CN1876901A - 用于收集电纺聚合物纤维管的接受装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于收集电纺聚合物纤维管的接受装置，它的主要部件包括：主机、主机箱、底座、滑轨、行程开关、皮带、横梁、固定金属细杆装置、金属杆、皮带传动装置、行程开关触点和地线接线柱；上半部分为主机，主机箱通过滑柜安装在底座上，底座与主机连接部分装有行程开关；底座下装有地线接线柱，通过线路连接到金属杆固定装置。本发明可用于电纺丝加工技术中制备管状材料，可同时加工多根直径不同的管材，每根细杆的转动和整个接收面板的往复运动，保证了管状材料壁厚的均匀性。特别适用于接收均匀、小口径电纺纤维。

Description

用于收集电纺聚合物纤维管的接受装置

技术领域

本发明涉及收集电纺聚合物纤维管的设备，特别是一种用于收集电纺聚合物纤维管的接受装置。这种装置要把极细的带静电的聚合物纤维收集到多根接地的金属棒上，使纤维形成管状。接受装置的主机上可以固定十根直径在一定范围的金属杆，通过皮带传动带动金属杆转动，使金属杆缠绕纤维。同时主机连同金属杆在底座上水平滑动使形成的管长轴方向均匀。

背景技术

在静电纺丝中，带数万伏高压静电的聚合物溶液在毛细管口处向接地的导体喷射出直径在微米以下的聚合物纤维，喷射过程中溶剂快速挥发。当纤维喷射在接地的金属棒上，纤维会在表面沉积，取下后可形成细管状。由于纤维的喷射从毛细管口，即极小的一点喷出，金属棒必须同时径向运动和轴向转动才能形成均匀的聚合物管。仅一根接地金属杆常常不能得到较好的纺丝效果，因为纤维在快速喷射时如果遇到的接地导体面积较小，喷射纤维均朝向接地的一点，容易发生纤维在空中缠结。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于收集电纺聚合物纤维管的接受装置，可以克服现有技术的缺点。该装置可用于电纺丝加工技术中制备管状材料，可同时加工多根直径不同的管材，每根细杆的转动和整个接收面板的往复运动，保证了管状材料壁厚的均匀性。本发明特别适用于接收均匀、小口径电纺纤维管。

本发明的主要部件包括：主机、主机箱、底座、滑轨、行程开关、皮带、横梁、固定金属细杆装置、金属杆、皮带传动装置、行程开关触点和地线接线柱。

本发明的上半部分为主机，主机箱通过滑轨安装在底座上，底座与主机连接部分装有行程开关，底座上有行程开关触点，在行程的尽头触动行程开关。主机前面左侧开一垂直狭缝，皮带穿过狭缝，连接主机内电机带轮和金属杆固定装置的带轮。金属杆固定装置装在主机的前部，通过弹簧夹紧金属杆两端使其固定。底座下装有地线接线柱，通过线路连接到金属杆固定装置。

所述的主机由十余根不同直径的金属杆、底座、底座滑轨、底座地线接线柱、挡板和金属杆两端的固定装置组成。所述的主机前用一开有窗口的绝缘挡板，仅使接地的金属杆露出。

所述的固定金属细杆装置是由圆锥型内凹、带轮和弹簧构成，圆锥型内凹顶紧金属杆两端，左端连有带轮，右端有弹簧。通过圆锥型内凹顶紧金属杆两端，并且圆锥型内凹可以适应固定不同直径大小的金属杆的要求。左端固定装置连有带轮，通过带传动由主机提供转动动力，并带动金属杆转动。右端装有弹簧，拉开弹簧时使金属杆松开可以取下，工作时用弹簧顶紧金属杆。

所述的皮带传动装置是由10个带轮和细圆带构成；

本发明详细描述如下：

本发明提供的用于收集电纺聚合物纤维管的接受装置包括主机(上)和底座(下)两部分，主机上有可以灵活安装和拆卸的多根不同直径的金属细杆，金属杆的方向与喷丝方向垂直，在使用中主机可以传动全部金属杆同时匀速转动；除金属杆两端的固定装置外，主机箱其余部分全部由绝缘材料制成。下面的底座带有滑轨，主机的电机驱动主机在底座的滑轨上做周期往复移动，因此使接收到的聚合物纤维形成均匀的管状。底座上有一地线接线柱，可使主机上每根工作的金属杆良好接地。整个机器朝向纤维喷射方向的面板前用开有一窗口的绝缘板挡住，仅露出接地的金属细杆。

主机前装有十余对内含轴承、灵活转动的金属杆固定装置。金属左端固定装置通过带轮，由主机提供动力，右端从动固定端用弹簧顶住金属杆，左右两端一起夹紧金属杆使其转动。主机外壳为绝缘材料，主机带动金属杆可以在底座的滑轨上缓慢匀速水平移动。左右金属杆固定装置都通过机器内部线路引到底座上的一接线柱上，接线柱接地可使每根金属杆良好接地。机器工作时，在全部金属杆形成的接收面前方，外加一个带有窗口、露出金属杆的绝缘挡板，防止纤维吸附到金属杆以外的区域。四个底座脚可以通过螺纹旋转调整整个机器平稳放置。

所述的金属杆平行排布且间隔相同的距离，形成栅状。

所述的固定金属细杆装置安装在突出于主机的一对平行架上，均通过内部导线接到底座上的一接线柱上。

所述的主机机箱和底座整体均由绝缘材料制成。使主机滑动和金属杆转动的系统有各自的电源系统，可分别工作也可同时工作。

所述的主机可以通过内部的电机牵引在底座的滑轨上做水平往复移动。

所述的底座四柱脚可以通过内部螺纹旋转升降，调整装置的平衡。

本发明使用多根接地金属棒形成栅状，保证纤维的良好分散。带电纤维在喷射中倾向于沉积在电场中电势最低的部分，在形成聚合物管的过程中，金属杆由于表面已形成一层聚合物纤维，电势将不再为零，此时纤维容易喷射到其他电势较低的地方。故金属杆的接地采用内部暗线，且整个机器外壳全部需要用绝缘材料制作，前面加以绝缘材料挡板挡住容易被喷上纤维的装置的其它部位。

使多根金属杆转动的方法可以使用齿轮或带传动，齿轮传动的缺点在于使机构复杂，整个机器的重量增加，而且损坏后不易修复，特别是金属齿轮容易使带电的纤维飞入，难以清洁。对于要求不太精确的传动比的接受过程而言，皮带传动更加简便易行。多个带轮采用S型绕法，以增加带与带轮之间的摩擦力。

金属杆的固定采用两端圆锥型凹槽用弹簧顶住，因为实际使用中经常需要更换不同直径的金属杆，圆锥型可以适应于不同直径的金属杆。对于金属杆的径向移动，采用以主机连带金属杆在底座滑轨上移动的方法。仅由金属杆移动的方法会使固定装置更加复杂，考虑到主机箱的重量不大，采用主机箱连同金属杆移动的方法。移动机构由皮带带动，使主机箱在底座的滑轨上平行移动。当移动到行程尽头时，底座上的突起触动主机中的微动开关使电机的转向变向，主机将向反方向运动。整个过程的转动和移动均只需低速、低载荷，所以选用减速电机驱动。

本发明具有以下特点：

1)电纺纤维通过绝缘材料挡板上的窗口，喷到接受装置正面上的一排接地的平行金属杆上，金属杆可以方便的取下更换。

2)同时打开移动系统和转动系统的电源时，可使金属杆同时进行转动和移动，使喷出的纤维收集在金属杆上形成壁厚均匀的管状材料。

3)机器整体使用绝缘材料制作，提高聚合物纤维的接收效率，同时防止聚合物纤维喷射到机身上，造成原料的浪费。

附图说明

图1是本发明机械结构示意图。

图2是本发明外观示意图。

具体实施方式

如图1所示，1底座；2.滑轨；3.行程开关；4.皮带；5.横梁；6.金属杆固定装置；7.细金属杆；8.转动动力电机；9.皮带传动装置；10.行程开关触点；11.接地接线柱；12.平移动力电机；13.开关。

本发明的主要部件包括：主机、主机箱、底座、滑轨、行程开关、皮带、横梁、固定金属细杆装置、金属杆、皮带传动装置、行程开关触点和地线接线柱。

本发明的上半部分为主机，主机箱通过滑轨安装在底座上，底座与主机连接部分装有行程开关，底座上有行程开关触点，在行程的尽头触动行程开关。主机前面左侧开一垂直狭缝(1厘米宽，15厘米长)，皮带穿过狭缝，连接主机内电机带轮和金属杆固定装置的带轮。金属杆固定装置装在主机的前部，通过弹簧夹紧金属杆两端使其固定。底座下装有地线接线柱，通过线路连接到金属杆固定装置。

所述的主机由十余根不同直径的金属杆、底座、底座滑轨、底座地线接线柱和挡板面板组成；金属杆两端的固定。所述的主机前用一开有窗口的绝缘挡板，仅使金属杆接受部分露出。

所述的固定金属细杆装置是由圆锥型内凹、带轮和弹簧构成，圆锥型内凹顶紧金属杆两端，左端连有带轮，右端有弹簧。通过圆锥型内凹顶紧金属杆两端，并且圆锥型内凹可以适应固定不同直径大小的金属杆的要求。左端固定装置连有带轮，通过带传动驱使金属杆转动。右端装有弹簧，拉开弹簧时使金属杆松开可以取下，工作时用弹簧顶紧金属杆。

所述的皮带传动装置是由10个带轮和细圆带构成；

本发明工作时主机通过平移动力电机12带动在底座1的滑轨2上缓慢移动，横梁5和滑轨2共同支持主机，使主机平衡。当走到行程的尽头时，主机中的行程开关3会触碰到行程开关触点10，使电机的转动反向，因此主机将沿着相反方向继续平移。主机内部的转动动力电机8通过皮带传动装置9使金属杆固定装置分别独立转动，同时带动细金属杆7转动。地线接线柱11使得金属杆固定装置在主机运动中始终接地。

如图2所示，启动开关13后，主机内部的转动动力电机通过皮带带动金属杆7的固定装置6，固定装置带动金属杆匀速转动，同时主机在底座1的滑轨2上左右往复运动。

应用实施例1

粘均分子量为24万的聚己内酯切碎后用氯仿∶DMF＝80∶20的溶剂制成3％的粘稠溶液。加入到微量注射泵的两支注射器中，单支注射器以1.2ml/h的速度把溶液从加有20千伏的金属毛细管挤出，溶液在管口形成快速喷射的纤维细流。

将金属杆7装入上述的接受装置，使金属杆垂直喷射方向。接受装置放置在距离毛细管口20cm处，开动接收装置转动和移动电源开关，金属杆上的纤维层由薄到厚，逐渐形成管状。20小时后，关闭纺丝装置和接受装置，将十根金属杆取下，浸泡在水中超声波处30分钟，可取下聚合物纤维管。

聚合物纤维管的内径由金属杆的直径决定，从1mm到5mm不等。管的有效长度约14cm，壁厚0.6mm，聚合物纤维平均直径500～600纳米。

应用实施例2-4

操作步骤与实例1相同，其变量及结果如下表所示：

实例                         2                       3

聚合物原料                   PLGA                    PLLA

溶液浓度                     8％                     4％

溶剂比例                     氯仿∶DMF＝80∶20       氯仿∶DMF＝80∶20

溶液流量                     1.5ml/h                 1.0ml/h

静电电压                     20k                     20k

接收距离                     20cm                    20cm

纤维管壁厚                   0.21mm                  0.23mm

Claims (8)

1、一种用于收集电纺聚合物纤维管的接受装置，其特征在于它的主要部件包括：主机、主机箱、底座、滑轨、行程开关、皮带、横梁、固定金属细杆装置、金属杆、皮带传动装置、行程开关触点和地线接线柱；

该接受装置的上半部分为主机，主机箱通过滑轨安装在底座上，底座与主机连接部分装有行程开关，底座上有行程开关触点，在行程的尽头触动行程开关；主机前面左侧开一垂直狭缝，皮带穿过狭缝，连接主机内电机带轮和金属杆固定装置的带轮；金属杆固定装置装在主机的前部，通过弹簧夹紧金属杆两端使其固定；底座下装有地线接线柱，通过线路连接到金属杆固定装置。

2、按照权利要求1所述的接受装置，其特征在于所述的主机由十根不同直径的金属杆、底座、底座滑轨、底座地线接线柱和挡板面板组成；金属杆两端的固定装置，主机前用一开有窗口的绝缘挡板，屏蔽主机箱上除了金属杆以外的其他部分。

3、按照权利要求1所述的接受装置，其特征在于所述的固定金属细杆装置是由圆锥型内凹、带轮和弹簧构成，圆锥型内凹顶紧金属杆两端，左端连有带轮，右端有弹簧；通过圆锥型内凹顶紧金属杆两端，并且圆锥型内凹可以适应固定不同直径大小的金属杆的要求。

4、按照权利要求1所述的接受装置，其特征在于所述的皮带传动装置是由10个带轮和细圆带构成。

5、按照权利要求1所述的接受装置，其特征在于所述的金属杆平行排布且间隔相同的距离，形成栅状。

6、按照权利要求1所述的接受装置，其特征在于所述的固定装置安装在突出于主机的一对平行架上，均通过内部导线接到底座上的一接线柱上。

7、按照权利要求1所述的接受装置，其特征在于所述的机箱和底座整体均由绝缘材料制成。

8、按照权利要求1所述的接受装置，其特征在于所述的底座四柱脚通过内部螺纹旋转升降，调整装置的平衡。

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