CN102978723B - 涡流式气泡纺丝装置 - Google Patents

Abstract

一种涡流式气泡纺丝装置，其包括贮液池、气泵、喷头、接收部、导气管，贮液池的上端开口，喷头通过导气管与气泵相连，导气管与气泵相连处高于贮液池的液面，贮液池的两侧分别设有至少一个热气流喷气槽，该至少两个热气流喷气槽的气流出口朝向贮液池的上端射流喷出的地方。本发明实施例的涡流式气泡纺丝装置可实现微米或纳米纤维的高效率、低耗能、连续化生产，仅通过热气流喷气，吹破气泡，产生纳米纤维，可实现纳米纤维的规模化生产，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，可满足大批量生产及产品应用等对纳米纤维及其相关产品的需求。

Description

涡流式气泡纺丝装置

技术领域

本发明涉及静电纺丝领域，尤其涉及一种涡流式气泡纺丝装置。

背景技术

纳米纤维具有超高的比表面积、极大长径比、高表面活性、优越的机械性能（高强高韧）等特点，在纺织工程、环境工程、生物科技、医疗与卫生健康、能源贮存、军事与反恐安全等不同领域都具有十分广阔的应用前景。

静电纺丝技术是目前制备超细纤维和纳米纤维最直接也是最基本的方法之一，由静电纺丝技术制备的纳米纤维具有超高的比表面积、极大长径比、高表面活性、优越的机械性能（高强高韧）等特点，在纺织工程、环境工程、生物科技、医疗与卫生健康、能源贮存、军事与反恐安全等不同领域都具有十分广阔的应用前景。

目前实验室和工业界制备纳米纤维，均广泛采用单喷头或多喷头针筒式静电纺纳米纤维的装置，如中国专利ZL200410025622.6、ZL200420107832.5等；美国专利US6713001、US7326043、US6616435等。也有不少改良或改变针筒式喷头设计，采用其他喷丝方式进行纺丝的装置，如中国专利ZL200610117671.1、ZL200710036447.4、ZL200710040316.3、ZL200420020596.3、ZL200820058415.4等，美国专利US7535019、US7390452等，日本专利JP2009120971-A、JP2009120972-A；世界专利WO2008060675-A2、WO2008060675-A3。还有改进接收装置的，如美国专利US5042789、US4589186等。

传统的纳米静电纺丝技术存在一些缺陷，产量低，同时受溶液溶度、粘性等性能影响较大，且由于针头直径较小，易堵塞针头。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新型结构的涡流式气泡纺丝装置，以克服上述缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可用于大批量高效率生产纳米纤维的涡流式气泡纺丝装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种涡流式气泡纺丝装置，其包括贮液池、气泵、设于贮液池的底面且垂直向上的喷头、设于贮液池正上方的接收部、导气管，所述贮液池的上端开口，所述喷头通过导气管与气泵相连，所述导气管与气泵相连处高于贮液池的液面，所述贮液池的两侧分别设有至少一个热气流喷气槽，所述至少两个热气流喷气槽的气流出口朝向贮液池的上端射流喷出的地方。

优选的，在上述涡流式气泡纺丝装置中，所述至少两个热气流喷气槽设置为对称的倾斜型。

优选的，在上述涡流式气泡纺丝装置中，所述接收部的接收面与贮液池上端面的距离调节范围是0.1cm～100cm。

优选的，在上述涡流式气泡纺丝装置中，所述气泵输出的气流流速范围是0～100m/s。

优选的，在上述涡流式气泡纺丝装置中，所述接收部为滚筒。

优选的，在上述涡流式气泡纺丝装置中，所述接收部为平板状的接收极板。

优选的，在上述涡流式气泡纺丝装置中，所述气泵可用手风器代替。

优选的，在上述涡流式气泡纺丝装置中，所述涡流式气泡纺丝装置还包括高压静电发生器及金属导线，所示金属导线一端与高压静电发生器连接，另一端延伸入贮液池内。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例的涡流式气泡纺丝装置可实现微米或纳米纤维的高效率、低耗能、连续化生产，仅通过热气流喷气，吹破气泡，产生纳米纤维，可实现纳米纤维的规模化生产，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，可满足大批量生产及产品应用等对纳米纤维及其相关产品的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例的涡流式气泡纺丝装置的示意图；

图2是本发明第二实施例的涡流式气泡纺丝装置的示意图；

图3是本发明第三实施例的涡流式气泡纺丝装置的示意图；

图4是本发明第四实施例的涡流式气泡纺丝装置的示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种可用于大批量高效率生产纳米纤维的涡流式气泡纺丝装置。

该涡流式气泡纺丝装置，其包括贮液池、气泵、设于贮液池的底面且垂直向上的喷头、设于贮液池正上方的接收部、导气管，所述贮液池的上端开口，所述喷头通过导气管与气泵相连，所述导气管与气泵相连处高于贮液池的液面，所述贮液池的两侧分别设有至少一个热气流喷气槽，所述至少两个热气流喷气槽的气流出口朝向贮液池的上端射流喷出的地方。

进一步的，所述至少两个热气流喷气槽设置为对称的倾斜型。

进一步的，所述接收部的接收面与贮液池上端面的距离调节范围是0.1cm～100cm。

进一步的，所述气泵输出的气流流速范围是0～100m/s。

进一步的，所述接收部为滚筒。

进一步的，所述接收部为平板状的接收极板。

进一步的，所述气泵可用手风器代替。

进一步的，所述涡流式气泡纺丝装置还包括高压静电发生器及金属导线，所示金属导线一端与高压静电发生器连接，另一端延伸入贮液池内。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明主要揭示了四个实施例，具体技术方案详述如下。

实施例一：

如图1所示，本实施例揭示的涡流式气泡纺丝装置，其包括贮液池1、气泵3、设于贮液池1的底面且垂直向上的喷头4、设于贮液池1正上方的平板状的接收极板5、导气管6。贮液池1的上端开口。喷头4通过导气管6与气泵3相连。导气管6与气泵3相连处高于贮液池1的液面。贮液池1的两侧分别设有一个热气流喷气槽2，该两个热气流喷气槽2设置为对称的倾斜型。该两个热气流喷气槽2的气流出口朝向贮液池1的上端射流喷出的地方。接收极板5的接收面与贮液池1上端面的距离调节范围是0.1cm～100cm。气泵3输出的气流流速范围是0～100m/s。气泵3可用手风器代替。

本实施例的涡流式气泡纺丝装置工作时，首先在贮液池1中注入溶液或熔体，打开气泵3，开始时，气压较低，先将导气管6中的液体排出，再慢慢加大气压，使液面出现有规律的气泡状凸起；然后朝热气流喷气槽2内通入热空气，热空气形成涡流，将气泡吹破，拉伸，进行纺丝；距贮液池1上端口一定距离是接收极板5，当气泡破裂时，有射流从气泡顶端射出，沉积在接收极板5上，形成纳米纤维。

实施例二：

如图2所示，本实施例揭示的涡流式气泡纺丝装置，其包括贮液池1'、气泵3'、设于贮液池1'的底面且垂直向上的喷头4'、设于贮液池1'正上方的滚筒7、导气管6'。贮液池1的上端开口。喷头4'通过导气管6'与气泵3'相连。导气管6′与气泵3'相连处高于贮液池1'的液面。贮液池1'的两侧分别设有一个热气流喷气槽2'，该两个热气流喷气槽2'设置为对称的倾斜型。该两个热气流喷气槽2'的气流出口朝向贮液池1'的上端射流喷出的地方。滚筒7的接收面与贮液池1'上端面的距离调节范围是0.1cm～100cm。气泵3'输出的气流流速范围是0～100m/s。气泵3'可用手风器代替。

本实施例的涡流式气泡纺丝装置工作时，首先在贮液池1'中注入溶液或熔体，打开气泵3'，开始时，气压较低，先将导气管6′中的液体排出，再慢慢加大气压，使液面出现有规律的气泡状凸起；然后朝热气流喷气槽2'内通入热空气，热空气形成涡流，将气泡吹破，拉伸，进行纺丝；距贮液池1'上端口一定距离是滚筒7，当气泡破裂时，有射流从气泡顶端射出，沉积在滚筒7上，形成纳米纤维。

实施例三：

如图3所示，本实施例揭示的涡流式气泡纺丝装置，其包括贮液池1'、气泵3″、设于贮液池1″的底面且垂直向上的喷头4″、设于贮液池1″正上方的平板状的接收极板5'、导气管6″、高压静电发生器8、金属导线9、与接收极板5'连接的接地电极10。贮液池1″的上端开口。喷头4″通过导气管6″与气泵3″相连。导气管6″与气泵3″相连处高于贮液池1″的液面。金属导线9一端与高压静电发生器8连接，另一端延伸入贮液池1″内。贮液池1″的两侧分别设有一个热气流喷气槽2″，该两个热气流喷气槽2″设置为对称的倾斜型。该两个热气流喷气槽2″的气流出口朝向贮液池1″的上端射流喷出的地方。接收极板5'的接收面与贮液池1″上端面的距离调节范围是0.1cm～100cm。气泵3″输出的气流流速范围是0～100m/s。气泵3″可用手风器代替。

该实例中，增加了高压静电发生器8，通过电场力和热气流吹气同时作用，将气泡拉伸、破裂进行纺丝。

本实施例的涡流式气泡纺丝装置工作时，首先在贮液池1″中注入溶液或熔体，打开气泵3″，开始时，气压较低，先将导气管6″中的液体排出，再慢慢加大气压，使液面出现有规律的气泡状凸起；然后朝热气流喷气槽2″内通入热空气，热空气形成涡流，将气泡吹破，拉伸，进行纺丝；距贮液池1″上端口一定距离是接收极板5'，当气泡破裂时，有射流从气泡顶端射出，沉积在接收极板5'上，形成纳米纤维。

实施例四：

如图4所示，本实施例揭示的涡流式气泡纺丝装置，其包括贮液池1″′、气泵3″′、设于贮液池1″′的底面且垂直向上的喷头4″′、设于贮液池1″′正上方的滚筒7'、导气管6″′、高压静电发生器8'、金属导线9'、与滚筒7'连接的接地电极10'。贮液池1″′的上端开口。喷头4″′通过导气管6″′与气泵3″′相连。导气管6″′与气泵3″′相连处高于贮液池1″′的液面。金属导线9'一端与高压静电发生器8'连接，另一端延伸入贮液池1″′内。贮液池1″′的两侧分别设有一个热气流喷气槽2″′，该两个热气流喷气槽2″′设置为对称的倾斜型。该两个热气流喷气槽2″′的气流出口朝向贮液池1″′的上端射流喷出的地方。滚筒7'的接收面与贮液池1″′上端面的距离调节范围是0.1cm～100cm。气泵3″′输出的气流流速范围是0～100m/s。气泵3″′可用手风器代替。

该实例中，增加了高压静电发生器8'，通过电场力和热气流吹气同时作用，将气泡拉伸、破裂进行纺丝。

本实施例的涡流式气泡纺丝装置工作时，首先在贮液池1″′中注入溶液或熔体，打开气泵3″′，开始时，气压较低，先将导气管6″′中的液体排出，再慢慢加大气压，使液面出现有规律的气泡状凸起；然后朝热气流喷气槽2″′内通入热空气，热空气形成涡流，将气泡吹破，拉伸，进行纺丝；距贮液池1″′上端口一定距离是滚筒7'，当气泡破裂时，有射流从气泡顶端射出，沉积在滚筒7'上，形成纳米纤维。

在本发明的四个实施例的附图中，我们只阐述了在贮液池的两侧分别设有一个热气流喷气槽，当然，在其他实施例中，热气流喷气槽并不局限于每侧一个，具体设置数量，根据具体使用情况确定，在此，上述四个实施例揭露的信息，并不能限缩本发明的保护范围。

在本发明中所述的接收部在上述四个实施例给出了平板状的接收极板与滚筒两种结构，当然，在其他实施方式中，可以存在其他的结构，本发明四个实施例中揭示的接收极板与滚筒并不能局限本发明所述的接收部的保护范围。

本发明实施例的涡流式气泡纺丝装置可实现微米或纳米纤维的高效率、低耗能、连续化生产，仅通过热气流喷气，吹破气泡，产生纳米纤维，可实现纳米纤维的规模化生产，生产效率高，生产成本低，设备简单，易操作，适应性强，可满足大批量生产及产品应用等对纳米纤维及其相关产品的需求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种涡流式气泡纺丝装置，其包括贮液池、气泵、设于贮液池的底面且垂直向上的喷头、设于贮液池正上方的接收部、导气管，所述贮液池的上端开口，所述喷头通过导气管与气泵相连，所述导气管与气泵相连处高于贮液池的液面，其特征在于：所述贮液池的两侧分别设有至少一个热气流喷气槽，所述至少两个热气流喷气槽的气流出口朝向贮液池的上端射流喷出的地方，工作时，首先打开所述气泵，慢慢加大所述导气管中气压，使液面出现有气泡状凸起，然后朝所述热气流喷气槽内通入热空气，热空气形成涡流，将气泡吹破，拉伸，进行纺丝。

2.根据权利要求1所述涡流式气泡纺丝装置，其特征在于：所述至少两个热气流喷气槽设置为对称的倾斜型。

3.根据权利要求1所述涡流式气泡纺丝装置，其特征在于：所述接收部的接收面与贮液池上端面的距离调节范围是0.1cm～100cm。

4.根据权利要求1所述涡流式气泡纺丝装置，其特征在于：所述气泵输出的气流流速范围是0～100m/s。

5.根据权利要求1所述涡流式气泡纺丝装置，其特征在于：所述接收部为滚筒。

6.根据权利要求1所述涡流式气泡纺丝装置，其特征在于：所述接收部为平板状的接收极板。

7.根据权利要求1所述涡流式气泡纺丝装置，其特征在于：所述气泵可用手风器代替。

8.根据权利要求1所述涡流式气泡纺丝装置，其特征在于：还包括高压静电发生器及金属导线，所示金属导线一端与高压静电发生器连接，另一端延伸入贮液池内。