CN103952780A - 一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法和装置，主要包括高压发生器、储液装置、喷丝针头、输液泵、负压管、网孔基布、网孔基布传动机构、负压气泵。在静电纺丝收集侧设置有负压吸风口，利用吸风口产生的气流吸附从喷丝针头端喷射出来的微纳米纤维，使其定点或定区域附着在吸风口前的网孔基布上。网孔基布受机构的控制作平面单维方向或双维方向的运动、或受机构的控制作有规律的转动与横动，微纳米纤维按喷丝针头与网孔基布之间的相对运动轨迹、分布在网孔基布上，通过控制网孔基布与喷丝针头的相对运动轨迹与速度、形成均匀分布的纤维网。

Description

一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法和装置

技术领域

本发明属静电纺丝领域，涉及一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法和装置。

背景技术

静电纺丝已成为批量制备微纳米纤维最重要、最有效的方法，广泛应用于过滤、分离膜、药物缓释、创伤包覆、小直径人造血管、神经导管等方面。由于静电纺丝射流本身的不稳定性及喷头之间电场相互干扰，多喷头静电纺丝时，采用普通的平板或滚筒式装置收集的微纳米纤网厚度均匀性较差。

CN1849418A在带电电极和对电极之间的空间中，利用空气流对纳米纤维施加作用，促进纳米纤维从带电电极漂移开，铺置在带电电极前用于储存纳米纤维的设备上。CN102965743A所述的一种带辅助电极的纳米纤维低压电纺装置，采用风机设于收集板上方，通过抽气作用使纤维沉积在收集板上。该两项专利通过静电纺丝收集侧引入负压气流以利于静电纺丝微纳米纤维的导向收集，可以改善纤网均匀性，但难以得到根本性的提升。

CN202369688U所述的离心式气流纳米纤维束的收集装置，多喷头静电纺纤维沉积在漏斗状收集装置内部上，并用离心式气流将纤维引向漏斗下端输送管道并加捻成纱。CN200981905所述的一种新型静电纺丝纳米纤维束气流加捻收集装置，采用涡流管负压气流收集多喷头静电纺微纳米纤维并加捻成纳米纤维束。CN103103642A所述的一种取向静电纺纳米纤维涡流纺成纱装置及方法，采用尾部与涡流管的输送孔相连的喇叭形输送管道产生的负压气流吸附静电纺微纳米纤维，以连续加工取向纳米纤维纱线。该三项专利中涉及到利用负压气流收集纳米纤维束，但多喷头间电场干扰导致外侧喷头喷出的纤维斜向外扩散，易粘附到喇叭状收集器的开口上，造成纤维的浪费及纳米纤维束的断头。

由此可见，静电纺丝收集装置中，利用负压气流对每个喷头喷出的微纳米纤维定点或定区域吸附在吸风口前的网孔基布上的收集方法及相关装置尚未见报导。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法，使从喷丝针头端喷射出来的微纳米纤维，定点或定区域附着在接收基布上，控制接收基布与喷丝针头的相对运动轨迹与速度，获取均匀分布排列的微纳米纤维网。

本发明解决其技术问题的方案是：在静电纺丝中，纺丝喷射侧的喷丝针头连接着高压发生器的阳极，纺丝接收侧连接着高压发生器的阴极，在高压电场的作用下，阳极喷丝针头中挤出的纺丝液喷射形成微纳米级的纤维，本发明在纺丝接收侧设置气流负压吸风口，在吸风口前放置具有良好通气性能、带网格孔的机织物或针织物作为微纳米纤维的接收基布，利用负压吸风口产生的气流，吸附控制在高压静电场的作用下，从喷丝针头端喷射出来的微纳米纤维，使其定点或定区域附着在吸风口前的网孔基布上，吸风口前的网孔基布作匀速的回转运动或匀速的往复运动，同时作连续或间歇的横向移动，从喷丝针头喷射出的微纳米纤维，在负压气流的引导下，连续定位附着在吸风口处的网孔基布上，随网孔基布的移动，形成均匀分布的微纳米纤维网，本发明方法的特征是在静电纺丝收集侧设置有负压吸风口，利用吸风口产生的气流，吸附控制在高压静电场的作用下，从喷丝针头端喷射出来的微纳米纤维，使其定点或定区域附着在吸风口前的网孔基布上，网孔基布受机构的控制作平面单维方向或双维方向的运动、或受机构的控制作有规律的转动与横动，微纳米纤维按喷丝针头与网孔基布之间的相对运动轨迹、分布在网孔基布上，通过控制网孔基布与喷丝针头的相对运动轨迹与速度、形成均匀分布的纤维网。

静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法，采用良好透气性的、带网孔的机织物或针织物作为微纳米纤维的附着基布，网孔基布的编织纱线均为细旦化纤长丝，网孔基布贴近于喷丝针头与吸风口之间的吸风口侧。

静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法中，网孔基布采用平面设置，网孔基布平铺于基布框中，基布框在机构的带动下，相对于喷丝针头，作平面单维方向或双维方向的运动，运动的动程控制为喷丝针头相互间隔距离的整数倍，使多喷丝针头形成的纤维网分布均匀。

静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法中，网孔基布采用圈状形态，网孔基布绕过负压管吸风口，通过传动罗拉带动，与喷丝针头之间产生相对运动，通过控制传动罗拉转动速度，改变网孔基布的速度，调节纳米纤维的附着形态，调整网孔基布的卷绕路径与罗拉位置，可适应不同周长的网孔基布。

静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法，喷丝针头与网孔基布相对运动的动程或周期运动动程，是喷丝针头相互间隔距离的整数倍，且是往复循环的。

本发明的另一个目的在于提供一种用于静电纺微纳米纤维的负压气流收集装置，负压气流收集装置主要包括高压发生器、储液装置、喷丝针头、输液泵、负压管、网孔基布、网孔基布传动机构、负压气泵，所述的喷丝针头数量至少一个，喷丝针头通过输液泵与储液装置相联，高压发生器的阳极连接喷丝针头，负极连接负压管，所述的网孔基布传动机构有平面框式或罗拉传动式，其特征是装置设有负压管，负压管位于纳米纤维接收一侧，负压管上开有负压孔或负压槽，负压孔或负压槽与喷丝针头成对设置，高压发生器在喷丝针头及负压管之间产生强电场，储液装置中的纺丝液经输液泵通过喷丝针头挤出，针头尖端的纺丝液经过稳定及不稳定阶段形成发散状的微纳米纤维，微纳米纤维被负压管上吸风口产生的负压气流收拢，并定点位吸附至网孔基布上，网孔基布通过传动罗拉和横动罗拉带动。

静电纺微纳米纤维的负压气流收集装置的喷丝针头数量是单个，也可以是多个，采用多个喷丝针头时，喷丝针头的排列是单列或是多列。

静电纺微纳米纤维的负压气流收集装置的网孔基布固定在基布框中，基布框由凸轮连杆机构摆动，由丝杆机构移动，基布框作平面内的单维或双维方向运动。

静电纺微纳米纤维的负压气流收集装置的网孔基布是圈状，网孔基布套装在负压管和传动罗拉上，由传动罗拉带动回转，传动罗拉由伺服电机驱动，转速变频可调。

静电纺微纳米纤维的负压气流收集装置的传动罗拉的位置可调，适应不同周长的网孔基布。

本发明实现的有益效果：电纺过程中喷射细流经过稳定阶段后以螺旋形弯曲不稳定形状发散开，形成的微纳米纤维散落面积越大纺得纤网厚度越不均匀。多喷头静电纺丝喷头间电场相互干扰导致两喷头中间位置收集不到纤维，收集的纤网厚度不匀更加严重。本发明所述的一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法和装置利用负压气流对每个喷头喷出的微纳米纤维定点或定区域吸附在吸风口前的网孔基布上，将单针头静电纺丝纤维散落面积得到显著的缩小，并控制接收基布与喷丝针头的相对运动轨迹与速度，可将多喷头静电纺微纳米纤网厚度均匀性得到大幅度的提高。

附图说明

图1为本发明一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法和装置一实施例的原理示意图；

具体实施方式

以下结合实施例与附图详细描述本发明，本实施例的具体方法仅供说明本发明，本发明的范围不受实施例的限制，本发明在应用中可以作各种形态与结构的修改与变动，这些基于本发明基础上的等价形式同样处于本发明申请权利要求保护范围。

实施例

如图1所示，静电纺微纳米纤维的负压气流收集装置主要包括高压发生器1、喷丝针头2、输液泵3、储液装置4、网孔基布5、负压管6、负压气泵7、网孔基布传动罗拉8、横动罗拉9、张力罗拉10。高压发生器1的阳极连接喷丝针头2，负极连接负压管6，喷丝针头2通过输液泵3与储液装置4相联，网孔基布5套装在各罗拉上，张力罗拉10保持张紧状态，网孔基布传动罗拉8由伺服电机带动，速度变频可调，负压管处的网孔基布贴近吸风口，负压管风道连接负压气泵7，负压管上开有吸风口，吸风口与喷丝针头2相对。负压管上吸风口产生的负压气流定点位吸附微纳米纤维至网孔基布5上。网孔基布通过传动罗拉8和横动罗拉9带动作平面二维运动收集到厚度均匀的微纳米纤维网。

Claims (10)

1.一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法，静电纺丝喷射侧的一个或多个喷丝针头喷射出的纳米纤维，附着于对侧的网孔基布上，其特征是在静电纺丝收集侧设置有负压吸风口，利用吸风口产生的气流，吸附控制在高压静电场的作用下，从喷丝针头端喷射出来的微纳米纤维，使其定点或定区域附着在吸风口前的网孔基布上，网孔基布受机构的控制作平面单维方向或双维方向的运动、或受机构的控制作有规律的转动与横动，微纳米纤维按喷丝针头与网孔基布之间的相对运动轨迹、分布在网孔基布上，通过控制网孔基布与喷丝针头的相对运动轨迹与速度、形成均匀分布的纤维网。

2.根据权利要求1所述的一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法，其特征是采用良好透气性的、带网孔的机织物或针织物作为微纳米纤维的附着基布，网孔基布的经、纬纱均为细旦化纤长丝，网孔基布贴近于喷丝针头与吸风口之间的吸风口侧。

3.根据权利要求1所述的一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法，其特征是网孔基布是平面设置，网孔基布相对于喷丝针头，作平面单维方向或双维方向的运动，运动的动程是喷丝针头相互间隔距离的整数倍。

4.根据权利要求1所述的一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法，其特征是网孔基布是圈状形态，网孔基布绕过负压管吸风口，通过传动罗拉带动，与喷丝针头之间产生相对运动，通过控制传动罗拉转动速度，改变网孔基布的速度，调节纳米纤维的附着形态，调整网孔基布的卷绕路径与罗拉位置，可适应不同周长的网孔基布。

5.根据权利要求1所述的一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法，其特征是喷丝针头与网孔基布相对运动的动程或周期动程，是喷丝针头相互间隔距离的整数倍，且是往复循环的。

6.一种用于静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法的装置，负压气流收集装置主要包括高压发生器、储液装置、喷丝针头、输液泵、负压管、网孔基布、网孔基布传动机构、负压气泵，所述的喷丝针头数量至少一个，喷丝针头通过输液泵与储液装置相联，高压发生器的阳极连接喷丝针头，负极连接负压管，所述的网孔基布传动机构有平面框式或罗拉传动式，其特征是装置设有负压气流收集装置，负压气流收集装置位于纳米纤维接收一侧，负压气流收集装置上开有负压孔或负压槽，负压孔或负压槽与喷丝针头成对设置，高压发生器在喷丝针头及负压管之间产生强电场，储液装置中的纺丝液经输液泵通过喷丝针头挤出，针头尖端的纺丝液经过稳定及不稳定阶段形成发散状的微纳米纤维，微纳米纤维被负压管上吸风口产生的负压气流收拢，并定点位吸附至网孔基布上，网孔基布通过传动罗拉和横动罗拉带动。

7.根据权利要求6所述的一种用于静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法的装置，其特征是喷丝针头数量是单个或是多个，多个喷丝针头的排列是单列或是多列。

8.根据权利要求6所述的一种用于静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法的装置，其特征是网孔基布固定在基布框中，基布框由凸轮连杆机构摆动，由丝杆机构移动，基布框作平面内的单维或双维方向运动。

9.根据权利要求6所述的一种用于静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法的装置，其特征是网孔基布是圈状，网孔基布套装在负压管和传动罗拉上，由传动罗拉带动回转，传动罗拉由伺服电机驱动，转速变频可调。

10.根据权利要求6所述的一种用于静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法的装置，其特征是传动罗拉的位置可调，适应不同周长的网孔基布。