CN103696025B - 一种可控的叠加式双向纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可控的叠加式双向纺丝装置，属于静电纺丝领域，主要由防护罩、高压静电发生器、收集装置、机架、物料棒、加热器、辊筒、主电机、电极板、温度传感器和距离传感器等组成。上、下物料棒与辊筒边缘相切，对称分布于辊筒两侧，物料棒两端与滑块连接，使得主电机带动辊筒旋转，辊筒带动物料棒旋转；物料棒与机架上的滑轨为平面滑移连接，收集装置通过四个滚动轴与机架相连接，电极板底板与导轨接触面为滑移配合；电极板置于导轨上，物料棒上安装物料距离感应器，高压静电发生器与电极板连接，整个系统由计算机控制，使两种不同的物料在辊筒上同时熔融，达到双向混纺目的，提高生产效率，实现了生产过程的自动化，顺应产业化发展趋势。
Description
技术领域
本发明涉及一种可控的叠加式双向纺丝装置，属于静电纺丝领域。
背景技术
20世纪90年代纳米技术研究不断升温，使纳米纤维的制备迅速成为研究热点。而在众多制备方法中，静电纺丝法制备纳米纤维具有设备简单、操作方便等优点，从而使许多研究者都对其进行了大量的研究。目前静电纺丝方法制备的纳米纤维已经广泛的应用于生物医学工程、特殊定向超疏水表面结构设计、过滤材料、以及特殊光电性能材料等领域。因此静电纺丝技术具有巨大的研究价值。
目前随着电纺设备的发展，静电纺丝正向产业化进军，因而多喷头静电纺丝技术得以受到关注和发展，并正趋于无针技术方向发展。无针静电纺丝的原理是通过外加作用力，在熔融体或溶液自由表面形成扰动峰，在电场作用下扰动峰顶端被抽拉而形成纤维，具有纺丝效率高、产量大等优点。但无针静电纺技术所形成的液滴及泰勒锥的大小随机性较大。例如杰克等发明的液面射流式静电纺丝装置对纺丝液的要求高，所需电场强度较大，而熔体射流式静电纺丝存在供料不连续、纺丝材料单一、效率低以及容易热分解等缺陷。另外，电纺设备的操纵以手动操作为主，纺丝的精度较低，纺丝过程的可控性有待提高。
针对以上分析，本发明提出了一种可控的叠加式双向纺丝装置，通过对其电极板、加热装置、机架等结构的设计与优化从而进一步提高静电纺丝的生产效率，避免热分解问题，提高了纺丝过程的可控性。
发明内容
本发明提出了一种可控的叠加式双向纺丝装置，采用熔体静电纺丝，克服了溶液静电纺丝对纺丝液的高要求。通过辊筒加热使得上下两种材料达到熔融状态，材料在辊筒表面混合、相溶或者发生物化反应生成新的材料，达到多种材料混合电纺的效果。辊筒对材料瞬时加热，克服传统静电纺丝装置中熔体加热过程容易热分解的问题。同时采用双电极实现双向纺丝，提高生产效率。电极板置于导轨上，电极板上安装电极板距离感应器，可精确调节电极板和辊筒间的距离，物料棒上安装物料距离感应器，控制辊筒和物料棒之间的距离。从而使整套设备构成一个距离可调，电脑控制的自动化的一体化设备，提高纺丝精度。
实现上述目的的技术方案是：一种可控的叠加式双向纺丝装置，主要由防护罩、高压静电发生器、收集装置、机架、物料棒、加热器、辊筒、主电机、电极板、温度传感器和距离传感器等组成。整个装置处于一个防护罩内，整个机架为纺丝的主体部分。上、下物料棒与辊筒边缘相切，对称分布于辊筒两侧，两物料棒两端与滑块连接，主电机带动辊筒旋转，辊筒带动物料棒旋转。物料棒与机架上的滑轨为平面滑移连接，收集装置通过四个滚动轴与机架相连接，电极板底板与导轨接触面为滑移配合。物料距离感应器安装在滑块上，感应辊筒到物料棒之间的距离，高压静电发生器与电极板连接。整个系统由计算机控制，使两种不同的物料在辊筒上同时熔融，达到混纺目的。
本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置，辊筒内部安装有特殊的加热装置，辊筒对物料棒线加热。该加热装置内置于辊筒内壁，紧贴辊筒于内壁面。加热装置设计为由三个弧形加热器组成，弧形加热器通过伸缩环串联连接，伸缩环为弹簧结构，保证了贴合度。在放入辊筒内时其半径可减小，待其到达预定位置后，弹簧压缩力使伸缩环张开将加热器紧贴于壁面。
本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置，收集装置包括滚动轴、接收网和纤维收集板，收集装置为带传动，实现了连续接收纤维的功能。纤维收集板下端通过转动副与机架底板相连接，纤维收集板上端与接收装置底部相切。当接收网运动时，纤维收集板将纺制好的纤维刮落，使得纤维全部收卷不会粘连于接收网上。接收网为绝缘网状结构，不会干扰纺丝电场，保证电场稳定。
本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置，四个导轨对称焊接于机架两端，将电极板安装于导轨上，电极板到辊筒的距离由计算机调节控制。电极板为弧形，使辊筒与电极板弧形面之间产生同心平行电场，从而使纺制的纤维更加均匀。两个电极板对称分布在机架两侧，实现了双向纺丝，提高了生产效率。
本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置，滑块和机架上的滑轨连接，滑块还与带螺杆的微型电机相连接，辊筒和物料只有瞬间线接触，解决了加热过程出现的热分解问题。机架底部为集液槽，用于收集纺丝过程中滴落的物料。
本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置，克服了纺丝材料单一的缺陷。采用双电机双接收的方式，形成双向纺丝，提高生产效率。同时由计算机控制整个系统协调运作，实现了生产过程的自动化，顺应产业化发展趋势，应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置的剖视图。
图2是本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置的俯视图。
图3是本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置中加热器的正视图。
图4是本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置中加热器的俯视图。
图5是本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置中电极板正视图。
图6是本发明一种可控的叠加式双向纺丝装置中辊筒结构示意图。
图中：1-高压静电发生器，2-电极板，3-防护罩，4-滚动轴，5-机架，6-上物料棒，7-辊筒，8-加热装置，9-集液槽，10-下物料棒，11-微型电机，12-纤维收集板，13-导轨，14-接收装置，15-接收网，16-伸缩环，17-加热器，18-辊筒内壁面，19-辊筒支撑轴，20-电极板底板，21-电极板弧形面，22-导轨接触面，23-滑轨面，24-主电机，25-滑块，26-辊筒外表面，27-圆孔，28-物料距离感应器，29-电极板距离感应器。
具体实施方式
本发明提出了一种可控的叠加式双向纺丝装置，如图1和图2所示，包括高压静电发生器1、电极板2、防护罩3、滚动轴4、机架5、上物料棒6、辊筒7、加热装置8、集液槽9、下物料棒10、微型电机11、纤维收集板12、导轨13、接收网15、主电机24和滑块25。
首先操作人员远离防护罩3，通过计算机控制开启加热器电源，使温度保持在230℃左右。如图4，加热装置8通过伸缩环16将图3所示的三个加热器17串联起来，在安装入辊筒7之时，加热装置周向压缩，直径减小，待其装入预定位置后，加热装置8的外壁面与图6所示的辊筒内壁面18紧密贴合，然后启动微型电机11，通过物料距离感应器28，控制上物料棒6和下物料棒10与辊筒支撑轴19之间的距离，上物料棒6和下物料棒10与辊筒7均匀接触。物料距离感应器28安装在滑块25上，滑块25将微型电机11分别和上物料棒6和下物料棒10连接起来。滑块25与机架5上的滑轨面23接触，使上物料棒6和下物料棒10在微型电机11的带动下沿滑轨面滑动，从而分别控制上物料棒6和下物料棒10与辊筒之间的距离。然后，打开主电机24，使辊筒7匀速旋转，通过辊筒7与上物料棒6和下物料棒10之间的摩擦力带动上物料棒6和下物料棒10旋转，使上物料棒6和下物料棒10与辊筒瞬时接触，克服热分解。接着打开高压静电发生器1，上物料棒6和下物料棒10熔融之后熔体在辊筒7的外壁面26上均匀的混合，形成泰勒锥，通过静电场力的作用拉伸到接收网15上，从而实现混合纺制不同材料的功能。在机架5两端布置电极板2，两个电极板2通过电极板底板20与导轨接触面22面接触(如图2所示)，实现电极板2沿导轨13的线性运动，通过电极板感应器29感应电极板2与辊筒7之间的距离，由电脑控制调节。图5所示为电极板的正视图，电极板弧形面21到辊筒外表面26的距离相等，产生均匀的同心平行电场，使纺制的纤维更加均匀。接收网15由滚动轴4支撑，滚动轴4又与机架5上的圆孔27相配合，通过带传动连续接收纤维，在如图1中接收装置14的底部安装纤维收集板12，将成型的无纺布收集起来。机架5的底部有一个集液槽9，可以收集纺丝过程中掉落的熔体，清洁环保，实现了连续纺丝。
Claims (6)
1.一种可控的叠加式双向纺丝装置，其特征在于：主要由防护罩、高压静电发生器、收集装置、机架、物料棒、加热器、辊筒、主电机、电极板、温度传感器和距离传感器等组成，高压静电发生器、收集装置、机架、物料棒、加热器、辊筒、主电机、电极板、温度传感器和距离传感器处于一个防护罩内，机架为纺丝的主体部分；上、下物料棒与辊筒边缘相切，上、下物料棒对称分布于辊筒两侧，两物料棒两端与滑块连接，主电机带动辊筒旋转，辊筒带动物料棒旋转；物料棒与机架上的滑轨为平面滑移连接，收集装置通过四个滚动轴与机架相连接，电极板底板与导轨接触面为滑移配合；物料距离感应器安装在滑块上，高压静电发生器与电极板连接。
2.根据权利要求1所述的一种可控的叠加式双向纺丝装置，其特征在于：物料棒与辊筒边缘相切，对称分布于辊筒两侧，辊筒对物料棒线加热，主电机带动辊筒旋转，辊筒带动物料棒旋转。
3.根据权利要求1所述的一种可控的叠加式双向纺丝装置，其特征在于：辊筒内部安装有加热装置，辊筒对物料棒线加热，所述的加热装置内置于辊筒内壁，紧贴辊筒于内壁面，加热装置设计为由三个弧形加热器组成，弧形加热器通过伸缩环串联连接，伸缩环为弹簧结构。
4.根据权利要求1所述的一种可控的叠加式双向纺丝装置，其特征在于：收集装置包括滚动轴、接收网和纤维收集板，收集装置为带传动，纤维收集板下端通过转动副与机架底板相连接，纤维收集板上端与接收装置底部相切，接收网为绝缘网状结构。
5.根据权利要求1所述的一种可控的叠加式双向纺丝装置，其特征在于：导轨为四个，四个导轨对称焊接于机架两端，将电极板安装于导轨上，电极板为弧形，两个电极板对称分布在机架两侧。
6.根据权利要求1所述的一种可控的叠加式双向纺丝装置，其特征在于：滑块和机架上的滑轨连接，滑块还与带螺杆的微型电机相连接，辊筒和物料只有瞬间线接触，机架底部为集液槽。
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