CN101967687A - 一种多排型静电纺丝喷头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多排型静电纺丝喷头，属于静电纺丝领域，它包括连接件、导流芯和单独的温控装置，连接件与导流芯通过配合连接，连接件上设置有梯形的开放式流道和用于物料引流的凸起，凸起上设有便于喷射流成型的纺丝尖端；导流芯上设置有均衡各个开放式流道物料的平衡槽，并且也具有用于引流的凸起以及用于形成喷丝的纺丝尖端；当纺丝尖端上有溶液或熔体时，加上静电场后，在纺丝尖端上就会形成多列的喷射流。本发明将现有的静电纺丝由单根的出丝方式变为多根并且呈多列平行的长条形式，并采用拼合的开放式流道，在实验结束时，可以将导流芯直接抽出，使开放式流道真正开放，解决了毛细管易堵塞和清洗难的问题。

Description

一种多排型静电纺丝喷头
技术领域
本发明涉及一种静电纺丝喷头，属于静电纺丝领域。
背景技术
随着纳米技术的升温，静电纺丝方法由于其可以制备出纳米级的纤维而成为当今的研究热点之一。静电纺丝方法已被公认为是制备纳米纤维最简单最有效的方法，目前已有三十多种聚合物通过此方法成功制得超细纤维，最小的直径达到几十纳米。关于静电纺丝的研究结果，这几年来相关文献都呈指数增加。静电纺丝从其出现至今将近有100年的历史，然而这一技术到现在还没有实现工业化。
毛细管是静电纺丝的必要元件之一。常用的毛细管内径一般为0.2～0.7mm，加工这种极细小的微孔是比较困难的。还有溶液静电纺丝过程，毛细管经常会出现堵塞的现象，严重影响了静电纺丝的连续进行。另外清洗堵塞的毛细管也有一定的难度。
发明内容
本发明提出的一种多排型静电纺丝喷头，通过此喷头不仅可以形成多股的喷射流，纺丝纤维呈现多排一字状，大大提高静电纺丝的效率，优化了纺丝纤维的排列结构形式，并且，通过在喷头上设置开放式流道的方式，不仅保证了每根纤维的供料量的均匀性，而且，避免了使用毛细管时，容易堵塞，不易清洗等问题。
本发明提供了一种多排型静电纺丝喷头，它包括连接件、导流芯和温控装置三部分，温控装置又包括加热圈和温度传感器。其中，连接件与导流芯通过过盈配合连接，加热圈对连接件进行加热，温度传感器通过螺纹与连接件连接。连接件上设置有梯形的开放式流道和用于物料引流的凸起，凸起上设置有纺丝尖端。凸起上的纺丝尖端，可以有助于电荷在纺丝尖端处聚集，使纺丝过程在较低电压下，就能顺利进行。导流芯上设置有均衡各个开放式流道的平衡槽，平衡槽下端有用于引流的凸起和便于纤维成型的纺丝尖端。纺丝溶液或熔体沿着连接件与导流芯间的梯形开放式流道流动，当流经平衡槽位置时，四个相邻开放式流道里的熔体会再次均匀分配，使每个开放式流道中的物料更加均匀，熔体到达开放式流道末端时，在两侧凸起的引流作用下，分别流向纺丝尖端，当纺丝尖端处有熔体出现时，加上静电场后，在每个纺丝尖端处，都会形成纺丝喷射流，每两个梯形开放式流道，形成三条纺丝纤维，采用梯形的开放式流道，使导流芯一侧的引流宽度只有连接件一侧处引流宽度的一半，保证每个凸起上形成纤维的物料基本一致，从而使纤维间的均匀性提高。
本发明提供的一种多排型静电纺丝喷头，纺丝溶液或熔体是从连接件与导流芯间的梯形开放式流道中流出，开放式流道的横截面积不能太大，否则纺丝溶液或熔体会流得太快不能形成喷射流，合适的横截面积应该是两个梯形的开放式流道横截面积与三个毛细管的横截面积相当。开放式流道采用的梯形结构，使导流芯一侧的引流宽度，只有连接件一侧处引流宽度的一半，保证每条纤维供料的均匀性。假设该梯形的高为b，上底长为b，下底长为2b，则b的参考值为0.15～0.6mm。
本发明提供的一种多排型静电纺丝喷头，在导流芯上设置有用于保证各流道物料一致的平衡槽，可以再次分配相邻四个开放式流道中的物料，平衡槽置于导流芯四分之一高度处，为水平方形结构，长度要能连接两个相邻的开放式流道。
本发明提供的一种多排型静电纺丝喷头，开放式流到的个数，可以跟据实际需要，自定数量的多少，可以为单个或多个。开放式流道的截面形状也可以为梯形或其他多边形。并且，开放式流道，不仅可以设置在连接件上，也可以设置于导流芯上。
本发明提供的一种多排型静电纺丝喷头，平衡槽深度可以穿透导流芯，从而来平衡相邻四个开放式流道的物料，也可以使其深度较小，不贯通分别置于导流芯两侧的开放式流道，使其只调节同侧两个或多个开放式通道的物料。
本发明提供的一种多排型静电纺丝喷头，为防止导流芯在熔体压力下脱落，可以在其侧边用紧定螺钉进行加固。
本发明，改变了传统的静电纺丝的毛细管结构，将静电纺丝由单根的出丝方式，变为多根并且呈多列平行的长条形式，并采用拼合的开放式流道，实验结束时，可以将导流芯直接抽出，使开放式流道真正开放，解决了毛细管易堵塞和清洗难的问题。
附图说明
图1是本发明一种多排型静电纺丝喷头的装置示意图。
图2是图1中的A-A剖视图。
图3是本发明一种多排型静电纺丝喷头的连接件2的全剖视图。
图4是图3所示连接件2的左剖视图。
图5是本发明一种多排型静电纺丝喷头的导流芯3的主视图。
图6是图5中的B-B剖视图。
图中：1-加热圈；2-连接件；3-导流芯；4-温度传感器；5-喷射流；
6-开放式流道；7-平衡槽；8-纺丝尖端；9-凸起。
具体实施方式
本发明，一种多排型静电纺丝喷头，采用如图1和图2所示的装置示意图，它主要包括用于控温的加热圈1和温度传感器4、连接件2、用于引导物料流动的导流芯3，连接件2与导流芯3通过过盈配合连接。连接件2上设置有梯形的开放式流道6和用于物料引流的凸起9，凸起9上设有便于喷射流5成型的纺丝尖端8。导流芯3上设置有均衡各个开放式流道6物料的平衡槽7，并有用于引流的凸起9以及用于形成喷丝的纺丝尖端8。
图3和图4所示为连接件2的结构示意图，图5和图6所示为导流芯3的结构示意图。
纺丝溶液或熔体从开放式流道6流向凸起9，当纺丝尖端8上有溶液或熔体时，加上静电场后，在纺丝尖端8上就会形成多列的喷射流5。
图1、图2和图3中，梯形开放式流道6的尺寸为上底0.25mm，下底0.5mm，高0.25mm，平衡槽7的尺寸为，高0.3mm，长1.2mm。
该喷头通过连接件2安装在熔体静电纺丝装置上，纺丝原料为PP颗粒。熔体静电纺丝装置与喷头温度均升至270℃，各个纺丝尖端8上均匀分布有PP熔体，加上静电场，多股的喷射流5沿着纺丝尖端8均匀喷出，纺丝效率16g/h，纺丝纤维直径均匀，纺丝效果良好。

Claims (5)

1.一种多排型静电纺丝喷头，其特征在于，包括连接件、导流芯和温控装置，加热圈对连接件进行加热，温度传感器通过螺纹与连接件连接；连接件与导流芯配合连接，连接件上设置有梯形的开放式流道和用于物料引流的凸起，凸起上设有纺丝尖端；导流芯上设置有均衡各个开放式流道的平衡槽，平衡槽下端有用于引流的凸起和便于纤维成型的纺丝尖端。
2.根据权利要求1所述的一种多排型静电纺丝喷头，其特征在于，开放式流道的个数为单个或多个。
3.根据权利要求1所述的一种多排型静电纺丝喷头，其特征在于，开放式流道的截面形状为梯形或其他多边形。
4.根据权利要求1所述的一种多排型静电纺丝喷头，其特征在于，开放式流道设置在连接件上或导流芯上。
5.根据权利要求1所述的一种多排型静电纺丝喷头，其特征在于，平衡槽深度穿透导流芯，或在导流芯两侧分别设置平衡槽。
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