CN108588864A - 一种包括电极卷的静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括电极卷的静电纺丝装置，该装置包括电极相反的电极卷和电极板，所述电极卷两侧边由平行设置的主动辊和从动辊支撑，所述电极卷绕在主动辊和从动辊上形成平面，该平面和电极板上下平行设置，所述主动辊由第二动力机构带动使电极卷转动从而置换与电极板平行的平面。该发明的优点在于：当静电纺丝时间过长，电极卷上会附着大量的纺丝液，这样会影响静电纺丝的效果，此时通过转动电极卷，更换电极卷工作面，从而提高纺丝后的物料合格率。

Description

一种包括电极卷的静电纺丝装置

技术领域

本发明涉及静电纺丝领域，尤其是一种包括电极卷的静电纺丝装置。

背景技术

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。随着静电纺丝技术研究的不断深入，目前己经有几十种聚合物成功通过静电纺丝技术制备超细纤维，制备的超细纤维直径一般在几十纳米至一微米之间，纺丝条件适当时纤维直径可达1纳米。静电纺丝法制备超细纤维的基本原理可以简单概括为：聚合物溶液或熔体在高压静电场中电场力的作用下，从毛细管或者气泡的末端形成射流飞向接收装置，射流在到达接收装置的过程中产生高度拉伸，纤维变细，同时溶液中的溶剂蒸发或是熔体固化，最后纤维沉积在接收装置上。在生产的过程中也会出现溶液直接到达负电极上，这样容易造成电极的污染，设备长时间工作后，会影响静电纺丝的效果。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，为此，本发明提供一种包括电极卷的静电纺丝装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种包括电极卷的静电纺丝装置，包括电极相反的电极卷和电极板，所述电极卷两侧边由平行设置的主动辊和从动辊支撑，所述电极卷绕在主动辊和从动辊上形成平面，该平面和电极板上下平行设置，所述主动辊由第二动力机构带动使电极卷转动从而置换与电极板平行的平面。

优化的，装置还包括底板和位于底板上方且用于容纳纺丝液的腔体，所述电极板作为腔体的上端面，所述电极板上设置有板孔，纺丝液从板孔喷射到电极板和电机卷之间。

优化的，所述腔体上设置导液管，所述导液管上设置控制外部的纺丝液通入腔体内的有单向阀。

优化的，装置还包括框架，框架由平行设置的底板和上板且垂直架设在两者之间的竖杆组成，框架上还设置有平行于底板且沿着竖杆上下运动的中板，所述电极卷设置在中板的下方，装置还包括带动中板上的电极卷沿着竖杆的轴线方向上来回运动的第一动力机构。

优化的，所述第一动力机构包括第一电机，第一电机上的伸缩杆穿过上板向中板方向延伸，所述上板和中板之间的伸缩杆上设置有连接板，所述连接板的下表面设置有多根连接在连接板和中板上表面的连接杆。

优化的，所述中板的4个边角处开孔，孔内设置穿过竖杆的导向套筒，所述连接杆为4根，连接杆固定在中板处的位置均靠近相应的导向套筒。

优化的，所述电极卷为负电极，电极板为正电极。

优化的，所述电极卷为环形结构。

优化的，待替换的电极卷绕制在从动辊上，被污染后的电极卷绕在主动辊上，正在工作的电极卷位于从动辊和主动辊之间。

本发明的优点在于：

(1)当静电纺丝时间过长，电极卷上会附着大量的纺丝液，这样会影响静电纺丝的效果，此时通过转动电极卷，更换电极卷工作面，从而提高纺丝后的物料合格率。

(2)本发明通过在电极板上设孔，并且电极板作为容纳纺丝液腔体的上端面，这样纺丝液从板孔喷至电极板和电机卷之间，经过电极板和电机卷实现静电纺丝，电极板实现纺丝液的第一次大面积的细化，细化后的纺丝液再次经过静电后对待纺丝物料纺丝。

(3)本发明通过第二动力机构来调节电极卷和电极板之间的距离，这样可以调节均匀电极场，从而调节不同的静电纺丝效果。

(4)导向套筒、连接杆位置的个数和位置的设置可以使得中板在上下运动的过程中始终保持与上板和下板平行。

(5)本发明中电极卷的两种设置方式在第二电机的作用下很容易替换。

附图说明

图1为本发明包括实施例1和实施例3的静电纺丝装置立体图。

图2为本发明中实施例1中容纳纺丝液的腔体和挤压机构的立体图。

图3为本发明包括实施例2和实施例3的静电纺丝装置立体图。

图4为本发明实施例2中喷料模块的第一种结构的立体图。

图5为本发明实施例2中喷料模块的第二种结构的立体图。

图6为本发明实施例2中喷料模块的第三种结构的立体图。

图中标注符号的含义如下：

1-底板 2-中板 3-上板 4-第一电机 5-第二电机 6-导向套筒

71-电极板 711-板孔 72-侧面板 731-水平部分 732-竖直部分

74-螺纹块 75-第一导向单元 76-第一滑块 77-电机支撑块

78-第三电机 781-转轴 8-竖杆 91-主动辊 92-从动辊

10-电极卷 11-支撑板 12-连接杆 13-连接板

141-第四电机 142-导液管 143-电极喷嘴 144-固定座

145-支撑块 146-第二滑块 147-第二导向单元 148-正极导电线

具体实施方式

在该具体实施方式中披露两种结构不同的喷料模块和运用该两种喷料模块后的静电纺丝装置。两种不同的喷料模块分别在实施例1和实施例2中说明，包括喷料模块的静电纺丝装置还包括其他结构，其他结构在实施例3中说明。

静电纺丝装置包括底板1，所述喷料模块设置在底板1上。

实施例1

如图1-2所示，喷料模块包括电极板71、电极卷10、固定电极卷10的机构、容纳纺丝液的腔体、将纺丝液挤出腔体的挤压机构。在该实施例中电极卷10为负电极，电极板71为正电极。以下对固定电极卷10的机构、容纳纺丝液的腔体、将纺丝液挤出腔体的挤压机构分别进行描述。

固定电极卷10的机构

所述电极卷10两侧边由平行设置的主动辊91和从动辊92支撑，所述电极卷10绕在主动辊91和从动辊92上形成平面，该平面和电极板71上下平行设置，所述主动辊91由第二动力机构带动使电极卷10转动从而置换与电极板10平行的平面。在该实施例中，第二动力机构为第二电机5。电极卷10为环形结构。也可以是将新的电极卷10大部分卷在从动辊92上，另一端卷在主动辊91上，当从动辊92和主动辊91之间的电极卷10被物料污染到不符合加工要求后，第二电机5带动主动辊91转动，将污染后的电极卷10绕在主动辊91上，新的电极卷10从从动辊92上绕出，从而使得主动辊91和从动辊92之间的电极卷10形成的面为新的电极面。当静电纺丝时间过长，电极卷10上会附着大量的纺丝液，这样会影响静电纺丝的效果，此时通过转动电极卷10，使得电极卷10换面，从而提高纺丝后的物料合格率。

容纳纺丝液的腔体

所述电极板71作为腔体的上端面，所述电极板71上设置有板孔711，纺丝液从板孔711喷射到电极板71和电极卷10之间。经过电极板71和电极卷10实现静电纺丝，电极板71实现纺丝液的第一次大面积的细化，细化后的纺丝液再次经过静电后对待纺丝物料纺丝。并且可以通过纺丝液的浓度要求和第一次细化的要求替换电极板71，这样既防止使用时间过长，干燥的纺丝液堵住电极板71上的板孔711，又可以根据不同的板孔711直径来改变第一次细化程度。

挤压机构

如图2所示，所述挤压机构包括挤压板，所述挤压板包括水平部分731、垂直设置在水平部分731下方的竖直部分732，所述水平部分731与侧面板72、电极板71围成腔体，所述挤压板沿着侧板内侧壁在靠近和远离电极板71的方向上来回运动。

所述竖直部分732下表面为斜锲状，所述挤压机构还包括第一滑块76、2个螺纹块74、第三电机78，第三电机78设置在底板1的下方，所述底板1上开设有槽，第一滑块76穿过底板1上的槽。2个螺纹块74和第三电机78的转轴781螺纹连接，2个螺纹块74的上方分别与第一滑块76固定连接，第一滑块76的上表面与竖直部分732下表面平行，所述第一滑块76的上表面和竖直部分732的下表面还分别设置有相互匹配的导槽和导轨，第一滑块76在槽与转轴781轴向平行的方向上来回移动。

所述挤压机构还包括将第三电机78固定在底板1下表面的电机支撑块77、固定在底板1下表面且位于螺纹块74上方的第一导向单元75，所述第一导向单元75为2个，分别位于第一滑块76的两边，两个第一导向单元75分别与第一滑块76的两侧边对应位置均设置有相互匹配的导槽和导轨。2个第一导向单元75固定在底板1槽的两侧位置。第一导向单元75可以保证第一滑块76和螺纹块74第三电机78作用时，均为水平移动，不会随着转轴781转动。

所述挤压板的水平部分731的外边缘设置有密封圈。防止腔体内的纺丝液调入到底板1上。

另外的挤压方式可以通过腔体上设置导液管，所述导液管上设置控制外部液体通入腔体内的有单向阀。

实施例2

如图3-4所示，喷料模块包括电极喷嘴143、电极卷10、固定电极卷10的机构、电极喷嘴143及带动电极喷嘴143运动的机构。在该实施例中电极卷10为负电极，电极喷嘴143为正电极。以下对固定电极卷10的机构、电极喷嘴143及带动电极喷嘴143运动的机构分别进行描述。

固定电极卷10的机构

所述电极卷10两侧边由平行设置的主动辊91和从动辊92支撑，所述电极卷10由主动辊91和从动辊92支撑的平面和电极板71上下平行设置，所述主动辊91由第二动力机构带动使电极卷10转动从而置换与电极板10平行的平面。在该实施例中，第二动力机构为第二电机5。电极卷10为环形结构。也可以是将新的电极卷10大部分卷在从动辊92上，另一端卷在主动辊91上，当从动辊92和主动辊91之间的电极卷10被物料污染到不符合加工要求后，第二电机5带动主动辊91转动，将污染后的电极卷10绕在主动辊91上，新的电极卷10从从动辊92上绕出，从而使得主动辊91和从动辊92之间的电极卷10形成的面为新的电极面。当静电纺丝时间过长，电极卷10上会附着大量的纺丝液，这样会影响静电纺丝的效果，此时通过转动电极卷10，使得电极卷10换面，从而提高纺丝后的物料合格率。

电极喷嘴143及带动电极喷嘴143运动的机构

该实施例中，喷料模块包括导液管142、用于固定电极喷嘴143的固定座144、支撑固定座144的支撑块145、设置在支撑块145下方的第二滑块146，与第二滑块146匹配设置的第二导向单元147、驱动第二滑块146在第二导向单元147上来回移动的第四电机141。

在该实施例中，6个电极喷嘴143排成一列设置在固定座144的上表面，导液管142包括导液总管和与6个电极喷嘴143分别连接的导液分管，导液总管的一端与外部的装有纺丝液的装置连接，导液总管上还设置有若6个孔分别与相应的导液分管密封连接，在该实施例中，导液总管与导液分管一体成型。固定座144上表面开设有6个用于固定电极喷嘴143的孔，在导液分管相应的侧面也设置有固定导液分管的孔，防止在导液过程中由于内部的压力导致电极喷嘴143与导液管142脱落。

固定座144固定在支撑块145的上方，在该实施例中固定座144与支撑块145接触的面上分别设置有对应的槽和凸块(图中未示出)，这样方便固定座144在支撑块145上限位。在该实施例中，槽和凸块为过盈配合，使得固定座144固定在支撑块145上。

支撑块145通过螺钉的方式固定在第二滑块146上，通过替换支撑块145而改变支撑块145的高度来调节电极喷嘴143和电极卷之间的垂直距离。

在该实施例中还包括正极导电线148，正极导电线148与每个电极喷嘴143连接，从而使得电极喷嘴143带正电，其中固定座144和导液管142为非导电材料，这样防止固定座144下方的支撑块145、第二滑块146和第二导向单元147带电，提高装置的安全性。

六个电极喷嘴143的设置方向与第二滑块146在第二导向单元147上来回运动的方向平行，并且与待加工的物料运动方向垂直。

电极喷嘴143还可以并排设置多列，这样可以增加固定座144单次运动时可以在待加工的物料上喷射一定宽度。

在该实施例中，如图5所示，还可以将电极喷嘴143设置为3行3列，这样在纺丝时，该面积为一个纺丝单元。

在该实施例中，如图6所示，电极喷嘴143设置为多行多列，与电极喷嘴143移动方向平行方向上，电极喷嘴143布置为抛物线形状，这样防止电极喷嘴143在喷涂时中间部分喷射次数较多。

实施例3

为了调节电极板71和电极卷10之间的距离，如图1和图3所示，静电纺丝装置还包括由平行设置的底板1和上板3且垂直架设在两者之间的竖杆8组成的框架，框架上还设置有平行于底板1且沿着竖杆8上下运动的中板2，中板2的下方固定支撑板11，主动辊91和从动辊92的两端分别固定在两侧的支撑板11上，第二电机5的驱动端也固定在支撑板11上。所述电极卷10设置在中板2的下方，装置还包括带动中板2上的电极卷10沿着竖杆8的轴线方向上来回运动的第一动力机构。

所述第一动力机构包括第一电机4，第一电机4上的伸缩杆穿过上板3向中板2方向延伸，所述上板3和中板2之间的伸缩杆上设置有连接板13，所述连接板13的下表面设置有多根连接在连接板13和中板2上表面的连接杆12。

所述中板2的4个边角处开孔，孔内设置穿过竖杆8的导向套筒6，所述连接杆12为4根，连接杆12固定在中板2处的位置均靠近相应的导向套筒6。导向套筒6、连接杆12位置的个数和位置的设置可以使得中板2在上下运动的过程中始终保持与上板3和下板平行。

本发明由于使用电极板71和电极卷10，通过对垂直于加工时物料运行方向电极板71的长度及相应腔体长度、电极卷10长度均可以设置，从而实现对不同宽度的物料加工，也不会影响加工的效果。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种包括电极卷的静电纺丝装置，其特征在于，包括电极相反的电极卷(10)和电极板(71)，所述电极卷(10)两侧边由平行设置的主动辊(91)和从动辊(92)支撑，所述电极卷(10)绕在主动辊(91)和从动辊(92)上形成平面，该平面和电极板(71)上下平行设置，所述主动辊(91)由第二动力机构带动使电极卷(10)转动从而置换与电极板(10)平行的平面。

2.根据权利要求1所述的一种包括电极卷的静电纺丝装置，其特征在于，装置还包括底板(1)和位于底板(1)上方且用于容纳纺丝液的腔体，所述电极板(71)作为腔体的上端面，所述电极板(71)上设置有板孔(711)，纺丝液从板孔(711)喷射到电极板(71)和电机卷之间。

3.根据权利要求2所述的一种包括电极卷的静电纺丝装置，其特征在于，所述腔体上设置导液管，所述导液管上设置控制外部的纺丝液通入腔体内的有单向阀。

4.根据权利要求1所述的一种包括电极卷的静电纺丝装置，其特征在于，装置还包括框架，所述框架由平行设置的底板(1)和上板(3)且垂直架设在两者之间的竖杆(8)组成，框架上还设置有平行于底板(1)且沿着竖杆(8)上下运动的中板(2)，所述电极卷(10)设置在中板(2)的下方，装置还包括带动中板(2)上的电极卷(10)沿着竖杆(8)的轴线方向上来回运动的第一动力机构。

5.根据权利要求4所述的一种包括电极卷的静电纺丝装置，其特征在于，所述第一动力机构包括第一电机(4)，第一电机(4)上的伸缩杆穿过上板(3)向中板(2)方向延伸，所述上板(3)和中板(2)之间的伸缩杆上设置有连接板(13)，所述连接板(13)的下表面设置有多根连接在连接板(13)和中板(2)上表面的连接杆(12)。

6.根据权利要求5所述的一种包括电极卷的静电纺丝装置，其特征在于，所述中板(2)的4个边角处开孔，孔内设置穿过竖杆(8)的导向套筒(6)，所述连接杆(12)为4根，连接杆(12)固定在中板(2)处的位置均靠近相应的导向套筒(6)。

7.根据权利要求1所述的一种包括电极卷的静电纺丝装置，其特征在于，所述电极卷(10)为负电极，电极板(71)为正电极。

8.根据权利要求1所述的一种包括电极卷的静电纺丝装置，其特征在于，所述电极卷(10)为环形结构。

9.根据权利要求1所述的一种包括电极卷的静电纺丝装置，其特征在于，待替换的电极卷(10)绕制在从动辊(92)上，被污染后的电极卷(10)绕在主动辊(91)上，正在工作的电极卷(10)位于从动辊(92)和主动辊(91)之间。