应用于全幅衬纬经编机的滑块式静电纺丝机

技术领域

本申请涉及全幅衬纬经编织物的加工技术领域，特别涉及一种应用于全幅衬纬经编机的滑块式静电纺丝机。

背景技术

全幅衬纬经编织物是一种经编织物，通过在全幅衬纬经编机上采用多头衬纬机构，使纱线在衬纬小车的带动作用下平行地穿过机器的整个工作幅宽而形成。这种编织物具有许多优点，如衬入的纬纱保持伸直状态、织物表面平整，并且具有优良的尺寸稳定性和物理机械性能。根据经编机织造的织物结构，全幅衬纬经编织物可分为单轴向经编织物、双轴向经编织物和多轴向经编织物。

通过使用不同的原料、不同的工艺和不同的涂层处理，可以生产出适用于各种用途的全幅衬纬经编织物。现在，经编全幅衬纬织物广泛被作为涂层柔性复合材料用，然而后续涂层繁琐。并且，在相关技术中，由于加工方法的局限性，例如对全幅衬纬经编织物进行涂层处理时，一些功能可能会强化，但同时也可能削弱其原有的透气性、透湿性和弹性等性能。这是因为涂层处理可能会在织物表面形成一层覆盖物，阻碍了空气和水分的透过同时可能改变织物的弹性特性。

因此，针对传统涂层方式对织物性能造成的严重影响，本申请设计并提出了一种应用于全幅衬纬经编机的滑块式静电纺丝机，旨在在不牺牲织物原有的透气性、透湿性和弹性等性能的基础上赋予全幅衬纬经编织物特殊的功能。

发明内容

本申请的目的是提供一种应用于全幅衬纬经编机的滑块式静电纺丝机，可通过改变静电纺丝参数以及不同静电纺丝液的混纺，实现制备出一种在不牺牲织物原有的透气性、透湿性、弹性等性能的基础上赋予全幅衬纬经编织物特殊的功能，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

第一方面，本申请提供了一种滑块式静电纺丝机，所述滑块式静电纺丝机应用于全幅衬纬经编机当中，所述滑块式静电纺丝机设置于全幅衬纬经编机的牵伸辊与卷曲辊之间，所述滑块式静电纺丝机包括：

与全幅衬纬经编织物间隔设置的螺杆；

与所述全幅衬纬经编织物和所述螺杆电性连接的高压电源；

驱动所述螺杆旋转的第一驱动电机；

位于所述螺杆远离所述全幅衬纬经编织物一侧的滑轨；

滑动连接于所述滑轨上的储液滑块；以及

通过导管与所述储液滑块相连的注射泵，用于将纺丝液输入所述储液滑块中；

其中，当所述第一驱动电机带动所述螺杆旋转时，所述储液滑块在所述滑轨上来回滑动并将纺丝液均匀的涂抹在所述螺杆的表面。

在一种可能的实现方式中，所述螺杆与所述高压电源的正极相连，所述全幅衬纬经编织物与所述高压电源的负极相连，所述高压电源的负极接地。

在一种可能的实现方式中，所述储液滑块上安装有第二驱动电机，所述储液滑块通过所述第二驱动电机在所述滑轨上滑动。

在一种可能的实现方式中，所述滑轨的两端分别安装有第一限位传感器以及第二限位传感器，用于控制所述储液滑块的滑动行程。

在一种可能的实现方式中，所述全幅衬纬经编织物与所述螺杆相互平行，所述所述螺杆与所述滑轨相互平行。

在一种可能的实现方式中，所述全幅衬纬经编织物与所述螺杆之间的纺丝距离为5至50cm。

在一种可能的实现方式中，所述高压电源为高压直流电源，所述高压电源施加的电压值为10至40kv。

在一种可能的实现方式中，所述注射泵通过橡胶软管与所述储液滑块相连。

在一种可能的实现方式中，所述注射泵供给的纺丝液流量为1至88ml/min。

第二方面，本申请提供了一种全幅衬纬经编织物的制备方法，所述方法适用于如上任一所述的滑块式静电纺丝机，所述方法包括：

S1、启动第一驱动电机带动螺杆转动，储液滑块通过第二驱动电机的驱动下在滑轨上左右移动，注射泵将纺丝液输入所述储液滑块中，同时所述储液滑块将纺丝液均匀的涂抹在旋转的螺杆表面；

S2、启动高压电源，在所述螺杆上施加电压，使所述螺杆与全幅衬纬经编织物之间形成强电场，在强电场作用下，所述螺杆表面的纺丝液形成多个泰勒锥，当电压高于临界电压时纺丝液克服表面张力，形成多射流，射流经过拉伸、挥发固化后在全幅衬纬经编机的牵伸辊和卷曲辊夹持的全幅衬纬经编织物上沉积；

S3、所述储液滑块通过第一限位传感器以及第二限位传感器限制其运动行程，在所述滑轨上做往复运动，实现电纺过程的连续进行，制备出具有防水、透气性的全幅衬纬经编织物。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过在全幅衬纬经编机的牵伸辊和卷曲辊之间设置一个滑块式静电纺丝机，通过滑块式静电纺丝机上的储液滑块给螺杆供液将纺丝液均匀地涂抹在螺杆表面，启动高压电源，使螺杆与全幅衬纬经编织物之间形成强电场，在强电场作用下，螺杆表面的纺丝液形成多个泰勒锥，当电压高于临界电压时纺丝液克服表面张力，形成多射流，射流经过拉伸、挥发固化最后在全幅衬纬经编机的牵伸辊和卷曲辊夹持的全幅衬纬经编织物上沉积。可通过改变静电纺丝参数以及不同静电纺丝液的混纺，实现制备出一种在不牺牲织物原有的透气性、透湿性、弹性等性能的基础上赋予全幅衬纬经编织物特殊的功能。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的滑块式静电纺丝机应用在全幅衬纬经编机时的结构示意图；

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的滑块式静电纺丝机的结构示意图；

图3示出了本申请一个示例性实施例提供的全幅衬纬经编织物的制备方法的流程示意图；

图中：1、滑块式静电纺丝机；101、高压电源；102、注射泵；103、螺杆；104、储液滑块；105、第一驱动电机；106、滑轨；107、第一限位传感器；108、第二限位传感器；109、第二驱动电机；2、全幅衬纬经编织物；3、牵伸辊；4、卷曲辊。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

其中，相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是本申请说明书附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本申请说明书的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面结合附图和实施例对本申请作更进一步的说明。

实施例一：

请参阅图1和图2，图1示出了本申请一个示例性实施例提供的滑块式静电纺丝机应用在全幅衬纬经编机时的结构示意图，图2示出了本申请一个示例性实施例提供的滑块式静电纺丝机的结构示意图。

详细而言，上述滑块式静电纺丝机1应用于全幅衬纬经编机当中，滑块式静电纺丝机1设置于全幅衬纬经编机的牵伸辊3与卷曲辊4之间，滑块式静电纺丝机1包括与全幅衬纬经编织物2间隔设置的螺杆103、与全幅衬纬经编织物2和螺杆103电性连接的高压电源101、驱动螺杆103旋转的第一驱动电机105、位于螺杆103远离全幅衬纬经编织物2一侧的滑轨106、滑动连接于滑轨106上的储液滑块104，以及通过导管与储液滑块104相连的注射泵102，用于将纺丝液输入储液滑块104中；其中，当第一驱动电机105带动螺杆103旋转时，储液滑块104在滑轨106上来回滑动并将纺丝液均匀的涂抹在螺杆103的表面。

在本申请实施例中，螺杆103与高压电源101的正极相连，全幅衬纬经编织物2与高压电源101的负极相连，高压电源101的负极接地。高压电源101为高压直流电源，高压电源101施加的电压值为10至40kv。

进一步地，储液滑块104上安装有第二驱动电机109，储液滑块104通过第二驱动电机109在滑轨106上滑动。滑轨106的两端分别安装有第一限位传感器107以及第二限位传感器108，用于控制储液滑块104的滑动行程。

更进一步地，全幅衬纬经编织物2与螺杆103相互平行，螺杆103与滑轨106相互平行。全幅衬纬经编织物2与螺杆103之间的纺丝距离为5至50cm。

优选地，注射泵102通过橡胶软管与储液滑块104相连。注射泵102供给的纺丝液流量为1至88ml/min。

可选地，螺杆103的转速范围为80至500rpm。

可选地，储液滑块104在滑轨106上滑动的速度范围为0.03至0.5m/s。

值得一提的是，本申请中的高压电源、注射泵、第一驱动电机、第一限位传感器、第二限位传感器、第二驱动电机均与全幅衬纬经编机的控制系统相连接，实现各个部件之间的协同工作。

可以理解，高压电源施加的电压高达几十千伏才能达到产生多射流所需要的电场强度，因此对相关零部件都有较高电气性能要求。若零部件电气性能较差，则极易被感应上电荷形成干扰电场，从而影响电纺结果，甚至有可能导致电路短路，烧坏整个系统储液滑块要与导轨相连，因此为防止短路，应该优先考虑介电强度大、电阻率高的材料。

除此之外，储液滑块104的材料还需要有较低的介电常数以及介质损耗。常用的特种工程塑料绝缘材料有PI(聚酰亚胺)、PPS(聚苯硫醚)、PTFE(聚四氟乙烯)等。

作为一种优选地实施方式，通过本申请提供的滑块式静电纺丝机加工的全幅衬纬经编织物具有类似纳米纤维膜所固有的特性，如：具有高比表面积，因此通过本申请提供的滑块式静电纺丝机加工的全幅衬纬经编织物呈现出良好的吸附性能、优异的力学性能、光、电、热性能。此外，还具有孔隙率高以及独特的空间网状结构等特点，因而在过滤材料、生物科技、传感器、医疗卫生、组织工程、能量转换等各个方面都有着极其广阔的应用前景，拥有巨大的商业潜能。

另外，本申请提供的滑块式静电纺丝机通过静电纺丝液材料的选择，在不牺牲织物原有的透气性、透湿性和弹性等性能上，能连续、高效制备纳米纤维，赋予全幅衬纬经编织物特殊功能性，具有纤维产量高、纺丝连续性好、操作方便等特点，具有比涂层技术加工的全幅衬纬经编织物轻质的优越性。

实施例二：

图3示出了本申请一个示例性实施例提供的全幅衬纬经编织物的制备方法的流程示意图，方法适用于实施例一所述的滑块式静电纺丝机，该滑块式静电纺丝机的结构示意图请参考图1和图2，该方法包括：

步骤S1、启动第一驱动电机105带动螺杆103转动，储液滑块104通过第二驱动电机109的驱动下在滑轨106上左右移动，注射泵102将纺丝液输入储液滑块104中，同时储液滑块104将纺丝液均匀的涂抹在旋转的螺杆103表面。

在本申请实施例中，第一驱动电机105和第二驱动电机109的转速由全幅衬纬经编机的控制系统发送的脉冲频率决定。

在一个具体实施例中，使用的纺丝液为PVDF溶液，PVDF溶液的配置过程具体包括：根据所要配制的溶液浓度，采用电子天平称量所需要的PVDF粉末，将其放入容量瓶中，在容量瓶中倒入配备好的DMF:丙酮体积比为1：2的混合液；将溶液置于磁力搅拌仪上搅拌，在室温条件下，搅拌时间24小时以上，直至溶剂溶质混合均匀，将配制的溶液静置6小时左右，排除溶液内气泡，防止溶液内气泡影响纺丝过程，最终得到PVDF溶液作为本实施例中的纺丝液。

在本实施例中，注射泵102供给的纺丝液流量为1.2ml/min。

步骤S2、启动高压电源101，在螺杆103上施加电压，使螺杆103与全幅衬纬经编织物2之间形成强电场，在强电场作用下，螺杆103表面的纺丝液形成多个泰勒锥，当电压高于临界电压时纺丝液克服表面张力，形成多射流，射流经过拉伸、挥发固化后在全幅衬纬经编机的牵伸辊3和卷曲辊4夹持的全幅衬纬经编织物2上沉积。

在本申请实施例中，高压电源101施加的直流电压为25kV。

在本申请实施例中，在全幅衬纬经编织物2上沉积得到的是纳米级别的固态纤维。

在本实施例中，全幅衬纬经编织物2与螺杆103之间的纺丝距离为18cm。

在本实施例中，螺杆103的转速为300rpm。

在本实施例中，储液滑块104在滑轨106上滑动的速度为0.13m/s。

步骤S3、储液滑块104通过第一限位传感器107以及第二限位传感器108限制其运动行程，在滑轨106上做往复运动，实现电纺过程的连续进行，制备出具有防水、透气性的全幅衬纬经编织物。

综上所述，本申请通过在全幅衬纬经编机的牵伸辊和卷曲辊之间设置一个滑块式静电纺丝机，通过滑块式静电纺丝机上的储液滑块给螺杆供液将纺丝液均匀地涂抹在螺杆表面，启动高压电源，使螺杆与全幅衬纬经编织物之间形成强电场，在强电场作用下，螺杆表面的纺丝液形成多个泰勒锥，当电压高于临界电压时纺丝液克服表面张力，形成多射流，射流经过拉伸、挥发固化最后在全幅衬纬经编机的牵伸辊和卷曲辊夹持的全幅衬纬经编织物上沉积。可通过改变静电纺丝参数以及不同静电纺丝液的混纺，实现制备出一种在不牺牲织物原有的透气性、透湿性、弹性等性能的基础上赋予全幅衬纬经编织物特殊的功能。

在本申请公开的实施例中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明公开的实施例中的具体含义。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。