CN100516322C - 一种纳米纤维的静电纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米纤维静电纺丝装置，包括尖端金属电极(4)、高压静电发生器(2)、纤维接收装置、一顶部开口的贮液池(7)和气泵(8)，贮液池(7)内所加液量应高于金属电极(4)的顶部，气泵(8)和由绝缘材料制成的空心管相连，空心管通向喷气孔(3)，在喷气孔(3)的中间放置尖端金属电极(4)，且其顶端在喷气孔顶端附近，尖端金属电极(4)在贮液池(7)下底面附近与高压静电发生器(2)相连。本发明生产效率高，实现规模化生产，满足工业应用和日常用品等对纳米纤维毡的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺丝装置，尤其涉及一种纳米纤维生产的静电纺丝装置。
背景技术
目前，世界各国的研究机构和生产企业普遍使用的静电纺丝方法主要是单喷头针筒式或多喷头针筒式自上向下的纺丝装置，如中国专利申请号ZL 200420107832.5、ZL200420020596.3、ZL 200320122276.4、ZL 200410025622.6等；美国专利US6616435，US6713011，US6753454，US6656394；世界专利WO06043968，WO 2005073441，WO 2005073442，WO 2006018838，WO 2006007287，WO 2005026398，WO 2005123995，WO 2004016839，WO04074559，WO 0209288 A1，WO 2005099308，WO 2006049664等。
这种自上向下的纺丝方法的主要缺点在于：1、喷丝孔直径太小，一般为0.1-2mm之间，且受流量限制，生产效率十分低下；2、在有机溶剂挥发速度较快的情况下，小的喷丝孔极易堵塞，需频繁清洗或更换喷丝孔，严重影响生产；3、在多喷头式放丝方法中，由于喷头之间高压静电的相互影响，容易造成产品不匀，无法满足产品应用的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自下向上的纳米纤维静电纺丝装置以解决现有技术中生产效率十分低下、喷丝孔极易堵塞等技术缺陷。
本发明提供了一种自下向上的纳米纤维静电纺丝装置，包括尖端金属电极4、高压静电发生器2和纤维接收装置，还包括一顶部开口的贮液池7和气泵8，贮液池7内所加液量应高于金属电极4的顶部，气泵8和由绝缘材料制成的空心管相连，空心管通向喷气孔3，在喷气孔3的中间安置尖端金属电极4，尖端金属电极4在贮液池7下底面附近与高压静电发生器2相连。
所述的纤维接收装置包括，金属接收电极5和接收帘10，金属接收电极5接地形成负极，与伸出贮液池7底部的尖端金属电极4之间形成静电场，接收到的纳米纤维在导辊11、卷绕辊12和退绕辊13的共同作用下被带离沉积区并卷装成品。
所述的金属接收电极5为金属平板接收电极或金属锯齿电极。
所述的贮液池7为圆柱状或立方体状贮液池。
所述的尖端金属电极4设置在喷气孔3中心的位置，尖端金属电极4的金属针顶端略伸出喷气孔顶端1-2毫米。
所述的尖端金属电极4和喷气孔3为1个以上。
所述的喷气孔3以同心圆或矩阵式排列。
工作时，由气泵8从进气口1向喷气孔3持续不停的供气，在气压的作用下使得贮液池7内液面形成单个鞋钉状凸起或多个液泡6。打开高压静电发生器2，在尖端金属电极4顶端形成尖端放电，与在贮液池7上部一定距离的金属接收电极5间形成电场。同时，液体内部自由电荷在高压静电作用下被极化，被极化的电荷将集中在凸起溶液或液泡6顶端，形成泰勒锥。在适当的条件下，由于静电力的作用，从泰勒锥顶端有极细的液体或熔体形成射流9喷出，射向金属接收电极5，沉积在接收帘10上，形成大量的纳米纤维(毡)，在导辊11、卷绕辊12和退绕辊13的共同作用下被带离沉积区并卷装成品。该装置可满足大批量生产纳米纤维非织造产品或有底衬的纳米纤维非织造复合制品的要求。
其中，在纺丝的过程中，气压不宜过大，以在液面形成较多气泡为宜。
本发明将传统的存放纺丝用溶液或熔体的针筒改为上部开口的立方体贮液池，无需频繁更换和清洗喷丝孔，可以实现大面积纺丝，特别是纳米纤维的生产。因此，生产效率高，可实现纳米纤维的规模化生产，完全能满足工业应用和日常用品等对纳米纤维毡的需求。
附图说明
图1自下向上的纳米纤维静电纺丝装置的结构示意图的主视图。
图2自下向上的纳米纤维静电纺丝装置的结构示意图的左视图。
图3同心圆排列的喷气孔示意图。
图4矩阵排列的喷气孔示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本发明提供了一种自下向上的纳米纤维静电纺丝装置，包括尖端金属电极4、高压静电发生器2、金属平板接收电极5、接收帘10，一顶部开口的圆柱形贮液池7和气泵8，气泵8和由绝缘材料制成的空心管相连，空心管通向喷气孔3，贮液池7内所加液量应高于金属电极4的顶部，贮液池7的底面装有与气泵8相连的喷气孔3，如图3所示一共有8个喷气孔3以同心圆排列，尖端金属电极4设置在喷气孔3中心的位置，尖端金属电极4的金属针顶端略伸出喷气孔顶端1-2毫米，尖端金属电极4在贮液池7下底面附近与高压静电发生器2相连。金属接收电极5接地形成负极，与伸出贮液池7底部的尖端金属电极4之间形成静电场，接收到的纳米纤维在导辊11、卷绕辊12和退绕辊13的共同作用下被带离沉积区并卷装成品。
实施例2
本发明提供了一种自下向上的纳米纤维静电纺丝装置，包括尖端金属电极4、高压静电发生器2、金属锯齿接收电极5、接收帘10，一顶部开口的圆柱形贮液池7和气泵8，气泵8和由绝缘材料制成的空心管相连，空心管通向喷气孔3，贮液池7的底面装有与气泵8相连的喷气孔3，如图4所示一共有9个喷气孔3以矩阵排列，尖端金属电极4设置在喷气孔3中心的位置，尖端金属电极4的金属针顶端略伸出喷气孔顶端1-2毫米，尖端金属电极4在贮液池7下底面附近与高压静电发生器2相连。金属接收电极5接地形成负极，与伸出贮液池7底部的尖端金属电极4之间形成静电场，接收到的纳米纤维在导辊11、卷绕辊12和退绕辊13的共同作用下被带离沉积区并卷装成品。
Claims (7)
1.一种纳米纤维的静电纺丝装置，包括尖端金属电极(4)、高压静电发生器(2)和纤维接收装置，其特征在于：还包括一顶部开口的贮液池(7)和气泵(8)，贮液池(7)内所加液量应高于金属电极(4)的顶部，气泵(8)和由绝缘材料制成的空心管相连，空心管通向喷气孔(3)，在喷气孔(3)的中间安置尖端金属电极(4)，且其顶端在喷气孔顶端附近，尖端金属电极(4)在贮液池(7)下底面附近与高压静电发生器(2)相连。
2.如权利要求1所述的一种纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于：所述的纤维接收装置包括，金属接收电极(5)和接收帘(10)，金属接收电极(5)接地形成负极，与伸出贮液池(7)底部的尖端金属电极(4)之间形成静电场，接收到的纳米纤维在导辊(11)、卷绕辊(12)和退绕辊(13)的共同作用下被带离沉积区并卷装成品。
3.如权利要求2所述的一种纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于：所述的金属接收电极(5)为金属平板接收电极或金属锯齿电极。
4.如权利要求1～3中任意一权利要求所述的一种纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于：所述的贮液池(7)为圆柱状或立方体状贮液池。
5.如权利要求4所述的一种纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于：所述的尖端金属电极(4)设置在喷气孔(3)中心的位置，尖端金属电极(4)的金属针顶端略伸出喷气孔顶端1-2毫米。
6.如权利要求5所述的一种纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于：所述的尖端金属电极(4)和喷气孔(3)为1个以上。
7.如权利要求6所述的一种纳米纤维的静电纺丝装置，其特征在于：所述的喷气孔(3)以同心圆或矩阵式排列。
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