CN109023557A - 一种静电纺丝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静电纺丝装置，包括驱动装置、进液联轴器、通液轴、溶液箱、旋转头、多个喷丝口、气泵、收集器、诱导绳、高压电源。本发明一种静电纺丝装置，通过气泵对溶液箱充气，利用气压差将纺丝溶液压到喷丝口，使溶液箱同时对多个喷丝口精确供液；诱导绳随旋转头甩动时，具有打散纺丝溶液、诱导纺丝溶液喷射、有效降低启动电压的作用；喷丝口旋转时，纺丝溶液在离心力的作用下甩入高压电场，产生射流，且通过调节高压电源的输出值、收集器与喷丝口的间距、纺丝溶液的溶度、气泵的压力等电纺工艺参数，能够进一步调节、控制射流的形成量和纤维的产量、品质。

Description

一种静电纺丝装置
技术领域
本发明涉及静电纺丝技术领域，具体为一种静电纺丝装置。
背景技术
静电纺丝，又称电纺，是生产纳米纤维的主要方法之一，以其工艺简单、成本低等优点成为材料领域中重要的研究课题。静电纺丝技术的原理为：将电纺装置喷丝口处的聚合物液滴处于高压静电场中，聚合物液滴会形成泰勒锥，当电场力足够大，液滴将克服表面张力在泰勒锥锥顶处形成射流，并在电场力、电荷排斥力等作用下被拉伸、细化，最后在收集装置上形成纳米纤维。
提高静电纺丝产量一直是电纺技术领域中的热点问题。采用实心针头蘸取法进行电纺无法连续供液，难以应用到批量化生产。单针头式静电纺丝技术虽然可以连续提供纺丝溶液，但是针头容易堵塞、单射流产量低等问题无法得到有效解决。采用多针头式静电纺丝技术，是单针头电纺技术的扩展，虽然在一定程度上可以提高纺丝产量，但是针头之间的电场力相互干扰，纤维向周边扩散，出现射流不稳定、纤维均匀度差、针头滴液等现象。
批量、高效地生产品质良好的纳米纤维是急需解决的问题。如CN 103334163 A公布的静电纺丝机，合理调整针头的内径、长度以及排列方式，解决多针头式电纺过程中出现的电场干扰现象。CN102703996 A 公开的一种静电纺丝装置气泡静电纺丝装置，CN102061530 A提出的离心式静电纺丝装置，CN103114347提供的连续纤维制造装置，都能较好地进行批量电纺。但是以上各技术方案无法同时满足纤维直径分布均匀、纤维形貌良好、射流喷射范围均匀以及电纺产量高等要求，批量化静电纺丝装置需要进一步地研制、改进。
为了解决上述问题，本案由此而生。
发明内容
（一）解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种纤维直径分布均匀、纤维形貌良好、射流喷射范围均匀以及电纺产量高的静电纺丝装置。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种静电纺丝装置，包括驱动装置、进液联轴器、通液轴、溶液箱、旋转头、多个喷丝口、气泵、收集器、诱导绳、高压电源。
所述通液轴和进液联轴器设置在溶液箱的内部，驱动装置设置在溶液箱的外部；所述进液联轴器的上端与通液轴连接，下端与驱动装置连接；所述旋转头与通液轴伸出溶液箱外侧的一端连接；所述喷丝口均布在旋转头的外周圆面上；所述气泵位于溶液箱的外部，且与溶液箱连接；所述进液联轴器、通液轴、旋转头和喷丝口四者内腔互相相通，且腔内设有多根诱导绳；所述多根诱导绳分别从喷丝口一一引出；所述收集器位于喷丝口的上方，且与高压电源的输出端连接。
优选的，所述诱导绳由10~200股不拧股、呈松散状态的绳芯组成。
优选的，所述驱动装置的输出转速为30rpm~1000rpm。
优选的，所述高压电源的输出电压值为1kV~50kV。
优选的，所述溶液箱上设置有观察口。
优选的，所述通液轴与溶液箱的上下交界处分别设置有上密封件和下密封件。
优选的，所述旋转头外周圆面设有多个喷丝口，喷丝口内径范围为0.06mm~20mm。
优选的，所述旋转头、喷丝口由绝缘材料制成。
（三）有益效果
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具备以下优点：本发明通过气泵对溶液箱充气，利用气压差将纺丝溶液压到喷丝口，从而使溶液箱同时对多个喷丝口精确供液；诱导绳随旋转头甩动时，诱导绳互相碰触，具有打散纺丝溶液、诱导纺丝溶液喷射、有效降低启动电压的作用；通液轴内的诱导绳之间、诱导绳与轴内壁之间构成毛细间隙，有利于溶液输送；喷丝口旋转时，纺丝溶液在离心力的作用下甩入高压电场，产生射流，且通过调节高压电源的输出值、收集器与喷丝口的间距、纺丝溶液的溶度、气泵的压力等电纺工艺参数，能够进一步调节、控制射流的形成量和纤维的产量、品质。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为本发明中通液轴结构正面剖视图。
图中：1驱动装置、2溶液箱、3收集器、4进液联轴器、5通液轴、6旋转头、7喷丝口、8气泵、9诱导绳、10高压电源、11上密封件、12下密封件。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细阐述。
如图1所示：一种静电纺丝装置，包括驱动装置1、进液联轴器4、通液轴5、溶液箱2、旋转头6、多个喷丝口7、气泵8、收集器3、诱导绳9、高压电源10。驱动装置1由驱动电机、联轴器、转动轴组成，驱动装置1输出转速范围为30rpm~1000rpm，收集器3可以为收集板、滚筒、金属电极网等电纺领域中常见的收集装置，收集器3上连接有高压电源10，高压电源10输出电压值为1kV~50kV，通过调节高压电源10的输出值、收集器3与喷丝口7的间距、纺丝溶液的溶度、气泵8的压力等电纺工艺参数，进一步调节、控制射流的形成量和纤维的产量、品质。
如图2所示：通液轴5和进液联轴器4设置在溶液箱2的内部，驱动装置1设置在溶液箱2的外部，进液联轴器4的上端与通液轴5连接，下端与驱动装置1连接，通液轴5由绝缘、耐腐蚀材料制成，内腔直径范围为5mm~3cm；旋转头6与通液轴5伸出溶液箱2外侧的一端连接，旋转头6由绝缘材料制成。
通液轴5与溶液箱2的上下交界处分别设置有上密封件11和下密封件12，密封件用以保证溶液箱2的密封性，旋转头6上设置有喷丝口7，其中旋转头6、喷丝口7由绝缘材料制成；其中进液联轴器4、通液轴5和旋转头6同轴心布置，且由驱动装置1驱动。
溶液箱2的外部设置有气泵8，通过气泵8对溶液箱2充气，保持溶液箱2内压力差并利用气压差将纺丝溶液压到喷丝口7，从而使溶液箱2同时对多个喷丝口7精确供液，且喷丝口7旋转时，纺丝溶液在离心力的作用下甩入高压电场，产生射流，不同旋转速度，其诱导效果不同。
如图1-2所示：进液联轴器4、通液轴5、旋转头6和喷丝口7四者内腔互相相通，且腔内设有多根诱导绳9，多根诱导绳9分别从喷丝口7一一引出，诱导绳9由10~200股绳芯组成，绳芯不拧股、保持各绳芯处于松散状态，同时诱导绳9在随旋转头6甩动时，具有打散纺丝溶液、诱导纺丝溶液喷射、有效降低启动电压的作用，选用不同直径、表面形状、材料的绳芯，其诱导效果不同。
进液联轴器4的外圆周面上均布多个进液孔，喷丝口7均布在旋转头6的外周圆面上。溶液箱2上设置有观察口，观察口的设置能够观察溶液箱2内纺丝液的使用情况。
本实施例的溶液，由进液联轴器4圆周面上均布的进液孔进入，流经通液轴5、旋转头6、最后从喷丝口7甩出。
工作原理：
1、按图1、图2所示装配装置，向溶液箱2内注入纺丝溶液；
2、设定驱动装置1中驱动电机的输出转速，使得诱导绳9开始甩动；
3、设定气泵8的输出压力，将纺丝溶液从溶液箱2内压到喷丝口7，此时纺丝溶液在诱导绳9的作用下，从喷丝口7中甩出；
4、设定收集器3（本实施例采用收集板）与喷丝口7的距离；
5、设定高压电源10的输出值，此时电纺丝溶液产生射流，并向收集板喷射，沉淀，最后形成纳米纤维。
以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项使用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。

Claims (8)

1.一种静电纺丝装置，其特征在于：包括驱动装置（1）、进液联轴器（4）、通液轴（5）、溶液箱（2）、旋转头（6）、多个喷丝口（7）、气泵（8）、收集器（3）、诱导绳（9）、高压电源（10）；所述通液轴（5）和进液联轴器（4）设置在溶液箱（2）的内部，驱动装置（1）设置在溶液箱（2）的外部；所述进液联轴器（4）的上端与通液轴（5）连接，下端与驱动装置（1）连接；所述旋转头（6）与通液轴（5）伸出溶液箱（2）外侧的一端连接；所述喷丝口（7）均布在旋转头（6）的外周圆面上；所述气泵（8）位于溶液箱（2）的外部，且与溶液箱（2）连接；所述进液联轴器（4）、通液轴（5）、旋转头（6）和喷丝口（7）四者内腔互相相通，且腔内设有多根诱导绳（9）；所述多根诱导绳（9）分别从喷丝口（7）一一引出；所述收集器（3）位于喷丝口（7）的上方，且与高压电源（10）的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种静电纺丝装置，其特征在于：所述诱导绳（9）由10~200股不拧股、呈松散状态的绳芯组成。
3.根据权利要求1所述的一种静电纺丝装置，其特征在于：所述驱动装置（1）的输出转速为30rpm~1000rpm。
4.根据权利要求1所述的一种静电纺丝装置，其特征在于：所述高压电源（10）的输出电压值为1kV~50kV。
5.根据权利要求1所述的一种静电纺丝装置，其特征在于：所述溶液箱（2）上设置有观察口。
6.根据权利要求1所述的一种静电纺丝装置，其特征在于：所述通液轴（5）与溶液箱（2）的上下交界处分别设置有上密封件（11）和下密封件（12）。
7.根据权利要求1所述的一种静电纺丝装置，其特征在于：所述旋转头（6）外周圆面设有多个喷丝口（7），喷丝口（7）内径范围为0.06mm~20mm。
8.根据权利要求1所述的一种静电纺丝装置，其特征在于：所述旋转头（6）、喷丝口（7）由绝缘材料制成。
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TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20221027

Address after: 311800 Floor 1, No. 8, Lane 66, Huaxin Road, Anhua Town, Zhuji City, Shaoxing City, Zhejiang Province

Patentee after: Zhuji Chenzu Knitting Co.,Ltd.

Address before: 312000 No.77 Puyang Road, Jiyang street, Zhuji City, Shaoxing City, Zhejiang Province

Patentee before: JIYANG COLLEGE OF ZHEJIANG A&F University

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Denomination of invention: An electrostatic spinning device

Effective date of registration: 20221102

Granted publication date: 20201106

Pledgee: Zhejiang Zhuji Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Zhuji Chenzu Knitting Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980020574

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Granted publication date: 20201106

Pledgee: Zhejiang Zhuji Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Zhuji Chenzu Knitting Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980020574

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: An electrospinning device

Granted publication date: 20201106

Pledgee: Zhejiang Zhuji Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Zhuji Chenzu Knitting Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980022006

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