標籤:物理 工業 紡紗

自由端紡紗方法之一。因在紡紗過程中利用靜電場使纖維伸直﹑平行排列和凝聚而稱靜電紡紗。靜電紡紗的研究起源於美國。E.S.肯尼迪與S.奧格爾斯比﹑A.L.托馬斯先後在1949年和1955年提出靜電紡紗裝置的專利﹐其後美國不少紡織企業進行靜電紡紗研究。1971年美國電紡公司在國際紡織機械展覽會上曾展出一台20錠樣機(ESPⅢ型)﹐引起了對靜電紡紗研究的重視。除美國外﹐日本﹑蘇聯﹑德國﹑瑞士等10個國家都先後開展了靜電紡紗研究﹐但都處於實驗室研究階段。中國自1958年開展靜電紡紗研究﹐1980年在上海建成1400頭靜電紡紗中間試驗車間。

1原理

靜電紡紗由纖維開松﹑輸送﹑靜電場凝聚﹑自由端加拈﹑筒子卷繞等工藝過程組成。由於纖維的開松方法不同﹐靜電紡紗機分為兩類。一類以羅拉牽伸作為開松機構﹐纖維的輸送和凝聚利用靜電場的作用﹔另一類以刺輥作為開松機構﹐利用氣流輸送纖維﹐而纖維的凝聚利用靜電場的作用。靜電場對纖維的作用力 F 等於纖維上的電荷量q 與其所在的電場強度E 的乘積﹐即F =q ‧;E ﹐方向為正電荷在該點所受力的方向。纖維所帶的電荷量有幾個來源﹕電暈放電﹐靜電場中的電極由於高電壓產生電暈放電現象使空氣電離﹐纖維從空氣中獲得一定量的自由電荷。接觸帶電﹐纖維在進入電場之前與作為電極的前羅拉金屬表面接觸時獲得一定量的電荷。摩擦帶電﹐纖維進入電場之前在經過刺輥鋸齒分梳時或沿管道內壁運動時﹐因摩擦作用產生電荷轉移﹐使纖維獲得一定量的電荷。電離作用﹐纖維中除纖維素外還含有水分和雜質﹐包括一部分水溶性電解質﹐在電場的作用下產生電離現象﹐使纖維兩端產生數量相等的電荷。前三種來源使纖維帶一種性質的電荷﹐分佈在纖維的表面或內部﹔后一種來源使纖維兩端帶相同數量的異性電荷。纖維在電場中的帶電性質主要取決於纖維喂入的方式和靜電場的形式。在以羅拉牽伸作為纖維開松機構的靜電紡紗裝置中﹐使纖維帶電的主要來源是接觸帶電和電暈放電﹔在以刺輥分梳作為開松機構的靜電紡紗裝置中﹐使纖維帶電的主要來源是電離作用和極化作用。

2工作原理

棉紡靜電紡紗工作原理是﹕棉條經刺輥開松為單纖維﹐利用氣流把單纖維吸走﹐通過輸棉管送入靜電場。在高壓靜電場的作用下﹐由於極化和電離作用使纖維兩端呈現相反的電荷﹐產生靜電力F F 。沿AB 軸線的分力F  ﹑F  使纖維伸直﹐並沿軸線分力較大的一方移動﹔垂直於軸線方向的分力F  ﹑F  使纖維轉動按電力線方向排列﹐並向電場中心移動﹐凝聚成自由端須條﹔由於電暈放電使纖維某一種電荷產生靜電力F 作用在纖維的重心上﹐它將使纖維沿電力線方向異性電極運動。F 的數值較小﹐未在圖中表示。凝聚在電場中心線上的自由端須條經過加拈器加拈成紗﹐然後由引紗羅拉引出直接卷繞成為筒子。 [!21ki@][@21ki!]

3產品特點

靜電紗和環錠紗的成紗原理與過程不同﹐紗的結構和性能各有特點。與環錠紗比較﹐靜電紗的纖維伸直度較差﹐結構分層﹐各層拈度不同﹐成紗拈度較多﹐彈性較差﹐手感較硬。但靜電紗的條幹較均勻﹐毛羽和棉結雜質較少﹐織物耐磨性能較好﹐吸色性好。由於電場罩殼內粘附纖維和輸棉管﹑刺輥殼體內鉤掛纖維而造成粗節紗疵﹐是靜電紗的一個主要缺點。靜電紗適宜織制深色大花嗶嘰﹑被單布﹑傢具布等產品﹔也可用於針織提花檯布和窗帘布﹐具有網眼清晰﹑手感挺刮的優點。靜電紡紗還能紡制各種混紡紗﹑竹節紗和包芯紗﹐織製成具有獨特風格的織物。
靜電紡紗還存在製成率低﹑紗疵較多﹑勞動生產率無顯著提高等問題﹐在投入工業化生產之前尚有待進一步研究。研究的課題是﹕纖維的電性能和合理的靜電場﹐以增加靜電場對纖維的作用和控制﹐提高成紗質量和製成率。合理利用氣流的作用﹐減少氣流場對靜電場的干擾。高速高效的加拈器﹐充分發揮靜電紡紗高產潛力。

4相關方法

(electrostatic spinning)
自由端紡紗方法之一.由纖維開松、輸送、靜電凝聚、自由端加捻、筒子卷繞等工藝過程組成.其中纖維開松和輸送的方法有兩種:
纖維的輸送利用靜電埸作用

以刺輥作為開松機構

利用氣流輸送棉纖維
靜電紡紗常用后一種方法.棉條在喂棉羅拉與喂棉板間輸入,被高速迴轉的小剌輥開松成單纖維,借輸棉管的氣流作用吸入由高壓電極(+)、加捻器電極(-)和封閉罩殼組成的靜電埸內.棉纖維被電離和極化的作用下被伸直、排列並凝聚成纖維條.引紗由空心加捻器引入后不斷捻取纖維條中的纖維,高速迴轉的加捻器加捻成紗,並由槽筒卷繞機構繞成筒子.棉纖維屬不良導體,進入靜電埸的纖維需要預先給濕,使其具有較高的回潮率.凝聚的纖維條受到各種阻力的作用,迴轉並不充分自由,加捻效率較低.靜電紡的紗適合於制織被單布、傢具布、針織提花檯布和窗帘布等產品;紡制各種混紡紗、竹節紗和包芯紗,還可製成具布獨特風格的織物
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