【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及溶液喷射纺丝领域，特指一种适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，适用于多种材料的复合纺丝，形成功能材料型的复合纺丝。
技术介绍
1、溶液喷射纺丝sps技术是将高聚物溶于易挥发溶剂制成纺丝溶液，在纺丝挤出喷丝孔的同时受到周围高速热气流的喷吹，使溶液细流受到拉伸，同时使溶剂蒸发固化，捕集在收集筒上形成短纤维或无纺布，主要用于涤纶、丙纶、锦纶无纺布、纳米纤维的生产，通过改变溶液注射速率、高聚物溶液浓度、纺丝时长、收集距离等因素，可以改变喷出纤维的直径和无纺布的厚度。
2、目前，对于复合材料的纺丝，一般都是在一种材料纺丝完成后通过更换装有不同溶液的针筒、重新调整设备，再在原有纺丝的基础上继续进行覆盖堆积来实现的，这种方法需要人工全程参与，这使得纤维制备的成本一直居高不下；而且在更换针筒、重新调整设备这一工序上浪费了极多的时间，大大降低了纤维制备的效率；而且只能制备得到单一堆积形貌的复合纤维膜，这使得在同种材料不同堆积形貌对于纤维膜性能影响受限。与此同时，现有的溶液喷射纺丝设备所能达到的纤维直径大于800nm，远不能达到很多材料正常使用的纤维直径标准，而且纤维直径不均匀，这使得通过溶液喷射纺丝所制备得到的纤维性能远不如静电纺丝所制备得到的纤维性能，因此溶液喷射纺丝技术尚未得到广泛的应用。并且，现有的溶液喷射纺丝装置由于纤维体积小，重量低的特点，会出现少部分纤维不集中堆积在收集器上的现象，而这些已经失去作用的纤维会散布在空气中，污染环境的同时遇到明火也非常容易引发爆炸。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现技术存在的上述问题，提供一种适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，实现对于纤维堆积形貌的控制，在大大减小纤维直径的同时有效提高纺丝效率以及纺丝质量。
2、本专利技术一种适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置采用的技术方案是：其包括防尘箱以及设置在防尘箱1内部的纤维收集单元、喷气单元、三个溶液喷射单元和液压杆，第一溶液喷射单元的后侧是喷气单元、前侧是纤维收集单元；液压升降杆设有三个高度档位，分别对应连接于三个溶液喷射单元，能带动三个溶液喷射单元上下竖直移动至正好位于纤维收集单元的后方和喷气单元的前方；纤维收集单元包括从上至下依次设置的纤维收集滚筒组件、转台、第二双光轴滚珠丝杆滑台以及第三双光轴滚珠丝杆滑台，第二双光轴滚珠丝杆滑台与第三双光轴滚珠丝杆滑台结构相同且在空间相互垂直；纤维收集滚筒组件和第二双光轴滚珠丝杆滑台相平行，均左右水平布置，转台垂直布置，能带动纤维收集滚筒组件绕转台中心轴旋转；第二双光轴滚珠丝杆滑台能带动其上方的转台和纤维收集滚筒组件左右水平移动，第三双光轴滚珠丝杆滑台能带动其上方的第二双光轴滚珠丝杆滑台、转台和纤维收集滚筒组件共同前后水平移动；所述的纤维收集滚筒组件包括第三电机第三联轴器、收集滚筒、传动轴和第三底板，转台底座固定在第二滚珠丝杆滑台上、顶部固定连接第三底板，第三底板上装有第三电机，第三电机的电机轴经第三联轴器与传动轴同轴相连，收集滚筒套在传动轴外部与传动轴同轴旋转；喷气单元包括气体传输管和出气口，出气口经气体传输管通入高压气体，出气口的正前方正对着是喷嘴的后端入口；三个溶液喷射单元的结构完全相同，从上至下水左右水平布置，每个溶液喷射单元均包括注射器、第一双光轴滚珠丝杆滑台、注射器定位装置和喷嘴；注射器包括注射器针头、针筒和柱塞推杆；第一双光轴滚珠丝杆滑台包括第一电机、第一滚珠丝杆和与第一滚珠丝杆配合的第一螺母座，第一电机带动第一滚珠丝杆转动；注射器定位装置能夹紧针筒且将柱塞推杆与第一螺母座相连接，使柱塞推杆左右水平移动；每个喷嘴都设有后端入口、底端入口和前端出口，每个喷嘴的底端入口与对应的注射器针头连接，工作时的喷嘴前端出口正对着正前方的收集滚筒。
3、本专利技术一种适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置实现纺丝的方法采用的技术方案是包括以下步骤：
4、步骤1)：将铝箔纸固定包裹在收集滚筒圆周表面上，将装有不同纺丝溶液的注射器分别装到三个溶液喷射单元内，安装好注射器；
5、步骤2)：液压杆上升或下降，使三个溶液喷射单元中的喷嘴能分别正对着后方的喷气单元的出气口和正前方的收集滚筒；
6、步骤3)：喷气单元工作，出气口喷出高速空气气流，第三电机工作，带动收集滚筒旋转，同时，正对着收集滚筒的溶液喷射单元的第一电机正向转动，带动注射器柱塞推杆移动，将针筒内的溶液挤出进入喷嘴内，溶液的液滴在正后方高速气流的牵引带动下，形成纳米级纤维，随着气流附着在正前方的收集滚筒上；
7、步骤4)：转台旋转设定的角度，收集滚筒组件同步旋转，改变收集滚筒接收纤维的角度，获得所需的纤维堆积形貌；
8、步骤5)：第二滚珠丝杆滑台带动收集滚筒做周期性的左右往复运动，使收集滚筒各个位置均匀地收集到纤维。
9、本专利技术相较于现有技术的有益效果是：
10、1、本专利技术通过液压杆的升降带动多个溶液喷射单元上下移动，使装有不同溶液的注射器对准出气口，可实现多材料的复合纺丝，大大丰富了纤维制品的种类，无需在一种材料纺丝完成后更换装有不同溶液的针筒。
11、2、本专利技术通过引入转台带动纤维收集单元在水平面上旋转，可以实时旋转收集滚筒固定装置，改变收集滚筒接受纤维的角度，从而实现对于纤维堆积形貌的控制，能制备多堆积形貌的复合纤维膜。
12、3、本专利技术通过喷嘴前表面横向均匀开设的小孔，所能达到的纤维直径小于800nm，能达到很多材料正常使用的纤维直径标准，而且纤维直径均匀，因此，可以在大大减小纤维直径的同时有效提高纺丝效率以及纺丝质量。
13、4、本专利技术通过防尘箱将未能喷射在收集滚筒上的纤维进行集中，避免已经失去作用的纤维散布在空气中，便于后续清理。
14、5、本专利技术通过触摸屏及相应的控制系统对整套装置进行集成控制，使绝大部分工序不再需要人工的参与，大大降低了纤维生产的人力成本。
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1.一种适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，其特征在于：其包括防尘箱(1)以及设置在防尘箱(1)内部的纤维收集单元(2)、喷气单元(3)、三个溶液喷射单元(4、5、6)和液压杆(8)，第一溶液喷射单元(4)的后侧是喷气单元(3)、前侧是纤维收集单元(2)；液压升降杆(8)设有三个高度档位，分别对应连接于三个溶液喷射单元(4、5、6)，能带动三个溶液喷射单元(4、5、6)上下竖直移动至正好位于纤维收集单元(2)的后方和喷气单元(3)的前方；
2.根据权利要求1所述的适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，其特征在于：第二、第三双光轴滚珠丝杆滑台(23，24)均包括第二底板(239)和第二电机盒(2310)，最底部是水平布置的第二底板(239)，第二底板(239)上的一端上方装有第二电机盒(2310)、另一端上方装有第二支撑座(236)，第二电机盒(2310)内部装有第二电机(231)和第二联轴器(233)，第二电机(231)电机轴经第二联轴器(233)与第二滚珠丝杆(234)一端同轴相连，第二滚珠丝杆(234)与第二螺母座(235)以丝杆螺母的形式配合，第二滚珠
3.根据权利要求1所述的适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，其特征在于：注射器定位装置(43)包括能调节高度的针筒定位夹片(431)、柱塞推杆定位夹片(432)以及能调节柱塞推杆定位夹片(432)松紧程度的旋钮(433)；第一螺母座(4210)的前后两侧开有对称的矩形槽，两个矩形槽内固定装有柱塞推杆定位夹片(432)的两侧伸出端，并通过旋钮(433)固定连接；柱塞推杆定位夹片(432)中间部分开有符合柱塞推杆(413)直径的弧形定位槽，柱塞推杆(413)通过柱塞推杆定位夹片(432)上的弧形定位槽连接在第一螺母座(4210)上；第一双光轴滚珠丝杆滑台(42)包括第一电机盒(421)，第一电机盒(421)上表面开有符合针筒(412)直径的定位槽，定位槽上方固定装有能调节上下高度的针筒定位夹片(431)。
4.根据权利要求1所述的适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，其特征在于：喷嘴(44)前端面沿水平横向开有若干个1mm的小孔(441)。
5.根据权利要求1所述的适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，其特征在于：三个溶液喷射单元(4、5、6)的左端共同容纳在一个溶液喷射单元定位仓(7)内，溶液喷射单元定位仓(7)与防尘箱(1)固定连接，溶液喷射单元定位仓(7)内设有三块载物板，每个溶液喷射单元(4、5、6)的左端分别放置在相应的一块载物板上。
6.根据权利要求1所述的适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，其特征在于：防尘箱(1)为能打开的封闭箱体，表面设有能打开防尘箱(1)的把手。
7.一种采用权利要求1～6任一项所述的可控溶液喷射纺丝装置实现纺丝的方法，其特征在于包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的实现纺丝的方法，其特征在于：安装注射器(41)时，第一溶液喷射单元(4)的第一电机(422)逆时针转动，带动第一螺母座(4210)向左至设定的位置，将柱塞推杆(413)末端与针筒(412)分别放入注射器定位装置(43)内。
9.根据权利要求7所述的实现纺丝的方法，其特征在于：纺丝前，需先试验收集距离对纤维形貌与直径的影响，当需缩短收集距离时，第三双光轴滚珠丝杆滑台(24)带动收集滚筒(213)向后移动，缩短喷嘴(44)到收集滚筒(213)之间的距离；反之，第三双光轴滚珠丝杆滑台(24)带动收集滚筒(213)向前移动，扩大喷嘴(44)到收集滚筒(213)之间的距离。
10.根据权利要求7所述的实现纺丝的方法，其特征在于：收集滚筒(213)的转速为500-800rpm，向喷嘴(44)通入的高压气体的气压为0.15Mpa。
...【技术特征摘要】
1.一种适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，其特征在于：其包括防尘箱(1)以及设置在防尘箱(1)内部的纤维收集单元(2)、喷气单元(3)、三个溶液喷射单元(4、5、6)和液压杆(8)，第一溶液喷射单元(4)的后侧是喷气单元(3)、前侧是纤维收集单元(2)；液压升降杆(8)设有三个高度档位，分别对应连接于三个溶液喷射单元(4、5、6)，能带动三个溶液喷射单元(4、5、6)上下竖直移动至正好位于纤维收集单元(2)的后方和喷气单元(3)的前方；
2.根据权利要求1所述的适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，其特征在于：第二、第三双光轴滚珠丝杆滑台(23，24)均包括第二底板(239)和第二电机盒(2310)，最底部是水平布置的第二底板(239)，第二底板(239)上的一端上方装有第二电机盒(2310)、另一端上方装有第二支撑座(236)，第二电机盒(2310)内部装有第二电机(231)和第二联轴器(233)，第二电机(231)电机轴经第二联轴器(233)与第二滚珠丝杆(234)一端同轴相连，第二滚珠丝杆(234)与第二螺母座(235)以丝杆螺母的形式配合，第二滚珠丝杆(234)另一端经第二轴承(237)连接第二支撑座(236)；第三双光轴滚珠丝杆滑台(24)中的第二底板(239)底部固定连接第二双光轴滚珠丝杆滑台(23)中的第二螺母座(235)。
3.根据权利要求1所述的适合多材料复合纺丝的可控溶液喷射纺丝装置，其特征在于：注射器定位装置(43)包括能调节高度的针筒定位夹片(431)、柱塞推杆定位夹片(432)以及能调节柱塞推杆定位夹片(432)松紧程度的旋钮(433)；第一螺母座(4210)的前后两侧开有对称的矩形槽，两个矩形槽内固定装有柱塞推杆定位夹片(432)的两侧伸出端，并通过旋钮(433)固定连接；柱塞推杆定位夹片(432)中间部分开有符合柱塞推杆(413)直径的弧形定位槽，柱塞推杆(413)通过柱塞推杆定位夹片(432)上的弧形定位槽连接在第一螺母座(42...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘帅兴，王匀，杨楷文，李瑞涛，刘为力，李政铭，祁廷廷，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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