CN113388901A - 静电纺丝设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种静电纺丝设备，涉及静电纺丝技术领域，包括机箱、发射极以及接收极，机箱的内部设有两个立柱；发射极设置于机箱内，包括滑移板以及出液管，出液管上设有沿轴向间隔排布的出液孔；接收极为辊状构件，接收极转动连接于立柱上，接收极与高压电源的正极电连接，接收极的外周用于缠绕基材、并接收发射极发射的溶液以成型于基材上形成滤材。本发明提供的静电纺丝设备，接收极为辊状构件，通过其旋转输送基材，简化了结构设置，节省了空间占用，滑移板可沿接收极的轴向往复移动，发射极在接收极匀速旋转的基础上将溶液均匀喷射至接收极的基材上，使基材上的丝网的厚度均匀，提高了滤材的成型质量。

Description

静电纺丝设备

技术领域

本发明属于静电纺丝技术领域，更具体地说，是涉及一种静电纺丝设备。

背景技术

随着技术的发展，静电纺丝近年来得到广泛应用。静电纺丝是高分子流体静电雾化的特殊形式，是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液在高压电场作用下，液滴由球形变为圆锥形，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，最终固化成纤维的过程，可生产出纳米级直径的细丝，并成型在接收极的基材上形成滤材，上述滤材具有良好的过滤性能。

现有技术中，一般将发射极设置在下方，将接收极设置在上方，溶液可自下而上运动并成型在水平输送的基材上形成滤材，上述过程受制于出液孔位置的限制，当个别出液孔堵塞时，容易使基材上的丝网成型不均匀，难以保证滤材的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静电纺丝设备，能够使接收极的基材上形成厚度均匀的丝网，提高了滤材的均匀度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种静电纺丝设备，包括机箱、发射极以及接收极，机箱的内部设有两个向上延伸的立柱；发射极设置于机箱内，与高压电源的正极电连接，发射极包括沿水平方向移动的滑移板以及设置于滑移板上方、且平行于滑移板的滑移方向设置的出液管，出液管上设有沿轴向间隔排布的出液孔；接收极为辊状构件，接收极的两端分别转动连接于两个立柱上，接收极与高压电源的正极电连接，接收极的外周用于缠绕基材、并接收发射极发射的溶液以成型于基材上形成滤材，接收极的主轴平行于出液管的走向设置。

在一种可能的实现方式中，静电纺丝设备还包括设置于机箱内的升降组件以及纵向调节组件，升降组件用于承托滑移板、并与滑移板在水平方向上滑动配合，纵向调节组件连接于升降组件下端，用于带动升降组件和滑移板向靠近或远离接收极的一侧移动。

一些实施例中，升降组件包括升降丝杆、升降丝母以及升降托板，升降丝杆沿上下方向延伸，且连接有升降驱动件；升降丝母与升降丝杆螺纹连接；升降托板与升降丝母固定连接，用于承托滑移板，滑移板与升降托板在水平方向上滑动配合；

其中，升降驱动件能够驱动升降丝杆旋转以带动升降托板和滑移板上下移动。

一些实施例中，升降托板水平设置两个，每个升降托板上分别设有滑移板和出液管；

位于下方的升降托板上设有第一升降丝母，位于上方的升降托板上设有第二升降丝母，第一升降丝母和第二升降丝母的旋向相反，升降丝杆上设有与第一升降丝母螺纹配合的第一螺纹、及与第二升降丝母螺纹配合的第二螺纹，升降丝杆能够在升降驱动件的驱动下带动两个升降托板相互靠近或远离。

在一种可能的实现方式中，立柱上还转动连接有位于接收极的上方、且与接收极滚动配合的卷曲辊，卷曲辊能够在接收极的带动下旋转以卷曲接收极上成型的滤材。

在一种可能的实现方式中，两个立柱上分别设延伸至接收极的端部的切割轮，切割轮在接收极的带动下与接收极滚动配合以切割滤材的边缘。

一些实施例中，切割轮通过安装架安装于立柱上，安装架包括安装座以及延伸杆，安装座设置于立柱的上部；延伸杆连接于安装座上，且向靠近接收极的一侧下方延伸，切割轮转动连接于延伸杆的外伸端，接收极的端部设有向外周凸起的凸环，切割轮与凸环的外周壁滚动配合。

在一种可能的实现方式中，机箱内还设有加热器和加热管，加热器位于滑移板的滑移方向的外端，加热管设置于滑移板靠近接收极的一侧，且平行于出液管的走向设置。

在一种可能的实现方式中，发射极设有两个，且分别位于接收极的两侧，机箱的顶部设有与发射极上下对应的排风扇，排风扇的出口管延伸至机箱外侧以向外排放废气。

在一种可能的实现方式中，静电纺丝设备还包括设置于机箱内的温控探头、与温控探头电连接的控制器以及设置于机箱外的操作显示屏；控制器与操作显示屏电连接，控制器能够接收温控探头的温控参数，并将温控参数发送给操作显示屏或接收操作显示屏的操作信号。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，本申请实施例提供的静电纺丝设备，接收极为辊状构件，通过其旋转输送基材，简化了结构设置，节省了空间占用，滑移板可沿接收极的轴向往复移动，发射极在接收极匀速旋转的基础上将溶液均匀喷射至接收极的基材上，进而使基材上的丝网的厚度均匀，提高了滤材的成型质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，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静电纺丝设备的局部结构示意图；

图2为本发明实施例图1去除机箱的顶板和侧板的结构示意图；

图3为本发明实施例图2中Ⅰ的局部放大结构示意图；

图4为本发明实施例图1中发射极的结构示意图；

图5为本发明实施例图4中发射极另一个角度的结构示意图；

图6为本发明实施例图2中接收极和卷曲辊使用状态的剖视结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、机箱；11、立柱；12、操作显示屏；13、安置槽；14、导入槽；15、轴承；2、发射极；21、滑移板；22、出液管；23、横向驱动组件；3、接收极；31、凸环；4、卷曲辊；5、升降组件；51、升降丝杆；521、第一升降丝母；522、第二升降丝母；53、升降托板；6、纵向调节组件；7、切割轮；71、安装座；72、延伸杆；81、加热器；82、加热管；83、集热罩；91、排风扇；92、基材；93、滤材。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更若干个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

接收极3的外周缠绕有基材92，静电纺丝的过程是将发射极2喷出的溶液在基材92上成型为丝网，得到表面成型有丝网的基材92，也就是滤材93。接收极3为能够旋转的辊体，可实现基材92的输送，发射极2向外喷射溶液，在高压电场的作用下，溶液喷射至接收极3的基材92上，在基材92表面形成丝网，基材92和丝网的整体被称为滤材93，具有良好的过滤性能。滑移板21带动出液管22水平移动，使溶液在基材92的宽度方向上、也就是接收极3的轴向上均匀分布，使得丝网的成型厚度均匀一致，进而得到性能稳定的滤材93，保证了滤材93的整体质量。

发射极2和接收极3均设置在机箱1内，便于进行成型过程中温度的调节和控制。机箱1的侧壁采用透明玻璃的形式，便于实时观察成型情况，保证丝网在基材92上的成型质量，进而保证滤材93的整体质量。

本实施例中，横向指的是滑移板21的滑移方向，纵向指水平面上垂直于滑移板21的滑移方向，也就是用于靠近或远离接收极3的方向。

请一并参阅图1及图6，现对本发明提供的静电纺丝设备进行说明。静电纺丝设备，包括机箱1、发射极2以及接收极3，机箱1的内部设有两个向上延伸的立柱11；发射极2设置于机箱1内，与高压电源的正极电连接，发射极2包括沿水平方向移动的滑移板21以及设置于滑移板21上方、且平行于滑移板21的滑移方向设置的出液管22，出液管22上设有沿轴向间隔排布的出液孔；接收极3为辊状构件，接收极3的两端分别转动连接于两个立柱11上，接收极3与高压电源的正极电连接，接收极3的外周用于缠绕基材92、并接收发射极2发射的溶液以成型于基材92上形成滤材93，接收极3的主轴平行于出液管22的走向设置。

本实施例提供的静电纺丝设备，与现有技术相比，本实施例提供的静电纺丝设备，接收极3为辊状构件，通过其旋转输送基材92，简化了结构设置，节省了空间占用，滑移板21可沿接收极3的轴向往复移动，在接收极3匀速旋转的基础上可将溶液均匀喷射至接收极3的基材92上，进而使基材92上的丝网的厚度均匀，提高了滤材93的成型质量。

参见图4和图5，在利用滑移板21带动出液管22水平移动的基础上，静电纺丝设备还包括设置于机箱1内的升降组件5以及纵向调节组件6，升降组件5用于承托滑移板21、并与滑移板21在水平方向上滑动配合，纵向调节组件6连接于升降组件5下端，用于带动升降组件5和滑移板21向靠近或远离接收极3的一侧移动。

滑移板21可沿水平方向移动，通过沿水平方向延伸的横向驱动组件23进行驱动，可以保证驱动的平稳性。在此基础上，根据接收极3辊径的不同或者接收极3上缠绕的基材92的厚度不同还设置了升降组件5，升降组件5能够带动发射极2上下移动，以调节出液管22的高度，使出液管22能够与接收极3水平对应，提高溶液在接收极3上的成型质量。

进一步的，根据喷射溶液的种类不同，还设置了纵向调节组件6调节出液管22与接收极3之间的间距。利用纵向调节组件6带动出液管22靠近或远离接收极3，适应不同种类溶液的成型要求。

在一些实施例中，上述特征升降组件5可以采用如图4所示结构。参见图4，升降组件5包括升降丝杆51、升降丝母以及升降托板53，升降丝杆51沿上下方向延伸，且连接有升降驱动件；升降丝母与升降丝杆51螺纹连接；升降托板53与升降丝母固定连接，用于承托滑移板21，滑移板21与升降托板53在水平方向上滑动配合；

其中，升降驱动件能够驱动升降丝杆51旋转以带动升降托板53和滑移板21上下移动。

利用升降驱动件驱动升降丝杆51旋转，进而带动升降丝母上升或下降，实现升降托板53的升降动作，进而带动滑移板21和出液管22调节其自身高度。升降丝杆51的下端延伸至机箱1的底面下方，纵向调节组件6设置在机箱1的底面下方，便于进行安装和布设。纵向调节组件6可以带动升降组件5和发射极2整体向靠近或远离接收极3的一侧移动，实现溶液喷射距离的调整，提高了成型质量，避免了溶液浪费。

在一些实施例中，上述特征升降托板53可以采用如图4所示结构。参见图4，升降托板53水平设置两个，每个升降托板53上分别设有滑移板21和出液管22；

位于下方的升降托板53上设有第一升降丝母521，位于上方的升降托板53上设有第二升降丝母522，第一升降丝母521和第二升降丝母522的旋向相反，升降丝杆51上设有与第一升降丝母521螺纹配合的第一螺纹、及与第二升降丝母522螺纹配合的第二螺纹，升降丝杆51能够在升降驱动件的驱动下带动两个升降托板53相互靠近或远离。

为了提高成型效率，接收极3具有较大的辊径时，可设置两个平行排布的两个升降托板53，两个升降托板53上分别设置了滑移板21和出液管22，可对接收极3的上部和下部的不同位置同步进行溶液喷射，加快成型的速度，提高生产效率。

针对接收极3辊径尺寸的不同或者接收极3上缠绕的基材92的厚度不同，需要对应调节两个升降托板53之间的间距，便于两个出液管22能够与接收极3的上下部位有效对应，提高丝网成型厚度的均匀性。

位于下方的升降托板53通过第一升降螺母与升降丝杆51螺纹配合，位于上方的升降托板53上有第二升降螺母与升降螺杆螺纹配合。当升降丝杆51旋转时，两个升降托板53可以相互靠近或者相互远离，实现与接收极3高度的有效对应，能够适用于不同辊径的接收极3，同时也可以针对接收极3上基材92的厚度变化进行及时的调节。

进一步的，两个升降托板53上的两个滑移板21在水平滑动过程中可采用反向运行的形式，可提高溶液的均布效果，保证丝网厚度的一致性。

参见图2，在利用接收极3接收溶液并成型丝网的基础上，立柱11上还转动连接有位于接收极3的上方、且与接收极3滚动配合的卷曲辊4，卷曲辊4能够在接收极3的带动下旋转以卷曲接收极3上成型的滤材93。

溶液在接收极3的基材92上成型后得到的滤材93可直接卷绕在卷曲辊4上，实现滤材93的卷曲收集，卷曲辊4通过接收极3的旋转带动其同步动作，二者之间旋转方向相反，有效利用了动力能源，节省了空间占用。

立柱11的上端设有开口向上、且用于容纳卷曲辊4的轴端的安置槽13，便于卷曲辊4从开口处方便地放入和取出。卷曲辊4起初处于和接收极3上的基材92相接触的状态，当溶液成型在基材92上成为滤材93后，滤材93从接收极3上逐层绕在卷曲辊4上，卷曲辊4上的滤材93厚度逐渐增大，使得卷曲辊4与接收极3之间的间隙逐渐变大，卷曲辊4可沿安置槽13上移，直至达到所需要的卷曲厚度后，另行更换卷曲辊4即可。

在进行卷曲辊4的安装时，为了方便安装，在立柱11上设置了导入槽14，导入槽14的内底壁高于安置槽13的内底壁。导入槽14和安置槽13的结合可以增大置入空间，卷曲辊4的轴端可以方便的放入上述置入空间，下落后可方便地推入安置槽13中，便于卷曲辊4的安装。立柱11靠近导入槽14的一侧向上的延伸长度小于靠近安置槽13一侧向上的延伸长度，便于卷曲辊4从该侧装入或取出。

进一步的，卷曲辊4的轴端上套设有轴承15，便于降低轴端转动过程中与立柱11之间的摩擦力，使卷曲辊4能够保持稳定的卷曲速率，保证接收极3对卷曲辊4的有效带动。为了实现对卷曲辊4轴向的有效限位，在立柱11上还设置了限位腔，限位腔的内壁能够对轴承15的外端面贴合，对轴承15进行轴向位置有效限定。

参见图3，为了使接收极3成型的滤材93具有整齐的边缘，两个立柱11上分别设延伸至接收极3的端部的切割轮7，切割轮7在接收极3的带动下与接收极3滚动配合以切割滤材93的边缘。

接收极3的两端分别设有切割轮7，切割轮7外周的切割边缘能够与接收极3的外壁滚动配合，对接收极3上成型的滤材93的边缘位置进行切割，保证后续缠绕在卷曲辊4上的滤材93边缘整齐，便于后续的使用。

在一些实施例中，上述特征切割轮7可以采用如图3所示结构。参见图3，切割轮7通过安装架安装于立柱11上，安装架包括安装座71以及延伸杆72，安装座71设置于立柱11的上部；延伸杆72连接于安装座71上，且向靠近接收极3的一侧下方延伸，切割轮7转动连接于延伸杆72的外伸端，接收极3的端部设有向外周凸起的凸环31，切割轮7与凸环31的外周壁滚动配合。

切割轮7通过安装架安装在立柱11上，安装座71和立柱11可靠连接，为延伸杆72的安装提供了安装基础。延伸杆72穿过安装座71的板面，并通过螺母进行锁定。切割轮7通过延伸杆72安装在安装座71上，切割轮7与延伸杆72之间滚动配合，二者之间可以设置轴承15等部件以降低摩擦力。在接收极3的转动带动下，切割轮7与接收极3发生滚动配合，形成对丝网边缘的切割作用，使丝网边缘整齐。

为了使切割轮7与接收极3滚动配合过程中，切割轮7能够提供足够的切割力，实现对滤材93的有效切割，将安装座71设置在立柱11上部较高位置，延伸杆72向斜下方延伸，使切割轮7的外周边缘能够与接收极3之间形成具有一定下压力的滚动配合。延伸杆72向斜下方延伸，便于切割轮7与接收极3抵接接触，使二者之滚动配合时具有一定的压紧力，进而达到切割丝网边缘、使丝网于基材92边缘整齐，得到整齐的滤材93。

进一步的，接收极3的端部设置有凸环31，可与切割轮7的外周壁充分接触，便于对滤材93进行精准切割。具体的，接收极3为导电材质构件，且接收极3的周壁设有镀铬层，使得接收极3外表面光亮，避免对基材92造成损坏，另外还可以使接收极3具有良好的耐磨性能，提高其使用寿命。

参见图1，在利用机箱1的侧壁和顶壁进行热量的收集的基础上，机箱1内还设有加热器81和加热管82，加热器81位于滑移板21的滑移方向的外端，加热管82设置于滑移板21靠近接收极3的一侧，且平行于出液管22的走向设置，加热管82的下方还设有集热罩83，集热罩83的两侧壁向外上方延伸以向上输送热量。

在静电纺丝成型过程中，环境温影响着丝网的成型质量。将发射极2和接收极3设置在机箱1内部，便于控制机箱1内的温度，使其保持在适宜的成型温度下，以提高成型质量。在此基础上，还设置了加热器81和加热管82，用于提升机箱1内的温度。加热器81设置在机箱1的底板上，也就是机箱1安装有立柱11的板体上，机箱1下方还具有用于容纳电器构件的箱体。

加热器81可分别设置在机箱1的四角处，避免与其他构件发生位置干涉。加热器81和加热管82设置在较低位置，可利用热量自动上升散发的特性实现对机箱1内温度的有效调节。

将加热管82设置在机箱1的底板上，为了避免热量向下方的箱体内传输，在加热管82的地步设置了集热罩83，可将热量向外上方导送，进而对喷射过程中的溶液进行有效加热，提高成型效率和成型质量。

一些可能的实现方式中，上述特征发射极2采用如图2所示结构。参见图2，发射极2设有两个，且分别位于接收极3的两侧，机箱1的顶部设有与发射极2上下对应的排风扇91，排风扇91的出口管延伸至机箱1外侧以向外排放废气。

在成型过程中，需要及时将机箱1内的废气排出，避免气体内部存在的杂质混入溶液中或粘附在基材92上影响滤材93的整体质量。排风扇91设置有两个，分别与接收极3两侧的两个发射极2上下对应，能够及时的排放废气，保持机箱1内的洁净度。

一些可能的实现方式中，参见图1，静电纺丝设备还包括设置于机箱1内的温控探头、与温控探头电连接的控制器以及设置于机箱1外的操作显示屏12；控制器与操作显示屏12电连接，控制器能够接收温控探头的温控参数，并将温控参数发送给操作显示屏12或接收操作显示屏12的操作信号。

机箱1内的温控探头可实时监测其内部温度，并将温度参数传输给控制器，控制器将上述参数值传输自操作显示屏12，操作人员可方便的观察到温度参数，并通过操作按键对应控制加热器81和加热管82的加热幅度，实现温度的及时调控。另外，加热器81和加热管82的开关也可采用与控制器电连接的形式，控制器可直接向加热器81和加热管82的开关发送控制指令，以调节机箱1内的温度。

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

Claims (10)

1.静电纺丝设备，其特征在于，包括：

机箱，内部设有两个向上延伸的立柱；

发射极，设置于所述机箱内，与高压电源的正极电连接，所述发射极包括沿水平方向移动的滑移板以及设置于所述滑移板上方、且平行于所述滑移板的滑移方向设置的出液管，所述出液管上设有沿轴向间隔排布的出液孔；

接收极，为辊状构件，所述接收极的两端分别转动连接于两个所述立柱上，且与高压电源的正极电连接，所述接收极的外周用于缠绕基材、并接收所述发射极发射的溶液以成型于所述基材上形成滤材，所述接收极的主轴平行于所述出液管的走向设置。

2.如权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述静电纺丝设备还包括设置于所述机箱内的升降组件以及纵向调节组件，所述升降组件用于承托所述滑移板、并与所述滑移板在水平方向上滑动配合，所述纵向调节组件连接于所述升降组件下端，用于带动所述升降组件和所述滑移板向靠近或远离所述接收极的一侧移动。

3.如权利要求2所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述升降组件包括：

升降丝杆，沿上下方向延伸，且连接有升降驱动件；

升降丝母，与所述升降丝杆螺纹连接；

升降托板，与所述升降丝母固定连接，用于承托所述滑移板，所述滑移板与所述升降托板在水平方向上滑动配合；

其中，所述升降驱动件能够驱动所述升降丝杆旋转以带动所述升降托板和所述滑移板上下移动。

4.如权利要求3所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述升降托板水平设置两个，每个所述升降托板上分别设有所述滑移板和所述出液管；

位于下方的所述升降托板上设有第一升降丝母，位于上方的所述升降托板上设有第二升降丝母，所述第一升降丝母和所述第二升降丝母的旋向相反，所述升降丝杆上设有与所述第一升降丝母螺纹配合的第一螺纹、及与所述第二升降丝母螺纹配合的第二螺纹，所述升降丝杆能够在所述升降驱动件的驱动下带动两个所述升降托板相互靠近或远离。

5.如权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述立柱上还转动连接有位于所述接收极的上方、且与所述接收极滚动配合的卷曲辊，所述卷曲辊能够在所述接收极的带动下旋转以卷曲所述接收极上成型的滤材。

6.如权利要求1-5中任一项所述的静电纺丝设备，其特征在于，两个所述立柱上分别设延伸至所述接收极的端部的切割轮，所述切割轮在所述接收极的带动下与所述接收极滚动配合以切割所述滤材的边缘。

7.如权利要求6所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述切割轮通过安装架安装于所述立柱上，所述安装架包括：

安装座，设置于所述立柱的上部；

延伸杆，连接于所述安装座上，且向靠近所述接收极的一侧下方延伸，所述切割轮转动连接于所述延伸杆的外伸端，所述接收极的端部设有向外周凸起的凸环，所述切割轮与所述凸环的外周壁滚动配合。

8.如权利要求1-5中任一项所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述机箱内还设有加热器和加热管，所述加热器位于所述滑移板的滑移方向的外端，所述加热管设置于所述滑移板靠近所述接收极的一侧，且平行于所述出液管的走向设置。

9.如权利要求1-5中任一项所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述发射极设有两个，且分别位于所述接收极的两侧，所述机箱的顶部设有与所述发射极上下对应的排风扇，所述排风扇的出口管延伸至所述机箱外侧以向外排放废气。

10.如权利要求1-5中任一项所述的静电纺丝设备，其特征在于，所述静电纺丝设备还包括设置于所述机箱内的温控探头、与所述温控探头电连接的控制器以及设置于所述机箱外的操作显示屏；所述控制器与所述操作显示屏电连接，所述控制器能够接收所述温控探头的温控参数，并将所述温控参数发送给所述操作显示屏或接收所述操作显示屏的操作信号。

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