一种可直接编织的纺丝收集设备及纤维编织方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111945237A(43)申请公布日2020.11.17(21)申请号202010769167.X(22)申请日2020.08.03(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区八一路299号(72)发明人周伟姬翔马刚王桥常晓林(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人王杰(51)Int.Cl.D01D5/04(2006.01)D01D5/06(2006.01)D01D5/00(2006.01)D04C1/02(2006.01)D04C1/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种可直接编织的纺丝收集设备及纤维编织方法(57)摘要本发明涉及一种可直接编织的纺丝收集设备，包括收集球、三个驱动轮、驱动轮控制器和纺丝针头；三个驱动轮设置于收集球外周，空间上互相垂直，若从收集球球心发出三条互相垂直的射线，则三个驱动轮分别位于收集球表面与射线的交点处；每个驱动轮包括驱动电机和转轮，转轮安装于驱动电机输出轴的端部，转轮的外缘沿周向设置一圈滑轮，滑轮是驱动轮与收集球接触的部位；三个驱动轮分别与驱动轮控制器连接，通过驱动轮控制器控制各个驱动轮的转速和方向；纺丝针头活动安装于收集球的上方，纺丝针头距离收集球的距离能够进行调节。本发明装置通过控制三个驱动轮可使收集球沿任意轨迹旋转，进而可以高效的编织任意纤维结构，具有普适性。CN111945237ACN111945237A权利要求书1/1页1.一种可直接编织的纺丝收集设备，其特征在于，包括收集球、三个驱动轮、驱动轮控制器和纺丝针头；所述三个驱动轮设置于所述收集球外周，用于支撑收集球并驱动其转动；三个驱动轮空间上互相垂直，若从收集球球心发出三条互相垂直的射线，分别记为X、Y、Z方向，则三个驱动轮分别位于收集球表面与射线的交点处，其中，轴向与X方向平行的驱动轮为X驱动轮，轴向与Y方向平行的驱动轮为Y驱动轮，轴向与Z方向平行的驱动轮为Z驱动轮；每个驱动轮包括驱动电机和转轮，所述转轮安装于驱动电机输出轴的端部，所述转轮的外缘沿周向设置一圈滑轮，所述滑轮是驱动轮与收集球接触的部位；三个驱动轮分别与所述驱动轮控制器连接，通过驱动轮控制器控制各个驱动轮的转速和方向；所述纺丝针头活动安装于所述收集球的上方，纺丝针头距离收集球的距离能够进行调节。2.根据权利要求1所述的可直接编织的纺丝收集设备，其特征在于，所述纺丝收集设备还包括安装支架，所述安装支架包括下基座、上基座和支撑杆，所述支撑杆位于下基座与上基座之间；所述三个驱动轮的驱动电机通过底座固定安装于下基座上；所述纺丝针头通过上支臂安装于上基座的下方，上支臂上端固定安装于上基座的下表面，纺丝针头夹持于上支臂的下端，所述上支臂能够带动纺丝针头上下移动，以调整纺丝针头与收集球的距离。3.根据权利要求1所述的可直接编织的纺丝收集设备，其特征在于，当所述纺丝收集设备用于干法纺丝、湿法纺丝、吹法纺丝时，收集球采用绝缘材料制成；当纺丝收集设备用于静电纺丝时，收集球采用导电材料制成，或在绝缘材料制成的收集球外包裹一层锡纸或铝箔纸。4.一种纤维编织方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-3任一项所述的可直接编织的纺丝收集设备，进行干法纺丝、湿法纺丝、吹法纺丝或静电纺丝，具体包括以下步骤：S1、配置纺丝所需的混合溶液；S2、根据纺丝方法和纺丝溶液调节纺丝针头与收集球之间的距离，设定驱动轮的转速程序，并以此程序循环运行；S3、用蠕动式恒流泵以恒定流速将步骤S1制得的混合溶液抽至纺丝针头，纤维落在收集球上，同时按照设定程序在收集球上缠绕，从而获得编织后的纤维。5.根据权利要求4所述的纤维编织方法，其特征在于，通过该方法进行干法纺丝，获得具有编织结构的纤维，步骤S3中，纺丝溶液从针头中挤出，纺丝溶液中的溶剂在空气中迅速挥发，形成纤维落在收集球上。6.根据权利要求4所述的纤维编织方法，其特征在于，通过该方法进行吹法纺丝，增加高压气泵与所述纺丝收集设备配合使用，在步骤S3中，用蠕动式恒流泵将混合溶液抽至纺丝针头，打开高压气泵，高压气泵的高速气流通过导气管吹向纺丝针头，将纺丝溶液从针头中吹出，纤维落在收集球上。7.根据权利要求4所述的纤维编织方法，其特征在于，该方法进行静电纺丝，在收集球外包裹一层锡纸或铝箔纸，增加高压发生器电源与所述纺丝收集设备配合使用，在步骤S3中，高压发生器电源的正极连接纺丝针头，负极连接碳刷，碳刷与包裹在收集球上的锡纸或铝箔纸接触，用蠕动式恒流泵将混合溶液抽至纺丝针头，溶液在电场力作用下飞向负极收集球，并形成纤维，纤维落在收集球上。2CN111945237A说明书1/4页一种可直接编织的纺丝收集设备及纤维编织方法技术领域[000