頭加高壓后，大量的納米纖維噴向收集喇叭口，隨著喇叭口的旋轉(zhuǎn)，周圍空氣帶動納米纖維旋轉(zhuǎn)包覆在粗砂周圍，形成短暫的皮芯結(jié)構(gòu)；隨著紗線進(jìn)入喇叭口開始牽伸，皮芯結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化，納米纖維逐漸內(nèi)移，形成內(nèi)外轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)紗線。
【文檔編號】D02G3/36GK105839201SQ201510017367
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月14日
【發(fā)明人】辛斌杰, 奚桐
【申請人】上海工程技術(shù)大學(xué)