一种用于制备微米纤维的离心纺丝设备的制作方法

1.本实用新型属于纺丝技术领域，具体涉及一种用于制备微米纤维的离心纺丝设备。


背景技术：

2.微米纤维丝径为几微米到几十微米，传统的微米纤维制备工艺，如纺粘和熔喷，设备占地面积大、能耗高、投入大。为了实现复合材料多样化制备，需要将微米纤维与其它类纤维混合或者多重组合，传统的微米纤维制备工艺无法满足要求。一种结构简洁、占地小、能耗低、投入小的微米纤维制备设备将为微纳米复合材料提供很多工艺上的便捷性和灵活性。
3.离心纺丝是指某些聚合物熔体借助高速旋转的装置所产生的离心力和剪切力由细孔甩出而成纤的方法。在此过程中，离心力起着重要作用，它对聚合物熔体或溶液有一定的压实作用。聚合物熔体或溶液被挤出后，高速旋转所产生的离心力是聚合物拉伸的主要作用力之一，同时还造成了纤维的曲线运动轨迹。所得纤维长度和直径不一，可直接铺成毡片。主要用于纺制玻璃纤维、酚醛和通用级沥青碳纤维。工艺条件随所用聚合物而异，在喷丝孔外部还可设置各种角度的空气喷嘴，以牵引和凝固甩出的纤维。
4.cn215517770u公开了提供了一种具有环状收集装置的离心纺丝设备，其包括机台、设置于机台顶部的支架、设置于支架顶部并位于机台中央上方的可拆卸的纺丝杯和滑动设置于支架上的环状收集装置，纺丝杯内能够容置纺丝液并能够绕自身轴线旋转运动，环状收集装置为圆管状并能够沿自身轴线方向相对于机台上下移动。该装置在喷丝时无法对熔融的纺丝液形成有效的牵引成型，存在局限性。
5.cn104928777b公开了一种用于若干种结构的复合纳米微米纤维离心纺丝设备，包括：储液装置；喷液装置；送液装置；驱动装置及集丝装置；送液装置与储液装置相连通；喷液装置由至少一个喷道组及至少一个排放孔组组成；每一排放孔组至少包括2个内排放孔及1个外排放孔；每一喷道组中至少包含2个内排放管及1个外排放管；每一排放孔组中每个内排放孔分别与对应的一内排放管的内壁形成内通道；外排放孔、所有内排放管的外壁及外排放管的内壁形成外通道；外通道将所有内排放管的外壁包含在内；驱动装置与储液装置的底部联接；驱动装置与外界电源输出设备连接；该专利通过旋转喷出纺丝液，通过集丝装置进行收集。纺丝液喷出时温度不稳定，温度波动会对纤维品质带来的影响；同时也无法进行有效地牵引。


技术实现要素：

6.为了解决上述存在的技术问题，本实用新型提供一种用于制备微米纤维的离心纺丝设备，包括：
7.熔体输送单元，包括竖直设置的熔体输送管道，所述熔体输送管道的顶部为第一进料口，底部为第一出料口；所述第一进料口连接挤出机。
8.离心纺丝单元，包括离心纺丝盘和传动轴，所述离心纺丝盘为中空结构，离心纺丝盘的侧壁上开有第一通孔，离心纺丝盘上表面的中心开有第二进料口，所述第二进料口与所述第一出料口相通；所述传动轴设置于熔体输送管道内，传动轴的下端连接离心纺丝盘，用于驱动离心纺丝盘绕传动轴的轴心旋转。
9.驱动单元，所述驱动单元用于驱动传动轴绕轴心转动。
10.温度控制单元，包括温度控制系统和加热盘；所述加热盘用于加热离心纺丝盘。
11.所述温度控制系统用于控制加热盘的温度。
12.牵引单元，包括环形风刀，所述环形风刀设于离心纺丝盘的外围。压缩空气从环形风刀流出以后形成辅助牵引气流；纺丝熔体从挤出机挤出后，通过熔体输送单元进入中空腔体；所述离心纺丝盘在旋转过程中，纺丝熔体从通孔中通过离心力排出。
13.优选的，所述第一通孔的孔径为0.25-1.2mm。
14.优选的，所述第一通孔的孔间距5-10mm。
15.优选的，所述加热盘包括上加热盘和下加热盘；所述上加热盘和下加热盘对称设于离心纺丝盘的两侧。
16.优选的，所述离心纺丝盘包括上盘体、下盘体和侧壁，所述传动轴的下端穿过第二进料口与下盘体连接。
17.优选的，所述驱动单元包括电机、设于电机上的主动轮、与主动轮连接的从动轮、连接主动轮和从动轮的环形皮带链。
18.优选的，所述温度控制单元还包括管线连接装置，所述管线连接装置设于熔体输送管道的内部。
19.进一步地，所述管线连接装置的上端露出熔体输送管道，与温度控制系统连接。
20.进一步地，所述管线连接装置的下端穿过第一出料口，与加热盘连接。
21.温度控制单元使离心甩丝盘的温度恒定在适当的区间，这种加热系统设计使纺丝盘的温度更加稳定，避免了温度波动对纤维品质带来的影响。
22.优选的，所述用于制备微米纤维的离心纺丝设备还包括水平支架和设于水平支架上的固定座，所述固定座的中心开有第二通孔，所述熔体输送管道固定设置于第二通孔中。
23.本实用新型利用气流辅助离心纺丝原理，将切片熔融后，利用离心力和气流牵引力进行拉伸，得到丝径几微米到十几微米左右的超细纤维，纤维成往后分布均匀。该方法既可以与纺粘熔喷工艺进行在线结合，也可以单独制备无纺布。
24.本实用新型的技术方案相比现有技术具有以下优点：
25.用于制备微米纤维的离心纺丝设备利用离心力和侧向风刀气流进行拉伸和牵引，形成超细纤维。相对于传统的熔喷或者纺粘工艺，设备更紧凑、占地少、能耗更低、丝径范围可调控、更适合多个纺丝单元进行组合。不同于大多数的离心纺丝装置，采用从下往上的倒吸式成网，本设备采取从上往下纺丝成网，纤维在重力作用下飘落到接收装置上，配备普通成网帘之后即可实现纤维的连续生产和成网，用来生产微米纤维网膜或者无纺布材料。
26.该装置结构简洁、占地小、能耗低、投入小的微米纤维制备设备将为微纳米复合材料提供很多工艺上的便捷性和灵活性。
附图说明
27.图1为用于制备微米纤维的离心纺丝设备的示意图。
28.附图标记说明：1-熔体输送管道，2-挤出机，3-离心纺丝盘，4-旋转控制系统，5-传动轴，6-温度控制系统，7-上加热盘，8-下加热盘，9-环形风刀，10-电机，11-水平支架，12-固定座。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
30.实施例1
31.一种用于制备微米纤维的离心纺丝设备，包括熔体输送单元、离心纺丝单元、驱动单元和温度控制单元；
32.熔体输送单元包括竖直设置的熔体输送管道1，熔体输送管道的顶部为第一进料口，底部为第一出料口；第一进料口连接挤出机2；
33.离心纺丝单元包括离心纺丝盘3和传动轴5，离心纺丝盘3为中空结构，离心纺丝盘3的侧壁上开有第一通孔，离心纺丝盘3上表面的中心开有第二进料口，第二进料口与第一出料口相通；传动轴5设置于熔体输送管道1内，传动轴5的下端连接离心纺丝盘3，用于驱动离心纺丝盘3绕传动轴5的轴心旋转；
34.驱动单元驱动单元用于驱动传动轴5绕轴心转动；
35.温度控制单元包括温度控制系统6和加热盘；加热盘用于加热离心纺丝盘3。
36.牵引单元包括环形风刀9，环形风刀设于离心纺丝盘的外围。
37.具体的，第一通孔的孔径为0.25-1.2mm。
38.具体的，第一通孔的孔间距5-10mm。
39.具体的，加热盘包括上加热盘7和下加热盘8；上加热盘7和下加热盘8对称设于离心纺丝盘3的两侧。
40.实施例2
41.一种用于制备微米纤维的离心纺丝设备，包括熔体输送单元、离心纺丝单元、驱动单元和温度控制单元；
42.熔体输送单元包括竖直设置的熔体输送管道1，熔体输送管道的顶部为第一进料口，底部为第一出料口；第一进料口连接挤出机2；
43.离心纺丝单元包括离心纺丝盘3和传动轴5，离心纺丝盘3为中空结构，离心纺丝盘3的侧壁上开有第一通孔，离心纺丝盘3上表面的中心开有第二进料口，第二进料口与第一出料口相通；传动轴5设置于熔体输送管道1内，传动轴5的下端连接离心纺丝盘3，用于驱动离心纺丝盘3绕传动轴5的轴心旋转；
44.离心纺丝盘3包括上盘体、下盘体和侧壁，传动轴5的下端穿过第二进料口与下盘体连接。
45.驱动单元包括电机10、设于电机10上的主动轮、与主动轮连接的从动轮、连接主动轮和从动轮的环形皮带链。
46.具体的，温度控制单元还包括管线连接装置，管线连接装置设于熔体输送管道1的
内部；管线连接装置的上端露出熔体输送管道1，与温度控制系统6连接；管线连接装置的下端穿过第一出料口，与加热盘连接。
47.具体的，用于制备微米纤维的离心纺丝设备还包括水平支架11和设于水平支架11上的固定座12，固定座12的中心开有第二通孔，熔体输送管道1固定设置于第二通孔中。
48.实施例2
49.纺丝熔体经挤出机2流入熔体输送管道1的空腔后，进入离心纺丝盘3，驱动单元驱动单元驱动传动轴5，带动离心纺丝盘3旋转产生离心力，在离心力作用下纺丝熔体从离心纺丝盘3侧面的第一通孔甩出。
50.离心纺丝盘3外围安装有环形风刀，压缩空气从风刀流出以后形成辅助牵引气流。纺丝熔体经牵引和拉伸后形成微米级纺丝纤维。
51.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。