CN204625848U - 一种三元复合纤维静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三元复合纤维静电纺丝装置，该装置包括高压电源、三个并联的温度显示调节器、三个纺丝部件和一个接收部件，所述温度显示调节器包括显示器、转换器、温度调节器和控制器；所述纺丝部件包括微量注射泵、注射器、连接管、注射料筒和套设于注射料筒外部的熔融加热器；所述接收部件包括三个导向杆、接收滚轮和转速控制箱；所述高压电源的正极与注射料筒相连接，负极与接收滚轮相连接，在注射料筒与接收滚轮之间形成高压电场。本实用新型提供的三元复合纤维静电纺丝装置可一步合成三种或三种以下不同纤维成分的多元复合纤维膜，该装置成本低、结构简单、操作简便，且控温方便，适用于多种复合纤维膜的制备。

Description

一种三元复合纤维静电纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝技术，具体涉及一种三元复合纤维静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术可制备出纳米级纤维并将其纺成纤维膜，由于此类纤维膜具有高孔隙度、高比表面积、可供选择的材料数量多和绿色适宜等优良特性，静电纺丝纳米纤维被广泛用于组织工程，再生医学和药物输送等领域。

将多种不同成分的纤维纺成的膜称为多元复合纤维膜，其结合了各组分的优异理化性质，可使纤维及膜的性能得到极大提高，因而具有更加广阔的应用范围和使用价值。

然而现有的静电纺丝装置还不能实现含有两种以上不同纤维成分的多元复合纤维膜的一步合成，且存在装置复杂，操作困难等诸多问题。

由于上述问题的存在，本发明人对现有的静电纺丝装置进行深入研究，以便制作出可一步合成多元复合纤维膜的一种三元复合纤维静电纺丝装置。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种三元复合纤维静电纺丝装置，可实现三种或三种以下不同纤维成分的多元复合纤维膜的一步合成，且装置结构简单、操作简便、调控方便。

本实用新型的目的在于提供一种三元复合纤维静电纺丝装 置，包括高压电源1、三个并联的温度显示调节器2、三个纺丝部件和一个接收部件，其特征在于：

所述温度显示调节器2包括显示器21、转换器22、温度调节器23和控制器24；

所述纺丝部件包括微量注射泵31、与微量注射泵31相连接的注射器32、注射料筒34、连通注射器32与注射料筒34的连接管33和套设于注射料筒34外部的熔融加热器35；

所述接收部件包括三个导向杆41、接收滚轮42和与接收滚轮42相连接的转速控制箱43；

所述高压电源1的正极通过正极线11与注射料筒34相连接，负极通过负极线12与接收滚轮42相连接，接收滚轮42通过转速控制箱43接地，在注射料筒34与接收滚轮42之间形成高压电场。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)本实用新型提供的三元复合纤维静电纺丝装置包括三个相同的纺丝部件，可一步合成三种或三种以下不同纤维成分的多元复合纤维膜，该装置成本低、结构简单、操作简便，且控温方便，适用于多种复合纤维膜的制备。

(2)本实用新型提供的三元复合纤维静电纺丝装置采用微量注射泵作为进料及推动装置，流速、流量稳定且精确度高，保证了纤维原料持续稳定的供应，使得制备的纤维连贯、均匀。

(3)本实用新型提供的三元复合纤维静电纺丝装置设置有导向杆，通过导向杆上的导向阀将机头喷出的纤维定向地牵引到接收滚轮上，实现纤维的收集。

(4)本实用新型提供的三元复合纤维静电纺丝装置的接收滚轮可垂直于轴向旋转或平行于轴向移动，使得纤维的最终形态可任意调控，从而根据需要制备出多种形态的膜。

(5)本实用新型提供的三元复合纤维静电纺丝装置的熔融加热器分为料筒加热套和机头加热套两部分，可分别为注射料筒的筒身和机头加热，使得筒身和机头的温度可控。

附图说明

图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的三元复合纤维静电纺丝装置整体结构示意图；

图2示出根据本实用新型一种优选实施方式的熔融加热器剖面结构示意图。

附图标号说明：

1-高压电源

11-正极线

12-负极线

2-温度显示调节器

21-显示器

22-转换器

23-温度调节器 

24-控制器

31-微量注射泵 

32-注射器

33-连接管

34-注射料筒

341-筒身

342-机头

343-绝缘套圈

35-熔融加热器 

351-料筒加热套 

352-机头加热套 

353-绝缘管

354-保温层

355-加热层

356-温度指示点 

41-导向杆

42-接收滚轮

43-转速控制箱 

44-导向阀

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在根据本实用新型的优选实施方式中，如图1所示，提供一种三元复合纤维静电纺丝装置，包括高压电源1、三个并联的温度显示调节器2、三个纺丝部件和一个接收部件，可实现三种或三种以下不同纤维成分的多元复合纤维膜的一步合成。

在根据本实用新型的优选实施方式中，如图1所示，该装置中的三个纺丝部件完全相同，所述纺丝部件包括微量注射泵31、与微量注射泵31相连接的注射器32、注射料筒34、连通注射器32与注射料筒34的连接管33和套设于注射料筒34外部的熔融加热器35。

其中，所述微量注射泵31作为进料及推动装置，定量泵入液态的纤维原料并通过连接在其出口处的注射器32将纤维原料推入连接管33，进而流入注射料筒34，所述微量注射泵31的流速、流量稳定可控且精确度高，保证了纤维原料持续稳定的供 应，是制备连贯、均匀纤维的前提条件，可通过调节微量注射泵31的流速及流量来控制纤维喷出的速度。

所述注射料筒34包括筒身341和与筒身341相连通的机头342，所述筒身341为两端开口、内部中空的圆柱形筒，所述机头342为两端开口、内部中空的类似锥形筒，包括大口和小口，所述机头342的大口与筒身341的一端密封连接，小口供纤维喷出，通过采用小口内径不同的机头可制得直径不同的纤维；所述筒身341和机头342均为耐高温的金属材料制成，在筒身341和机头342之间设置有绝缘套圈343，所述筒身341通过绝缘套圈343与机头342相连通，使得筒身341与机头342之间不导电。

在所述注射器32和注射料筒34之间设置有连接管33，连接管33的一端与注射器32的出口密封相连，另一端与注射料筒34的筒身341密封相连，一个纺丝部件上的注射器32、连接管33、注射料筒34的筒身341和注射料筒34的机头342呈直线顺次连通，构成供纤维原料进入、流通和纤维形成的通道。

所述连接管33为耐高温，耐强酸、强碱和强氧化剂，且与各种有机溶剂不发生作用的材料制成，可以是本领域中常用的聚四氟乙烯管、聚丙烯管、聚氯乙烯管等等，本实用新型优选地选用聚四氟乙烯管。

在所述注射料筒34的外部套设有熔融加热器35，用于对注射料筒34进行加热，所述熔融加热器35包括料筒加热套351和与料筒加热套351相连通的机头加热套352，料筒加热套351套设于筒身341的外部，机头加热套352套设于机头342的外部。流入注射料筒34的纤维原料首先在料筒341内被料筒加热套351加热至熔融状态，然后流入机头342，在机头加热套352的加热下维持熔融状态，最后沿机头342的小口喷出，形成纤维。

在机头加热套352上设置有与机头加热套352相连通的绝缘 管353，正极线11穿过绝缘管353将机头342与高压电源1的正极相连接。

所述绝缘管353为不导电且耐高温的材料制成，可以是本领域中常用的绝缘陶瓷管、玻璃纤维绝缘管、电碳绝缘管等等，本实用新型优选地选用绝缘陶瓷管。

在根据本实用新型的优选实施方式中，如图2所示，所述料筒加热套351和机头加热套352均包括保温层354和加热层355，所述加热层355设置于保温层354的内部，在加热层355上设置有温度指示点356。

所述保温层354阻止熔融加热器35内部物质与外部环境进行热传递而散热，提高加热效率，保温层354为耐热且不导热的材料制成，可以是本领域中常用的泡沫塑料、矿物棉、硅酸钙绝热制品等等。

所述加热层355为可获得较高加热温度的电加热装置，可以是本领域中常用的电阻丝加热器、电磁加热器、电弧加热器等等。

所述加热指示点356设置于料筒加热套351和机头加热套352的加热层355上，用于控制加热温度，通过调控不同加热指示点356的温度来实现对料筒加热套351和机头加热套352加热温度的调控。

在根据本实用新型的优选实施方式中，如图1所示，所述高压电源1的正极通过正极线11与注射料筒34的机头342相连接，负极通过负极线12与接收滚轮42相连接，接收滚轮42通过转速控制箱43接地，在注射料筒34的机头342与接收滚轮42之间形成高压电场。沿机头342喷出的熔融状态的纤维原料在高压电场中电场力的作用下，从机头342的小口处形成射流飞向接收部件，熔融的射流被收集于接收滚轮42表面并冷却成丝状纤维。

在根据本实用新型的优选实施方式中，如图1所示，所述接收部件包括三个导向杆41、接收滚轮42和与接收滚轮42相连接的转速控制箱43。

所述三个导向杆41分别设置于三个纺丝部件的机头342出口外，且每个导向杆41均位于各自纺丝部件的筒身341和机头342所在直线上。

在所述导向杆41上设置有可沿导向杆41方向上下移动的导向阀44，从机头342喷出的熔融状纤维与导向阀44接触，可改变流动方向，继而通过导向阀44被收集于接收滚轮42的表面，可根据实际需要调节导向阀44在导向杆41上的位置，从而对纤维流向进行调控。

所述接收滚轮42为固定设置于轴上的圆柱体滚筒，可垂直于轴向旋转或平行于轴向移动，接收滚轮42的外表面可以是金属栅格网或平滑表面，所述接收滚轮42用于收集纺丝纤维，通过转动或平移将纤维纺制成膜。

所述转速控制箱43与接收滚轮42的轴相连，用于调控接收滚轮42的运动方式及速度，可根据不同需要进行调节。

所述三个纺丝部件的机头342均朝向接收滚轮42，每个机头342喷出的纤维在各自导向杆41的导向作用下被收集于接收滚轮42的表面，从而实现三元复合纤维的静电纺丝过程。

在根据本实用新型的优选实施方式中，如图1所示，所述三元复合纤维静电纺丝装置包括三个相同的温度显示调节器2，分别用于控制三个纺丝部件的熔融加热器35。任意一个温度显示调节器2包括显示器21、转换器22、温度调节器23和控制器24，所述任意一个温度显示调节器2与其控制的熔融加热器35的连接方式如下：

在所述转换器22上设置有三个转换信号输出端，分别与显 示器21、料筒加热套351和机头加热套352上的转换信号输入端相连接，所述料筒加热套351和机头加热套352上的转换信号输入端分别与各自的温度指示点356相连接，；

在所述温度调节器23上设置有三个调节信号输出端，分别与显示器21、料筒加热套351和机头加热套352上的调节信号输入端相连接，所述料筒加热套351和机头加热套352上的调节信号输入端分别与各自的温度指示点356相连接；

在所述控制器24上设置有两个控制信号输出端，分别与显示器21和熔融加热器35上的控制信号输入端相连接；

在三个温度显示调节器2的显示器21上均设置有显示信号输入端，分别与三个熔融加热器35上的显示信号输出端相连接。

所述任意一个温度显示调节器2与其控制的熔融加热器35的信号传递及控制方式如下：

所述控制器24向熔融加热器35发送控制信号，控制其加热的开启或关闭状态；

所述转换器22向料筒加热套351和机头加热套352上的温度指示点356发送转换信号，通过转换器22实现对料筒加热套351和机头加热套352上不同温度指示点356之间的转换，从而分别调控各个温度指示点356的温度；

所述温度调节器23向料筒加热套351和机头加热套352上的温度指示点356发送调节信号，对各个温度指示点356的加热温度进行调控；

所述熔融加热器35、转换器22、温度调节器23和控制器24均向显示器21发送信号，所述显示器21可显示熔融加热器35、转换器22、温度调节器23和控制器24的工作状态及加热温度，从而实现对静电纺丝过程的实时监控。

在根据本实用新型的优选实施方式中，如图1所示，所述三 元复合纤维静电纺丝装置包括三个相同的纺丝部件，三个纺丝部件中的纤维原料可以相同也可以不同，可一步合成三种或三种以下不同纤维成分的多元复合纤维膜，该装置成本低、结构简单、操作简便，且控温方便，适用于多种复合纤维膜的制备。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上结合优选实施方式和范例性实例对本实用新型进行了详细说明。不过需要声明的是，这些具体实施方式仅是对本实用新型的阐述性解释，并不对本实用新型的保护范围构成任何限制。在不超出本实用新型精神和保护范围的情况下，可以对本实用新型技术内容及其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰，这些均落入本实用新型的保护范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种三元复合纤维静电纺丝装置，包括高压电源(1)、三个并联的温度显示调节器(2)、三个纺丝部件和一个接收部件，其特征在于：

所述温度显示调节器(2)包括显示器(21)、转换器(22)、温度调节器(23)和控制器(24)；

所述纺丝部件包括微量注射泵(31)、与微量注射泵(31)相连接的注射器(32)、注射料筒(34)、连通注射器(32)与注射料筒(34)的连接管(33)和套设于注射料筒(34)外部的熔融加热器(35)；

所述接收部件包括三个导向杆(41)、接收滚轮(42)和与接收滚轮(42)相连接的转速控制箱(43)；

所述高压电源(1)的正极通过正极线(11)与注射料筒(34)相连接，负极通过负极线(12)与接收滚轮(42)相连接，接收滚轮(42)通过转速控制箱(43)接地，在注射料筒(34)与接收滚轮(42)之间形成高压电场。

2.根据权利要求1所述的三元复合纤维静电纺丝装置，其特征在于，所述注射料筒(34)包括筒身(341)和与筒身(341)相连通的机头(342)，所述高压电源(1)的正极通过正极线(11)与注射料筒(34)的机头(342)相连接，负极通过负极线(12)与接收滚轮(42)相连接，接收滚轮(42)通过转速控制箱(43)接地，在注射料筒(34)的机头(342)与接收滚轮(42)之间形成高压电场。

3.根据权利要求2所述的三元复合纤维静电纺丝装置，其特征在于，所述筒身(341)和机头(342)均为金属材料制成，在筒身(341)和机头(342)之间设置有绝缘套圈(343)，所述筒身(341)通过绝缘套圈(343)与机头(342)相连通。

4.根据权利要求1至3之一所述的三元复合纤维静电纺丝 装置，其特征在于，一个纺丝部件上的注射器(32)、连接管(33)、注射料筒(34)的筒身(341)和注射料筒(34)的机头(342)呈直线顺次连通。

5.根据权利要求1所述的三元复合纤维静电纺丝装置，其特征在于，

所述熔融加热器(35)包括料筒加热套(351)和与料筒加热套(351)相连通的机头加热套(352)，料筒加热套(351)套设于筒身(341)的外部，机头加热套(352)套设于机头(342)的外部，和/或

在机头加热套(352)上设置有与机头加热套(352)相连通的绝缘管(353)，正极线(11)穿过绝缘管(353)与机头(342)相连接。

6.根据权利要求5所述的三元复合纤维静电纺丝装置，其特征在于，所述料筒加热套(351)和机头加热套(352)均包括保温层(354)和加热层(355)，所述加热层(355)设置于保温层(354)的内部，在加热层(355)上设置有温度指示点(356)。

7.根据权利要求1所述的三元复合纤维静电纺丝装置，其特征在于，

所述接收滚轮(42)在转速控制箱(43)的调控下可垂直于轴向旋转和/或平行于轴向移动，和/或

在所述导向杆(41)上设置有可沿导向杆(41)方向上下移动的导向阀(44)，从机头(342)喷出的纤维通过导向阀(44)被收集于接收滚轮(42)的表面。

8.根据权利要求7所述的三元复合纤维静电纺丝装置，其特征在于，

所述三个导向杆(41)分别设置于三个纺丝部件的机头 (342)出口外，且每个导向杆(41)均位于各自纺丝部件的筒身(341)和机头(342)所在直线上，和/或

所述三个纺丝部件的机头(342)均朝向接收滚轮(42)，每个机头(342)喷出的纤维在各自导向杆(41)的导向作用下被收集于接收滚轮(42)的表面。

9.根据权利要求5所述的三元复合纤维静电纺丝装置，其特征在于，所述三个温度显示调节器(2)分别控制三个纺丝部件的熔融加热器(35)，任意一个温度显示调节器(2)与其控制的熔融加热器(35)的连接方式包括：

在所述转换器(22)上设置有三个转换信号输出端，分别与显示器(21)、料筒加热套(351)和机头加热套(352)上的转换信号输入端相连接，所述料筒加热套(351)和机头加热套(352)上的转换信号输入端分别与各自的温度指示点(356)相连接，和/或

在所述温度调节器(23)上设置有三个调节信号输出端，分别与显示器(21)、料筒加热套(351)和机头加热套(352)上的调节信号输入端相连接，所述料筒加热套(351)和机头加热套(352)上的调节信号输入端分别与各自的温度指示点(356)相连接，和/或

在所述控制器(24)上设置有两个控制信号输出端，分别与显示器(21)和熔融加热器(35)上的控制信号输入端相连接。

10.根据权利要求9所述的三元复合纤维静电纺丝装置，其特征在于，在三个温度显示调节器(2)的显示器(21)上均设置有显示信号输入端，分别与三个熔融加热器(35)上的显示信号输出端相连接。