CN204570099U - 一种易拆装抗干扰静电纺丝设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种易拆装抗干扰静电纺丝设备，包括电源、针辊组件、阴极收集板和高分子液槽，针辊组件包括多根并排排列且表面固定有不锈钢针的圆辊，当圆辊沿自身轴向旋转时，不锈钢针的针尖能够浸没于高分子液槽中，其特征在于：圆辊的材质为电绝缘材料，圆辊表面设置了多条纵向延伸、用于固定不锈钢针的导电固定条，且不锈钢针沿圆辊的周向呈螺旋状排布。本实用新型通过选用电绝缘材料制作圆辊，使通电时每一列导电固定条上的不锈钢针列导通，列与列之间互相绝缘，同时又通过将不锈钢针沿圆辊的周向螺旋状排布设置，使针与针之间的排斥力达到最小，因而使得设备运转时针辊组件的各部件互相干扰程度显著降低，使纺丝更加均匀细致。

Description

一种易拆装抗干扰静电纺丝设备

技术领域

本实用新型涉及高分子静电纺丝技术领域，具体涉及一种易拆装抗干扰静电纺丝设备。

背景技术

静电纺丝技术是一种能连续制备直径为几纳米到数微米纤维的有效方法之一。由于其制备的纳米纤维具有独特的结构和优越的性能,能广泛应用于过滤材料、生物医学材料(包括人造器官、组织工程、血管、给药系统、创伤包扎、呼吸面罩等)和纳米电子仪器等领域。

目前制造纳米纤维的方法有很多，如拉伸法、模板合成法、微相分离法、自组装法、静电纺丝法等。其中静电纺丝法具有价格低廉、设备简单、操作简易、高效等优点，是目前能够直接连续制备纳米纤维唯一有效的方法。通过静电纺丝法制得的纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、长径比大、力学性能好等优点，许多材料包括天然聚合物、合成聚合物以及它们的混合物都可以通过静电纺丝成功制备纳米纤维，因此吸引了人们在众多领域对静电纺丝纳米纤维进行广泛地研究。

然而目前有关纳米纤维形态和材料特性的基础研究工作仍处于初级阶段,静电纺丝的工艺设计和开发功能化纳米纤维都只存在于实验室条件下。同时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也只处于实验阶段。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，由于针头少，易堵塞，且需多次收集才能得到理想纳米丝，导致静电纺丝技术难以工业化应用。现有技术中，利用平板收集式静电纺丝设备已将静电纺丝技术应用到无纺布夹层中。具体是将不锈钢针固定于可通电的阳极圆辊上，形成针辊，针辊组件上方设置阴极收集板，下方设置高分子液槽，针辊组件与收集板之间布置匀速前进的无纺布材料或其他材料；设备运转时，不锈钢针随圆辊转动而通过液槽并在针尖粘连上少量高分子液体，当针辊转动离开液槽时，由于不锈钢针与收集板的静电吸引作用而使高分子液体纺丝并成型与无纺布上，从而达到静电纺丝的目的。这类设备的缺点是，由于针辊和高分子液槽均导电，不锈钢针尖之间距离又较短，通电时各部件容易互相干扰，影响纺丝效果，使纺丝不均匀。另外，液槽和针辊之间固定设置，位置不可调节，使拆装十分不便。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的静电纺丝设备，使不锈钢针之间的互相干扰现象得到有效改善，高分子液槽与针辊之间拆装简单方便，纺丝更加均匀细致。

为达到上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种易拆装抗干扰静电纺丝设备，包括电源、针辊组件、设置在所述针辊组件上方的阴极收集板、设置在针辊组件下方的高分子液槽，所述针辊组件包括多根并排排列且表面固定有不锈钢针的圆辊，当所述圆辊沿自身轴向旋转时，所述不锈钢针的针尖能够浸没于所述高分子液槽中，根据本实用新型，所述圆辊的材质为电绝缘材料，所述圆辊表面设置了多条纵向延伸、用于固定不锈钢针的导电固定条，且所述不锈钢针沿圆辊的周向呈螺旋状排布。

优选地，所述圆辊沿周向均匀设置6~8条导电固定条，每条导电固定条上设置的不锈钢针的纵向距离相等。

优选地，所述不锈钢针与所述导电固定条之间为螺纹固定。

优选地，所述易拆装抗干扰静电纺丝设备还包括升降装置，所述升降装置包括用于推动所述针辊组件和所述高分子液槽整体升降的主升降机构，以及固定设置于所述主升降机构上、用于推动所述高分子液槽相对于所述针辊组件而升降的液槽升降机构。

进一步地，所述主升降机构包括主固定板、穿过所述主固定板而竖向设置的主电动推杆，以及设置在所述主电动推杆上方并由所述主电动推杆推动而能够进行升降运动的总垫板，所述总垫板上依次设置有所述液槽升降机构、所述高分子液槽和所述针辊组件。

进一步地，所述主升降机构还包括若干根穿过所述主固定板和所述总垫板而竖向设置的导向光轴。

具体地，所述导向光轴有三根，以使更为稳固。

优选地，所述液槽升降机构包括设置在所述高分子液槽下方的液槽升降板，设置在所述液槽升降板下方、用于推动所述液槽升降板升降的副电动推杆，以及固定设置在所述总垫板上的推杆底座。

进一步地，所述液槽升降板上部设置有滑轨和滑轨锁定结构，所述高分子液槽的下部设置有与所述滑轨相配套的滑轮结构。

优选地，所述阴极收集板的收集面具有向下凸出的尖锐结构。

由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型通过选用电绝缘材料制作针辊组件的圆辊，使通电时每一列导电固定条上的不锈钢针列导通，列与列之间互相绝缘，同时又通过将不锈钢针沿圆辊的周向螺旋状排布设置，使针与针之间的排斥力达到最小，因而使得设备运转时针辊组件的各部件互相干扰程度显著降低，使纺丝更加均匀细致。本实用新型还通过设置主升降机构和液槽升降机构，使得液槽和针辊组件之间的拆装和换料等更加简单方便，相对位置可以调节，而阴极收集板的收集面设置的尖锐结构能够发挥场聚集作用，使高分子液体的收集纺丝更高效。

附图说明

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型做进一步详细的说明：

图1为本实用新型静电纺丝设备的整体构造图；

图2为本实用新型的针辊形状示意图；

图3为本实用新型针辊组件的剖面示意图；

图4为本实用新型升降装置的结构示意图；

图5为本实用新型阴极收集板的平面示意图；

图6为本实用新型阴极收集板的侧视示意图；

图7为本实用新型螺旋式针辊纺丝轨迹连线图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步详细的说明，但不限于这些实施例。

实施例

如图1~7所示，本实施例的易拆装抗干扰静电纺丝设备，包括电源1、针辊组件2、设置在针辊组件2上方的阴极收集板3（本实施例中为铝制收集板）、设置在针辊组件2下方的高分子液槽4，所述针辊组件2包括多根并排排列且表面固定有不锈钢针21的圆辊20，当圆辊20沿自身轴向旋转时，不锈钢针21的针尖能够浸没于高分子液槽4中，本实施例中，圆辊20由电绝缘材料聚丙烯制成，圆辊20表面设置了多条纵向延伸、用于固定不锈钢针21的导电固定条22，且不锈钢针21沿圆辊20的周向呈螺旋状排布（参见图2），具体针辊转动时，每根不锈钢针静电纺丝的轨迹图参见图7。

本实施例中，圆辊20沿周向均匀设置6条导电固定条22，具体为不锈钢条，每条导电固定条22上设置的不锈钢针21的纵向距离相等。在不锈钢条上开设螺纹孔，不锈钢针21的一端开设螺纹，使不锈钢针21与所述不锈钢条之间螺纹固定，更便于不锈钢针的拆装。

参见图4，本实施例易拆装抗干扰静电纺丝设备还包括升降装置，该升降装置包括用于推动针辊组件2和高分子液槽4整体升降的主升降机构，以及固定设置于主升降机构上、用于推动高分子液槽4相对于针辊组件2而升降的液槽升降机构。所述主升降机构包括主固定板50、穿过主固定板50而竖向设置的主电动推杆51，以及设置在主电动推杆51上方并由主电动推杆51推动而能够进行升降运动的总垫板52，总垫板52上依次设置有液槽升降机构、高分子液槽4和针辊组件2（图4中针辊组件已省略）。该主升降机构还包括三根穿过主固定板50和总垫板52而竖向设置的导向光轴53，以使升降时保持装置稳定而不移位。

另外，所述液槽升降机构包括设置在高分子液槽4下方的液槽升降板60，设置在液槽升降板60下方、用于推动液槽升降板60升降的副电动推杆61，以及固定设置在总垫板52上的推杆底座62。液槽升降板60上部设置有滑轨63和滑轨锁定结构，高分子液槽4的下部设置有与滑轨63相配套的滑轮结构。每次更换高分子液槽内的液体时，可通过液槽升降机构将高分子液槽降下，与针辊组件分离，然后将高分子液槽从液槽升降板的滑轨上滑动取出，再进行后续清洗换料等操作，比现有技术中液槽的拆卸更简单方便，且高分子液槽与针辊组件的相对位置可以调节，使操作更为灵活，最终提高纺丝的可控性。

本实施例中，阴极收集板3的收集面具有向下凸出的尖锐结构30。这是利用电磁学的尖端效应，根据需要收集的纺丝形状而在阴极收集板的收集面设置相应类型的尖锐部，发挥场聚集作用，使高分子液体向着尖锐结构纺丝，从而达到最好的纺丝效果。

本实施例的静电纺丝设备工作时，是使无纺布7匀速通过阴极收集板3和针辊组件2之间，开启电源，使针辊组件2的圆辊20开始绕自身轴向旋转，圆辊20表面的不锈钢针21周期性浸入针辊组件2下方的高分子液槽4中，并吸附少量高分子液体于针尖，当不锈钢针21离开高分子液槽中时，由于阴极收集板的静电吸引作用，而使高分子液体向着收集面聚集而纺丝，在无纺布7的下表面形成高分子纳米丝，当无纺布7离开静电纺丝区域后，可与其他无纺布贴合热压形成类三明治结构的布料。本实用新型圆辊20的一端设置了定制的集电环23，集电环23控制不锈钢针21浸入高分子液槽4时，该列断电，其他列正常通电，而当该列不锈钢针21离开高分子液槽4时，该列又通电。这种设置也为减轻针辊组件2的各部件之间以及与高分子液体之间的互相干扰而起到一定作用。

本实用新型通过将不锈钢针沿圆辊的周向螺旋状排布设置，使针与针之间的排斥力达到最小，因而使得设备运转时针辊组件的各部件互相干扰程度显著降低，使纺丝更加均匀细致；通过设置主升降机构和液槽升降机构，使液槽和针辊组件之间的拆装和换料等更加简单方便，相对位置可调，也进一步提高了纺丝的可控性；而阴极收集板的收集面设置的尖锐结构能够发挥场聚集作用，使高分子液体的收集纺丝更高效。

以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种易拆装抗干扰静电纺丝设备，包括电源（1）、针辊组件（2）、设置在所述针辊组件（2）上方的阴极收集板（3）、设置在所述针辊组件（2）下方的高分子液槽（4），所述针辊组件（2）包括多根并排排列且表面固定有不锈钢针（21）的圆辊（20），当所述圆辊（20）沿自身轴向旋转时，所述不锈钢针（21）的针尖能够浸没于所述高分子液槽（4）中，其特征在于：所述圆辊（20）的材质为电绝缘材料，所述圆辊（20）表面设置了多条纵向延伸、用于固定所述不锈钢针（21）的导电固定条（22），且所述不锈钢针（21）沿所述圆辊（20）的周向呈螺旋状排布。

2.根据权利要求1所述的易拆装抗干扰静电纺丝设备，其特征在于：所述圆辊（20）沿周向均匀设置6~8条导电固定条（22），每条导电固定条（22）上设置的不锈钢针（21）的纵向距离相等。

3.根据权利要求1所述的易拆装抗干扰静电纺丝设备，其特征在于：所述不锈钢针（21）与所述导电固定条（22）之间为螺纹固定。

4.根据权利要求1所述的易拆装抗干扰静电纺丝设备，其特征在于：所述易拆装抗干扰静电纺丝设备还包括升降装置，所述升降装置包括用于推动所述针辊组件（2）和所述高分子液槽（4）整体升降的主升降机构，以及固定设置于所述主升降机构上、用于推动所述高分子液槽（4）相对于所述针辊组件（2）而升降的液槽升降机构。

5.根据权利要求4所述的易拆装抗干扰静电纺丝设备，其特征在于：所述主升降机构包括主固定板（50）、穿过所述主固定板（50）而竖向设置的主电动推杆（51），以及设置在所述主电动推杆（51）上方并由所述主电动推杆（51）推动而能够进行升降运动的总垫板（52），所述总垫板（52）上依次设置有所述液槽升降机构、所述高分子液槽（4）和所述针辊组件（2）。

6.根据权利要求5所述的易拆装抗干扰静电纺丝设备，其特征在于：所述主升降机构还包括若干根穿过所述主固定板（50）和所述总垫板（52）而竖向设置的导向光轴（53）。

7.根据权利要求6所述的易拆装抗干扰静电纺丝设备，其特征在于：所述导向光轴（53）有三根。

8.根据权利要求5所述的易拆装抗干扰静电纺丝设备，其特征在于：所述液槽升降机构包括设置在所述高分子液槽（4）下方的液槽升降板（60），设置在所述液槽升降板（60）下方、用于推动所述液槽升降板（60）升降的副电动推杆（61），以及固定设置在所述总垫板（52）上的推杆底座（62）。

9.根据权利要求8所述的易拆装抗干扰静电纺丝设备，其特征在于：所述液槽升降板（60）上部设置有滑轨（63）和滑轨锁定结构，所述高分子液槽（4）的下部设置有与所述滑轨（63）相配套的滑轮结构。

10.根据权利要求1所述的易拆装抗干扰静电纺丝设备，其特征在于：所述阴极收集板（3）的收集面具有向下凸出的尖锐结构（30）。