CN203611537U - 一种静电纺织纳米纤维膜制备装置 - Google Patents
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Abstract
一种静电纺织纳米纤维膜制备设备，包括一套顶模辊筒输送系统、一套底模辊筒输送系统、静电纺丝接收系统、热压处理系统和辊筒式牵引系统；其中：所述的顶模辊筒输送系统由卷式顶模送料辊筒和若干个输送滚架构成；所述的静电纺丝接收系统由设有喷头机构的框架式静电纺丝区构成，所述的框架式静电纺丝区两端各设有一前、后输送辊架及输送接入口和输送出口；所述的输送接入口和输送出口的下方为与喷头机构；所述的底模绕置在框架式静电纺丝区输送出口外的输送滚架上，并与已涂覆有纳米纤维液料的顶模所形成的二层结构；所述的热压处理系统由热处理机构和滚压机构构成，所述的滚压机构设置在热处理机构的输出位置处；所述辊筒式牵引系统包括一组夹持“三明治夹层”产品的驱动滚筒组、以及滤膜收料筒。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种静电纺织设备，尤其是指一种静电纺织纳米纤维膜制备方法及设备。
背景技术
通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学技术领域最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。
然而，利用静电纺丝技术制备纳米纤维膜还面临一些需要解决的问题：首先，在制备有机纳米纤维方面，用于静电纺丝的天然高分子品种还十分有限，对所得产品结构和性能的研究不够完善，最终产品的应用大都只处于实验阶段，尤其是这些产品的产业化生产还存在较大的问题。
其次，静电纺有机/无机复合纳米纤维的性能不仅与纳米粒子的结构有关，还与纳米粒子的聚集方式和协同性能、聚合物基体的结构性能、粒子与基体的界面结构性能及加工复合工艺等有关。
第三，在大规模搜集纳米纤维膜方面，由于使用的纳米膜厚度薄，导致其机械性能很差，很难单独收集成膜，需要依附于其它载体，如何把那纳米纤维膜和其他载体有效结合起来，制造出满足要求复合层材料是纳米纤维膜大规模制造的关键。
因此，如何制备出适合需要的、高性能、多功能的复合纳米纤维是研究的关键。此外，静电纺无机纳米纤维的研究基本处于起始阶段，无机纳米纤维在高温过滤、高效催化、生物组织工程、光电器件、航天器材等多个领域具有潜在的用途，但是，静电纺无机纳米纤维较大的脆性限制了其应用性能和范围，因此，开发具有柔韧性、连续性的无机纤维是一个重要的课题。
鉴于目前国内对于纳米纤维研究还处于是实验室阶段，大规模制备纳米纤维膜还处于初步研究阶段；国外已出现纳米纤维膜大规模制造设备，但是还存在制造规模相对有限、纳米厚度不均匀等不足之处。
实用新型内容
本实用新型的目的：旨在提供一种工业化大规模制备纳米纤维膜的方法和设备。
这种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，包括一套顶模辊筒输送系统、一套底模辊筒输送系统、静电纺丝接收系统、热压处理系统和后置的辊筒式牵引系统，其特征在于：所述的顶模辊筒输送系统由卷式顶模送料辊筒1和若干个输送滚架19构成；所述的静电纺丝接收系统由下部设有喷头机构4的框架式静电纺丝区构成，所述的框架式静电纺丝区两端各设有一前输送滚架18、后输送辊架16及一个输送接入口和输送出口，由卷式顶模送料辊筒输送过来的顶模2自输送接入口接入，并从输送出口导出，所述的输送接入口和输送出口的下方即为与喷液原料相连通的喷头机构4；所述的底模辊筒输送系统的底模7绕置在框架式静电纺丝区输送出口外的输送滚架15上，并与已涂覆有纳米纤维液料的顶模2所形成的二层结构一起进入热压处理系统，接受热压成形处理一起构成“三明治结构”；所述的热压处理系统由热处理机构和滚压机构构成，所述的滚压机构设置在热处理机构的输出位置处；所述辊筒式牵引系统包括一组夹持、并牵引来自热压处理区出来的“三明治夹层”产品的驱动滚筒组12、以及与该组驱动滚筒组联动的滤膜收料筒13。
所述的滚压辊筒为一组由电机经啮合齿轮驱动的辊筒组合。
所述的驱动辊筒为一组由电机经啮合齿轮驱动的辊筒组合，并通过另一传动齿轮与设于上部的滤膜收料筒构成同步联动组合。
所述的喷头机构为有针喷头装置或无针喷头装置中的任一种。
所述的驱动辊筒配有独立的驱动电机，它有两个独立的驱动电机驱动，两者均为顺时针转动，并带动滤膜收料筒逆时针转动。
所述的驱动辊筒顺时针转动的驱动辊筒，通过传动齿轮驱动滤膜收料筒同步逆时针转动实现收料，同时也通过收料动作牵引整个工艺系统中的顶模送料筒和底模送料筒被动旋转，送出各自筒体上的顶模和底模。
根据以上技术方案提出的这种静电纺织纳米纤维膜制备装置，与目前的已有技术相比较具有以下优点：
纳米膜制造规模不受限制，可根据需要设定制造规模；
三明治夹层制造方法，有效保护纳米纤维膜遭破坏，同时确保滤膜的性能；
制造出纳米纤维膜厚度均匀、各个位置过滤性能保持一致；
三层膜可以有独立的特性，以满足不同滤膜的要求。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为纳米纤维滤膜的剖面图。
图中：1-顶模送料辊筒2-顶模3-接收器4-喷头机构5-高压电源6-电纺区7-底膜8-底膜送料辊筒9-滤膜10-加热箱11-滚压辊筒11.1-滚压辊筒11.2-下滚压辊筒12-驱动辊筒组13-后驱动辊筒13-滤膜收料筒14-控制辊筒15-后输送辊架16-喷管17-喷头18-前输送辊架19-输送滚架20-纳米纤维膜。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实例来对这种静电纺织纳米膜制造方法及设备进一步的详细说明，以求更为清楚明白地阐述本实用新型原理及设备功能。
如图1所示的这种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，包括一套顶模辊筒输送系统、一套底模辊筒输送系统、静电纺丝接收系统、热压处理系统和后置的辊筒式牵引系统，其特征在于：所述的顶模辊筒输送系统由卷式顶模送料辊筒1和若干个输送滚架19构成；所述的静电纺丝接收系统由下部设有喷头机构4的框架式静电纺丝区构成，所述的框架式静电纺丝区两端各设有一前输送滚架18、后输送辊架16及一个输送接入口和输送出口，由卷式顶模送料辊筒输送过来的顶模2自输送接入口接入，并从输送出口导出，所述的输送接入口和输送出口的下方即为与喷液原料相连通的喷头机构4；所述的底模辊筒输送系统的底模7绕置在框架式静电纺丝区输送出口外的输送滚架15上，并与已涂覆有纳米纤维液料的顶模2所形成的二层结构一起进入热压处理系统，接受热压成形处理一起构成“三明治结构”；所述的热压处理系统由热处理机构和滚压机构构成，所述的滚压机构设置在热处理机构的输出位置处；所述辊筒式牵引系统包括一组夹持、并牵引来自热压处理区出来的“三明治夹层”产品的驱动滚筒组12、以及与该组驱动滚筒组联动的滤膜收料筒13。
所述的滚压辊筒为一组由电机经啮合齿轮驱动的辊筒组合。
所述的驱动辊筒为一组由电机经啮合齿轮驱动的辊筒组合，并通过另一传动齿轮与设于上部的滤膜收料筒构成同步联动组合。
所述的喷头机构为有针喷头装置或无针喷头装置中的任一种。
所述的驱动辊筒组也可以配有独立的驱动电机，它有两个独立的驱动电机驱动，两者均为顺时针转动，并带动滤膜收料筒逆时针转动。
所述的驱动辊筒顺时针转动的驱动辊筒，通过传动齿轮驱动滤膜收料筒同步逆时针转动实现收料，同时也通过收料动作牵引整个工艺系统中的顶模送料筒和底模送料筒被动旋转，送出各自筒体上的顶模和底模。
此外，通过更换顶模2和底膜7的材料，以及喷头机构，即可实现不同规格滤膜9的生产。或者通过在生产线上增加新的送料辊筒，还可进一步可实现多层滤膜的生产制造。
如图1所示的这种静电纺织纳米纤维膜制备装置，应用“三明治夹层法”制作纳米纤维膜，其具体方法为：首先，利用前置的一套顶模辊筒输送系统的顶模作为纳米纤维溶液的载体；其次，在顶模向前输送、平移的过程中，通过静电纺丝区设置的喷头机构向顶模下表面喷上纳米纤维溶液，形成与顶膜复合的双层结构；其三，在复合双层膜前行离开静电纺丝区的同时、让其和设置在这里的一套底模辊筒输送系统的底模复合、形成“三明治”夹层结构；然后，让前行的“三明治”夹层结构通过热压加工处理，得到有效的热压处理，形成所需的“三明治夹层”纳米纤维膜，最后；利用驱动辊筒组合将经热压处理后的“三明治夹层”纳米纤维膜收卷到滤膜收料筒上。
所述的顶模、底模均由5-10um粗纤维制作而成。
Claims (6)
1.一种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，包括一套顶模辊筒输送系统、一套底模辊筒输送系统、静电纺丝接收系统、热压处理系统和后置的辊筒式牵引系统，其特征在于：所述的顶模辊筒输送系统由卷式顶模送料辊筒（1）和若干个输送滚架（19）构成；所述的静电纺丝接收系统由下部设有喷头机构（4）的框架式静电纺丝区构成，所述的框架式静电纺丝区两端各设有一前输送滚架（18）、后输送辊架（16）及一个输送接入口和输送出口，由卷式顶模送料辊筒输送过来的顶模（2）自输送接入口接入，并从输送出口导出，所述的输送接入口和输送出口的下方即为与喷液原料相连通的喷头机构（4）；所述的底模辊筒输送系统的底模（7）绕置在框架式静电纺丝区输送出口外的输送滚架（15）上，并与已涂覆有纳米纤维液料的顶模（2）所形成的二层结构一起进入热压处理系统，接受热压成形处理一起构成“三明治结构”；所述的热压处理系统由热处理机构和滚压机构构成，所述的滚压机构设置在热处理机构的输出位置处；所述辊筒式牵引系统包括一组夹持、并牵引来自热压处理区出来的“三明治夹层”产品的驱动滚筒组（12）、以及与该组驱动滚筒组联动的滤膜收料筒（13）。
2.如权利要求1所述的静电纺织纳米纤维膜制备装置，其特征在于：所述的滚压辊筒组（11）为一组由弹性机构连接的辊筒组合。
3.如权利要求1所述的静电纺织纳米纤维膜制备装置，其特征在于：所述的驱动辊筒组（12）为一组由电机经啮合齿轮驱动的辊筒组合，并通过另一传动齿轮与设于上部的滤膜收料筒（13）构成同步联动组合。
4.如权利要求1所述的静电纺织纳米纤维膜制备装置，其特征在于：所述的喷头机构为有针喷头装置或无针喷头装置中的任一种。
5.如权利要求1所述的静电纺织纳米纤维膜制备装置，其特征在于：所述的驱动辊筒组（12）配有独立的驱动电机，它由两个独立的驱动电机驱动，两者均为顺时针转动，并带动滤膜收料筒逆时针转动。
6.如权利要求1所述的静电纺织纳米纤维膜制备装置，其特征在于：所述的驱动辊筒为顺时针转动的驱动辊筒，通过传动齿轮驱动滤膜收料筒同步逆时针转动实现收料，同时也通过收料动作牵引整个工艺系统中的顶模送料筒和底模送料筒被动旋转，送出各自筒体上的顶模和底模。
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