一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領域。它主要包括進料機構(gòu)、原料儲存室、紡絲輥筒、輥筒加熱裝置、紡絲導流片、電機、電極板、高壓靜電發(fā)生器、抽風箱體、抽風機、鋪網(wǎng)帶及熱軋接收裝置，紡絲導流片與紡絲輥筒的輥體表面緊密接觸，聚合物溶液或熔體附著于紡絲輥筒的輥體表面，當原料隨紡絲輥筒旋轉(zhuǎn)至紡絲導流片位置時，便會爬至導流片上，從而在靜電場力作用下形成線性射流，紡絲導流片可防止未用完料液回流至原液池中，影響原液濃度。本發(fā)明一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，結(jié)合紡絲輥筒紡絲產(chǎn)量高的優(yōu)點，引入導流片，即解決了射流不均難題，又實現(xiàn)了紡絲輥筒的輥體自清潔，滿足了工業(yè)化生產(chǎn)穩(wěn)定性的根本需求。
【專利說明】一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種靜電紡絲裝置，屬于靜電紡絲領域。
【背景技術】
[0002]靜電紡絲過程就是在噴頭和接收裝置間施加高壓靜電場，使被極化的流體在電場力的作用下克服表面張力，形成射流，在接收板上獲得超細纖維的過程。
[0003]隨著納米技術的升溫，利用靜電紡絲制備納米纖維已經(jīng)成為當今研究熱點之一。靜電紡絲技術分為溶液靜電紡絲技術和熔體靜電紡絲技術，溶液靜電紡絲技術由于其可獲得幾十納米的超細纖維而備受關注，目前相關文章已有3000多篇，雖然溶液電紡可以制備超細納米纖維，但其紡絲產(chǎn)量低始終制約著其產(chǎn)業(yè)化的推廣。因此為了提高產(chǎn)量，研究者們利用輥筒來代替噴針，以此產(chǎn)生多射流，最具代表性的屬捷克的“納米蜘蛛”(PCT/CZ2004/000056)，其采用輥筒式噴絲，解決了針頭式噴頭堵塞及產(chǎn)量低等問題，一定程度上滿足了產(chǎn)業(yè)化需求，但是其紡絲裝置仍存在一些問題，隨著紡絲時間的推移，輥筒表面會逐漸發(fā)生堆積，不利于紡絲的順利進行，且輥筒表面為圓弧形，在電場力作用下會產(chǎn)生射流不均的現(xiàn)象。如何在保證紡絲纖維細度的前提下提高紡絲產(chǎn)量是一個難點，本發(fā)明將利用線性射流的思想，在提高紡絲產(chǎn)量的同時解決纖維均布的問題，為產(chǎn)業(yè)化推廣提供新的途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，聚合物溶液或熔體隨著輥筒旋轉(zhuǎn)附著在輥筒表面，通過固定在輥筒上表面中心位置的導流片形成連續(xù)的線性噴射流，在保持紡絲產(chǎn)量的同時提高了射流均一性，同時導流片可實現(xiàn)裝置的自清潔，大大提高了紡絲的效率，該紡絲裝置簡單、易擴展、可維護性高，適宜于溶液或熔體的大批量靜電紡絲。
[0005]本發(fā)明提出的一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，它主要包括進料機構(gòu)、原料儲存室、紡絲輥筒、輥筒加熱裝置、紡絲導流片、電機、電極板、高壓靜電發(fā)生器、抽風箱體、抽風機、鋪網(wǎng)帶及熱軋接收裝置，進料機構(gòu)與原料儲存室相連，原料儲存室安置于紡絲輥筒正下方，紡絲輥筒固定在紡絲輥筒支架上，通過電機帶動旋轉(zhuǎn)，紡絲輥筒下半部分浸入到原料中，紡絲輥筒的輥體加熱裝置置于紡絲輥筒的輥體中心，紡絲導流片下邊緣緊挨輥筒上表面對應于紡絲輥筒的輥體軸線，鋪網(wǎng)帶置于紡絲導流片正上方，電極板接高壓靜電發(fā)生器，固定于鋪網(wǎng)帶和抽風箱之間并緊貼鋪網(wǎng)帶，抽風箱與抽風機相連，緊貼電極板上端面。其中，導流片兩端通過螺紋連接于固定在紡絲輥筒支架上的連接件，可實現(xiàn)角度變換及松緊調(diào)節(jié)，紡絲導流片與紡絲輥筒的輥體表面緊密接觸，防止未用完料液回流至原液池中，影響原液濃度，且可實現(xiàn)輥體自清潔性。
[0006]本發(fā)明一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，紡絲導流片下邊緣緊挨輥筒上表面并對應于輥體軸線，紡絲導流片與紡絲輥筒的輥體表面緊密接觸，聚合物溶液或熔體附著于紡絲輥筒的輥體表面，當原料隨紡絲輥筒旋轉(zhuǎn)至紡絲導流片位置時，便會爬至導流片上，從而在靜電場力作用下形成線性射流，紡絲導流片可防止未用完料液回流至原液池中，影響原液濃度，同時實現(xiàn)了紡絲輥筒的輥體自清潔性。
[0007]本發(fā)明一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，紡絲導流片兩端通過連接件固定到紡絲輥筒支架上，導流片與連接件采用螺紋連接，可實現(xiàn)角度變換及松緊調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)射流方向可控性，紡絲導流片遠離紡絲輥筒側(cè)可做成圓弧形鋸齒、三角形鋸齒或無齒形平片等各種不同形式，紡絲導流片總高度范圍為5-20mm，圓弧形鋸齒或三角形鋸齒的突起尖端為3-5mm。
[0008]本發(fā)明一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，采用單電極拉伸，電極板采用網(wǎng)孔型設計，網(wǎng)眼目數(shù)為30-300目，電極板電壓范圍為10-80kv，距離導流片尖端30-150mm。
[0009]本發(fā)明一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，適宜于溶液和熔體靜電紡絲，紡絲輥筒的輥體采用內(nèi)部加熱結(jié)構(gòu)，加熱裝置于輥體中心，以保證紡絲輥筒的輥體表面溫度均勻且實現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)。
[0010]本發(fā)明一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，結(jié)合紡絲輥筒紡絲產(chǎn)量高的優(yōu)點，引入導流片以產(chǎn)生線性射流的思想，即解決了射流不均的難題，又實現(xiàn)了紡絲輥筒的輥體的自清潔，滿足了工業(yè)化生產(chǎn)穩(wěn)定性的根本需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是圖1所示的紡絲輥筒及進料機構(gòu)的側(cè)視圖。
[0013]圖3是圖1所示的紡絲導流片與紡絲輥筒位置配合的正面剖視圖。
[0014]圖4是圖3所示紡絲導流片的連接方式放大圖。
[0015]圖5是圖1中所示導流片的三種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1-原料儲存室、2-紡絲輥筒、3-紡絲輥筒支架、4-紡絲導流片、5-電機、6-電極板、7-高壓靜電發(fā)生器、8-抽風箱、9-抽風機、10-熱壓及接收裝置、11-鋪網(wǎng)帶、12-進料機構(gòu)、13-輥筒加熱裝置、14-連接螺母。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，如圖1?4所示的示意圖，它主要由進料機構(gòu)12、原料儲存室1、紡絲輥筒2、輥筒加熱裝置13、紡絲導流片4、電機5、電極板6、高壓靜電發(fā)生器7、抽風箱8、抽風機9、熱軋接收裝置10及鋪網(wǎng)帶11組成，進料機構(gòu)12與原料儲存室I相連，原料儲存室I安置于紡絲輥筒2正下方，紡絲輥筒2固定在紡絲輥筒支架3上，通過電機6帶動旋轉(zhuǎn)，下半部分浸入到原料中，紡絲輥筒2的輥體加熱裝置13置于紡絲輥筒2的輥體中心，紡絲導流片4下邊緣緊挨紡絲輥筒2上表面對應于紡絲輥筒2的輥體軸線，鋪網(wǎng)帶11置于紡絲導流片4正上方，電極板6接高壓靜電發(fā)生器7，固定于鋪網(wǎng)帶11和抽風箱8之間并緊貼鋪網(wǎng)帶，抽風箱8與抽風機9相連，抽風箱8緊貼電極板6上端面。其中，紡絲導流片4兩端通過連接件固定到紡絲輥筒支架3上，導流片與連接件采用螺紋連接，可實現(xiàn)角度變換及松緊調(diào)節(jié)，紡絲導流片與紡絲輥筒2的輥體表面緊密接觸。紡絲導流片遠離紡絲滾筒2側(cè)的結(jié)構(gòu)有多種，圖5所示有三種，分別為圓弧形鋸齒、三角形鋸齒和無齒形平片。
[0018]一個溶液靜電紡絲具體實施例如圖1所示,紡絲輥筒2外徑為100mm，紡絲輥筒2的輥體長度為250mm，紡絲導流片4總高為5mm，總長為100mm，向原料儲存室中加入12%的PAN溶液，紡絲導流片4尖端與電極板6的距離為12cm，電機6轉(zhuǎn)速為30r/min，待聚合物熔液流爬至紡絲導流片4尖端時，加上30KV正極電壓，導流片接地，80股噴射流沿著導流片線性均布，纖維直徑可達200-1500nm。
[0019]另一個熔體靜電紡絲具體實施例如圖1-3所示，紡絲輥筒2外徑為100mm，紡絲輥筒2的輥體長度為250mm，紡絲導流片4總高為10mm，有效紡絲總長為250mm，使用PP粒料，進料機構(gòu)部分設定為200°C，原料儲存室I及紡絲輥筒2的輥體加熱裝置13溫度設定為240°C,調(diào)整紡絲導流片4尖端與電極板6的距離為13cm,電機6轉(zhuǎn)速為40r/min,待聚合物熔體爬至紡絲導流片4尖端時，加上56KV正極電壓，導流片接地，60股噴射流沿著導流片線性均布，紡絲效率約40g/h。
【權(quán)利要求】
1.一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:主要包括進料機構(gòu)、原料儲存室、紡絲輥筒、輥筒加熱裝置、紡絲導流片、電機、電極板、高壓靜電發(fā)生器、抽風箱體、抽風機、鋪網(wǎng)帶及熱軋接收裝置，進料機構(gòu)與原料儲存室相連，原料儲存室安置于紡絲輥筒正下方，紡絲輥筒固定在紡絲輥筒支架上，通過電機帶動旋轉(zhuǎn)，紡絲輥筒下半部分浸入到原料中，紡絲輥筒的輥體加熱裝置置于紡絲輥筒的輥體中心，紡絲導流片下邊緣緊挨紡絲輥筒上表面對應于紡絲輥筒的輥體軸線，鋪網(wǎng)帶置于紡絲導流片正上方，電極板接高壓靜電發(fā)生器，電極板固定于鋪網(wǎng)帶和抽風箱之間并緊貼鋪網(wǎng)帶，抽風箱與抽風機相連，抽風箱緊貼電極板上端面，導流片兩端通過螺紋連接于固定在紡絲輥筒支架上的連接件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:紡絲導流片遠離紡絲輥筒側(cè)可做成圓弧形鋸齒、三角形鋸齒或無齒形平片形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:紡絲導流片總高度范圍為5-20mm，圓弧形鋸齒或三角形鋸齒的突起尖端為3_5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性射流無噴頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:電極板采用網(wǎng)孔型設計，網(wǎng)眼目數(shù)為30-300目，電極板電壓范圍為10-80kv，距離導流片尖端30_150mm。
【文檔編號】D01D5/00GK103590121SQ201310596562
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】楊衛(wèi)民, 李小虎, 李好義, 鐘祥烽, 焦志偉, 張有忱, 丁玉梅 申請人:北京化工大學