專利名稱：雙側(cè)收集電紡聚合物纖維管的接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及收集電紡聚合物纖維管的設(shè)備，具體地說是一種通過接收金屬棒 的轉(zhuǎn)動和平動從其兩側(cè)收集不同電紡聚合物纖維管的接收裝置。
背景技術(shù)：
在靜電紡絲過程中，毛細(xì)管口處的聚合物溶液在幾萬伏高壓的靜電作用下被 拉伸為直徑在微米至納米級的聚合物纖維，向零電勢的接收裝置噴射，在飛行過 程中溶劑快速揮發(fā)，當(dāng)接收裝置為接地的金屬棒時，纖維會在其旋轉(zhuǎn)的表面沉積， 取下后就可得到管狀的聚合物材料。目前，可實(shí)現(xiàn)從接收金屬棒一側(cè)收集一種電 紡聚合物纖維成管。現(xiàn)有的裝置在主機(jī)箱體前端裝有平行金屬棒，可以同時發(fā)生 轉(zhuǎn)動和水平移動，從垂直金屬棒的一側(cè)接收一種電紡纖維形成管狀材料?，F(xiàn)有裝 置技術(shù)的缺陷為由于纖維噴出點(diǎn)固定，且金屬棒在水平方向進(jìn)行勻速運(yùn)動，得 到的管呈兩端薄、中間厚的形狀；纖維噴出點(diǎn)位于軌道中間點(diǎn)正前方，因此相軌 道兩端噴射的纖維較少，而原有裝置當(dāng)金屬棒運(yùn)動到軌道兩端時即刻返回，不能 提供充分的時間收集纖維，造成管壁中間厚、兩端薄的現(xiàn)象；原有裝置金屬棒的 轉(zhuǎn)速固定，不利于根據(jù)紡絲條件的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)；原有裝置將金屬棒固定在機(jī)箱 前段，只從一側(cè)接收纖維，其背面的材料會影響接收效率，浪費(fèi)材料，而且限制 了金屬棒的接收范圍，無法從多個方向接收纖維，不能得到不同種纖維均勻混合 的管材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種從兩側(cè)收集不同種電紡聚合物纖維管的接收裝 置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。該裝置可用于電紡絲加工技術(shù)中制備兩種纖維組 成的管狀材料，可同時加工多根直徑不同的管材。每根金屬棒的可調(diào)速轉(zhuǎn)動保證 了管壁在徑向的厚度均一；主機(jī)箱的中間快、兩端慢的漸變非勻速水平運(yùn)動方式 和軌道兩端的可控停頓保證管壁在徑向的厚度均一。本發(fā)明特別適用于制備兩種 材料組成的管壁均勻、小口徑的電紡纖維管。
本發(fā)明的主要部件包括主機(jī)、主機(jī)箱、轉(zhuǎn)盤一連桿系統(tǒng)、皮帶、皮帶傳動 裝置、固定金屬棒裝置、行程開關(guān)、行程開關(guān)觸點(diǎn)、時間控制器、金屬棒、地線 接線柱、接收框、滑軌和底座。
本發(fā)明詳細(xì)描述如下
本發(fā)明提供的從兩側(cè)收集不同種電紡聚合物纖維管的接收裝置包括獨(dú)立于 主機(jī)箱體的接收框系統(tǒng)、金屬棒轉(zhuǎn)速的可控調(diào)節(jié)系統(tǒng)、驅(qū)動金屬棒在水平方向做 漸變非勻速運(yùn)動的轉(zhuǎn)盤一連桿系統(tǒng)和主機(jī)箱體在軌道兩端的可控停頓系統(tǒng)四部 分。
3(一) 獨(dú)立于主機(jī)箱體的接收框系統(tǒng) 獨(dú)立于主機(jī)箱體的接收框系統(tǒng)分為金屬棒固定裝置和絕緣外殼。
1、 金屬棒固定裝置包括右側(cè)的三爪卡盤和左側(cè)的平行孔，三爪卡盤上可以 靈活安裝和拆卸多根不同直徑的金屬棒，當(dāng)用扳手扳動小錐齒輪時，三個卡爪同 時向中心靠近或退出，固定不同直徑的金屬棒；金屬棒另一端深入對面平行的孔 中，用于金屬棒的安裝與拆卸；多根接地金屬棒呈柵狀排列。
2、 絕緣外殼由有機(jī)玻璃材料制成。由于帶電纖維傾向于沉積在電場中電勢 最低的部分，在紡絲進(jìn)行了一定時間后，金屬棒表面由于已經(jīng)沉積了一定的纖維， 電勢將不再為零，此時纖維容易噴射到絕緣外殼等電勢較低的地方，因此需在接 收框周圍安裝絕緣外殼。
(二) 金屬棒轉(zhuǎn)速的可控調(diào)節(jié)系統(tǒng) 金屬棒轉(zhuǎn)速的可控調(diào)節(jié)系統(tǒng)分為皮帶傳動裝置和調(diào)速電機(jī)。
1、 皮帶傳動裝置由帶輪和皮帶組成，帶輪與三爪卡盤相連，帶輪之間釆用S 型繞帶，增加了皮帶與帶輪之間的摩擦力，皮帶穿過主機(jī)箱上的一個狹縫，與主 機(jī)箱內(nèi)的調(diào)速電機(jī)相連，帶動金屬棒轉(zhuǎn)動。
2、 調(diào)速電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)金屬棒轉(zhuǎn)速的可控調(diào)節(jié)，通過設(shè)定調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速， 可以連續(xù)調(diào)節(jié)接收金屬棒的轉(zhuǎn)速設(shè)定好調(diào)速電機(jī)的速度后，開啟轉(zhuǎn)動開關(guān)，調(diào) 速電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過皮帶將轉(zhuǎn)動傳送到帶輪，帶輪帶動金屬棒以相同的速度旋轉(zhuǎn)。
(三) 驅(qū)動金屬棒在水平方向做漸變非勻速運(yùn)動的轉(zhuǎn)盤一連桿系統(tǒng) 平動電機(jī)和轉(zhuǎn)盤一連桿裝置可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)箱在水平方向上做速度中間快、兩
端慢的漸變非勻速運(yùn)動。轉(zhuǎn)盤固定在電機(jī)機(jī)軸上，由電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)；連桿的一端 固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣，另一端固定在主機(jī)箱上。當(dāng)電機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時，連桿一端 做線速度均勻的圓周運(yùn)動，連桿另一端帶動主機(jī)箱做水平運(yùn)動，其速度為圓盤圓 周上線速度的正弦值，從而實(shí)現(xiàn)水平方向的漸變非勻速運(yùn)動。 在主機(jī)箱體兩側(cè)有轉(zhuǎn)速控制旋鈕和轉(zhuǎn)速顯示面板。
(四) 主機(jī)箱體在軌道兩端的可控停頓系統(tǒng) 主機(jī)箱體在軌道兩端的可控停頓系統(tǒng)分為底座一滑軌裝置和時間控制器一
行程開關(guān)裝置。
1、 底座由絕緣材料制成，用于支撐主機(jī)箱和絕緣框；四個底座腳可以通過 內(nèi)部螺紋旋轉(zhuǎn)升降，調(diào)整裝置的平衡；接線柱通過內(nèi)部線路引到接收框右側(cè)的金 屬棒固定裝置上，接線柱與地線相連可使每根金屬棒良好接地，滑軌安裝在底座 上。
2、 時間控制器可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)箱在軌道兩端的可控停頓，當(dāng)主機(jī)箱運(yùn)動到軌 道兩端時，觸碰行程開關(guān)，啟動時間控制器，在停頓設(shè)定的時間后，電機(jī)反向轉(zhuǎn) 動，主機(jī)向相反方向運(yùn)動。
在主機(jī)箱體兩側(cè)有時間控制旋鈕和時間顯示面板。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)
1、 同時打開移動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)電源時，可使金屬棒同時進(jìn)行轉(zhuǎn)動和水平 漸變非勻速運(yùn)動；
2、 調(diào)節(jié)時間控制旋鈕可以調(diào)節(jié)金屬棒在軌道兩端的停留時間，從而使接收 到的管狀材料的壁厚在軸向上保持均勻；
3、 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制旋鈕可以設(shè)定金屬棒的轉(zhuǎn)動速度，從而保證管壁在徑向上 的均勻；
4、 裝置的接收框?yàn)楠?dú)立于主機(jī)箱體上方的兩側(cè)為敞開式的結(jié)構(gòu)，而接收金 屬棒固定在接收框內(nèi)，兩種電紡纖維分別從兩側(cè)通過絕緣外殼窗口，噴到接地的 平行接收金屬棒上；
5、 機(jī)器整體使用絕緣材料制作，提高聚合物纖維的接收效率，同時防止聚 合物纖維沉積到機(jī)身上，造成原料的浪費(fèi)。


圖1為本發(fā)明的平面機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖2為三維機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖3為應(yīng)用實(shí)施例所得到的纖維管材的照片。
如圖l、 2所示1、底座；2、滑軌；3、行程開關(guān)；4、時間控制器；5、平 移動力電機(jī)；6、轉(zhuǎn)盤；7、連桿；8、轉(zhuǎn)動動力調(diào)速電機(jī)；9、金屬棒固定裝置； 10、皮帶傳動裝置；11、金屬棒；12、接收框；13、地線接線柱；14、開關(guān)面板； 15、顯示調(diào)節(jié)面板。
如圖3所示細(xì)纖維為PCL纖維，粗纖維為明膠纖維，證明本裝置可以收 集得到兩種纖維均勻混合的管材料。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明工作時平移動力電機(jī)5帶動轉(zhuǎn)盤6轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤通過連桿7牽引主機(jī)在 底座1的滑軌2上做不勻速運(yùn)動。當(dāng)走到行程盡頭時，主機(jī)中的行程開關(guān)3會觸 碰行程開關(guān)觸點(diǎn)，此時啟動時間控制器4，停留預(yù)設(shè)的時間后，電機(jī)轉(zhuǎn)動反向， 主機(jī)將沿相反的方向繼續(xù)平移。主機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)動動力調(diào)速電機(jī)8通過皮帶傳動裝 置10使金屬棒固定裝置9分別獨(dú)立轉(zhuǎn)動，同時帶動金屬棒ll轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速可以通 過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動動力調(diào)速電機(jī)8的轉(zhuǎn)速來控制。地線接線柱13使得金屬棒固定裝置 在主機(jī)運(yùn)動過程中始終接地。
開啟開關(guān)14后，主機(jī)內(nèi)部的平移動力電機(jī)5和轉(zhuǎn)動動力調(diào)速電機(jī)8驅(qū)動金 屬棒在水平方向上做往復(fù)不勻速平移運(yùn)動，同時金屬棒勻速轉(zhuǎn)動。金屬棒的轉(zhuǎn)速 和在軌道兩端的停留時間由顯示調(diào)節(jié)面板15上的調(diào)節(jié)旋鈕分別控制。
應(yīng)用實(shí)施例數(shù)均分子量為8萬的聚己內(nèi)酯切碎后用氯仿甲醇=5: l的混合溶劑溶解， 配成濃度為10%的粘稠溶液，明膠顆粒用三氟乙醇溶解配成濃度為10%的溶液。 在裝置兩側(cè)分別放置兩臺微量注射泵，將兩種溶液分別加入到兩個注射器中，分 別放置在兩臺注射泵上。設(shè)置電壓為18千伏，聚己內(nèi)酯和明膠溶液的流速均為 lml/h，溶液在針頭口形成快速噴射的纖維細(xì)流。
將金屬棒ll固定在裝置上，使金屬棒接收平面垂直于纖維噴射方向。接收
平面距兩側(cè)針頭口各為15cm。開啟轉(zhuǎn)動開關(guān)和移動開關(guān)，金屬棒上的纖維層由 薄到厚，逐漸形成管狀。5小時后，關(guān)閉紡絲裝置和接收裝置，將金屬棒取下， 得到聚合物纖維管。
聚合物纖維管的內(nèi)徑由金屬棒直徑?jīng)Q定，可以從lmm至5mm不等。管的 有效長度為12cm，壁厚約為0.5mm，聚合物纖維有粗細(xì)兩種，粗纖維為明膠纖 維，直徑約l-3微米；細(xì)纖維為聚己內(nèi)酯纖維，直徑約400-600納米。纖維形貌 如圖3。
權(quán)利要求
1、一種雙側(cè)收集電紡聚合物纖維管的接收裝置，其特征在于它包括獨(dú)立于主機(jī)箱體的接收框系統(tǒng)；金屬棒轉(zhuǎn)速的可控調(diào)節(jié)系統(tǒng)；驅(qū)動金屬棒在水平方向做漸變非勻速運(yùn)動的轉(zhuǎn)盤—連桿系統(tǒng)和主機(jī)箱體在軌道兩端的可控停頓系統(tǒng)所構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)收集電紡聚合物纖維管的接收裝置，其特征 在于，所述的獨(dú)立于主機(jī)箱體的接收框系統(tǒng)，其中接收金屬棒獨(dú)立安裝于主機(jī)箱 體1上方，邊框?yàn)榻^緣材料制成，金屬棒由三爪卡盤固定，并與帶輪連接；金屬棒 兩側(cè)均能接收電紡聚合物纖維。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)收集電紡聚合物纖維管的接收裝置，其特征 在于，所述的金屬棒轉(zhuǎn)速的可控調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中驅(qū)動金屬棒轉(zhuǎn)動的電機(jī)為調(diào)速電 機(jī)，其控制旋鈕和顯示面板分別通過線路連接到主機(jī)箱體兩側(cè)的面板上，電機(jī)通 過皮帶傳動帶動帶輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動接收金屬棒轉(zhuǎn)動，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以 控制調(diào)節(jié)接收金屬棒的轉(zhuǎn)速。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)收集電紡聚合物纖維管的接收裝置，其特征 在于，所述的驅(qū)動金屬棒在水平方向做漸變非勻速運(yùn)動的轉(zhuǎn)盤一連桿系統(tǒng)，其中， 在驅(qū)動箱體水平運(yùn)動的電機(jī)軸上安裝了一個圓盤，能夠隨電機(jī)轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；另安裝一連桿，其一端與圓盤邊緣固定，另一端與主機(jī)箱體固定；當(dāng)電機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn) 動時，連桿一端做線速度均勻的圓周運(yùn)動，連桿另一端帶動主機(jī)箱做水平運(yùn)動， 其速度為圓盤圓周上線速度的正弦值，從而實(shí)現(xiàn)水平方向的漸變非勻速運(yùn)動。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)收集電紡聚合物纖維管的接置收裝，其特征 在于，所述的主機(jī)箱體在軌道兩端的可控停頓系統(tǒng)，其中，在軌道兩端安裝了時 間控制器，通過線路與行程開關(guān)相連；當(dāng)主機(jī)箱移動到軌道兩端時，觸動行程開 關(guān)，開啟時間控制器，使主機(jī)箱在兩端停頓設(shè)定的時間后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，主機(jī)箱向 相反方向移動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙側(cè)收集電紡聚合物纖維管的接收裝置，旨在提供一種制備由兩種聚合物纖維組成的壁厚在徑向和軸向都均勻的多孔纖維管狀材料。本發(fā)明包括獨(dú)立于主機(jī)箱體的接收框系統(tǒng)、金屬棒轉(zhuǎn)速的可控調(diào)節(jié)系統(tǒng)、驅(qū)動金屬棒在水平方向做漸變非勻速運(yùn)動的轉(zhuǎn)盤-連桿系統(tǒng)和主機(jī)箱體在軌道兩端的可控停頓系統(tǒng)。其中，接收框系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩側(cè)同時收集纖維；金屬棒轉(zhuǎn)速的可控調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠以過調(diào)節(jié)調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)接收金屬棒的速度可調(diào)；轉(zhuǎn)盤-連桿系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)主機(jī)在水平方向做漸變非勻速運(yùn)動；主機(jī)箱體在軌道兩端的可控停頓系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)主機(jī)箱體在軌道兩端的可控停頓。本發(fā)明適用于組織工程血管支架等多孔纖維管狀材料的制備。
文檔編號F16L11/02GK101532183SQ20091006857
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者孔德領(lǐng), 王存仁, 王淑芳, 迪 魏 申請人:南開大學(xué)