一种新型纳米级静电摩擦纺纱装置.pdf

本发明涉及一种新型纳米级静电摩擦纺纱装置，包括喂入Ⅰ区、喂入Ⅱ区、一对摩擦辊，所述喂入Ⅰ区的纺纱输送方向为沿摩擦辊轴向，喂入Ⅱ区的纺纱输送方向为沿摩擦辊径向；所述喂入Ⅰ区与喂入Ⅱ区分别进行纱纤维集合体和静电纳米纤维的纺制与输送，并在一对同向转动的摩擦辊处进行汇合，经摩擦辊形成回转力矩使纱条回转，形成纳米纤维在外的包芯纱，或者形成纳米纤维在内的包芯纱，亦或者形成纳米纤维与纱纤维集合体在外，纳米纤维在内的包芯纱，最后被牵伸罗拉引出。本发明有效保证纱线结构紧密，不会因纳米纤维产生毛羽和条干问题；赋予纱线更好的吸湿性、吸油性和过滤性能；提高静电纺纳米纤维的利用率，扩大静电纺丝机的应用领域。

1.  一种新型纳米级静电摩擦纺纱装置，其特征在于:
包括喂入Ⅰ区、喂入Ⅱ区、一对摩擦辊，所述喂入Ⅰ区的纺纱输送方向为沿摩擦辊轴向，喂入Ⅱ区的纺纱输送方向为沿摩擦辊径向；
所述喂入Ⅰ区与喂入Ⅱ区分别进行纱纤维集合体和静电纳米纤维的纺制与输送，并在一对同向转动的摩擦辊处进行汇合，经摩擦辊形成回转力矩使纱条回转，形成纳米纤维在外的包芯纱，或者形成纳米纤维在内的包芯纱，亦或者形成纳米纤维与纱纤维集合体在外，纳米纤维在内的包芯纱，最后被牵伸罗拉引出。

2.  如权利要求1所述的新型纳米级静电摩擦纺纱装置，其特征在于:
喂入Ⅱ区包括依次对传统的纤维集合体(1)进行牵伸的牵伸机构，对纱线加捻的一对同向旋转的摩擦辊，摩擦辊一个为金属空心材质摩擦辊(5)，另一个为非金属空心材质摩擦辊(6)，金属实心摩擦棍(5)上方设置有制备纳米纤维的静电纺装置，静电纺装置包括金字塔型喷丝头(7)，料筒(8)、电源(9)；所述摩擦棍顶部设置有可输送气流的气流管(9)，向下挤压金字塔型喷丝头楔形糟内的纱线，同时非金属空心摩擦棍(6)抽气保证芯纱与纳米纤维能一同被吸附在楔形糟中；同向回转的摩擦棍，一只对纳米纤维须条产生向上的摩擦力，另一只对纳米纤维须条产生向下的摩擦力，从而形成回转力矩使纱条回转，纳米纤维包缠在芯纱上，形成包芯纱，最后被牵伸罗拉引出。

3.  如权利要求1所述的新型纳米级静电摩擦纺纱装置，其特征在于:在喂入Ⅰ区，设置静电纺纳米纤维纱装置，区间内部装置包括喇叭型接受器(11)、料筒(12)、金字塔型喷丝头(13)、静电发生器(14)、电动机(15)、链条(16)；纳米纤维喇叭形接收器(14)内部金属圆 环(17)接静电发生器(14)负极，金字塔型喷丝头(13)接静电发生器(14)正极，正负极之间形成电场对纳米纤维拉伸；以一定速度转动的电机(15)驱动用于纳米纤维收集的喇叭型接受器(11)，喇叭型接收器(11)旋转形成空气流，纳米纤维在电场力驱动下螺旋沉积在喇叭型接收器(11)的接收环(17)上，在气流的带动下已沉积的纳米纤维旋转加捻形成纳米纤维纱(18)，随后引入摩擦棍(19)楔形糟内；
在喂入Ⅱ区，纤维集合体熟条(20)等经牵伸机构的并合牵伸，其均匀度及纤维伸直度得到改善后，被分梳辊(21)梳理分解成单纤维状态，在分梳辊离心力和气流管(22)内气流的作用下脱离锯齿，纤维(23)向下落至两摩擦辊间的楔形糟内；
两种纤维相遇，同向回转的摩擦棍使纱条回转搓捻成纱，形成以纳米纤维为芯，传统纤维为皮的包芯纱。

4.  如权利要求1所述的新型纳米级静电摩擦纺纱装置，其特征在于:
在喂入Ⅰ区，喂入传统纤维，传统纤维熟条经四罗拉双皮圈牵伸装置沿轴向喂入摩擦棍加捻区，作为纱芯；
在喂入2区，纤维集合体熟条(20)在喂入分梳辊过程中，在熟条与气流管中间添加金属板(24)，熟条下方添加金字塔型喷丝头，金属板接负极，喷丝头接正极，正极与负极之间形成电场对喷丝头喷出的带电纳米纤维进行拉伸；
纳米纤维沉积在维集合体熟条(20)下方，最终随着熟条喂入分梳辊，在喂入Ⅱ区，纳米纤维与传统纤维同时存在，在分梳辊离心力和气流管内气流的作用下，多组分纤维脱离锯齿，在摩擦棍楔形糟做为皮层与喂入Ⅰ区送入的纤维熟条一同加捻，最终引出传统纤维为 芯，传统纤维与纳米纤维混合体为皮的包芯纱。

一种新型纳米级静电摩擦纺纱装置
技术领域
本发明涉及一种纺纱装置，尤其涉及一种纳米级静电摩擦纺纱装置，属于纺纱技术领域。
背景技术
摩擦纺纱是一种自由端纺纱，其纺纱原理是靠摩擦加捻纺制成的纱。传统的DⅡ型摩擦纺纱装置利用分梳辊将纤维开松成单纤维，然后用气流通过管道将纤维送到一对同向回转的摩擦辊中，由此产生加捻纺制成纱。DⅢ型摩擦纺纱机有两个喂入单元，一个提供纱芯，一个提供外包纤维，熟条经四罗拉双皮圈牵伸装置沿轴问喂入尘笼加捻区，作为纱芯；4-6根生条并列喂入三上二下罗拉牵伸机构，经一对直径相同的分梳辊梳理分解为单纤维后，经气流输送管进入两尘笼的楔形糟中，由尘笼搓捻包缠在纱芯上，形成包缠纱。成纱由引纱罗拉输出，经卷绕罗拉摩擦传动而制成筒子。摩擦纺制备的纱线经常用于地毯、清洁布、拖把、室内装饰等，这些领域通常需要纱线具有较高的吸湿性；
静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝并以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。但当静电纺丝技术应用到越来越多的领域史，静电纺制造效率低的缺点也随之体现出来。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是现有技术中静电纺丝制造效率低，应用领域受到了很大的限制。
本发明采取以下技术方案：
一种新型纳米级静电摩擦纺纱装置，其特征在于:包括喂入Ⅰ区、喂入Ⅱ区、一对摩擦辊，所述喂入Ⅰ区的纺纱输送方向为沿摩擦辊轴向，喂入Ⅱ区的纺纱输送方向为沿摩擦辊径向；所述喂入Ⅰ区与喂入Ⅱ区分别进行纱纤维集合体和静电纳米纤维的纺制与输送，并在一对同向转动的摩擦辊处进行汇合，经摩擦辊形成回转力矩使纱条回转，形成纳米纤维在外的包芯纱，或者形成纳米纤维在内的包芯纱，亦或者形成纳米纤维与纱纤维集合体在外，纳米纤维在内的包芯纱，最后被牵伸罗拉引出。
本技术方案的特点是：在摩擦棍加捻同时覆盖上一层纳米纤维，经过牵伸和加捻，有效保证纱线结构紧密，不会因纳米纤维产生毛羽和条干问题；赋予纱线更好的吸湿性、吸油性和过滤性能；提高静电纺纳米纤维的利用率，与传统摩擦纺纱方式结合扩大静电纺丝机的应用领域；由于纳米纤维大的比表面积而带来的高吸湿性，缓解传统摩擦纺纱过程中产生的毛边。
进一步的，喂入Ⅱ区包括依次对传统的纤维集合体1进行牵伸的牵伸机构，对纱线加捻的一对同向旋转的摩擦辊，摩擦辊一个为金属空心材质摩擦辊5，另一个为非金属空心材质摩擦辊6，金属实心摩擦棍5上方设置有制备纳米纤维的静电纺装置，静电纺装置包括金字塔型喷丝头7，料筒8、电源9；所述摩擦棍顶部设置有可输送气流的气流管9，向下挤压金字塔型喷丝头楔形糟内的纱线，同时非金属空心摩擦棍6抽气保证芯纱与纳米纤维能一同被吸附在楔形糟中；同向回转的摩擦棍，一只对纳米纤维须条产生向上的摩擦力，另一只对纳米纤维须条产生向下的摩擦力，从而形成回 转力矩使纱条回转，纳米纤维包缠在芯纱上，形成包芯纱，最后被牵伸罗拉引出。这种纳米纤维为皮层的包芯纱，使得纱线的吸湿性大大提高，纱线具有一定湿度后，不会产生太多的毛边，更便于加捻且加捻效果更好。
进一步的，在喂入Ⅰ区，设置静电纺纳米纤维纱装置，区间内部装置包括喇叭型接受器11、料筒12、金字塔型喷丝头13、静电发生器14、电动机15、链条16；纳米纤维喇叭形接收器14内部金属圆环17接静电发生器14负极，金字塔型喷丝头13接静电发生器14正极，正负极之间形成电场对纳米纤维拉伸；以一定速度转动的电机15驱动用于纳米纤维收集的喇叭型接受器11，喇叭型接收器11旋转形成空气流，纳米纤维在电场力驱动下螺旋沉积在喇叭型接收器11的接收环17上，在气流的带动下已沉积的纳米纤维旋转加捻形成纳米纤维纱18，随后引入摩擦棍19楔形糟内；在喂入Ⅱ区，纤维集合体熟条20等经牵伸机构的并合牵伸，其均匀度及纤维伸直度得到改善后，被分梳辊21梳理分解成单纤维状态，在分梳辊离心力和气流管22内气流的作用下脱离锯齿，纤维23向下落至两摩擦辊间的楔形糟内；两种纤维相遇，同向回转的摩擦棍使纱条回转搓捻成纱，形成以纳米纤维为芯，传统纤维为皮的包芯纱。
进一步的，在喂入Ⅰ区，喂入传统纤维，传统纤维熟条经四罗拉双皮圈牵伸装置沿轴向喂入摩擦棍加捻区，作为纱芯；在喂入2区，纤维集合体熟条20在喂入分梳辊过程中，在熟条与气流管中间添加金属板24，熟条下方添加金字塔型喷丝头，金属板接负极，喷丝头接正极，正极与负极之间形成电场对喷丝头喷出的带电纳米纤维进行拉伸；纳米纤维沉积在维集合体熟条20下方，最终随着熟条喂入分梳辊，在喂入Ⅱ区，纳米纤维与传统纤维同时存在，在分梳辊离心力和气流管内气流的作用下，多组分纤维脱离锯齿，在摩擦棍楔形糟做为皮层与喂入Ⅰ区送入的纤维熟条一同加捻， 最终引出传统纤维为芯，传统纤维与纳米纤维混合体为皮的包芯纱。增加了纱线吸湿性、吸油性和过滤性能等。
本发明具有以下有益效果：
1)将静电纺纱与摩擦纺纱进行了有机的结合，提升纺纱效率。
2)纺纱性能和效率均得到了很大提升。
3)扩大了静电纺纱的应用领域。
4)这种结合可以提高纱线的质量、扩大应用领域、提高纳米纤维用途和静电纺纤维利用率。
5)纳米纤维具有大的比表面积，吸湿性极好。因此利用摩擦纺制备的具有特殊蓬松结构的纱线，结合静电纺制备的纳米纤维，将大大扩展摩擦纺纱和静电纺丝的利用领域；纱线性将凸显更优异性能。
附图说明
图1为实施例一的工艺流程示意图。
图2为图1中静电纺部分示意图。
图3为实施例二的工艺流程示意图。
图4为实施例三的工艺流程示意图。
图5为图4静电纺部分示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
首先，限定喂入Ⅰ区和喂入Ⅱ区的定义。喂入Ⅰ区的纺纱输送方向为沿摩擦辊轴向，喂入Ⅱ区的纺纱输送方向为沿摩擦辊径向
实施例一：
参加图1-图2，一种新型纳米级静电摩擦纺纱装置，包括依次对纤维集合体1进行牵伸的牵伸机构，即四皮辊2四罗拉3双皮圈4，熟条沿轴问喂入摩擦棍加捻区，作为纱芯；对纱线加捻的摩擦棍，摩擦棍一个为金属实心材质5，一个为非金属空心材质6，可同时顺时针旋转，也可逆时针旋转；金属实心摩擦棍上方设置有制备纳米纤维的静电纺装置，包括金字塔型喷丝头7，料筒8、电压9；所述摩擦棍顶部设置有可输送气流的气流管9，向下挤压楔形糟内的纱线，同时非金属空心摩擦棍抽气保证芯纱与纳米纤维能一同被吸附在楔形糟中；同向回转的摩擦棍，一只对须条产生一个向上的摩擦力，另一只对须条产生一个向下的摩擦力，从而形成回转力矩使纱条回转，纳米纤维包缠在芯纱上，形成包芯纱；最后被牵伸罗拉引出。这种纳米纤维为皮层的包芯纱，使得纱线的吸湿性大大提高，纱线具有一定湿度后，不会产生太多的毛边，更便于加捻且加捻效果更好。
实施例二：
参见图3-图4，在喂入Ⅰ区，设置静电纺纳米纤维纱装置。区间内部装置包括喇叭型接受器11、料筒12、金字塔型喷丝头13、静电发生器14、电动机15、链条16；在此区间内，纳米纤维喇叭形接收器14内部金属圆环17接静电发生器14负极，金字塔型喷丝头13接静电发生器14正极，正负极之间形成电场对纳米纤维拉伸；以一定速度转动的电机15驱动用于纳米纤维收集的喇叭型接受器11，喇叭型接收器11旋转形成空气流，纳米纤维在电场力驱动下螺旋沉积在喇叭型接收器11的接收环17上，在气流的带动下已沉积的纳米纤维旋转加捻形成纳米纤维纱18，随后引入摩擦棍19楔形糟内。在喂入Ⅱ区，传统纤维集合体比如条子20等经牵伸机构的并 合牵伸，其均匀度及纤维伸直度得到改善后，被分梳辊21梳理分解成单纤维状态，在分梳辊离心力和气流管22内气流的作用下脱离锯齿，纤维23向下落至两摩擦辊间的楔形糟内。至此，两种纤维相遇，同向回转的摩擦棍使纱条回转搓捻成纱，形成以纳米纤维为芯，传统纤维为皮的包芯纱。
实施例三：
见图4和图5。在喂入Ⅰ区，喂入传统纤维，熟条经四罗拉双皮圈牵伸装置沿轴问喂入摩擦棍加捻区，作为纱芯；在喂入2区，熟条在喂入分梳辊过程中，在熟条与气流管中间添加进金属板24，熟条下方添加金字塔型喷丝头，金属板接负极，喷丝头接正极，正极与负极之间形成电场对喷丝头喷出的带电纳米纤维进行拉伸。但是由于熟条也在电场中间，因此纳米纤维实际沉积在熟条下方，最终随着熟条喂入分梳辊。金属板只是作为感应负极对纳米纤维拉伸，并不做接收器使用。因此在喂入Ⅱ区，既存在非纳米级别纤维，又存在纳米纤维。在分梳辊离心力和气流管内气流的作用下，多组分纤维脱离锯齿，在摩擦棍楔形糟做为皮层与喂入1区送入的熟条一同加捻。最终引出的包芯纱外层含有纳米纤维，增加了纱线吸湿性、吸油性和过滤性能等。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。