CN110144629A - 一种带压缩功能的离心静电纺丝设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带压缩功能的离心静电纺丝设备，包括旋转发生器，还包括用于接收所述旋转发生器甩出纺丝的导电接料盘、与所述导电接料盘相对设置的压料盘和驱动所述压料盘向所述导电接料盘移动以加压纺丝的加压驱动装置。在该离心静电纺丝设备中，在纺丝设备中集成压缩设备，以使得纺丝过程只需要短暂的停歇，即可进行压制，以将针状出丝口出来的纳米纤维制成薄膜。同时因为压缩启动快，用时短，以使得在纳米纤维还未定型时完成压缩，这将对纳米纤维膜的性质进行改变，而且采用了导电接料盘，有利于通过接通负高压以使导电接料盘对纺丝产生电场力，以使纺丝尽快落在导电接料盘，有效地降低悬浮。

Description

一种带压缩功能的离心静电纺丝设备

技术领域

本发明涉及纺丝设备技术领域，更具体地说，涉及一种带压缩功能的离心静电纺丝设备。

背景技术

离心静电纺丝技术作为近几年来迅速发展起来的一种制备微纳米纤维的新技术，突破了静电纺中产率过低的限制。目前，通过离心静电纺丝技术可以将大多数可溶可熔的天然高分子材料、合成高分子材料、陶瓷材料以及蛋白质材料等纺制成微纳米级的纤维。此外，离心静电纺丝技术还可以纺制出较为蓬松的纤维制品，适合于生物工程。一般来说，离心静电纺丝设备其产率约为200g/h(克/小时)，而传统的实验室型静电纺丝设备产率约为0.1-1.0g/h(克/小时)。熔喷法的产率要高出离心纺丝法很多，但是材料必须可熔，且选择性较少。因此，离心静电纺丝技术在制备微纳米纤维领域更具优势。

目前离心静电纺丝的纳米纤维收集装置有许多，各有各的优缺点，大多数纳米纤维收集装置结构都较为复杂，同时较难保证完全收集纳米纤维。纳米纤维容易漂浮在空气中，如人体口鼻吸入纳米纤维或眼睛接触到纳米纤维，将有害健康。同时静电纺丝呈蓬松状，导致纺丝占据空间大，单次纺丝量少，而且需要单独进行压制成膜，导致整个工序复杂，而且纺丝成膜效果也不好。

综上所述，如何有效地解决纺丝过程中成膜效果不好的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种带压缩功能的离心静电纺丝设备，该离心静电纺丝设备可以有效地解决纺丝过程中成膜效果不好的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种带压缩功能的离心静电纺丝设备，包括旋转发生器，还包括用于接收所述旋转发生器甩出纺丝的导电接料盘、与所述导电接料盘相对设置的压料盘和驱动所述压料盘向所述导电接料盘移动以加压纺丝的加压驱动装置。

在该离心静电纺丝设备中，在应用时，启动旋转发生器，以使旋转发生器开始工作，以开始纺丝，纺丝逐渐落在导电接料盘上，在纺丝量达到一定成程度，呈现较大蓬松状态时，此时可以短暂停止纺丝，以启动加压驱动装置，以驱动压料盘压向导电接料盘，以对导电接料盘上的纺丝进行加压，随后压料盘上抬，然后旋转发生器继续纺丝。在该离心静电纺丝设备中，在纺丝设备中集成压缩设备，以使得纺丝过程只需要短暂的停歇，即可进行压制，以将针状出丝口出来的纳米纤维制成薄膜。同时因为压缩启动快，用时短，以使得在纳米纤维还未定型时完成压缩，这将对纳米纤维膜的性质进行改变，而且采用了导电接料盘，有利于通过接通负高压以使导电接料盘对纺丝产生电场力，以使纺丝尽快落在导电接料盘，进一步有效地降低悬浮。综上所述，该离心静电纺丝设备能够有效地解决纺丝过程中成膜效果不好的问题。

优选地，所述导电接料盘的盘面朝上设置，所述旋转发生器位于所述导电接料盘的上侧且具有向下延伸设置的针状出丝口，所述压料盘套设在所述旋转发生器的外侧且位于所述导电接料盘的上侧。

优选地，还包括圆管件，所述圆管件的下端内边沿与所述导电接料盘的盘面密封衔接，所述圆管件套设在所述压料盘外侧以滑动配合且内侧壁与所述压料盘的边缘部紧密贴合。

优选地，还包括与所述旋转发生器转动连接的支撑板和横跨在所述压料盘上侧的第一支撑梁，所述第一支撑梁的两端分别设置有第一支撑杆，所述支撑板固定安装在所述第一支撑梁上，所述支撑板上还安装有用于驱动所述旋转发生器转动的驱动电机、连接在所述驱动电机与所述旋转发生器之间的皮带传动机构。

优选地，还包括横跨所述第一支撑梁上侧且与所述第一支撑梁垂直设置的第二支撑梁，所述第二支撑梁的两端分别设置有第二支撑杆，两根所述第二支撑梁水平方向并列设置且在两端分别通过横梁连接，两个所述横梁上均固定安装有所述加压驱动装置。

优选地，所述加压驱动装置包括上下延伸的丝杆、与所述丝杆螺纹配合的滑块、与所述滑块沿所述丝杆方向滑动连接且阻止所述滑块转动的导轨和驱动所述丝杆转动的电机，所述滑块的下端固定有向下延伸以与所述压料盘上侧边缘部固定连接的连接杆。

优选地，所述导电接料盘连接有负高压发生器以形成负高压状态。

优选地，所述圆管件为绝缘圆管件，所述压料盘为绝缘压料盘。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的离心静电纺丝设备的结构示意图。

附图中标记如下：

旋转发生器1、压料盘2、加压驱动装置3、圆管件4、第一支撑梁5、第一支撑杆6、驱动电机7、皮带传动机构8、第二支撑梁9、第二支撑杆10、横梁11、针状出丝口12。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种带压缩功能的离心静电纺丝设备，以有效地解决纺丝过程中成膜效果不好的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的离心静电纺丝设备的结构示意图。

在一种具体实施例中，本实施例提供了一种带压缩功能的静电纺丝设备，具体的该静电纺丝设备包括旋转发生器1、导电接料盘、压料盘2和加压驱动装置3，当然还可以包括其他一些装备，如驱动旋转发生器1转动的驱动设备。

其中旋转发生器1设置有针状出丝口12，在使用时，旋转发生器1转动，在离心力作用下，旋转发生器1容腔内的液体物质会具有向四周分散的趋势，以使位于针状出丝口12处的溶液能够在离心力作用下甩出，因为溶液甩出时呈连续状，直到逐渐固化，以呈纺丝。

其中导电接料盘用于接收旋转发生器1甩出的纺丝，以对旋转发生器1的针状出丝口12甩出的纺丝进行支撑，以通过支撑，以使得后续的纺丝逐渐叠在之前的纺丝上，以间接支撑。同时采用导电接料盘，即能够对该导电接料盘导电以呈负高压状态。

需要说明的是，其中旋转发生器1的针状出丝口12：可以使针状出丝口12向上倾斜设置，此时导电接料盘的盘面朝下设置，此时纺丝粘附在导电接料盘的盘面上，进而对纺丝进行支撑；还可以是使针状出丝口12朝下倾斜设置，此时导电接料盘的盘面可以朝上设置，此时纺丝下落在导电接料盘的盘面上，进而对纺丝进行支撑；还可以是使针状出丝口12水平朝向设置，此时导电接料盘盘面围绕旋转发生器1的侧边设置，以承接纺丝。

其中压料盘2与导电接料盘相对设置，即压料盘2的盘面与导电接料盘的盘面相向设置，以使得压料盘2向导电接料盘移动时，压料盘2能够对导电接料盘上的物料进行挤压，以使压料盘2上的纺丝压制紧密。需要说明的是，在针状出丝口12水平设置时，其中压料盘2可以在纺丝过程中与导电接料盘在竖直方向错开设置，以在需要压料时，然后在竖直方向调整相对位置后，以正对设置，然后再沿水平方向向导电接料盘移动。

其中加压驱动装置3用于驱动压料盘2向导电接料盘移动以加压纺丝，其中加压驱动装置3应当根据启动需要进行挤压，以在旋转发生器1出丝量达到一定要求后，以呈现较多的蓬松状纺丝时，对纺丝进行加压。其中加压驱动装置3可以是伸缩缸，如液压伸缩缸或者气压伸缩缸。

在该离心静电纺丝设备中，在应用时，启动旋转发生器1，以使旋转发生器1开始工作，以开始纺丝，纺丝逐渐落在导电接料盘上，在纺丝量达到一定成程度，呈现较大蓬松状态时，此时可以短暂停止纺丝，以启动加压驱动装置3，以驱动压料盘2压向导电接料盘，以对导电接料盘上的纺丝进行加压，随后压料盘2上抬，然后旋转发生器1继续纺丝。在该离心静电纺丝设备中，在纺丝设备中集成压缩设备，以使得纺丝过程只需要短暂的停歇，即可进行压制，以将针状出丝口12出来的纳米纤维制成薄膜。同时因为压缩启动快，用时短，以使得在纳米纤维还未定型时完成压缩，这将对纳米纤维膜的性质进行改变，如PAN材料(聚丙烯腈材料)，纺制出来非常的稀疏，根本难以成膜，通过压制可以使其更加紧密，紧致，提高膜的密度。而且采用了导电接料盘，有利于通过接通负高压以使导电接料盘对纺丝产生电场力，以使纺丝尽快落在导电接料盘，进一步有效地降低悬浮。综上所述，该离心静电纺丝设备能够有效地解决纺丝过程中成膜效果不好的问题。

进一步的，为了更好制成将纺丝制成膜状，此处优选导电接料盘的盘面朝上设置，而其中旋转发生器1位于导电接料盘的上侧且具有向下设置的针状出丝口12，以使针状出丝口12的纺丝能够尽快落在导电接料盘上，以有效地降低纺丝悬浮时间，以使有效地降低纺丝离散在空气中，进而避免对人体造成伤害。对应的，其中压料盘2套设在旋转发生器1的外侧且位于导电接料盘的上侧，同时通过压料盘2能够有效地阻止纺丝向上舞动，有效地限制纺丝离散空间。

进一步的，为了更好的进行纺丝，同时更有效的避免纺丝离散到空气中国，此处优选还包括圆管件4，该圆管件4具有较大的圆通孔，且该圆管件4的下端内边沿与导电接料盘的盘面密封衔接，同时圆管件4套设在压料盘2外侧以滑动配合且内侧壁与压料盘2的边缘部紧密贴合，以通过圆管件4从侧向限制纺丝离散出去，同时有效地避免外界气体流动而影响纺丝下落效果，以起到更好的纺丝效果。

进一步的，为了方便安装旋转发生器1，此处优选还包括与旋转发生器1转动连接的支撑板和横跨在压料盘2上侧的第一支撑梁5，第一支撑梁5的两端分别设置有第一支撑杆6，以对第一支撑梁5进行支撑，该第一支撑杆6可以与上述圆管件4固定连接。支撑板固定安装在第一支撑梁5上，支撑板上还安装有用于驱动旋转发生器1转动的驱动电机7、连接在驱动电机7与旋转发生器1之间的皮带传动机构8，一般支撑板上还安装有用于向旋转发生器1供液的供液装置。

进一步的，为了更好的安装加压驱动装置3，此处优选还包括横跨第一支撑梁5上侧且与第一支撑梁5垂直设置的第二支撑梁9，第二支撑梁9的两端分别设置有第二支撑杆10，以对第二支撑梁9进行支撑，该第二支撑杆10可以与上述圆管件4固定连接。两根第二支撑梁9水平方向并列设置且在两端分别通过横梁11连接，两个横梁11上均固定安装有加压驱动装置3。

而对于其中的加压驱动装置3，如上所述，可以是液压伸缩缸或气压伸缩缸。为了更好进行驱动，此处优选加压驱动装置3包括上下延伸的丝杆、与丝杆螺纹配合的滑块、与滑块沿丝杆方向滑动连接且阻止滑块转动的导轨和驱动丝杆转动的电机，以通过丝杆转动，以推动滑块沿导轨滑动，滑块的下端固定有向下延伸以与压料盘2上侧边缘部固定连接的连接杆，即在电机与压料盘2之间设置丝杆螺母传动机构。

进一步的，在设置导电接料盘后，对应的，还优选使导电接料盘连接有负高压发生器以形成负高压状态，以使圆管件4内部出现高压电场，促进溶液成丝，将纳米纤维吸附聚集在导电接料盘上。

为了避免传电而引起不必要的电场以及电场力，此处优选圆管件4为绝缘圆管件，对应的，其中压料盘2为绝缘压料盘。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种带压缩功能的离心静电纺丝设备，包括旋转发生器，其特征在于，还包括用于接收所述旋转发生器甩出纺丝的导电接料盘、与所述导电接料盘相对设置的压料盘和驱动所述压料盘向所述导电接料盘移动以加压纺丝的加压驱动装置。

2.根据权利要求1所述的离心静电纺丝设备，其特征在于，所述导电接料盘的盘面朝上设置，所述旋转发生器位于所述导电接料盘的上侧且具有向下延伸设置的针状出丝口，所述压料盘套设在所述旋转发生器的外侧且位于所述导电接料盘的上侧。

3.根据权利要求2所述的离心静电纺丝设备，其特征在于，还包括圆管件，所述圆管件的下端内边沿与所述导电接料盘的盘面密封衔接，所述圆管件套设在所述压料盘外侧以滑动配合且内侧壁与所述压料盘的边缘部紧密贴合。

4.根据权利要求3所述的离心静电纺丝设备，其特征在于，还包括与所述旋转发生器转动连接的支撑板和横跨在所述压料盘上侧的第一支撑梁，所述第一支撑梁的两端分别设置有第一支撑杆，所述支撑板固定安装在所述第一支撑梁上，所述支撑板上还安装有用于驱动所述旋转发生器转动的驱动电机和连接在所述驱动电机与所述旋转发生器之间的皮带传动机构。

5.根据权利要求4所述的离心静电纺丝设备，其特征在于，还包括横跨所述第一支撑梁上侧且与所述第一支撑梁垂直设置的第二支撑梁，所述第二支撑梁的两端分别设置有第二支撑杆，两根所述第二支撑梁水平方向并列设置且在两端分别通过横梁连接，两个所述横梁上均固定安装有所述加压驱动装置。

6.根据权利要求5所述的离心静电纺丝设备，其特征在于，所述加压驱动装置包括上下延伸的丝杆、与所述丝杆螺纹配合的滑块、与所述滑块沿所述丝杆方向滑动连接且阻止所述滑块转动的导轨和驱动所述丝杆转动的电机，所述滑块的下端固定有向下延伸以与所述压料盘上侧边缘部固定连接的连接杆。

7.根据权利要求3-6任一项所述的离心静电纺丝设备，其特征在于，所述导电接料盘连接有负高压发生器以形成负高压状态。

8.根据权利要求7所述的离心静电纺丝设备，其特征在于，所述圆管件为绝缘圆管件，所述压料盘为绝缘压料盘。