一种高速水流辅助加捻的熔体微分电纺装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高速水流辅助加捻的熔体微分电纺装置，属于静电纺丝领域。
【背景技术】
[0002]随着科学的进步，纳米纤维由于有特殊的性能以及能够适应特殊的领域，已成为人们研究的热点。制备纳米纤维的方法有很多，有熔喷法、离心纺丝、溶液静电纺丝、熔体微分静电纺丝等，但是其中熔喷法很难成型长纤维，而离心纺丝与溶液静电纺丝有很大程度的受到材料的限制，所以熔体微分静电纺丝成为了制备纳米纤维最为理想的方式。
[0003]由于熔体微分静电纺丝制备的纤维直径很细，为了达到一定的强度与满足特定的需求，对其加捻就显得尤为重要，通过加捻能够使得多股单纤合并。而传统的加捻设备机构复杂且不能很好地适应现有的熔体静电纺丝工艺。已有的发明专利“一种离心静电纺纳米捻线高速制备装置及工艺”(CN103409861A)揭示了其纤维的加捻方式是通过空气压缩机与旋风真空发生器联合形成旋转气流实现的，但是由于吸风孔有较大的气流速度，会将纤维吸入孔内，形成堵塞，最终导致加捻失败。因此设计一种能够很好适应熔体微分静电纺丝技术的加捻纺丝装置尤为重要。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是:针对现有的熔体微分静电纺丝装置不能够将纤维有效地合并为单纱，设计了一种带有高速水流辅助的熔体静电纺丝装置。该装置能够在不影响原有纺丝装置正常纺丝的前提下，高效地梳理纤维，并很好地将纳米纤维合拢为单纱，使得熔体通过静电纺丝一次成形为捻线。
[0005]本实用新型采用的技术方案是:一种高速水流辅助加捻的熔体微分电纺装置，主要包括喷头外圆筒、料流道、喷头芯棒、气流导管、热风枪、空压机、加热圈、孔电极板、静电发生器、孔绝缘板、水栗、水流入口通道、环形水槽、环形水流通道、调节螺钉、调节固定板、固定螺钉、加捻漏斗、带槽辊子和收集辊子，喷头芯棒与喷头外圆筒通过凸台同轴固定，气流导管与喷头芯棒通过过盈配合联接，气流导管略高于喷头外圆筒下端面，同时气流导管通过气管与热风枪相连，热风枪与空压机连接；孔电极板位于喷头正下方，相距15cm，一般为10-40cm，孔绝缘板紧贴带孔电极板并同轴，孔电极板连接静电发生器；环形水槽大端位于孔绝缘板的正下方，环形水槽斜向通过调节螺钉与调节固定板固定，其倾斜角度为30°，可通过调节螺钉与调节固定板的螺纹旋转运动进行微调，调节固定板通过固定螺钉固定，环形水槽大端与水流入口通道通过挂扣形式连接，水流入口通道连接水栗；开口漏斗位于环形水槽小端的侧边，使得水槽小端刚好对准开口漏斗的侧壁；带槽辊子的最大槽位于加捻漏斗的正下方10cm，一般为5-30cm ;带槽棍子最小槽正对收集棍子，距离为20cm，一般为10_40cm。
[0006]本实用新型一种高速水流辅助加捻的熔体微分电纺装置，其气流导管与喷头芯棒通过过盈配合连接，喷头芯棒以凸台的形式与喷头外圆筒同轴过盈连接，喷头芯棒与喷头外圆筒间形成均匀的缝隙，以便料流均匀周向分布；气流导管下端超出喷头芯棒但是略低于喷头外圆筒的内锥面，保证气流辅助的有效性且不影响泰勒锥的形成及电场的分布；对喷头的加热采用内嵌于喷头外圆筒的加热方式，可以有效保证加热的均匀性。
[0007]本实用新型一种高速水流辅助加捻的熔体微分电纺装置，其孔电极板位于喷头正下方，孔电极板接高压静电发生器，与接地的喷头外圆筒形成电场进行纺丝，而孔电极板下方紧贴一块孔绝缘板，有效隔绝了静电场，绝缘板孔洞略大于孔电极板的孔，防止了纤维的粘连。
[0008]本实用新型一种高速水流辅助加捻的熔体微分电纺装置，其环形水槽固定于孔绝缘板的下方，大端正对于孔绝缘板的孔洞；环形水槽的大端开口为180°，然后在直径减小的同时开口角度逐渐变为60°，有利于纤维更好地聚拢；环形水槽两边的侧壁开有内嵌的环形水流通道，环形水流通道的入口更靠近大端一些，在高速水流的情况下，水会从通道的入口进入，然后从上端的出口喷射出来，可以将水流表面的纤维压入水流中，使之随水流向前运动；同时水流也可以有效地去除纤维中所带的电荷，保证纤维不会粘连在环形水槽的侧壁，防止结团阻塞向下运动。环形水槽的大端与水流入口通道通过卡扣的形式连接，水栗中的水在水流入口通道中形成平面水流而后进入水槽。环形水槽是倾斜固定的，倾斜角度可以由其下方两个调节螺钉调节，向上或是向下调节大端和小端的高度，可以间接地改变水槽的倾斜角度，以适应后续不同的加捻情况。
[0009]本实用新型一种高速水流辅助加捻的熔体微分电纺装置，其加捻漏斗位于环形水槽小端的斜下方，使得环形水槽的小端对准加捻漏斗的侧壁；当水从环形水槽经侧壁流入漏斗时，会由于漏斗的流道面积的缩小在其内部形成环状水流，能够将比较平整进入漏斗中的纤维进行一定程度的加捻，然后再通过漏斗的小端再次聚拢并随水流流出。
[0010]本实用新型一种高速水流辅助加捻的熔体微分电纺装置，其带槽辊子位于加捻漏斗的正下方，最大的槽正对于漏斗的出口 ；带槽辊子上的槽呈右螺旋状，并且槽宽不断减小，槽深逐渐加深，可对加捻后的纤维束进一步进行聚拢；每个槽的表面都进行抛光处理，可防止纤维的粘连；带槽辊子在电机的带动下由里向外旋转，并通过电机调节其转速与纤维下落的速度一致。
[0011]本实用新型一种高速水流辅助加捻的熔体微分电纺装置，其收集辊子正对于带槽辊子，与带槽辊子平行，其表面光滑，在步进电机的驱动下保持与带槽辊子相同的线速度，对加捻后的纤维进行卷绕收取。
[0012]由以上技术方案可知，本实用新型与现有的技术相比具有如下优点:
[0013]1.采用倾斜环形水槽的快速水流辅助，水槽中的水有利于纤维释放掉静电荷，同时在水槽中开设的环形水流通道通过向水槽中部射出水流有助于将纤维压入水中，随水流一起向下运动，同时调节水流的速度可以防止纤维的堆积，使得纤维比较有序的排列；环形水槽截面的不断减小也有利于纤维的预聚拢；在水槽下方的调节螺钉，可以调节水槽的倾斜角度，不但可以微调水流的速度，更可以根据接下来的纤维加捻情况对纤维与水流的下落角度进行及时调整。
[0014]2.加捻漏斗形式的加捻方式，参考了马桶环形水流的形式，通过截面的急剧变化，使得从漏斗侧面流入的水流进行环向流动，水中的纤维在环形流动过程中会有一定程度的缠绕，然后急速进入狭窄通道，实现纤维的加捻。
[0015]3.采用渐变槽宽与槽深的带槽辊子，由于槽宽渐渐变窄，槽深渐渐变深，加捻后的纤维束通过牵引线的牵引作用，在不断转动的辊子中向前运动，而在槽中实现更进一步的聚拢。
[0016]4.在整个过程中保证了水