一种平面接收式离心纺装置的制作方法

本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种平面接收式离心纺装置。

背景技术：

离心纺是一种能够同时适用于溶液纺和熔融纺的新型纺丝技术。离心纺在纺丝过程中，通过高速旋转的喷丝器所产生的离心力将喷丝器内部的纺丝溶液由微孔射出并形成细长纤维，其可制备的材料包括无机材料与高聚物材料，结合离心纺的产量高的特点及其纤维制品的优势，其制备的纤维产品并可应用于生物医药、空气过滤、能源等领域。

目前对于离心纺丝来说，其纤维的成型机理已经被深入研究，而待解决的存在的技术问题在于如何实现离心纺连续大批量生产；首先是离心纺的供料及收集方式的改进，传统的离心纺供料系统为半连续供料系统，即每次进行离心纺实验时，通过注射器将纺丝溶液输入至喷丝器的储液腔体中，纺丝过程为非连续方式；对于收集方式，传统的环形收集方式不能实现批量生产；其次，则是关于离心纺的产量的提升，虽然作为新型纺丝技术来说，其产量明显优静电纺，但是与传统的纺丝技术产量还是较低，因此喷丝器的设计及纺丝连续供料及收集方式是产业化研究的方向。

例如，申请号为cn201610424908.4的发明专利提供了一种二氧化钛/聚丙烯睛(tio2/pan)微/纳米纤维膜的离心纺丝制备方法，其提出的离心纺设备包括，电机、纺丝头和收集棒；纺丝头安装在电机的转轴顶部并由电机带动转动，纺丝头内具有容纳纺丝溶液的空腔，纺丝头顶部设有注液口，纺丝头侧壁设有与所述空腔连通的喷丝孔，收集棒围绕纺丝头一圈设置。离心纺丝时，纺丝头由电机带动转动，纺丝溶液从纺丝头的喷丝孔中喷出，在喷丝孔与收集棒之间运动得到拉伸，同时溶剂挥发，形成纤维，通过收集棒接收得到纤维膜；此种收集方式将纺丝固定在收集棒之间，获得的纤维为不连续的短纤，效率低，无法实现连续生产。

申请号为cn201820388681.7的专利提供了一种离心静电纺丝装置，包括包括离心纺丝喷头、设置于所述离复丝喷头上方的接收装置、驱动所述离心纺丝喷头的驱动机构以及用于使所述离心纺丝喷头和接收装置之间形成纺丝溶液所需静电场的供电装置，所述离心纺丝喷头圆周径向间隔设有若干个出丝孔，所述离心纺丝喷头与纺丝溶液输送装置相连；此装置中接收装置设在离心纺丝喷头的上方并且接地，在离心力和电场力作用下拉伸从离心纺丝喷头的纺丝射流，此种静电方式不但不能实现连续生成，而且存在能耗过大、操作性低、安全系数低的问题。

技术实现要素：

针对现有离心纺生产技术存在的不足，本发明旨在提供一种平面接收式离心纺装置，本发明在喷丝器下方设置连续移动的收集带，调整合适的高度后，喷丝器在高速旋转时喷出的纺丝溶液瞬间形成纤维，并呈螺旋线下降收集于收集带上，最终形成连续不断的离心纺纤维网。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种平面接收式离心纺装置，包括供料装置、纺丝装置和收集装置；所述纺丝装置设置于所述收集装置上方，所述收集装置表面形成有负压，负压将附着在所述收集装置表面的离心纺纤维网吸附在所述收集装置上。

所述纺丝装置包括至少一套配置有喷丝装置的纺丝单元，可根据对离心纺纤维网的厚度要求，选择纺丝单元的个数。

所述喷丝装置包括缓存罐、导料管和喷丝器，所述导料管上端伸入所述缓存罐内，下端插入喷丝器内，所述缓存罐内的纺丝溶液通过导料管进入喷丝器内。

所述纺丝单元包括固定安装在机架上的横移装置，所述喷丝装置对称安装在横移装置两侧；所述横移装置驱动所述喷丝装置在所述收集装置上方做水平往复运动。

所述横移装置包括固定支架、安装在固定支架上的横移运动单元和横移支杆；所述固定支架两端安装在机架上；所述横移运动单元的滑块上安装有安装板；所述横移支杆安装在所述安装板上，所述横移运动单元通过安装板带动所述横移支杆做水平往复运动。

进一步地，两套所述喷丝装置分别安装在两根横移支杆两端。

所述喷丝装置还包括空心轴；所述导料管设置在空心轴的中心孔内，与所述中心孔不接触；所述喷丝器固定安装在所述空心轴下端。

所述缓存罐上还加工有凹槽，并在凹槽上安装有钢化玻璃板，便于人工观察料位情况。

为了使喷丝器高速旋转，所述喷丝装置还包括电机、主动带轮、从动带轮和同步带；所述电机的输出轴连接所述主动带轮；所述从动带轮与空心轴连接；所述同步带套在所述主动带轮和所述从动带轮上。

所述喷丝装置还包括缓存罐支架、直流电机支架和支撑板；所述缓存罐支架和直流电机支架均固定在所述支撑板上。

为了调整所述喷丝器的高度，以保证喷丝器与收集装置之间的合理距离，所述喷丝装置还包括调节丝杆、螺母、调节板、导杆和基板；所述调节丝杆通过轴承座安装在所述调节板上，并与安装在所述调节板上的所述螺母配合，所述导杆的上端与所述调节板连接，下端贯穿所述基板并安装在所述支撑板上。

所述喷丝装置还包括直线轴承，所述直线轴承固定安装在所述基板上，所述导杆套在所述直线轴承内。

进一步地，所述调节丝杆上端固定安装有手轮。

手动旋转所述手轮，驱动所述调节丝杆在所述螺母内转动，调整所述调节板与所述基板之间的距离，从而调整和之间的距离，由于所述横移支杆固定不动，进而使得所述支撑板上的喷丝器的高度发生变化。

当所述喷丝器高速旋转时，所述纺丝溶液从喷丝器上的通孔内射出，在空气阻力、流体的黏性力及自身的惯性力的共同作用下，在射流轴向上产生一对轴向拉伸力的作用下，在扇形区域形成扩散性射流，此时纺丝半径逐渐变大；紧接着，由于离心纺喷丝器的高速旋转，其所造成的气流场开始对射流进行引导性牵伸，并在重力的作用下，射流轨迹逐渐向下偏移，且纺丝半径呈逐渐变小，这样经过射流的产生、拉伸、颈缩的过程后最终形成的纤维呈螺旋线下降并收集于所述收集装置上，最终形成均匀的离心纺纤维网。

所述供料装置包括内装有纺丝溶液的储料罐和流量泵；所述储料罐通过管路与所述流量泵连接，所述流量泵与若干个所述缓存罐通过管路连接。

所述流量泵和所述缓存罐之间的管路上设置有电动开关阀；所述流量泵一直处于工作状态，所述电动开关阀控制纺丝溶液是否进入所述缓存罐内。

所述储料罐内设置有液位计；当所述储料罐内的纺丝溶液液位低于所述液位计的位置时，所述液位计发送信号至所述控制系统，所述控制系统向操作人员发出警报，由人工向所述储料罐内补料。

所述缓存罐上也设置有液位计；当若干个中的一个所述缓存罐内的纺丝溶液低于所述液位计高度时，所述缓存罐内的所述液位计发送信号至所述控制系统，所述控制系统控制与该所述缓存罐对应的所述电动开关阀打开，管路内的纺丝溶液进入所述缓存罐内。

所述流量泵和所述缓存罐之间的管路上还设置有流量计；当所述电动开关阀打开向所述缓存罐供料时，所述流量计检测进入所述缓存罐内的纺丝溶液的流量，当达到设定值后，所述流量计向控制系统发送信号，所述控制系统控制控制所述电动开关阀关闭，停止向所述缓存罐供料。

所述储料罐上安装有搅拌器；在向所述缓存罐供料的同时，所述搅拌器对所述储料罐内的纺丝溶液进行搅拌。

所述收集装置包括传动牵引装置和收集带；所述收集带为环形带，套在所述传动牵引装置上；所述传动牵引装置带动所述收集带做循环运动；在所述收集带下面设置支撑板，用于支撑收集带。

在所述收集带下面设置支撑板，用于支撑起收集带，保证收集带处于水平状态，便于收集由纺丝溶液形成的纤维网。

当所述喷丝器高速旋转时，其内的纺丝溶液喷出，喷出的瞬间由于离心力和力的作用下，纺丝溶液迅速成丝，并附着在所述收集带上形成纤维网；所述收集带向前运动，所述纤维网均匀平铺在所述收集带上。

为防止被纺丝溶液腐蚀，所述收集带的材料为聚四氟乙烯。

由于纺丝溶液喷射形成的纤维网较轻，为防止所述收集带运动时空气将纤维网吹起而脱离所述收集带，将所述收集带制成网状结构，并在所述支撑板上加工密布的通孔；在所述支撑板下方安装抽风装置；在所述收集带表面形成负压，负压将附着在所述收集带表面的离心纺纤维网吸附在所述收集带上。

进一步地，本发明的装置中还设置有温控装置，温控装置包括若干个电加热管及若干套制冷装置；若干个所述电加热管均布在所述纺丝装置上方；所述机架四周及上方设置有隔离罩板，与所述收集带形成半封闭腔体，若干个所述电加热管对腔体内部的空气进行加热，保证腔体内具备一定温度，为纺丝提供适宜的温度环境。

若环境温度较高，需要对所述机架内的半封闭腔体降温，所以所述温控装置还包括制冷装置；所述制冷装置固定安装在所述机架顶部，对所述半封闭腔体进行降温。

所述喷丝装置的另一种结构形式，所述喷丝器上安装有至少一个喷丝嘴；所示喷丝嘴的形状为内径逐渐变小的锥形；所述喷丝器内的所述纺丝溶液通过所述喷丝嘴射出。

所述喷丝装置的另一种结构形式，所述喷丝器上安装有至少一个喷丝嘴；所示喷丝嘴为台阶形式；所述喷丝器内的所述纺丝溶液通过所述喷丝嘴射出。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明突破了现有基于环形收集的离心纺及基于静电收集的离心纺技术，解决了离心纺连续长丝的制备问题，实现了离心纺批量化生产，可适用于宽幅非织造布表面纳米纤维或亚微米纤维的复合性或宽幅纳米或亚微米尺度的非织造布的生产；

2)本发明在喷丝器下方布置连续移动的收集带，调整合适的高度后，喷丝器在高速旋转时喷出的纺丝溶液瞬间形成纤维，并呈螺旋线下降收集于收集带上，最终形成连续不断的离心纺纤维网；

3)本发明采用横移装置带动喷丝装置在收集带上方沿收集带宽度方向做水平移动，使得喷丝器喷出的纺丝覆盖在整个收集带上，实现宽幅非织造生产。

附图说明

图1为一种平面接收式离心纺装置的示意图

图2为本发明中的离心纺装置示意图

图3为本发明中的纺丝装置示意图

图4为本发明中的纺丝单元示意图

图5为本发明中的纺丝单元剖视图

图6为本发明中的供料装置示意图

图7为本发明中的收集装置示意图

图8为本发明实施例3中的纺丝单元剖视图

图9为本发明实施例4中的纺丝单元剖视图

图中：1、离心纺装置；2、压实装置；3、收卷装置；4、放卷装置；5、离心纺纤维网；6、基底布料；11、机架；12、供料装置；13、纺丝装置；14、收集装置；15、温控装置；16、控制系统；131、纺丝单元；132、横移装置；133、喷丝装置；132、横移装置；1321、固定支架；1322、横移运动单元；1324、横移支杆；1337、直流电机；1338、主动带轮；1339、从动带轮；134、喷丝器；1342、缓存罐；1343、端盖；1344、导料管；1345、空心轴；1346、同步带；1348、通孔；1349、凹槽；1351、缓存罐支架；1352、直线电机支架；1353、支撑板；1332、调节丝杆；135、螺母；1333、调节板；1334、导杆；1335、直线轴承；1336、基板；121、储料罐；123、流量泵；124、电动开关阀；122、液位计；125、流量计；126、搅拌器；141、传动牵引装置；142、收集带；143、支撑板；151、电加热管；152、制冷装置；1354、喷丝嘴。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

如图2所示，一种平面接收式离心纺装置，包括机架11、供料装置12、纺丝装置13、收集装置14、温控装置15和控制系统16；所述供料装置12固定安装在机架11底部；所述温控装置15固定安装在所述机架11上部；所述收集装置14固定安装在所述机架11中部；所述纺丝装置13设置于所述收集装置14上方，且固定安装在机架11上；所述控制系统16固定安装在机架11一侧。

所述供料装置12向所述纺丝装置13供料；所述纺丝装置13进行离心纺；所述收集装置14收集所述纺丝装置13制成的离心纺纤维网；所述温控装置15调整机架11内的纺丝环境温度，保证纺丝原料处于最佳纺丝状态；所述控制系统16控制整套平面接收式离心纺装备自动运行。

所述纺丝装置13，包括至少一套纺丝单元131，根据对离心纺纤维网5的厚度要求，选择纺丝单元131的个数。

如图3所示，所述纺丝单元131，包括横移装置132和两套对称安装在横移装置132两侧的喷丝装置133；所述横移装置132固定安装在机架11上；所述横移装置132驱动所述喷丝装置133在所述收集装置14上方做水平移动，使得所述喷丝装置133喷出的纺丝覆盖在整个收集装置14上。

所述横移装置132，包括固定支架1321、横移运动单元1322和横移支杆1324；所述固定支架1321为工字型，两端固定安装在机架11上；所述横移运动单元1322固定安装在固定支架1321上；所述横移运动单元1322的滑块上固定安装有安装板1323；两根所述横移支杆1324固定安装在安装板1323上；所述横移运动单元1322通过安装板1323驱动横移支杆1324做水平运动；两套所述喷丝装置133分别安装在两根横移支杆1324两端。

如图4-5所示，所述喷丝装置133，包括缓存罐1342、导料管1344、空心轴1345和喷丝器134；所述导料管1344设置在空心轴1345的中心孔内，与所述中心孔不接触；所述导料管1344上端通过螺纹连接固定在所述缓存罐1342内，固定连接处加装耐腐蚀橡胶垫进行密封处理，下端插入喷丝器134内；所述喷丝器134固定安装在所述空心轴1345下端；所述缓存罐1342内的纺丝溶液通过导料管1344进入喷丝器134内，所述喷丝器134上加工有至少一个通孔1348，所述纺丝溶液在喷丝器134高速旋转时可从所述通孔1348内射出。

为了保证纺丝溶液不会漏出，在所述缓存罐1342和端盖1343之间加装有耐腐蚀橡胶垫。

所述端盖1343上安装有接头，所述供料装置12通过所述接头将纺丝溶液泵入所述缓存罐1342内。

所述缓存罐1342上还加工有凹槽1349，并在凹槽1349上安装有钢化玻璃板1341，便于人工观察料位情况。

为了使喷丝器134高速旋转，所述喷丝装置133，还包括直流电机1337、主动带轮1338、从动带轮1339和同步带1346；所述主动带轮1338通过键连接固定安装在直流电机1337的输出轴上；所述从动带轮1339通过键连接固定安装在所述空心轴1345上；所述同步带1346套在所述主动带轮1338和所述从动带轮1339上；所述直流电机1337驱动所述主动带轮1338旋转，所述主动带轮1338通过同步带1346和从动带轮1339驱动所述空心轴1345转动；由于所述喷丝器134固定安装在所述空心轴1345下端，所以所述喷丝器134与所述空心轴1345一起转动。

所述喷丝装置133，还包括缓存罐支架1351、直线电机支架1352和支撑板1353；所述缓存罐支架1351用于固定所述缓存罐1342；所述直流电机支架1352用于固定所述直流电机1337；所述缓存罐支架1351和直线电机支架1352均固定在所述支撑板1353上。

为了调整所述喷丝器134的高度，以保证喷丝器134与收集装置14之间的合理距离，所述喷丝装置133，还包括调节丝杆1332、螺母135、调节板1333、导杆1334、直线轴承1335和基板1336；两根所述导杆1334下端固定安装在所述支撑板1353；所述基板1336固定安装在所述横移支杆1324上；两个所述直线轴承1335固定安装在所述基板1336上；两根所述导杆1334分别套在两根所述直线轴承1335上；两根所述导杆1334的上端与所述调节板1333固定连接；所述螺母135固定安装在所述调节板1333上；所述调节丝杆1332与螺母135配合；所述调节丝杆1332下端通过轴承座固定安装在所述调节板1333上；所述所述调节丝杆1332上端固定安装有手轮1331。

手动旋转所述手轮1331，驱动所述调节丝杆1332在所述螺母135内转动，调整所述调节板1333与所述基板1336之间的距离，从而调整1324和1353之间的距离，由于所述横移支杆1324固定不动，进而使得所述支撑板1353上的喷丝器134的高度发生变化。

当所述喷丝器134高速旋转时，所述纺丝溶液从喷丝器134上的通孔1348内射出，在空气阻力、流体的黏性力及自身的惯性力的共同作用下，在射流轴向上产生一对轴向拉伸力的作用下，在扇形区域形成扩散性射流，此时纺丝半径逐渐变大；紧接着，由于离心纺喷丝器的高速旋转，其所造成的气流场开始对射流进行引导性牵伸，并在重力的作用下，射流轨迹逐渐向下偏移，且纺丝半径呈逐渐变小，这样经过射流的产生、拉伸、颈缩的过程后最终形成的纤维呈螺旋线下降并收集于所述收集装置14上，最终形成均匀的离心纺纤维网5。

如图6所示，所述供料装置12，包括储料罐121和流量泵123；所述储料罐121通过管路与所述流量泵123连接，所述流量泵123与若干个所述缓存罐1342通过管路连接，同时为若干个所述缓存罐1342供料；所述储料罐121内装有纺丝溶液；所述流量泵123将所述储料罐121内的纺丝溶液泵入若干个所述缓存罐1342内。

所述流量泵123和所述缓存罐1342之间的管路上设置有电动开关阀124；所述流量泵123一直处于工作状态，所述电动开关阀124控制纺丝溶液是否进入所述缓存罐1342内。

所述储料罐121内设置有液位计122；当所述储料罐121内的纺丝溶液液位低于所述液位计122的位置时，所述液位计122发送信号至所述控制系统16，所述控制系统16向操作人员发出警报，由人工向所述储料罐121内补料。

所述缓存罐1342上也设置有液位计122；当若干个中的一个所述缓存罐1342内的纺丝溶液低于所述液位计122高度时，所述缓存罐1342内的所述液位计122发送信号至所述控制系统16，所述控制系统16控制与该所述缓存罐1342对应的所述电动开关阀124打开，管路内的纺丝溶液进入所述缓存罐1342内。

所述流量泵123和所述缓存罐1342之间的管路上还设置有流量计125；当所述电动开关阀124打开向所述缓存罐1342供料时，所述流量计125检测进入所述缓存罐1342内的纺丝溶液的流量，当达到设定值后，所述流量计125向控制系统16发送信号，所述控制系统16控制控制所述电动开关阀124关闭，停止向所述缓存罐1342供料。

所述储料罐121上安装有搅拌器126；在向所述缓存罐1342供料的同时，所述搅拌器126对所述储料罐121内的纺丝溶液进行搅拌。

如图7所示，所述收集装置14，包括传动牵引装置141和收集带142；所述传动牵引装置141安装在机架11上；所述收集带142制成环形带，套在所述传动牵引装置141上；所述传动牵引装置141带动所述收集带142做固定方向的循环运动。

在所述收集带142下面设置支撑板143，用于支撑起收集带142，保证收集带142处于水平状态，便于收集由纺丝溶液形成的纤维网。

当所述喷丝器134高速旋转时，其内的纺丝溶液喷出，喷出的瞬间由于离心力和力的作用下，纺丝溶液迅速成丝，并附着在所述收集带142上形成纤维网；所述收集带142向前运动，所述纤维网均匀平铺在所述收集带142上。

为防止被纺丝溶液腐蚀，所述收集带142的材料为聚四氟乙烯。

由于纺丝溶液喷射形成的纤维网较轻，为防止所述收集带142运动时空气将纤维网吹起而脱离所述收集带142，将所述收集带142制成网状结构，并在所述支撑板143上加工密布的通孔；在所述支撑板143下方安装抽风装置；在所述收集带142表面形成负压，负压将附着在所述收集带142表面的离心纺纤维网5吸附在所述收集带142上。

所述收集带142的运动速度为0-10m/min。

根据实验测定，所述喷丝器与收集带142之间的距离为0-100mm，纺纱效果最好。

所述温控装置15，包括若干个电加热管151及若干套制冷装置152；若干个所述电加热管151均布在所述纺丝装置13上方；所述机架11四周及上方设置有隔离罩板，与所述收集带142形成半封闭腔体，若干个所述电加热管151对腔体内部的空气进行加热，保证腔体内具备一定温度，为纺丝提供适宜的温度环境。

若环境温度较高，需要对所述机架11内的半封闭腔体降温，所以所述温控装置15还包括制冷装置152；所述制冷装置152固定安装在所述机架11顶部，对所述半封闭腔体进行降温。

具体使用时，人工通过控制系统设定生产参数，包括环境温度、喷丝器转速、纺丝纤维厚度、收集带的移动速度；控制系统16根据纺纱纤维的厚度值选择纺丝单元131的个数；随后，控制系统16控制供料装置12向纺丝装置14供料；由流量计126及液位计122共同检测缓存罐1342内纺丝溶液的体积；当达到设定值后，停止供料；控制系统控制温控装置15对机架11上的半封闭腔体进行温度调节，已达到设定值；同时控制系统16控制传动牵引装置141运行使得收集带142的移动速度达到设定值；启动直流电机1337，喷丝器134开始高速旋转进行喷丝，喷丝形成的纤维呈螺旋线下降并收集于所述收集带142上，最终形成均匀的离心纺纤维网5。

实施例2

与实施例1的不同之处在于，实施例2中的喷丝装置133，其所述喷丝器134上安装有至少一个喷丝嘴1354；所示喷丝嘴的形状如图8所示，其内径逐渐变小形成锥形；所述喷丝器134内的所述纺丝溶液通过所述喷丝嘴1354射出。

实施例3

与实施例1的不同之处在于，实施例3中的喷丝装置133，其所述喷丝器134上安装有至少一个喷丝嘴1354；所示喷丝嘴的形状如图9所示，其结构为台阶形式；所述喷丝器134内的所述纺丝溶液通过所述喷丝嘴1354射出。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。