静电纺丝接收装置的大小对电场分布和纤维接收的影响

为了研究接收装置对电场分布和静电纺丝纤维直径及纤维毡的影响,设计三组大小不同的接收板,分别在单针头和单孔静电纺丝装置中进行对比实验,测量纤维直径和纤维毡厚度分布。采用Maxwell软件模拟单针头和单孔静电纺丝装置中电场的分布,模拟结果用于解释分析试验结果。试验和模拟结果说明用尺寸较小的接收板的静电纺丝装置得到的纤维直径较细,纤维在接收板上的分布也较均匀,这和尺寸小接收板的静电纺丝装置电场分布均匀的模拟结果相符。因此,尺寸小的接收板可以有效地改善静电纺丝纤维的接收。     

辅助电极作用下双喷头静电纺丝电场及射流受力分析

 双喷头静电纺丝过程中,喷头间电场相互干扰,带有相同电荷的两条射流相互排斥,使得纺丝连续性下降且纤网分布不均匀。本文通过在两喷头处各装有相同形状的圆锥形辅助电极来降低电场间的干扰,实验表明,装有圆锥形辅助电极的双喷头静电纺丝射流连续性好,纤网分布均匀且纤维直径更细。最后通过Ansoft Maxwell 3D电磁场分析软件对静电纺丝电场进行建模仿真,并模拟射流受力,从而进一步阐明辅助电极屏蔽电场的作用。     

高压静电加载形式对聚合物熔体静电直写制备效果的影响

为探究熔体静电直写制备过程中电极正接与反接造成的差异，利用ANSYS对不同高压静电加载形式下纺丝区间的电场强度大小、分布以及电场方向进行了模拟分析，并从产生射流临界电压、射流速度、纤维直径、纤维沉积精度等方面进行了实验对比。模拟结果与实验结果相互印证：电极正接的情况下喷头处电场强度较反接高出14%左右，纤维直径更细，射流速度更快，相同距离下产生射流所需要的临界电压仅为反接的35%～74%;电极反接的情况下接收板位置电场强度较正接高35%左右，电场强度分布更加均匀，电场方向更加一致，更有利于提高纤维在电场中的稳定性，纤维沉积偏差较正接降低35%～51%。     

电场分布对静电纺聚苯乙烯超细纤维性能影响

研究具有不同电场分布的接收装置对静电纺聚苯乙烯纤维取向度、纤维膜浸润性能和过滤性能的影响。以聚苯乙烯为原料,利用静电纺丝方法,以不同网格尺寸的金属网作为接收装置,制备具有多孔结构的超细纤维膜,测试了纤维膜的纤维取向度、浸润性能、过滤性能。试验发现:随着金属网格尺寸增大,其表面的电场变大,相邻两根金属丝之间的排斥作用明显,纤维取向度越高,纤维膜均匀性越差,纤维膜的水接触角随之减小,纤维膜对香烟烟雾的吸收量和过滤效果减小。     

基于四氢呋喃/二甲基甲酰胺的聚氨酯静电纺丝

分别将四氢呋喃（THF）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）按质量比3:7、4:6、5:5、6:4、7:3混合作为溶剂,并在不同质量分数、电压、接收距离下对聚氨酯溶液进行静电纺丝。结果表明：THF/DMF的质量比对聚氨酯静电纺丝纤维的形貌、直径及其均匀性有显著影响,纤维直径均匀性随THF增多而下降;随着溶液质量分数增大,纤维直径增大,纤维直径均匀性总体上呈下降趋势;电压和接收距离对纤维平均直径的影响没有明显的规律性。实验中制得了平均直径为230 nm,均匀系数为0.23,形貌也较为理想的聚氨酯静电纺丝纤维。     

静电纺PBS/熔喷复合滤材的制备及性能表征

通过正交试验得到PBS静电纺丝最优工艺,以熔喷非织造布为接收基材,在PBS静电纺丝最优工艺下制备静电纺PBS/熔喷复合滤材。并对复合前后材料的性能进行表征,结果表明:静电纺PBS纤维比熔喷非织造布纤维直径更小,且分布更均匀;熔喷非织造布与静电纺PBS纤维复合后平均孔径从10μm降低到3μm,且孔径分布很均匀,孔隙率基本无变化,材料表面的润湿性稍微有所改善。     

多针头静电纺丝工艺过程探讨

借助于Maxwell电场仿真模拟软件和具体实验研究了针头间距和针头数量对静电纺运动射流所处电场分布以及纤维最终沉积形态的影响。结果表明,随着针头间距的增加,电场相互干扰程度减弱,得到的环形纤网会由椭圆形向圆形转变。在多针头静电纺丝工艺中,靠中排布的针头得到的纤网与边缘针头对应的纤网的外观存在明显差别。基于此结果,设计了钢带式多针头连续静电纺丝装置,此装置可以通过调整针头排布并配合钢带旋转制备出不同幅宽和不同规格的均匀纳米纤维网。     

静电纺丝工艺与装置的研究进展

主要综述了通过改变静电纺丝接收装置制取定向、螺旋排列的纳米纤维。列举了添加附加磁场、辅助电极、超声震动等方法而改进了的新型静电纺丝装置。还介绍了多层静电纺丝、混合静电纺丝和同轴静电纺丝。     

静电纺抗菌纳米纤维膜的制备及纺丝条件对其形貌的影响

本文利用静电纺丝技术将可生物降解的聚乙烯醇(PVA)和具有良好抗菌作用的肉桂精油纺成抗菌纳米纤维材料。溶液组成及纺丝工艺参数会影响纤维直径的分布,进而影响材料的抗菌性能。因此,我们首先考察了不同质量浓度的PVA和β-环糊精(β-CD)对纤维直径分布的影响。借助扫描电镜对制备的纳米纤维形貌进行观察,发现最适的PVA及β-CD的质量浓度分别为6%和2%。在恒定电压下,利用SPSS分析接收距离和纺丝速率对纤维直径分布的影响。结果表明,接收距离对纤维直径的影响更为显著,而纺丝速率影响相对较小,适宜的纺丝工艺参数为电压15 kV,纺丝速率0.4 mL/h, 接收距离14 cm。在上述优化条件下,得到的纳米纤维直径分布均匀、形貌良好,有利于提高其抗菌活性。     

静电纺聚乳酸纤维毡的微观结构及力学行为

通过静电纺丝可以制备由直径为数微米的聚乳酸纤维构成的多孔状材料。在确定纺丝工艺条件的基础上,分析接收基底对PLA纤维毡微观结构和力学性能的影响。研究结果表明:质量分数为11%的聚乳酸/二氯甲烷溶液可以利用静电纺纺出连续光滑且比较均匀的纤维;当以纳米级的静电纺丝素或锦纶纤维毡为基底时,可以使PLA纤维的分布均匀化,同时纤维的直径下降;经过复合后,PLA复合纤维毡承受负荷的能力得到了很大提高。     

熔体微分离心纺丝技术

熔体离心纺丝技术具有纺丝效率高,制备纤维的取向度的优势,但目前仍处于发展初期,所制备纤维直径较粗,相关工艺和纤维细化方法研究较少。对此通过自主研制的熔体微分离心纺丝装置,选用流动性能较好的聚丙烯材料进行熔体离心纺丝研究,在不同条件下进行离心纺丝实验,并引入气流辅助纺丝,大大细化了纤维直径,成功制备了超细纤维;设计了正交实验以探究不同工艺参数对其成纤效果的影响权重,为熔体离心纺丝进一步发展提供一定理论和实验基础。     

静电纺PVA/SA复合纳米纤维膜制备工艺的优化

通过调节溶液质量分数、质量比、纺丝电压、供液速度、接收距离和辊筒转速等工艺参数,探讨不同条件对静电纺聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)复合纳米纤维膜的影响,制备纤维形貌优良的复合纳米纤维膜。使用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察复合纳米纤维膜的形貌,并分析纤维直径及其分布。结果表明:最优工艺参数为聚乙烯醇质量分数10%、海藻酸钠质量分数2%、质量比8∶2、纺丝电压19 kV、供液速度1.6 mL/h、接收距离19 cm、辊筒转速300 r/min。此时,可得到形貌良好、分布均匀,平均直径为120.8 nm的复合纳米纤维。     

Review of distribution of fiber tension at the spinning triangle

In the ring spinning process, the spinning triangle plays an important role in the quality and efficiency of yarn spinning. The distribution of fiber tension at the spinning triangle is important. In this study, models such as energy methods, energy methods using false twist, and finite element method are applied. The model parameters on the distribution of fiber tension in the symmetric and asymmetric spinning triangle with a uniform distribution of single fiber, uniform distribution of fiber types, and distribution buckling fibers in the spinning triangle are analyzed. The results show that there is an increase in the distribution of fiber tension in symmetric spinning triangle. Fibers, depending on their position in the spinning triangle, have different tensions. In single fibers in the twist point, the tension of the fiber bundle is maximum, the fiber tension is less, and the compression force of the fiber bundle is greater. The spinning triangle shape is effective on the distribution of fiber tension.     

静电纺再生丝素纳米纤维形态结构的研究

以98％甲酸为溶剂溶解再生丝素室温干燥膜后,采用静电纺丝纺制丝素纳米纤维;采用扫描电镜观察其形态结构：研究并分析了纺丝液质量分数、电压、喷丝头到收集网的距离、纺丝管口径对纤维直径及形态的影响。结果表明：质量分数为11％-19％的纺丝液静电纺丝均能获得丝素纳米纤维,质量分数为11％、13％,电压为32kV,固化距离为7cm时,能够获得平均直径分别为91、96nm的纳米纤维：纤维直径随纺丝液质量分数的增加而增大,随电压的增大而减小,可根据纺丝液质量分数和电压选择合适的固化距离和管口径。     

水溶性聚乙烯醇纳米纤维毡的制备与表征

采用静电纺丝技术制备了聚乙烯醇(PVA)纳米纤维毡,主要考察了纺丝液浓度和纺丝电压对静电纺纤维形成及其微观形貌的影响。实验结果表明:纺丝液的浓度对纤维的形成和形貌起着决定性作用,随着PVA质量分数的增加,在纺丝过程中纺丝液逐渐从液滴转变为均匀的纤维,纤维直径逐渐增加,当纺丝液的PVA质量分数为6%时,纤维形貌最佳;随着纺丝电压的提高,纤维平均直径先是有一定程度的降低,但随后降低幅度变得很小。通过实验确定了制备PVA纳米纤维毡的最佳工艺为:纺丝液的PVA质量分数6%,纺丝电压18kV,接收距离11cm,挤出速度0.5ml/h。     

喷气涡流纺喷嘴喷孔参数的分析

喷气涡流纺是利用喷嘴内高速气流的旋转对纤维加捻成纱的设备,为了分析喷嘴的结构参数对成纱质量的影响,选择喷嘴的喷孔直径d为0.5 mm,分别在不同喷孔数量n(5,6)及不同喷孔角度θ(60°,65°,70°,75°,80°)下,在新型涡流纺纱机上对粘胶原料进行纺纱实验。实验结果得到了喷孔最优结构参数:喷孔孔径×数量φ0.5×5;喷孔角度70°。     

应用给湿装置改善环锭纺成纱毛羽

为减少成纱毛羽,在环锭纺细纱机前钳口与导纱钩之间加装接触式给湿装置,对出三角区后的低捻段纤维须条给湿。借助高速摄影拍摄纱线与导纱轮接触所产生的水雾三角区长度发现,导纱轮直径越大,水雾三角区长度越长。通过测试一落纱平均耗水量,纱线细度相同条件下,随导纱轮直径增大,耗水量增多;同时,纱线细度增大也会增加纺纱耗水量。在上述条件下进行纺纱试验并测试成纱毛羽,14.6 tex 精梳棉管纱3 mm 及以上有害毛羽较普通环锭纺降低了35.9%,19.5 tex精梳棉纱有害毛羽降低了41.1%。14.6 tex 精梳棉管纱络筒后3 mm 及以上有害毛羽较普通环锭纺筒纱降低了41.6%。结果表明,对环锭纺须条给湿可大幅度减少成纱有害毛羽,从而提高纱线品质。     

细纱三绕的产生和防治

为了解决纺纱生产中经常出现的缠绕问题,提高纤维的适纺性,杜绝纱疵的产生,以细纱三绕(绕胶辊、绕罗拉、绕胶圈)为例,分析了细纱三绕对纤维可纺性、成纱质量、纱疵等产生的影响并综述了影响三绕的有关因素.重点阐述了纺纱原料的静电产生、胶辊的材质与表面处理、纺纱的温湿度控制、细纱的吸棉装置、工人操作等与三绕的关系并提出防治对策....     

Research on yarn qualities modified by mechanical false-twisting device

Abstract

In the ring-spinning process, the area between the front roller nip and twisting point is spinning triangle, and its geometry influences the fiber tension distribution in the spinning triangle directly and determines the properties of spun yarns. Therefore, in the paper, one kind of mechanical false-twisting device was introduced on the ring spinning, which can affect the twist propagation and change the spinning triangle geometry actively. First, the modification of the false-twisting device on the DTM129 ring-spinning frame was introduced. Taking the medium cotton yarn spinning as an example, corresponding ring yarn, Sirospun yarn, compact yarn were spun on the modified spinning frame under different designed twist factors, and the applicability of the false-twisting device on different spinning method was discussed. It is shown that comparing with the common yarn, the Hairiness and Strength of the modified yarns are all improved, and the effect of false-twisting device on yarn qualities is more effective for the low-twist yarn. Comparing with the ring spinning, the improvement degree of the modified compact spinning is a little smaller. Then, the long-staple cotton ring yarn, polyester and medium cotton blend ring yarn, polyester ring yarn were spun on the modified spinning frame under different designed twist factors, and the applicability of the false-twisting device on different fibers was discussed. It is shown that the influence of the false-twisting device on the long-staple cotton yarn and polyester yarn is little. That is, the false-twisting device given in the paper would be more applicable on the short fiber spinning under the low designed twist factor.