CN101985778A - 一种静电纺丝多股丝喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静电纺丝多股丝喷头，属于静电纺丝领域。它包括贴合件、导流件和控热装置，其中贴合件和导流件通过螺纹连接，控热装置固定在贴合件外表面上，导流件的配合柱面和贴合件的对应面通过紧配合贴紧，下端垂直于柱面均匀分布多个分流孔，分流孔出口设置缓冲槽，下端的分流锥面上环形均布多个分流槽，分流锥面同贴合件上的对应锥面平行，导流件下端设置一内六角孔和浅的凹面。此喷头用于熔体或是溶液的电纺可以实现多股丝的均匀制备，可以将多个此结构的组合引入大批量静电纺丝装置中，本发明将极大地提高静电纺丝的生产效率，降低多喷头的加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。
背景技术
静电纺丝过程就是在喷头和接收装置间施加高压静电场，使被极化的流体在电场力的作用下克服表面张力，形成射流，在接收板上获得超细纤维的过程。
随着纳米技术的升温，利用静电纺丝制备纳米纤维成为当今研究热点之一。目前已经可以获得最小直径达到几十纳米的纤维。因此考虑如何提高产量，将电纺纳米纤维相关产品投入市场成为必然。然而现有的技术都处在实验室阶段，量产的纺丝机尚未面世。现有的纺丝设备大多采用单根毛细管，大多主要进行毛细管的叠加来提高效率，也出现了一些高效纺丝喷头，但其加工细孔有一定的难度，高成本不利于工业化。
发明内容
本发明提出了一种静电纺丝多股丝喷头，通过此喷头可以形成多股均一喷射流，在减小加工难度的前提下，利用导流件和贴合件的导流间隙获得多股喷射流，大大提高了静电纺丝的效率，其纵向和横向的组合适宜于溶液或熔体的大批量静电纺丝。
本发明的技术方案是：一种静电纺丝多股丝喷头，主要包括贴合件、导流件和控热装置，外贴合面和内导流件通过螺纹连接，并通过圆柱面定位，控热装置固定在贴合件外表面上，起到为喷头整体控制温度的作用，导流件的上端面在螺纹配合作用下和贴合件顶紧密封，防止漏流，导流件的配合柱面和贴合件的对应面通过紧配合贴紧，防止流体回流，配合柱面的下端垂直于柱面均匀分布多个分流孔，实现流体一定程度的周向均布，导流件的缓冲面锥角稍大于分流锥面，以使得和贴合件形成一楔形面，起到对流体的压缩和进一步均布作用，在分流锥面上环形均布多个分流槽，实现流体的多股细分，和分流锥面对应的贴合件上的锥面与它平行，导流件下端设置一内六角螺钉孔或一字孔以方便安装，同时在下端面设置浅的凹面，目的在于纺丝时电荷在流体处积聚，优化纺丝效果。具体的工作原理为贴合件流体入口引入流体，接着流体进入导流件的内流道，再进入分流孔，流体被引导入环绕于导流件腰部的缓冲面上，使其分布更加均匀，均匀的流体沿着缓冲面楔形间隙往下流动，直到下端导流锥面上环形均布的多个分流槽将流体流量均分，最终在下端面呈现一组环形分布的细小液珠，这些液珠在电场力作用下就会极化并形成泰勒锥进而形成喷射流，获得超细纤维，同时流体供料装置保持一定的背压，将为连续纺丝创造条件。
本发明一种静电纺丝多股丝喷头，除了缓冲面外，在导流件分流孔出口周向设置缓冲槽，和缓冲面的共同作用下，可以使流体周向更加均匀。
本发明一种静电纺丝多股丝喷头，可以在导流件上端面加一个调节垫以调节导流件导流锥面和贴合件对应面之间的导流间隙，使各分流槽之间的流体有串联作用，压力的串通可以使最终每股丝的流量更加一致，导流间隙推荐为0.1-0.3mm，间隙过大易导致分流失败，导流槽深度最好在0.3-1mm，深度太小导致背压过大，深度太大会导致制备的纤维过粗，甚至无法电纺。
本发明一种静电纺丝多股丝喷头，其内导流件也可以批量装配到一个整板上，板件上可以加工多个横向和纵向组合的具有相同贴合件内部结构的安装位置，通过这种积分方式的累积，可以得到可靠的连接和更大的产量，整体板上流体的入口和具有均一流量的上级分流道连接。
本发明一种静电纺丝多股丝喷头，导流槽的截面可以为圆弧也可为方形，也可为三角形沟槽，引流槽通过镀层具有低摩擦阻力，能够畅通引流，无滞留现象。
本发明由于改变了传统的静电纺丝毛细管的结构，将静电纺丝由单根的出丝方式，变为多根环形排列的结构，其连接方式简单，贴合方式降低了细孔的加工难度，有利于组合安装，尤其适于熔体的大批量电纺，大大提高了静电纺丝的效率，同时，改善了纺丝的结构形式，为静电纺丝的工业化奠定了一定的基础。
附图说明
图1是本发明一种静电纺丝多股丝喷头的剖视示意图。
图2是图1所示的仰视示意图。
图3是本发明一种新型静电纺丝多股丝喷头导流件的剖视示意图。
图4是图2所示A处结构的放大图。
图中：1-贴合件；2-导流件；3-控热装置；4-调节垫；1-1-流体入口；1-2-导流间隙；1-3-喷丝口；2-1-上端面；2-2-螺纹；2-3-配合柱面；2-4-分流孔；2-5-缓冲面；2-6-导流锥面；2-7-下端面；2-8-凹面；2-9-内六角孔；2-10-缓冲槽；2-11-内流道；2-12-导流槽；
具体实施方式
本发明一种静电纺丝多股丝喷头，如图1～4所示的示意图，主要包括贴合件1，与其通过螺纹2-2连接的导流件2，以及整个喷头的控热装置3，其中，内导流件2的上端面2-1在螺纹2-2连接作用下和贴合件1对应面顶紧密封，导流件2的配合柱面2-3和贴合件1对应面通过紧配合防止流体回流。纺丝时，从流体入口1-1引入流体，接着流体进入导流件2的内流道2-11，再进入多个分流孔2-4，流体被引导入环绕于导流件腰部的缓冲槽2-10上，使其分布更加均匀，均匀流体沿着缓冲面2-5楔形间隙往下流动直到导流锥面2-6上环形均布的多个分流槽2-12，将流体流量均分，最终在下端面2-7的喷丝口1-3处呈现一组环形分布的细小液珠，在导流件2下端面2-7设置了浅的凹面2-8和便于拆卸的内六角孔2-9，在电场力作用下，电荷在喷丝口1-3处聚集并极化流体，形成泰勒锥进而形成喷射流，获得超细纤维，同时流体供料装置保持一定的背压，将为连续纺丝创造条件。
一个实施例如图1所示，在导流件2上端面2-1上加厚度为0.5mm的调节垫4调节导流间隙1-2，设置四个分流孔2-4，其直径为2mm，缓冲槽2-10直径为2mm，缓冲槽2-10下端设置锥角为83°的缓冲面2-5，导流锥面2-6角度为60°，导流锥面2-6上均匀铣出深度为0.4mm的40个分流槽2-12，导流件2下端面2-7上的凹面2-8深1mm。将该多股丝喷头安装在上级熔体供料装置上，使用PP6310粒料，熔体静电纺丝装置熔体供料部分设定为200℃，喷头控热装置3温度升至240℃，调整喷头和接收装置的距离为15cm，待到加压装置使得喷丝孔1-3有液滴出现时，加上50KV正极电压，喷头端接地，40股喷射流沿着喷丝孔1-3垂直方向均匀喷出，纺丝效率约37g/h。
Claims (7)
1.一种静电纺丝多股丝喷头，其特征在于：主要包括贴合件、导流件和控温装置，贴合面和导流件通过螺纹连接，并通过配合柱面定位，控热装置固定在贴合件外表面上，导流件的上端面在螺纹配合作用下和贴合件顶紧密封，导流件的配合柱面和贴合件的对应面通过紧配合贴紧，下端垂直于柱面均匀分布多个分流孔，导流件的缓冲面锥角大于分流锥面，分流锥面上环形均布多个分流槽，分流锥面同贴合件上的对应锥面平行。
2.根据权利要求1所述的一种静电纺丝多股丝喷头，其特征在于：分流孔出口设置一缓冲槽。
3.根据权利要求1所述的一种静电纺丝多股丝喷头，其特征在于：可以在导流件上加调节垫，导流间隙为0.1-0.3mm。
4.根据权利要求1所述的一种静电纺丝多股丝喷头，其特征在于：导流槽深度为0.3-1mm。
5.根据权利要求1所述的一种静电纺丝多股丝喷头，其特征在于：导流件下端设置一内六角孔或一字孔。
6.根据权利要求1所述的一种静电纺丝多股丝喷头，其特征在于：导流件下端设置浅的凹面。
7.根据权利要求1所述的一种静电纺丝多股丝喷头，其特征在于：导流槽的截面为圆弧形沟槽、方形沟槽或三角形沟槽。
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