CN203247348U - 高压静电纺丝法制备聚合物纳米纤维膜的产业化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为高压静电纺丝制备聚合物纳米纤维膜的产能提高一个数量级。本实用新型包括用于总储料罐，总储料罐通过供料母管连接供料控制装置，供料控制装置连接分储料罐，分储料罐连接定量供料装置；定量供料装置将分储料罐中的高分子溶液注入到与其连接的液体分割装置内，液体分割装置连接有至少两个电纺喷管；喷管上连接有管理电容和定向硅堆；管理电容和定向硅堆连接至工频高压电源；还包括纤维接收器，纤维接收器与喷管之间设置有用于形成均匀和参数可控纤维毡的射流纤维转换加速管制装置；纤维接收器后方连接有加热拉伸装置，该加热拉伸装置最终连接至自动收卷装置，聚合物纳米纤维膜自动收卷至自动收卷装置上。
Description
技术领域
本实用新型涉及静电纺丝领域，具体涉及产业化的静电纺丝系统。
背景技术
高压静电纺丝的产业化一直是学者和企业家追求的目标，由于纳米纤维膜的量产技术包括：高分子流体技术、高压电场管理技术、非线性离散控制建模技术、高电压测量技术、流体动力技术、热传导技术、激光测厚技术、图像监控技术、物理量监控技术、环境净化控制技术、高压电场屏蔽技术、高电压绝缘技术等多学科、多行业的控制制作技术，要求开发团队的人员素质和结构，高于单行业的产品开发项目。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为高压静电纺丝制备聚合物纳米纤维膜的产能提高一个数量级。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：高压静电纺丝法制备聚合物纳米纤维膜的产业化系统，包括用于存储聚合物溶液的总储料罐，总储料罐通过供料母管连接供料控制装置，供料控制装置连接分储料罐，分储料罐的出口连接在工作压力下进行定量供料的定量供料装置；定量供料装置将分储料罐中的高分子溶液注入到与其连接的液体分割装置内，液体分割装置连接有至少两个电纺喷管；
上述的电纺喷管上连接有为电纺喷管提供稳定能量和定向电场力的管理电容和定向硅堆；管理电容和定向硅堆连接至工频高压电源；
还包括纤维接收器，纤维接收器与电纺喷管之间设置有用于形成均匀和参数可控纤维毡的射流纤维转换加速管制装置；纤维接收器后方连接有加热拉伸装置，该加热拉伸装置最终连接至自动收卷装置，聚合物纳米纤维膜自动收卷至自动收卷装置上。
进一步的是：当上述产业化系统年产100万平方米聚合物纳米纤维膜时，上述各部件的数量为：供料控制装置32套、总储料罐1套、分储料罐32套、定量供料装置32套、工频高压电源32套、管理电容定向硅堆512套、溶液分割装置128套、电纺喷管1024只、射流纤维转换加速管制装置32套、纤维接收装置1套、加热拉伸装置1套、自动收卷装置1套；还包括有激光测厚装置1套、32路高速图像监控系统1套、1000点集中监控系统1套、工艺排风装置1套、电热切边机1套、纺距控制装置32套、填空扫描装置32套、自动维护加料装置1套。
进一步的是：上述产业化系统还包括与所述系统配套的控制系统，所述控制系统中，包括设置于控制系统前端的厚度设置单元，厚度设置单元后端连接由接收器转速控制单元、接收器温度控制单元、定量供料控制单元和高压输出控制单元组成的控制中心，该控制中心最终依次连接拉伸系数控制单元和厚度测量单元。
进一步的是：上述接收器转速控制单元变频控制器，该变频控制器前端连接转速设置单元，变频器后端连接转速测量单元。
进一步的是：上述接收器温度控制单元包括连续加热控制单元，连续加热控制单元前端连接加热温度设置单元，后端连接温度测量单元。
进一步的是：上述拉伸系统控制单元中包括拉伸辊筒温度变比控制单元和拉伸辊筒转速变比控制单元，上述变比控制单元前端连接拉伸系统设置单元，后端连接所述的厚度测量单元。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型高压静电纺丝法制备聚合物纳米纤维膜的产业化系统，通过设置在电纺喷管上设置提供稳定电能和定向电场力的管理电容和定向硅堆使得整个产业化系统的电场稳定可控，与此同时，本产业化系统还包括能实时设置调整厚度、拉伸系统、转速、高压电场力等参数，使得整个产业化系统能连续稳定精确运行，提高聚合物纤维薄膜的产量，最终实现每年100万平米以上的产量。
附图说明
图1为本实用新型整体结构框图；
图2为本实用新型控制单元的控制框图；
图3为图2中接收器转速控制单元的控制框图；
图4为图2中接收器温度控制单元的控制框图；
图5为图2中拉伸系数控制单元的控制框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：
图1-图5示出了本实用新型的一个具体实施例，本实用新型高压静电纺丝法制备聚合物纳米纤维膜的产业化系统包括用于存储聚合物溶液的总储料罐，总储料罐通过供料母管连接供料控制装置，供料控制装置连接分储料罐，分储料罐的出口连接在工作压力下进行定量供料的定量供料装置；定量供料装置将分储料罐中的高分子溶液注入到与其连接的液体分割装置内，液体分割装置连接有至少两个电纺喷管；
上述的电纺喷管上连接有为电纺喷管提供稳定能量和定向电场力的管理电容和定向硅堆；管理电容和定向硅堆连接至工频高压电源；
还包括纤维接收器，纤维接收器与电纺喷管之间设置有用于形成均匀和参数可控纤维毡的射流纤维转换加速管制装置；纤维接收器后方连接有加热拉伸装置，该加热拉伸装置最终连接至自动收卷装置，聚合物纳米纤维膜自动收卷至自动收卷装置上。
按照年产100万平米聚合物纳米纤维膜，上述的部件所需要数量和套数为：供料控制装置32套、总储料罐1套、分储料罐32套、定量供料装置32套、工频高压电源32套、管理电容定向硅堆512套、溶液分割装置128套、电纺喷管1024只、射流纤维转换加速管制装置32套、纤维接收装置1套、加热拉伸装置1套、自动收卷装置1套；还包括有激光测厚装置1套、32路高速图像监控系统1套、1000点集中监控系统1套、工艺排风装置1套、电热切边机1套、纺距控制装置32套、填空扫描装置32套、自动维护加料装置1套。
实际所说的年产100万平米纳米纤维膜，也只是一个概念，比方说要生产20微米厚的纳米纤维膜，那年产量就不止100万平米，如果要生产60微米厚的就达不到100万平米
本产业化系统的产量是由电纺喷管个数决定的，其他设备的是由电纺喷管数量决定的(也就是说，是为电纺喷管配套的)。
为了实现上述部件的精确合理控制，本实用新型还包括与上述系统配套的控制系统，所述控制系统中，包括设置于控制系统前端的厚度设置单元，厚度设置单元后端连接由接收器转速控制单元、接收器温度控制单元、定量供料控制单元和高压输出控制单元组成的控制中心，该控制中心最终依次连接拉伸系数控制单元和厚度测量单元。
上述接收器转速控制单元变频控制器，该变频控制器前端连接转速设置单元，变频器后端连接转速测量单元。
上述接收器温度控制单元包括连续加热控制单元，连续加热控制单元前端连接加热温度设置单元，后端连接温度测量单元。
上述拉伸系统控制单元中包括拉伸辊筒温度变比控制单元和拉伸辊筒转速变比控制单元，上述变比控制单元前端连接拉伸系统设置单元，后端连接所述的厚度测量单元。
上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，一切以本实用新型的思想为基础进行的在本领域普通技术人员所具备的知识范围内的改进都落在本实用新型的保护范围内。
不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。
Claims (6)
1.高压静电纺丝法制备聚合物纳米纤维膜的产业化系统，其特征在于：包括用于存储聚合物溶液的总储料罐，总储料罐通过供料母管连接供料控制装置，供料控制装置连接分储料罐，分储料罐的出口连接在工作压力下进行定量供料的定量供料装置；定量供料装置将分储料罐中的高分子溶液注入到与其连接的液体分割装置内，液体分割装置连接有至少两个电纺喷管；
上述的电纺喷管上连接有为电纺喷管提供稳定能量和定向电场力的管理电容和定向硅堆；管理电容和定向硅堆连接至工频高压电源；
还包括纤维接收器，纤维接收器与电纺喷管之间设置有用于形成均匀和参数可控纤维毡的射流纤维转换加速管制装置；纤维接收器后方连接有加热拉伸装置，该加热拉伸装置最终连接至自动收卷装置，聚合物纳米纤维膜自动收卷至自动收卷装置上。
2.如权利要求1所述的高压静电纺丝法制备聚合物纳米纤维膜的产业化系统，其特征在于：当本系统年产100万平方米聚合物纳米纤维膜时，所述各部件的数量为：供料控制装置32套、总储料罐1套、分储料罐32套、定量供料装置32套、工频高压电源32套、管理电容定向硅堆512套、溶液分割装置128套、电纺喷管1024只、射流纤维转换加速管制装置32套、纤维接收装置1套、加热拉伸装置1套、自动收卷装置1套；还包括有激光测厚装置1套、32路高速图像监控系统1套、1000点集中监控系统1套、工艺排风装置1套、电热切边机1套、纺距控制装置32套、填空扫描装置32套、自动维护加料装置1套。
3.如权利要求1所述的高压静电纺丝法制备聚合物纳米纤维膜的产业化系统，其特征在于：所述产业化系统还包括与所述系统配套的控制系统，所述控制系统中，包括设置于控制系统前端的厚度设置单元，厚度设置单元后端连接由接收器转速控制单元、接收器温度控制单元、定量供料控制单元和高压输出控制单元组成的控制中心，该控制中心最终依次连接拉伸系数控制单元和厚度测量单元。
4.如权利要求3所述的高压静电纺丝法制备聚合物纳米纤维膜的产业化系统，其特征在于：所述接收器转速控制单元变频控制器，该变频控制器前端连接转速设置单元，变频器后端连接转速测量单元。
5.如权利要求3所述的高压静电纺丝法制备聚合物纳米纤维膜的产业化系统，其特征在于：所述接收器温度控制单元包括连续加热控制单元，连续加热控制单元前端连接加热温度设置单元，后端连接温度测量单元。
6.如权利要求3所述的高压静电纺丝法制备聚合物纳米纤维膜的产业化系统，其特征在于：所述拉伸系统控制单元中包括拉伸辊筒温度变比控制单元和拉伸辊筒转速变比控制单元，上述变比控制单元前端连接拉伸系统设置单元，后端连接所述的厚度测量单元。
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|---|---|---|---|---|
| CN103898618A (zh) * | 2014-03-06 | 2014-07-02 | 广东工业大学 | 针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置及其控制方法 |
| CN112047331A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-08 | 常州机电职业技术学院 | 一种高压放电石墨烯凝束真空制备设备 |
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| CN103898618B (zh) * | 2014-03-06 | 2016-04-20 | 广东工业大学 | 针对微纳加工的电纺射流快速稳定控制装置及其控制方法 |
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