施加微米直径的纱线制造技术

描述了将纳米纤维和由纳米纤维组成的纱线放置到基底上。所述纳米纤维纱线鉴于直径可小至5微米或甚至小于1微米而难以精确操纵。如本文所述，描述了一种放置系统，所述放置系统可以小于100μm、小于50μm、小于10μm以及在一些实施方案中低至2μm的节距将纳米纤维纱线放置在基底上。部分地说，通过使用粗调转换器和精调转换器以及连接到柔顺法兰的引导件促进这种以小节距进行的精确放置。所述柔顺法兰和所述引导件促进纳米纤维纱线的位置的一致性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】施加微米直径的纱线
本公开总体涉及将纱线施加到表面。具体地，本公开涉及用于将微米直径的纱线施加到表面的系统和方法。
技术介绍
已知纳米纤维具有不同寻常的机械、光学和电子性质。然而，尽管纳米纤维具有不同寻常的性质，但其尚未被集成到许多可商购获得的产品中。纳米纤维纱线是纳米纤维的一种形式，其可能由于能够通过在纳米纤维纱线内包括除纳米纤维本身之外的材料和纤维来调节纱线性质而具有商业吸引力。
技术实现思路
实施例1是一种用于将纳米纤维纱线施加到基底的方法，所述方法包括：使纳米纤维纱线的前端穿过限定通道的引导件，所述引导件接近基底；将所述纳米纤维纱线的所述前端与所述基底连接；以及向所述纳米纤维纱线施加张力，所述张力致使所述纳米纤维纱线的一部分与所述引导件的边缘相适应，所述通道响应于所述纳米纤维纱线上所施加的张力而限制所述纳米纤维纱线的移动。实施例2包括如实施例1所述的主题，其中所述张力为从0.1毫牛顿(mN)至10mN。实施例3包括如实施例1或实施例2中任一项所述的主题，其中施加所述张力包括：旋转圆柱形基底，以便以第一速率拉动所述纱线通过所述通道。实施例4包括如实施例3所述的主题，其中施加所述张力还包括：以不同于所述第一速率的第二速率提供所述纳米纤维纱线，所述第一速率与所述第二速率之间的差致使所述张力施加到所述纳米纤维纱线。实施例5包括如前述实施例中任一项所述的主题，其还包括：将柔顺法兰放置成与所述基底接触，所述柔顺法兰附接到所述引导件并且提供用于在所述引导件与所述基底之间的相对移动期间保持所述引导件与所述基底之间的均匀距离的弹性力。实施例6包括如前述实施例中任一项所述的主题，其还包括：引起所述引导件与所述基底之间的相对移动，以用于致使一定长度的纳米纤维纱线附接到所述基底。实施例7包括如实施例6所述的主题，其中引起所述引导件与所述基底之间的所述相对移动包括旋转所述基底。实施例8包括如实施例6所述的主题，其中引起所述引导件与所述基底之间的所述相对移动包括使所述基底与所述引导件相对于彼此横向平移。实施例9包括如前述实施例中任一项所述的主题，其还包括：将所述纳米纤维纱线的第一部分施加到所述基底；以及以小于10微米的节距接近所述纳米纤维纱线的所述第一部分将所述纳米纤维纱线的第二部分施加到所述基底。实施例10包括如实施例9所述的主题，其中所述节距为大约2μm。实施例11包括如实施例10所述的主题，其中所述第一部分和所述第二部分彼此不连续。实施例12包括如前述实施例中任一项所述的主题，其中所述纳米纤维纱线具有小于5微米的直径。实施例13包括如前述实施例中任一项所述的主题，其中所述纳米纤维纱线是多股纱线。实施例14是一种纳米纤维纱线放置系统，其包括：纱线分配器组件；以及放置组件，所述放置组件包括：柔顺法兰；以及引导件，所述引导件连接到所述柔顺法兰，所述引导件限定通道，所述通道包括至少一个内表面和由所述至少一个内表面限定的至少一个拐角。实施例15包括如实施例14所述的主题，其中所述柔顺法兰连接到所述放置组件。实施例16包括如实施例14所述的主题，其还包括至少设置在所述纱线分配器组件内的纳米纤维纱线。实施例17包括如实施例14-16中任一项所述的主题，其还包括基底。实施例18包括如实施例17所述的主题，其中所述基底包括粘合剂表面。实施例19包括如实施例17所述的主题，其中所述基底包括热塑性塑料。实施例20包括如实施例17所述的主题，其中所述基底还包括可移除的表面。实施例21包括如实施例17所述的主题，其中所述柔顺法兰与所述基底接触。实施例22包括如实施例14-21中任一项所述的主题，其中所述引导件的所述至少一个内表面包括第一内表面和第二内表面，所述第一内表面和所述第二内表面以30°至90°的角度在第一拐角处相交，如在距离两个相邻表面上的所述拐角至少0.1mm处测量的。附图说明图1示出了一个实施方案中的基底上的示例性纳米纤维森林结构。图2是一个实施方案中的用于生长纳米纤维的反应器的示意图。图3是一个实施方案中的纳米纤维片材的图示，其识别了片材的相对尺寸，并且示意性地示出了在平行于片材的表面的平面中端到端对齐的片材内的纳米纤维。图4A是一个实施方案中的从纳米纤维森林结构横向拉制的纳米纤维片材的图像，该纳米纤维如图4示意性所示地从端到端地对齐。图4B是一个实施方案中的包括已加捻并卷绕的碳纳米纤维的单股纳米纤维纱线的图像。图5A和图5B分别示出了一个实施方案中的高正确度纳米纤维纱线施加系统的平面图和正视图。图6是一个实施方案中的在图5A和图5B中描绘的纳米纤维纱线施加系统的一些实施方案中使用的纱线分配器的图示。图7是一个实施方案中的纳米纤维纱线施加系统的放置组件的正视图。图8是一个实施方案中的图7所示的放置组件的侧视图。图9A、图9B和图9C示出了一个实施方案中的在纱线施加系统的放置组件中使用的引导件的各种构型。图10是一个实施方案中的示出了用于使用纱线施加系统的示例性方法的方法流程图。这些附图仅出于说明的目的描绘了本公开的各种实施方案。从下面的详细讨论中，许多变型、配置和其他实施方案将是显而易见。此外，将了解，附图不一定按比例绘制或旨在将所描述的实施方案限于所示的具体配置。例如，虽然一些附图通常指示直线、直角和光滑的表面，但是所公开技术的实际实现方式可能具有不够完美的直线和直角，并且鉴于现实世界的制造工艺限制，一些特征可能具有表面形貌或以其他方式不光滑。简而言之，提供附图仅仅是为了示出示例性结构。具体实施方式综述纳米纤维和纳米纤维纱线的操纵可具有挑战性。纳米纤维可具有数十纳米的直径。纳米纤维纱线(无论是单股还是多股)可具有小至几微米(μm)的直径(或在纱线长度上的平均直径)，并且具有超过一公里(km)的长度。这些相对小的直径使得难以看到纳米纤维纱线，并且更加难以在物理上抓握和操纵纳米纤维纱线。鉴于以数米或数公里的长纳米纤维或纱线存在的另外的材料，长纳米纤维和纳米纤维纱线使操纵更加复杂。在一束任何长度(并且尤其是较长长度)的纳米纤维或纳米纤维纱线上保持有序的组织是至关重要的：一旦缠结，几乎不可能解开纳米纤维和纳米纤维纱线。存在关于纳米纤维和纳米纤维纱线的操纵的其他挑战。例如，由于纳米纤维和纳米纤维纱线的密度非常低，因此它们(无论其总长度如何)很容易通过与由以下产生的空气流一样细微的空气流移动：办公室通风系统的运行；设置纳米纤维纱线的房间的门的打开；或者距离纳米纤维纱线一米远的人员的呼吸。由于许多纳米纤维纱线每单位长度的价格比纺织制造中使用的更传统的纤维纱线(例如，棉、人造丝、尼龙、亚麻)以及结构应用的缆线中使用的许多材料(例如，钢丝和缆线)贵得多，因此存在与(例如，由缠结造成的)浪费相关联的较高财务成本。尽管存在这些挑战，但由于纳米纤维和纳米纤维纱线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将纳米纤维纱线施加到基底的方法，所述方法包括：/n使纳米纤维纱线的前端穿过限定通道的引导件，所述引导件接近基底；/n将所述纳米纤维纱线的所述前端与所述基底连接；以及/n向所述纳米纤维纱线施加张力，所述张力致使所述纳米纤维纱线的一部分与所述引导件的边缘相适应，所述通道响应于所述纳米纤维纱线上所施加的张力而限制所述纳米纤维纱线的移动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180509 US 62/668,9611.一种用于将纳米纤维纱线施加到基底的方法，所述方法包括：
使纳米纤维纱线的前端穿过限定通道的引导件，所述引导件接近基底；
将所述纳米纤维纱线的所述前端与所述基底连接；以及
向所述纳米纤维纱线施加张力，所述张力致使所述纳米纤维纱线的一部分与所述引导件的边缘相适应，所述通道响应于所述纳米纤维纱线上所施加的张力而限制所述纳米纤维纱线的移动。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述张力为从0.1毫牛顿(mN)至10mN。


3.如权利要求1所述的方法，其中施加所述张力包括：旋转圆柱形基底，以便以第一速率拉动所述纳米纤维纱线通过所述通道。


4.如权利要求3所述的方法，其中施加所述张力还包括：以不同于所述第一速率的第二速率提供所述纳米纤维纱线，所述第一速率与所述第二速率之间的差致使所述张力施加到所述纳米纤维纱线。


5.如权利要求1所述的方法，其还包括：将柔顺法兰放置成与所述基底接触，所述柔顺法兰附接到所述引导件并且提供用于在所述引导件与所述基底之间的相对移动期间保持所述引导件与所述基底之间的均匀距离的弹性力。


6.如权利要求1所述的方法，其还包括：引起所述引导件与所述基底之间的相对移动，以用于致使一定长度的纳米纤维纱线附接到所述基底。


7.如权利要求6所述的方法，其中引起所述引导件与所述基底之间的所述相对移动包括旋转所述基底。


8.如权利要求6所述的方法，其中引起所述引导件与所述基底之间的所述相对移动包括使所述基底与所述引导件相对于彼此横向平移。


9.如权利要求1所述的方法，其还包括：
将所述纳米纤维纱线的第一部分施加到所述基底；以及
以小于10微米的节距接近所述纳米纤维纱线的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J拜科瓦，MD利马，
申请(专利权)人：琳得科美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US