[发明专利]一种亚微米纤维在线跨尺度环锭包芯纺纱装置及方法

说明书

本发明涉及一种亚微米纤维在线跨尺度环锭包芯纺纱装置及方法，通过在环锭纺纱机前牵伸区正上方设置主动式V型沉积槽导轮和单针头静电纺丝系统，使针头与导轮之间形成静电纺丝区，在V型沉积槽铜环尖端的诱导和导轮的高速运转下，静电纺亚微米纤维在槽中取向线形沉积，导轮的主动运动带动凝聚的亚微米纤维束与微米纤维须条在前钳口处汇合，纺纱三角区的捻度传递实现了外围的微米纤维对芯层亚微米纤维束形成良好的包覆，形成稳定的皮芯结构。本发明实现了多尺度纤维的在线包芯成纱，解决了多尺度纤维复合成纱效率低、纱线结构不可控，纯纺微米纤维纱线功能单一、附加值低的技术问题，可显著拓宽静电纺亚微米纤维和传统纱线的应用领域。

技术领域

本发明涉及纺织加工技术领域，特别是涉及一种亚微米纤维在线跨尺度环锭包芯纺纱装置及方法。

背景技术

静电纺丝是目前唯一能够批量化纺制连续亚微米纤维的通用方法，操作简单，可实施性强。由静电纺制备的亚微米纤维的直径通常在100-1000nm，纤维尺度小、比表面积高，并且纤维形貌和组分可通过纺丝工艺参数和聚合物的灵活选择来调控，使静电纺亚微米纤维成为了纤维科学与工程领域的研究热点，并被广泛应用于过滤、能源、生物医学、催化、防水透湿、油水分离等领域。但由于静电纺亚微米纤维的直径小，结晶度低，导致其绝对力学强力极差，远低于传统短纤维和化学长丝的拉伸断裂强力，由此带来了亚微米纤维制品在加工和使用过程中易磨损，结构稳定性差等突出问题，严重限制了其商业化应用。

针对上述问题，目前的一种做法是将静电纺亚微米纤维加工成纯纺亚微米纤维纱线，以提高亚微米纤维集合体的力学性能。中国知识产权局2010年6月23日公开的发明专利“一种静电纺纳米纤维纱线系统及纳米纤维纱线的制备方法”，专利申请号CN200810018267，该申请公案公布了一种通过外边缘固定有环形铜膜的旋转圆盘收集静电纺纳米纤维，利用切刀进行纳米纤维束的剥取，后续再经加捻、卷绕装置成纱的纳米纤维纱线系统和纱线制备方法。中国知识产权局2010年9月15日公开的发明专利“蜘蛛丝蛋白/聚乳酸复合纳米纤维纱及其制备方法”，专利申请号CN200810235929，该申请公案公布了一种通过水浴法收集纳米纤维束，在经导丝、加热、卷绕成形等步骤制备蜘蛛丝蛋白/聚乳酸复合纳米纤维纱的制备方法。中国知识产权局2015年8月31日公开的发明专利“一种静电纺纳米纤维的多股喷气摩擦成纱装置及制备方法”，专利申请号CN201510545647，该申请公案提出了一种通过金属摩擦辊对纳米纤维进行收集和加捻的纳米纤维成纱装置和纺纱方法。尽管关于通过静电纺亚微米纤维取向成纱增强亚微米纤维集合体的力学性能的研究以较为普遍，但现有的成纱机构仍无法实现亚微米纤维纱线的批量制备，加上亚微米纤维纱线自身耐磨性差，导致其在各领域尤其是纺织服装领域的工业化应用受到了严重的限制。