CN103451752B - 一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。主要由挤出机、滤网、熔体计量泵、进料机头、金属网带、红外加热器、气刀、气流调节阀、空压机、带孔电极板、高压静电发生器、铺网带、抽风系统、热轧装置、收卷装置组成。本发明一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置，采用金属网带采用网格结构，直接将熔体大量敷设于金属网带的方式，加上气流辅助，利用金属网带本身经向线条高于纬向线条的特点形成不间断泰勒锥，避免喷头堵塞造成纺丝不连续等问题，同时进料装置、红外加热器及气刀均安装于金属网带内部，不在纺丝区域中间，因此不会干扰到电场，每组进料机头和气刀可沿金属网带运行方向平行排列，便于实现大批量的扩展。

Description

一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置

技术领域

本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。

背景技术

从20世纪90年代中期Reneker及同事证实了溶液静电纺丝制备纳米纤维可行性到现在，有关溶液静电纺丝的相关专利已有三千多篇，熔体静电纺丝相关专利也有三百多篇，不论是溶液静电纺丝还是熔体静电纺丝都在快速发展。静电纺丝是一种快速简易制备纳米纤维的方法，由于纳米级材料有很多其它材料不具备的优点，所以关于静电纺丝的研究越来越多地受到人们的关注，科研人员不仅对其装置进行改进，而且对静电纺丝过程中聚合物的形态控制、制备多功能纳米纤维等进行了深入探究。

近十几年，由于熔体静电纺丝本身具有溶液静电放丝所没有的一些特性和优点，使得更多的人把注意力转移到熔体静电纺丝上，对熔体静电纺丝进行了许多创新，2006年日本福井大学NobuoOgata团队开发的激光加热熔体电纺，通过对高分子材料进行激光加热熔融，在高压静电场作用下制备出1微米的纤维，但是该装置激光发生器能耗高，且存在很大的安全性问题，美国的JasonMichaelLyons和CevatErisken分别尝试了使用单螺杆和双螺杆挤出进行熔体电纺，双螺杆挤出部分和针头彼此隔离，不发生电干扰，但该装置没有提出批量纺丝的喷头或纺丝机头设计，无法走向工业化。科研人员一直在寻求一种既能满足纺丝质量又能轻松实现产业化的途径，但到目前为止还没能实现这一目标，本发明旨在运用一种铁丝网带代替纺丝喷头的形式，并赋予可扩展能力，为产业化提供全新的思路。

发明内容

本发明提出一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置，在大量现有科研成果的基础上，以纤维质量为前提，瞄准产业化目标，避免了大部分现有静电纺丝装置结构复杂及工业化扩展困难的问题，以金属网带代替纺丝喷头，辅助一低速气流便能形成大面积泰勒锥，将纺丝产量提升到一个新的起点。

为实现上述目的采取的技术方案是，一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置，主要由挤出机、滤网、熔体计量泵、进料机头、金属网带、红外加热器、气刀、气流调节阀、空压机、带孔电极板、高压静电发生器、铺网带、抽风系统、热轧装置、收卷装置组成，挤出机出口接滤网后与熔体计量泵入口相连，进料机头入口和熔体计量泵出口之间通过法兰连接，进料机头、红外加热器和气刀均安置于金属网带内部，进料机头对应于金属网带左端，红外加热器布满于进料机头和气刀之间，气刀紧挨金属网带下表面且平行均布排列，各气刀通过气流调节阀与空压机气流出口相连，铺网带安装在金属网带下方并正对于气刀，带孔电极板置于铺网带内部并紧贴上表面，带孔电极板与高压静电发生器相连，抽风系统紧临电极板下表面，热轧装置和收卷装置置于铺网带右侧并与铺网带保持在同一水平面上。

本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置，其中进料装置、红外加热器及气刀均安装于金属网带内部，不在纺丝区域中间，因此不会干扰到电场，每组进料机头和气刀可沿金属网带运行方向平行排列，实现大批量扩展。

本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置，其中金属网带采用网格结构，其目数一般在10-300目，带中沿着网带运行方向的经向金属线条均在纬向金属线条之上且紧密接触，经向金属线条为直径0.5-4mm的粗线，纬向金属线条直径小于经向金属线条，随着纺丝的连续进行，这样的经纬金属线设计，可以保证经向方向熔体的连续性，从而保证长丝的稳定连续制备，金属网带材质为金属良导体，金属网带接大地。

本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置，在金属网带上表面右侧装一组进料机头和气刀，气刀置于金属网带内部向上吹风，金属网带内部左侧装一组进料机头和气刀，气刀向下吹风，当金属网带逆时针方向运转时可进行上下表面同时纺丝，既使物料得到充分利用，同时提高了纺丝产量，节约了能量。

本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置，采用直接将熔体大量敷设于金属网带的方式，加上气流辅助，利用金属网带本身经向线条高于纬向线条的特点形成不间断泰勒锥，避免喷头堵塞造成纺丝不连续等问题，同时纺丝机头置于金属网带内部为工业化扩展消除了阻碍。

附图说明

图1是本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置的总体装配示意图。

图2是本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置的生产线扩展示意图，在金属网带内容装置为两套。

图3图1所示是本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置的金属网带局部放大示意图。

图4本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置的铁丝网带上下表面同时纺丝装置示意图。

图中：1-挤出机；2-滤网；3-熔体计量泵；4-进料机头；5-金属网带；6-红外加热器；7-气刀；8-气流调节阀；9-空压机；10-带孔电极板；11-高压静电发生器；12-铺网带；13-抽风系统；14-热轧装置；15-收卷装置；16-经向网格线；17-纬向网格线。

具体实施方式

本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置，装置示意图如图1、和图3所示，主要由挤出机1、滤网2、熔体计量泵3、进料机头4、金属网带5、红外加热器6、气刀7、气流调节阀8、空压机9、带孔电极板10、高压静电发生器11、铺网带12、抽风系统13、热轧装置14和收卷装置15组成，挤出机1出口接滤网2后与熔体计量泵3入口相连，进料机头4入口和熔体计量泵3出口之间通过法兰连接，进料机头4、红外加热器6和气刀7均安置于金属网带5内部区域，进料机头4对应于金属网带5左端，红外加热器6布满于进料机头4和气刀7之间，保证熔体温度均匀并适于成丝，气刀7紧挨金属网带5下表面且平行均布排列，气刀7有一个或多个，相互平行排列，气刀7能吹出一条窄而长的气流，气流的长度与金属网带5上熔体铺设的宽度相同，气刀7通过气流调节阀8与空压机9气流出口相连，铺网带12在金属网带9下方并正对于气刀7，带孔电极板10在铺网带12内部并紧贴上表面，带孔电极板10与高压静电发生器11相连，抽风系统13紧临电极板10下表面，热轧装置14和收卷装置15置于铺网带12右侧并与铺网带12的上表面保持在同一水平面上，利于将纺制的丝牵引卷绕起来，金属网带经向网格线16在纬向网格线17之上。

图2中在金属网带5内布置两套熔体挤出装置，即挤出机1、滤网2、熔体计量泵3、进料机头4、红外加热器6、气刀7和气流调节阀8为两套，带孔电极板10和铺网带12等成丝装置可以相应地加长。

图4是本发明涉及一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置的铁丝网带上下表面同时纺丝装置示意图，在金属网带5内外设置两套成丝系统，即红外加热器6、气刀7、气流调节阀8、带孔电极板10、高压静电发生器11、铺网带12、抽风系统13、热轧装置14和收卷装置15为两套，进料机头4挤出的熔体在金属网带9被气刀7吹射成丝两遍，提高熔体的纺丝效率，减少熔体受热时间，有利于提高丝的质量。

一个具体实施例如图1、3所示，挤出机1的螺杆直径为35mm，进料机头4幅宽1m，金属网带9目数为250目，进料机头4与气刀7间隔60mm，每个气刀间距50mm，气流速度为50m/s，使用PP6310粒料，熔体静电纺丝装置挤出机设定为180℃，熔体计量泵设定温度190℃，进料机头4温度升至230℃，进料机头4与金属网带9距离为50mm，熔体流量0.3Kg/min，待进料机头4出料均匀稳定时，加上50KV正极电压，金属网带9接地，制得的纤维直径大部分在纳米级，少部分为几个微米级。

Claims (7)

1.一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置,其特征在于：主要由挤出机、滤网、熔体计量泵、进料机头、金属网带、红外加热器、气刀、气流调节阀、空压机、带孔电极板、高压静电发生器、铺网带、抽风系统、热轧装置、收卷装置组成，挤出机出口接滤网后与熔体计量泵入口相连，进料机头入口和熔体计量泵出口之间通过法兰连接，进料机头、红外加热器和气刀均安置于金属网带内部，进料机头对应于金属网带左端，红外加热器布满于进料机头和气刀之间，气刀紧挨金属网带下表面且平行均布排列，各气刀通过气流调节阀与空压机气流出口相连，铺网带安装在金属网带下方并正对于气刀，带孔电极板置于铺网带内部并紧贴上表面，带孔电极板与高压静电发生器相连，抽风系统紧临电极板下表面，热轧装置和收卷装置置于铺网带右侧并与铺网带保持在同一水平面上；进料装置、红外加热器及气刀均安装于金属网带内部。

2.根据权利要求1所述的一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置,其特征在于：金属网带采用网格结构，带中沿着网带运行方向的经向金属线条均在纬向金属线条之上且紧密接触。

3.根据权利要求2所述的一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置,其特征在于：纬向金属线条直径小于经向金属线条。

4.根据权利要求1所述的一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置,其特征在于：金属网带材质为金属良导体，金属网带接大地。

5.根据权利要求1所述的一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置,其特征在于：气刀吹出一条窄而长的气流，气流的长度与金属网带上熔体铺设的宽度相同。

6.根据权利要求1所述的一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置,其特征在于：气刀有多个，各个气刀相互平行排列。

7.根据权利要求1所述的一种可扩展金属网带式熔体静电纺丝装置,其特征在于：在金属网带上表面右侧装一组进料机头和气刀，气刀置于金属网带内部向上吹风，金属网带内部左侧装一组进料机头和气刀，气刀向下吹风，当金属网带逆时针方向运转时可进行上下表面同时纺丝。