CN116219561A - 一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头 - Google Patents

Abstract

本发明适用于熔体静电纺丝设备技术领域，提供了一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，包括第一内套筒套；设于第一内套筒外的第二内套筒，所述第二内套筒底端封闭，第一内套筒与第二内套筒之间设有第一流动缝；套设于第二内套筒外的外套筒，外套筒顶端和底端均开口，外套筒与第二内套筒之间设有第二流动缝；搅拌部件，用于搅拌第一套筒内的熔体；搅拌部件包括螺旋杆和用于带动螺旋杆转动的电机，本发明通过设置第一内套筒、第二内套筒、外套筒和搅拌部件，通过螺旋杆对进入第一内套筒的熔体进行搅拌，并使熔体在压力作用下通过第二流出口喷射到喷头锥面上，熔体经过两次物理作用，大大降低了熔体粘度，起到了细化纤维、提高产品质量的作用。

Description

一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头

技术领域

本发明属于熔体静电纺丝设备技术领域，尤其涉及一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头。

背景技术

静电纺丝技术是聚合物溶液或熔体在高压静电场的作用下形成泰勒锥继而产生射流，在射流下落过程中冷却固化形成纤维的高分子材料先进制造技术。静电纺丝法即聚合物喷发静电拉伸纺丝法，与传统办法天壤之别，是工业上最常用的批量制备超细纤维的技术方法之一。

在纤维形成的过程中有较多的工艺参数会影响纤维的直径，例如：电压、溶体流速、溶体粘度、收丝筒的转速、纤维制备环境等。在组织工程、生物医药和传感器等高端领域，它们对纤维的直径要求非常的严苛，传统喷头生产的纤维直径达不到要求，所以降低纤维的直径成为主要的研究方向。

熔体粘度是反映塑料熔体流动的难易程度的特性，是熔体流动阻力的度量，粘度越高，流动阻力越大，流动越困难。静电纺丝是依靠静电力拉伸熔体成为纤维，熔体粘度是影响最终纤维直径的直接因素之一。

为了达到纤维细化的目的，最简单便捷的方法就是调节收丝筒的转速，转速越高，纤维直径越小，这是由于纤维沉积在收丝筒上时的机械拉伸，但收丝筒的转速和纺丝速度难以匹配，如果收丝筒转速较慢，不但达不到细化纤维的目的，也不利于收集；如果收丝筒转速过快，过度拉伸会导致颈缩和纤维断裂，目前最常用的方法是使用有气流辅助的纺丝喷头，虽然气流辅助起到了一定的效果，但在工业化中批量生产时有较高的成本，当辅助气流过大也会导致纤维断裂，影响产品的质量。

发明内容

本发明提供一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，旨在解决上述的问题。

本发明是这样实现的，一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，包括：

第一内套筒；

套设于第一内套筒外的第二内套筒，所述第一内套筒和第二内套筒固定连接，所述第二内套筒底端封闭，所述第一内套筒与第二内套筒之间设有第一流动缝；

套设于第二内套筒外的外套筒，所述第一内套筒与外套筒固定连接，所述外套筒顶端和底端均开口，所述外套筒与第二内套筒之间设有第二流动缝；

搅拌部件，用于搅拌第一内套筒内的熔体；

所述外套筒顶部开设有第一流入口，所述第一内套筒顶部设有与第一流入口连通的流入通道，所述第一内套筒底部开设有第二流入口，所述第一流动缝两端分别与流入通道和第二流入口连通，所述第一内套筒顶部开设有与第二流动缝连通的第一流出口，所述第二流动缝底端为第二流出口。

作为本发明进一步的方案：所述第二流动缝顶端为1mm，第二流动缝底端为0.5mm。

作为本发明进一步的方案：所述搅拌部件包括：

设于第一内套筒内的螺旋杆；

设于螺旋杆上方的电机，用于带动螺旋杆转动。

作为本发明进一步的方案：所述螺旋杆底端与第二内套筒底部设有的螺杆固定器转动连接。

作为本发明进一步的方案：所述螺旋杆底端与第二内套筒底部设有的螺杆固定器转动连接。

作为本发明进一步的方案：所述螺旋杆底端为空心，套设在螺杆固定器外侧。

作为本发明进一步的方案：所述螺旋杆上部转动安装有密封端盖，所述密封端盖与外套筒固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述外套筒的外侧壁上螺旋盘绕有加热圈，用于对熔体进行加热。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

本发明所提供的螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头通过设置第一内套筒、第二内套筒、外套筒和搅拌部件，所述搅拌部件包括螺旋杆和电机，通过螺旋杆对进入第一内套筒的熔体进行搅拌，并使熔体在压力作用下通过第二流出口的细小狭缝喷射到喷头锥面上，熔体经过两次物理作用，大大降低了熔体粘度，起到了细化纤维、提高产品质量的作用。

附图说明

图1是本发明提供的一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头的结构示意图；

图2是本发明提供的一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头中第一内套筒和第二内套筒结构剖视图；

图3是本发明提供的一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头中第一内套筒和第二内套筒的结构示意图。

附图标记注释：1、电机；2、联轴器；3、螺旋杆；4、密封端盖；5、第一流出口；6、第一流入口；7、第一内套筒；8、外套筒；9、第二内套筒；10、加热圈；11、第二流入口；12、第一流动缝；13、第二流出口；14、螺杆固定器；15、螺栓孔。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明实施例提供了一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，如图1-图3所示，包括：

第一内套筒7；

套设于第一内套筒7外的第二内套筒9，所述第一内套筒7和第二内套筒9通过螺栓固定，所述第二内套筒9底端封闭，所述第一内套筒7与第二内套筒9之间设有第一流动缝12；

套设于第二内套筒9外的外套筒8，所述外套筒8顶端和底端均开口，所述外套筒8与第二内套筒9之间设有第二流动缝121，可将第一内套筒7和第二内套筒9由外套筒8顶端放入外套筒8内部，所述第一内套筒7与外套筒8由螺栓通过螺栓孔15固定；

搅拌部件，用于搅拌第一内套筒7内的熔体；

所述外套筒8顶部开设有第一流入口6，所述第一内套筒7顶部设有与第一流入口6连通的流入通道61，所述第一内套筒7底端开设有第二流入口11，本实施例中，所述第一内套筒7底端为开端，所述第一流动缝12两端分别与流入通道61和第二流入口11连通；

所述第一内套筒7和第二内套筒9由外套筒8顶端放入外套筒8内部，并且外套筒8上的第一流入口6与第一内套筒7上的流入通道61对应，所述第一内套筒7顶部开设有与第二流动缝121连通的第一流出口5，本实施例中，优选所述第一流出口5呈弧形设计且其对应的圆心角小于180度，可以在第一内套筒7顶部环向间隔开设多个第一流出口5，有助于熔体从多个环向的第一流出口5进入且均匀分布在第二流动缝121中，所述第二流动缝121底端为第二流出口13，本实施例中，所述外套筒8底端呈喇叭口状，有助于熔体从第二流出口13向外扩散喷射在喷头锥面上；

原料经过熔融塑化后，熔体通过挤出机由外套筒8上的第一流入口6进入第一内套筒7上的流入通道61内，然后经流入通道61进入第一流动缝12中，随后由第一流入口6进入第一内套筒7中，随后搅拌部件对第一内套筒7中的熔体进行搅拌，降低粘度的熔体通过第一流出口5进入第二流动缝121中，在压力作用下使熔体从第二流出口13喷射在喷头锥面上，进一步降低熔体粘度，待熔体分布均匀后，打开高压静电发生器形成高压静电场，在静电场的作用下形成射流，在下落过程中冷却固化得到超细纤维。

其中，所述第二流动缝121顶端为1mm，第二流动缝121底端为0.5mm，也即第二流出口13的尺寸为0.5mm；

在具体实施中，可在第二内套筒9底端设置0.5mm厚的凸缘，第二流动缝121底端为1-0.5＝0.5mm，熔体从第一流出口5进入第二流动缝121中，然后从第二流出口13喷射在喷头锥面上，由于第二流出口13尺寸相较于第二流动缝121尺寸变窄，从而使熔体加速喷出；

当然，第二流动缝121以及第二流出口13的尺寸还可根据需求进行设计，不进行过多限制；

本实施例中，所述搅拌部件包括：

设于第一内套筒内的螺旋杆3；

设于螺旋杆3上方的电机1，用于带动螺旋杆3转动，可将所述电机1的输出轴通过联轴器2与螺旋杆3顶端固定连接；

通过电机1带动螺旋杆3转动，螺旋杆3搅拌使熔体粘度大幅降低，同时螺旋杆3转动时带动熔体上升，不仅使第二流动缝121中的熔体粘度低于第一内套筒7中熔体的粘度，也增加了第二流动缝121中的熔体压力，使得熔体更均匀的分布在第二流动缝121中；

具体的，所述螺旋杆3底端与第二内套筒9底部设有的螺杆固定器14转动连接，本实施例中，螺杆固定器14与第二内套筒9可一体式设置，所述螺旋杆3底端为空心，套设在螺杆固定器14外侧，提高螺旋杆3转动时的稳定性，螺旋杆3旋转时熔体可充当润滑剂，所述螺杆固定器14可通过焊接与第二内套筒9底部固定连接；

较佳的，所述螺旋杆3上部转动安装有密封端盖4，可通过轴承转动安装，所述密封端盖4通过螺栓与外套筒8固定连接；

在具体实施中，所述外套筒8的外侧壁上螺旋盘绕有加热圈10，用于对熔体进行加热。

综上所述，本发明提供了一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，其工作原理为：

原料经过熔融塑化后，熔体通过挤出机由外套筒8上的第一流入口6进入第一内套筒7上的流入通道61内，然后经流入通道61进入第一流动缝12中，随后由第一流入口6进入第一内套筒7中，随后电机1启动，通过联轴器2带动螺旋杆3对熔体进行搅拌，将降低粘度的熔体通过第一流出口5进入第二流动缝121中，在压力作用下使的熔体从第二流出口13喷射在喷头锥面上，进一步降低熔体粘度，待熔体分布均匀后，打开高压静电发生器形成高压静电场，在静电场的作用下形成射流，在下落过程中冷却固化得到超细纤维。

需要说明的是，对于前述的各实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可能采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元之间的间接耦合或通信连接，可以是电信或者其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。

Claims (8)

1.一种螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，其特征在于，包括：

第一内套筒；

套设于第一内套筒外的第二内套筒，所述第一内套筒和第二内套筒固定连接，所述第二内套筒底端封闭，第一内套筒与第二内套筒之间设有第一流动缝；

套设于第二内套筒外的外套筒，所述第一内套筒与外套筒固定连接，所述外套筒顶端和底端均开口，所述外套筒与第二内套筒之间设有第二流动缝；

搅拌部件，用于搅拌第一内套筒内的熔体；

所述外套筒顶部开设有第一流入口，所述第一内套筒顶部设有与第一流入口连通的流入通道，所述第一内套筒底部开设有第二流入口，所述第一流动缝两端分别与流入通道和第二流入口连通，所述第一内套筒顶部开设有与第二流动缝连通的第一流出口，所述第二流动缝底端为第二流出口。

2.如权利要求1所述的螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，其特征在于，所述第二流动缝顶端为1mm，第二流动缝底端为0.5mm。

3.如权利要求1所述的螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，其特征在于，所述搅拌部件包括：

设于第一内套筒内的螺旋杆；

设于螺旋杆上方的电机，用于带动螺旋杆转动。

4.如权利要求3所述的螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，其特征在于，所述电机的输出轴通过联轴器与螺旋杆顶端固定连接。

5.如权利要求3所述的螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，其特征在于，所述螺旋杆底端与第二内套筒底部设有的螺杆固定器转动连接。

6.如权利要求5所述的螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，其特征在于，所述螺旋杆底端为空心，套设在螺杆固定器外侧。

7.如权利要求3所述的螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，其特征在于，所述螺旋杆上部转动安装有密封端盖，所述密封端盖与外套筒固定连接。

8.如权利要求1所述的螺杆内置式自降粘熔体静电纺丝喷头，其特征在于，所述外套筒的外侧壁上螺旋盘绕有加热圈，用于对熔体进行加热。

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