溶液喷射纺纳米纤维成纱装置的制作方法

本技术涉及纱线制备，尤其是涉及溶液喷射纺纳米纤维成纱装置。

背景技术：

1、与静电纺丝技术相比，溶液喷射纺是规模化制备纳米纤维的有效方法之一。该技术的基本原理是利用高速气流对溶液细流进行超细拉伸，并伴随着溶剂蒸发而固化为纳米纤维。溶液喷射纺丝技术制备得到的纤维更蓬松、工艺能耗低、生产效率高(其单针头纺丝速度可达到静电纺丝速度的10倍)、装置简单、生产操作安全灵活，更适合工业化生产。

2、现有技术中关于纳米纤维纱线的制备包括以下两种方式：

3、(1)将原有的网状收集器用一个旋转圆盘取代，利用纳米纤维在旋转圆盘上拉出有取向的纳米纤维纱线。

4、(2)在溶液喷射纺丝装置的基础上增设了一对平行辊作为接收装置，制备了有取向的聚丙烯腈(pan)纳米纤维纱线。

5、但上述两种方法均不能解决规模化连续制备纳米纤维纱线的难题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种溶液喷射纺纳米纤维成纱装置，以解决现有技术中无法规模化连续制备纳米纤维纱线的技术问题。

2、本实用新型提供一种溶液喷射纺纳米纤维成纱装置，包括纳米纤维生成机构、纤维束复合机构以及纱线收集机构，所述纳米纤维生成机构能够利用气流对纺丝液细流进行拉伸以获得纳米纤维束，所述纤维束复合机构设置在所述纳米纤维生成机构的出口端，所述纤维束复合机构接收来自所述纳米纤维生成机构生成的纳米纤维束并形成纳米纤维纱线，所述纱线收集机构用于对纳米纤维纱线进行卷绕收集；

3、其中，所述纤维束复合机构包括用于形成取向纳米纤维束的收集段和加捻取向纳米纤维束以形成取向纳米纤维纱线的加捻段，所述收集段呈锥筒状，且所述收集段的大口端朝向所述纳米纤维生成机构的出口端，所述收集段的小口端与所述加捻段连通。

4、进一步地，所述纳米纤维生成机包括溶液推送泵、第一高压气瓶和同轴针头，所述同轴针头的轴线与所述纤维束复合机构的轴线重合，所述同轴针头的内腔设有高速气流通道和纺丝液挤出通道，所述高速气流通道设置在所述纺丝液挤出通道的外圈并与所述第一高压气瓶连接，所述纺丝液挤出通道与所述溶液推送泵连接。

5、进一步地，还包括密闭箱体，所述同轴针头、所述纤维束复合机构以及所述纱线收集机构均设置在所述密闭箱体内。

6、进一步地，所述密闭箱体内设置有鼓风机构、加热系统以及尾气处理机构，并且在所述密闭箱体的外部设置有用于检测其内腔温湿度的监控机构。

7、进一步地，所述加捻段的外壁沿其圆周方向均匀布设有多个气流孔，所述气流孔倾斜设置，所述气流孔的进气口连接有第二高压气瓶，所述气流孔的轴线与水平线的夹角为30-45°。

8、进一步地，所述纱线收集机构包括卷绕收集辊，所述卷绕收集辊连接有用于驱动其沿轴线方向往复移动的自动纠偏机构。

9、进一步地，所述纤维束复合机构内穿设有引纱，所述纤维束复合机构接收来自所述纳米纤维生成机构生成的纳米纤维形成纳米纤维束并包裹在引纱上以形成纳米纤维纱线。

10、与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于：

11、(1)本实用新型利用高速气流对溶液细流进行超细拉伸，在牵伸过程中伴随着溶剂的蒸发从而将溶质固化，最终形成纳米纤维；纤维束复合机构中收集段锥筒状的结构有助于收集大量纳米纤维，借助纳米纤维生成机构喷射出的高速气流使纳米纤维顺着纱线收集装置内壁朝向纱线收集机构拉伸，保证纳米纤维一直维持在能够成纱的数量，纤维在气流作用力下牵伸，再加上在气流的作用力下加捻，纤维的整体取向度更好。

12、(2)本实用新型的溶液喷射纺成纱装置尺寸小，无传统纺纱工序中清梳联、并条、粗纱、细纱及附属设备；

13、(3)利用本实用新型提供的溶液喷射纺纳米纤维成纱装置制备的纳米纤维纱线比表面积大于传统纱线，纤维为纳米级别，直径范围为500-4000nm；并且纳米纤维纱线孔隙率高，体现在纳米纤维直径小，同等纱线支数情况下本项目产品的纤维根数更多，纤维间孔隙率更高，纱线结构更为蓬松，纱线强度也更高；

技术特征：

1.一种溶液喷射纺纳米纤维成纱装置，其特征在于，包括纳米纤维生成机构、纤维束复合机构(5)以及纱线收集机构(6)，所述纳米纤维生成机构能够利用气流对纺丝液细流进行拉伸以获得纳米纤维束，所述纤维束复合机构(5)设置在所述纳米纤维生成机构的出口端，所述纤维束复合机构(5)接收来自所述纳米纤维生成机构生成的纳米纤维束并形成纳米纤维纱线，所述纱线收集机构(6)用于对纳米纤维纱线进行卷绕收集；

2.根据权利要求1所述的溶液喷射纺纳米纤维成纱装置，其特征在于，所述纳米纤维生成机包括溶液推送泵(1)、第一高压气瓶(2)和同轴针头(4)，所述同轴针头(4)的轴线与所述纤维束复合机构(5)的轴线重合，所述同轴针头(4)的内腔设有高速气流通道(41)和纺丝液挤出通道(42)，所述高速气流通道(41)设置在所述纺丝液挤出通道(42)的外圈并与所述第一高压气瓶(2)连接，所述纺丝液挤出通道(42)与所述溶液推送泵(1)连接。

3.根据权利要求2所述的溶液喷射纺纳米纤维成纱装置，其特征在于，还包括密闭箱体(7)，所述同轴针头(4)、所述纤维束复合机构(5)以及所述纱线收集机构(6)均设置在所述密闭箱体(7)内。

4.根据权利要求3所述的溶液喷射纺纳米纤维成纱装置，其特征在于，所述密闭箱体(7)内设置有鼓风机构、加热系统以及尾气处理机构(8)，并且在所述密闭箱体(7)的外部设置有用于检测其内腔温湿度的监控机构。

5.根据权利要求2所述的溶液喷射纺纳米纤维成纱装置，其特征在于，所述加捻段的外壁沿其圆周方向均匀布设有多个气流孔(51)，所述气流孔(51)倾斜设置，所述气流孔(51)的进气口连接有第二高压气瓶(3)，所述气流孔(51)的轴线与水平线的夹角为30-45°。

6.根据权利要求1所述的溶液喷射纺纳米纤维成纱装置，其特征在于，所述纱线收集机构(6)包括卷绕收集辊，所述卷绕收集辊连接有用于驱动其沿轴线方向往复移动的自动纠偏机构。

7.根据权利要求1所述的溶液喷射纺纳米纤维成纱装置，其特征在于，所述纤维束复合机构(5)内穿设有引纱，所述纤维束复合机构(5)接收来自所述纳米纤维生成机构生成的纳米纤维形成纳米纤维束并包裹在引纱上以形成纳米纤维纱线。

技术总结本技术公开了一种溶液喷射纺纳米纤维成纱装置，涉及纱线技术领域，包括顺次布设的纳米纤维生成机构、纤维束复合机构以及纱线收集机构，所述纳米纤维生成机构能够利用气流对纺丝液细流进行拉伸以获得纳米纤维束，所述纤维束复合机构设置在所述纳米纤维生成机构的出口端，所述纤维束复合机构接收来自所述纳米纤维生成机构生成的纳米纤维束并形成纳米纤维纱线，所述纱线收集机构用于对纳米纤维纱线进行卷绕收集；通过上述装置制备的纳米纤维纱线具有尺寸小、比表面积大、孔隙率高、取向度好、抗拉强度大、结构蓬松、可实现大规模生产等特点。技术研发人员：谷志旗,王鹏,王双成,张鹏飞,杨静静受保护的技术使用者：江苏恒辉安防股份有限公司技术研发日：20230915技术公布日：2024/4/24