[发明专利]批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置及其使用方法

权利要求书

1.一种批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，包括宏量无针式静电纺丝系统、纳米纤维纱线成纱及收集系统，所述宏量无针式静电纺丝系统由多组无针式静电纺丝装置组成，每组无针式静电纺丝装置包括与供液装置(18)连接的电纺喷头(15)、位于电纺喷头下方的电场控制金属环(17)，每个电场控制金属环(17)均与高压发生器(16)连接，螺旋沟槽型滚筒(12)接地线(10)；所述纳米纤维纱线成纱及收集系统包括与电机(13)连接的螺旋沟槽型滚筒(12)、用于防止纳米纤维束之间粘结的剥离斩刀(20)、用于牵引纺出的纳米纤维束(11)的喂入罗拉(9)、牵伸罗拉(8)及加捻卷绕装置。

2.如权利要求1所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述螺旋沟槽型滚筒(12)的材质为不锈钢。

3.如权利要求1所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述螺旋沟槽型滚筒(12)的直径为200mm-1500mm，长度为1m-30m；其侧壁分布有直径0-2mm的通孔，工作时其内部形成负压吸风。

4.如权利要求1所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述电纺喷头(15)为向上喷丝的无针式静电纺丝喷头，其沿螺旋沟槽型滚筒(12)的中心轴一字型排列并固定于位于螺旋沟槽型滚筒(12)下方且可沿螺旋沟槽型滚筒(12)中心轴方向移动的导轨座(1)上；相邻电纺喷头(15)之间的间距为200mm-1000mm。

5.如权利要求4所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述导轨座(1)的移动速度为0-0.5m/s。

6.如权利要求1所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述剥离斩刀(20)采用stellite合金化纤切断刀。

7.如权利要求1或6所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述剥离斩刀(20)固定于斩刀架(21)上。

8.如权利要求1所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述加捻卷绕装置包括依次设于牵伸罗拉(8)下方的导纱杆(7)、固定于钢领(6)上的钢丝圈(5)及锭子(3)；所述锭子(3)的转速为80-5000r/min。

9.如权利要求1所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述电场控制金属环(17)固定于电纺喷头(15)顶部的部分为直径50mm-300mm的圆环状结构，其材质采用金属铜材料；圆环状结构厚度方向的截面为三角形，该三角形的底边为1mm-20mm，三角形的顶端向外倾斜0°-80°，三角形的高度为10mm-20mm；套于电纺喷头(15)底座外侧部分的壁厚为1mm-20mm，高度为50mm-200mm。

10.如权利要求1所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述高压发生器(16)的电压调节范围为0-120kv。

11.如权利要求1所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述螺旋沟槽型滚筒(12)的表面设有截面为三角形或圆弧形的螺旋沟槽，螺旋沟槽的螺距为2mm-20mm，槽底宽度为1.5mm-15mm，槽高度为1mm-10mm。

12.如权利要求1所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述螺旋沟槽型滚筒(12)的一侧设有牵伸装置；所述牵伸装置采用四罗拉双短圈牵伸装置，牵伸倍数为1-2倍。

13.如权利要求1所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置，其特征在于，所述电机(13)的转速为0r/min-200r/min。

14.一种权利要求1-13任意一项所述的批量化预集束高支纳米纤维纱线生产装置的使用方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤1)：将电纺喷头(15)安装在导轨座(1)上，选择电纺喷头(15)的个数并设定各喷头的间距；

步骤2)：在各个电纺喷头(15)上选择和安装电场控制金属环(17)并设置各电场控制金属环(17)与电纺喷头(15)的相对高度，并将各电场控制金属环(17)用耐超高压电线相连；

步骤3)：将纺丝液(19)加入供液装置(18)，连接电纺喷头(15)与供液装置(18)；

步骤4)：将高压发生器(16)的正极与电场控制金属环(17)相连；

步骤5)：打开螺旋沟槽型滚筒(12)的电机(13)并设置转速；

步骤6)：打开导轨座(1)的驱动，并设置横移速度，使其在螺旋沟槽型滚筒(12)的区域内往复横移；

步骤7)：打开供液装置(18)开关并设置供液速度；

步骤8)：打开高压发生器(16)开关并设置纺丝电压，大量高聚物射流(14)出现在电纺喷头(15)表面；

步骤9)：经过设定的一段时间后，依次关闭高压发生器(16)、供液装置(18)、电机(13)；

步骤10)：将螺旋沟槽型滚筒(12)上的纳米纤维束(11)牵引至喂入罗拉(9)，然后经牵伸罗拉(8)、加捻卷绕装置；转动锭子(3)并设置转速，同时打开电机(13)并设置转动方向和转速；

步骤11)：当一纱筒上的纳米纤维纱线(4)收集完成后更换纱筒(2)，连续进行；

步骤12)：螺旋沟槽型滚筒(12)上螺旋沟槽内所有纳米纤维束(11)完成加捻成纱后，重复步骤5)-11)可进行连续生产。