CN204434780U - 一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备 - Google Patents

Abstract

一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备，包括设置在输送辊筒上的无纺布卷、收集板、喷头机构和高压电源，无纺布由输送辊筒带动从收集板与喷头机构之间传送通过，其特征在于：所述喷头机构由储液槽以及平行放置于储液槽上方的若干针辊组成，所述储液槽一侧设有集电环，对侧设有轴承座；所述针辊两端分别穿套在集电环和轴承座内并可沿轴向转动；所述集电环与高压电源电气连接，由此构针辊式喷头系统。

Description

一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备

技术领域

本实用新型涉及一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备，属于静电纺丝设备技术领域。

背景技术

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形，即“泰勒锥”；并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。

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的最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝并以其制造装置简单、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还面临一些需要解决的问题。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。通常的实验室纺丝设备由注射器、针头、高压电源、旋转式收集筒等组成，该类结构的设备在工业化生产中存在针头堵塞、喷射速度不均、换液频繁等问题，其电源与液体源导通，导致电源功耗损失严重，纺丝电压不稳，直接影响纺丝效果；近几年新出现的电极丝、带电滚筒等结构，同样存在电源与液体源导通的问题。这些问题都直接影响着大宽幅纳米纤维的工业化生产。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备。

这种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备，包括设置在输送辊筒上的无纺布卷、收集板、喷头机构和高压电源，无纺布由输送辊筒带动从收集板与喷头机构之间传送通过，其特征在于：所述喷头机构由储液槽以及平行放置于储液槽上方的若干针辊组成，所述储液槽一侧设有集电环，对侧设有轴承座；所述针辊两端分别穿套在集电环和轴承座内；所述集电环与高压电源电气连接，由此构针辊式喷头系统。

所述集电环包括集电环定子和集电环转子，所述集电环定子通过导线与高压电源连接，所述集电环转子通过导线与针辊导通。

所述针辊与轴承座连接端延伸至轴承座外侧，并固定套设有一个链轮。

所述针辊的辊体圆周上均匀布设有六列不锈钢针，每列沿辊体轴向均匀设有30～50根不锈钢针。

所述针辊的辊体由聚丙烯材料制成。

所述收集板上设有交错排列的纵向及横向凸起。

所述收集板由金属材料制成。

本实用新型采用的技术方案是：配置好的高分子的溶液储存于开放式液槽中，液槽上方是数根聚丙烯圆辊平行放置，圆辊的圆周上均布六列不锈钢针列，每列沿辊体轴向方向均匀排布30～50根不锈钢针，同一列不锈钢针列聚丙烯圆辊一端固定于过孔式集电环转子内孔中，过孔式集电环结构和功能为订制，其定子上引出一根导线用于输入0-40kv高压，转子引出6根导线，与不锈钢圆辊导通，在与液槽平行的上方，放置接地的铝制收集板，收集板上有按一定规律布置的多个凸起，收集板与不锈钢圆辊中间，布置有平行的匀速前进的无纺布，用于收集纳米纤维。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.塑料圆辊持续旋转形成连续供液，静电纺丝可以不间断形成，达到工业化生产的连续性条件。

2.高压电源直接与针辊导通，而不是与纺织溶液导通，可有效节约能源。

3.收集板上的凸起呈一定规律均匀分布，可促使纺制的纳米纤维呈现一定的导向性排布。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的系统结构图；

图2是喷头系统的结构示意图；

图3是喷头系统的截面图；

图4是收集板的平面结构示意图；

图5是收集板的局部截面图；

图6是集电环的结构示意图；

图中：1-收集板  2-无纺布卷  3-储液槽  4-针辊  5-高压电源  6-不锈钢针7-集电环  8-轴承座  9-链轮  10-轴承  11-集电环定子  12-集电环转子  13-导线14-凸起  15-集电环定子引线  16-电刷  17-绝缘层  18-导电层  19-集电环转子引线。

具体实施方式

这种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备，包括设置在输送辊筒上的无纺布卷2、收集板1、喷头机构和高压电源5，无纺布由输送辊筒带动从收集板1与喷头机构之间传送通过，其特征在于：所述喷头机构由储液槽3以及平行放置于储液槽3上方的若干针辊4组成，所述储液槽3一侧设有集电环7，对侧设有轴承座8；所述针辊4两端分别穿套在集电环7和轴承座8内并可沿轴向转动；所述集电环7与高压电源5电气连接，由此构针辊式喷头系统。配置好的高分子的溶液储存于开放式液槽中，针辊4旋转时将溶液吸入然后再电场力作用下将溶液引至收集板下方的无纺布上。

所述集电环7包括集电环定子11和集电环转子12，所述集电环转子12由6层叠加的转子组成，所述集电环圆周外壁设有凹槽，所述凹槽内设有上下对称的导电层18以及左右对称的绝缘层17；所述集电环定子11内设有与凹槽所匹配的电刷16，所述集电环定子11通过导线与高压电源连接，所述集电环转子12通过导线13与针辊4上每一列不锈钢针导通。当某一列不锈钢针浸入到储液槽3中汲取纺织溶液时，此列不锈钢针对应的转子连接引线旋转至六点钟位置，此转子连接引线对应的凹槽中设置的绝缘层与电刷16接触导致断电，可防止不锈钢针将电荷导入溶液。

所述针辊4与轴承座8连接端延伸至轴承座8外侧，并固定套设有一个链轮9。针辊4在链轮9的带动下匀速转动。

所述针辊4的辊体圆周上均匀布设有六列不锈钢针6，每列沿辊体轴向均匀设有30～50根不锈钢针6。

所述不锈钢针为空心针，针头内设有用于吸取溶液的空腔。

所述收集板1上设有交错排列的纵向及横向凸起14。

所述收集板1上的凸起14由金属材料制成。

设备运转时，塑料圆辊做旋转运动，其表面的不锈钢针周期性浸入高分子溶液并吸附少量于针尖上，当集电环定子上的导线通电后，所有不锈钢针带电，钢针针尖的液滴在强电场的作用下形成泰勒锥，喷射至收集板下方的无纺布上形成纳米纤维。

Claims (6)

1.一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备，包括设置在输送辊筒上的无纺布卷(2)、收集板(1)、喷头机构和高压电源(5)，无纺布由输送辊筒带动从收集板(1)与喷头机构之间传送通过，其特征在于：所述喷头机构由储液槽(3)以及平行放置于储液槽(3)上方的若干针辊(4)组成，所述储液槽(3)一侧设有集电环(7)，对侧设有轴承座(8)；所述针辊(4)两端分别穿套在集电环(7)和轴承座(8)内并可沿轴向转动；所述集电环(7)与高压电源(5)电气连接，由此构针辊式喷头系统。

2.如权利要求1所述的一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备，其特征在于：所述集电环(7)包括集电环定子(11)和集电环转子(12)，所述集电环定子(11)通过导线与高压电源连接，所述集电环转子(12)通过导线(13)与针辊(4)导通。

3.如权利要求1所述的一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备，其特征在于：所述针辊(4)与轴承座(8)连接端延伸至轴承座(8)外侧，并固定套设有一个链轮(9)。

4.如权利要求1所述的一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备，其特征在于：所述针辊(4)的辊体圆周上均匀布设有六列不锈钢针(6)，每列沿辊体轴向均匀设有30～50根不锈钢针(6)。

5.如权利要求1所述的一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备，其特征在于：所述收集板(1)上设有交错排列的纵向及横向凸起(14)。

6.如权利要求1所述的一种具有针辊式喷头系统的静电纺丝设备，其特征在于：所述收集板(1)由金属材料制成。