CN102061530B - 离心式静电纺丝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离心式静电纺丝装置，包括机架，所述机架上竖向转动装配有由金属网制成的旋转甩筒，所述旋转甩筒的顶部具有一个用于与纺丝液导管导通连接的进料口；由于本发明的离心式静电纺丝装置采用由金属网制成的旋转甩筒，因此所述旋转甩筒可同时作为电极及静电纺丝装置的喷头使用，由于所述旋转甩筒由金属网制成，因此网眼，即相当于传统喷头的喷丝孔的数量大大增加，提高了静电纺丝装置的工作效率；另外，由于所述旋转甩筒工作时是旋转的，可通过离心力将纺丝液甩出，有效的避免网眼，即传统喷头的喷孔的堵塞，进一步提高了静电纺丝装置的生产效率；可用于规模化生产。

Description

离心式静电纺丝装置
技术领域
本发明涉及纺织、材料领域，尤其是一种离心式静电纺丝装置。
背景技术
随着纳米技术的发展，静电纺丝技术作为一种有效、实用的方法，在纳米材料研究领域受到广泛关注。随着人们对纳米纤维需求量的不断增加，各国的科研工作者探索了多种制备纳米纤维的方法，其中静电纺丝方法被认为是制备纳米纤维的最简单有效的方法，目前已经有三十多种聚合物通过此方法成功制得超细纤维，直径最小达到几十纳米。静电纺丝包括溶液静电纺丝和熔体静电纺丝两类，关于静电纺丝的研究大多都集中在溶液静电纺丝上，而对于聚合物熔体而言静电纺丝的研究则很少。
目前，世界各国对于纳米纤维静电纺丝普遍使用的是单头或多头针筒式纺丝装置，如中国专利申请: ZL200420107832.5, ZL200420020596.3, ZL200320122276.4, ZL20041 0025622.6等；美国专利US6616435, US6713011, US6753454, US6656394；世界专利W0 06043968, WO 2006049664, WO 2005099308等。该类专利的缺点在于，由于作为喷丝孔的微针孔径较小，堵塞问题严重，喷丝孔更换和清洗频繁，因此工作效率极低，无法实现规模化生产的需求。
为克服喷头孔径及数量的影响，专利ZL200410025691.5，ZL200610117671.1，ZL 200710036447.4，ZL200810032247.6等利用超声波技术、震动技术等实现了无喷头的静电纺丝技术，但该类技术的得到的纳米膜材料均匀度控制困难。可加工材料种类受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离心式静电纺丝装置，以解决现有静电纺丝装置的生产效率低且喷头易堵塞的问题。
为了解决上述问题，本发明的离心式静电纺丝装置采用以下技术方案：离心式静电纺丝装置，包括机架，所述机架上竖向转动装配有由金属网制成的旋转甩筒，所述旋转甩筒的顶部具有一个用于与纺丝液导管导通连接的进料口。
所述旋转甩筒的底部具有一个用于与驱动装置传动连接的转盘，所述的转盘与旋转甩筒的对应端密封连接。
所述旋转甩筒导通连接有用于与电源连接的接线端子。
所述的机架上绝缘固定有导体支撑座，所述的转盘远离所述旋转甩筒的一侧通过传动轴及对应轴承转动装配于所述的导体支撑座内，所述的接线端子与所述导体支撑座导电连接。
所述传动轴竖向贯穿所述的导体支撑座，传动轴远离所述转盘的一端传动连接有驱动装置。
所述驱动装置为电机，所述电机与所述的传动轴通过皮带传动连接，电机与传动轴之间设置有增速装置。
所述旋转甩筒内沿竖向设置有至少一层空心的隔离盘，所述隔离盘的内孔的周向上具有向上翻折的挡沿，所述挡沿与旋转甩筒的内壁面之间形成用于容存纺丝液的容液槽。
所述的旋转甩筒包括至少两个两端开口的筒套，所述隔离盘的周向外缘上具有环形的桥接块，所述桥接块的上、下端面上均设置有用于供所述各筒套的套壁的对应端插入的插槽，桥接块上还设置有竖向延伸的螺栓连接孔，所述各筒套经所述各隔离盘对应桥接后通过螺栓固定于所述转盘上。
由于本发明的离心式静电纺丝装置采用由金属网制成的旋转甩筒，因此所述旋转甩筒可同时作为电极及静电纺丝装置的喷头使用，由于所述旋转甩筒由金属网制成，因此网眼，即相当于传统喷头的喷丝孔的数量大大增加，提高了静电纺丝装置的工作效率；另外，由于所述旋转甩筒工作时是旋转的，可通过离心力将纺丝液甩出，有效的避免网眼，即传统喷头的喷孔的堵塞，进一步提高了静电纺丝装置的生产效率；可用于规模化生产。
更进一步的，在所述的电机与传动轴之间设置增速装置，可在电机转速一定的情况下提高传动轴，即旋转甩筒的转速，进一步提高工作效率，同时也提高了纺丝质量；通过所述隔离盘将所述旋转甩筒分层并形成所述容液槽，可有效的提高旋转甩筒的轴向工作高度，即旋转甩筒壁的工作面积，充分的利用了电机驱动力资源的同时也进一步提高了生产效率；将所述的旋转甩筒设置为由所述各套筒通过隔离盘对接而成的分体式结构，可方便的进行拆装维修及清理，有效的减短了设备维护时间。
附图说明
图1是本发明的离心式静电纺丝装置的结构示意图；
图2是图1在A处的局部放大图；
图3是图2在B处的局部放大图。 
具体实施方式
本发明的离心式静电纺丝装置的实施例1，如图1-3所示，由机架1、旋转甩筒2、转盘3、导体支撑座4、传动轴5、驱动装置6、接线端子7、隔离盘8及增速装置组成。机架1用于集成整套装置，导体支撑座4通过绝缘板9固定设置于机架1上并与机架1绝缘配合，接线端子7与导体支撑座3固连；传动轴5通过轴承竖向转动装配于导体支撑座4内并贯穿导体支撑座4，转盘3与传动轴5的上端固连，转盘3的外缘设置有用于供旋转甩筒2的下端插入的插槽，旋转甩筒2的筒壁的下端插装于转盘3的插槽内并与转盘3密封配合，旋转甩筒2由三个筒套10组成，筒套10通过对应的隔离盘8连接，隔离盘8对应有两个，隔离盘8的中间部分具有内孔，隔离盘8的内孔的外缘具有一个向上翻折的挡沿11，隔离盘8的挡沿11与旋转甩筒2的内壁面之间围成一个用于容纳纺丝液12的容液槽，以便分层利用旋转甩筒2的竖向空间，提高旋转甩筒2的利用率，隔离盘8的外缘上具有一圈用于桥接对应两筒套的桥接块13，桥接块13的上、下端面上均设置有用于供对应筒套的套壁插入的插槽，桥接块13上还设置有竖向延伸的螺栓连接孔，旋转甩筒2的顶端设置有压盖14，压盖14即为倒置的隔离盘8，各筒套10经对应的隔离盘桥接后通过压盖14用对应的连接螺栓15压紧固定于导体支撑座4上，压盖14的内孔形成旋转甩筒2的进料口16，进料口16用于供纺丝液导管17伸入旋转甩筒2内为装置提供纺丝液12；驱动装置6固定设置于机架1一侧，驱动装置6采用电机，增速装置由第一带轮18及第二带轮19组成，第一带轮18固定装配于电机的输出轴上，第二带轮19固定装配于传动轴5的下端，电机与传动轴5采用带传动，其中第一带轮18的直径大于第二带轮19，以此来实现增速。本发明的离心式静电纺丝装置工作时，首先将接线端子7与高压电源接通，然后启动电机（以上两步骤顺序可调换），电机以转速2900i/min带动传动轴5转动，使角速度比提高3-4倍，传动轴5及旋转甩筒2的转速达到8700-11600i/min；旋转甩筒2的线速度达到8200m/min-11000m/min,然后在保温的条件下通过纺丝液导管17向旋转甩筒2内通入纺丝液12，调整旋转甩筒2的线速度达8200m/min-11000m/min，在其产生的高压作用下将纺丝液从90～100目的极网（旋转甩筒由金属网制成）内挤出,此时在高压电场的作用下得到直径5nm～1000nm的纤维20。
上述实施例中，所述的旋转甩筒2还可以设置为一体结构，这种情况下，所述的隔离盘8可省略或通过螺钉固定于旋转甩筒2的筒壁上；所述旋转甩筒还可以由两个或者四个以上筒套及对应隔离盘构成；所述的增速装置还可以采用变速器；所述的驱动装置还可以采用发动机；所述驱动装置还可以另设；所述接线端子7还可以通过电旋转连接器与旋转甩筒导通连接。

Claims (7)

1.离心式静电纺丝装置，其特征在于：包括机架，所述机架上竖向转动装配有由金属网制成的旋转甩筒，所述旋转甩筒的顶部具有一个用于与纺丝液导管导通连接的进料口，旋转甩筒内沿竖向设置有至少一层空心的隔离盘，所述隔离盘的内孔的周向上具有向上翻折的挡沿，所述挡沿与旋转甩筒的内壁面之间形成用于容存纺丝液的容液槽。
2.根据权利要求1所述的离心式静电纺丝装置，其特征在于：所述旋转甩筒的底部具有一个用于与驱动装置传动连接的转盘，所述的转盘与旋转甩筒的对应端密封连接。
3.根据权利要求1所述的离心式静电纺丝装置，其特征在于：所述旋转甩筒导通连接有用于与电源连接的接线端子。
4.根据权利要求3所述的离心式静电纺丝装置，其特征在于：所述的机架上绝缘固定有导体支撑座，所述的转盘远离所述旋转甩筒的一侧通过传动轴及对应轴承转动装配于所述的导体支撑座内，所述的接线端子与所述导体支撑座导电连接。
5.根据权利要求4所述的离心式静电纺丝装置，其特征在于：所述传动轴竖向贯穿所述的导体支撑座，传动轴远离所述转盘的一端传动连接有驱动装置。
6.根据权利要求5所述的离心式静电纺丝装置，其特征在于：所述驱动装置为电机，所述电机与所述的传动轴通过皮带传动连接，电机与传动轴之间设置有增速装置。
7.根据权利要求1所述的离心式静电纺丝装置，其特征在于：所述的旋转甩筒包括至少两个两端开口的筒套，所述隔离盘的周向外缘上具有环形的桥接块，所述桥接块的上、下端面上均设置有用于供所述各筒套的套壁的对应端插入的插槽，桥接块上还设置有竖向延伸的螺栓连接孔，所述各筒套经所述各隔离盘对应桥接后通过螺栓固定于所述转盘上。
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