CN205205287U - 一种静电纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种静电纺丝装置，包括供液系统、纤维发生系统、接收系统、高压发生系统和控制系统，纤维发生系统包含1-50个平行排列的静电纺丝头，静电纺丝头由旋转轴和1-100个相互平行的同心环组成，同心环与旋转轴通过辐条相连接。本实用新型结构简单，制造成本低廉，易于维护，环装金属丝供料均匀，供液量大，适合大规模生产，在一定程度上解决了滚筒式旋转电极电场强度分布不均的问题，改善了电场的分布的均匀性和稳定性，同轴金属圆环易于密封，解决了传统无针纺装置密封性问题，防止溶剂的过度挥发，保证料液粘度的一致性，使纺丝工艺过程更加稳定。
Description
技术领域
本实用新型属于纺丝装置技术领域，具体涉及一种静电纺丝装置。
背景技术
目前，世界许多国家和地区正从事静电纺丝法制纳米纤维的研究，用静电纺丝法制得的纤维比传统的复合纺丝制得的纤维细得多，直径一般在几十纳米至1μm之间，最小直径可达1nm。随着近年来纳米技术的不断发展，静电纺丝已成为制备纳米纤维的重要方法而备受关注。静电纺丝法应用广泛，从人工合成高分子到天然高分子，凡是可溶可熔高分子均可使用静电纺丝的方法进行加工，例如聚乙烯醇、聚丙烯腈、纤维素、胶原蛋白、DNA复合体等，并可以在纺丝过程中加入抗生物质、纳米粒子等功能材料，制备出各种功能性纤维。
众所周知，传统的针式静电纺丝，产量低是制约产业化的最大技术瓶颈。为此，相关企业与科研机构均投入大量的人力物力进行研究，根据国内外研究人员在静电纺丝产业化领域的相关研究来看，目前比较适合于规模化纺丝的设计方式主要有两种：
多针方式：多针方式是单针特定方式下数量的扩展，以此达到连续生产和获得面积大、均匀性好的纤维网。多针方式的规模化静电纺丝技术以德国的FreudenburgNonowoven、美国的FinetexTechnologyInc.、eSpinTechnologies、Nanomatrix和韩国的TOPTECH等公司为代表。但是，多针最主要的问题是针头之间电场的相互干扰，不对称的电场会造成单针的射流呈现明显的偏移。虽然通过增加电场辅助装置和改变针头的布置形式，可以减小针头之间电场的相互影响，但并不能彻底避免，同时多针的设计还存在装置结构复杂，针头易堵塞、针头数量受限制、各针头的流量均匀性不易控制、供料系统复杂等问题，这些因素限制了多针式静电纺丝装置的大规模生产的应用。
无针方式：为克服针式纺丝方式的固有缺点，相关机构开始着手无针方式静电纺丝装置的研发。理论而言，要增加单位时间内静电纺丝的产量就要设法在聚合物溶液的自由表面制造尽可能多的泰勒锥，即自由表面扰动。例如国际专利W02005024101提供了一种无针静电纺丝设备。该设备包括一个部分浸泡于在聚合物溶液中的滚筒形电极(纤维发生器)，和距纤维发生器一定的距离纤维收集器(对电极)。当加载的聚合物溶液位于滚筒电极和纤维收集器形成的电场中，并且电场足以强到使滚筒表面的液体形成泰勒锥时，滚筒的表面就可以纺出纳米纤维。由于电场在滚筒中间部分的强度远远小于滚筒两端，制备的纳米纤维细度很不均匀。迪肯大学林童教授的国际专利WO2010/043002和发明人为赵晓利的国内专利201020650021.5，用弹簧和螺旋叶片代替了滚筒，在某种程度上解决了滚筒式旋转电极电场强度分布不均的问题，改善了电场的分布的均匀性和稳定性，提高了单位长度纺丝电极的纺丝效率，提高了纤维直径分布的质量。但无论是弹簧状螺旋还是螺旋叶片都是一个连续的旋转的装置，这种装置固有的特征导致没有合适的方法对体系进行封闭，对于有机溶剂体系而言，纺丝过程中开放的料液体系会造成溶剂的过度挥发，从而难以保证料液粘度的一致性，影响纺丝工艺的稳定性。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的静电纺丝装置。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种静电纺丝装置，包括供液系统100、纤维发生系统200、接收系统300、高压发生系统400和控制系统500，所述纤维发生系统200包含1-50个平行排列的静电纺丝头210，所述静电纺丝头210由旋转轴211和1-100个相互平行的同心环212组成，所述同心环212与所述旋转轴211通过辐条213相连接。
进一步地，所述辐条213为3根。
进一步地，所述同心环212的圆环半径Φ为5-1000mm。
进一步地，2个或2个以上平行排列的所述静电纺丝头210的轴间距为2Φ～20Φ。
进一步地，所述同心环212由粗细均匀的丝首尾相接构成，所述丝的直径为0.1-5mm。
进一步地，构成每个所述静电纺丝头210的所述同心环212之间的间距一致，间距范围为10-200mm。
本实用新型提供的静电纺丝装置，具有如下增益效果：1)装置结构简单，制造成本低廉，易于维护；2)环装金属丝供料均匀，供液量大，适合大规模生产；3)在一定程度上解决了滚筒式旋转电极电场强度分布不均的问题，改善了电场的分布的均匀性和稳定性；4)同轴金属圆环易于密封，解决了传统无针纺装置密封性问题，防止溶剂的过度挥发，保证料液粘度的一致性，使纺丝工艺过程更加稳定，可以很好地满足实际应用的需要。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为静电纺丝头的结构示意图；
图3为实施例1的平行排列的多个静电纺丝头的示意图；
图4为实施例2的平行排列的多个静电纺丝头的示意图；
图中，100-供液系统；200-纤维发生系统；210-静电纺丝头；211-旋转轴；212-同心环；213-辐条；300-接收系统；400-高压发生系统；500-控制系统。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1和图2所示，一种静电纺丝装置，包括供液系统100、纤维发生系统200、接收系统300、高压发生系统400和控制系统500；纤维发生系统200包含1-50个平行排列的静电纺丝头210，静电纺丝头210的数目优选为4个，其排列方式为相间排列，如图3所示；静电纺丝头210由旋转轴211和1-100个相互平行的同心环212组成，同心环212的数目优选为20个；同心环212直径为100mm，相邻两个同心环212之间的间距为40mm，同心环212由直径0.5mm的2209号不锈钢丝首尾相接而成；同心环212与旋转轴211通过三根辐条213相连接，辐条213为直径1mm的316号不锈钢丝。在实际操作过程中，同心环212在旋转轴211的作用下旋转并从供液系统100的料液槽中沾取料液，料液在静电场作用下在同心环212顶端形成泰勒锥纺丝。
实施例2
如图1和图2所示，一种静电纺丝装置，包括供液系统100、纤维发生系统200、接收系统300、高压发生系统400和控制系统500；纤维发生系统200包含1-50个平行排列的静电纺丝头210，静电纺丝头210的数目优选为4个，其排列方式为平行排列，如图4所示；静电纺丝头210由旋转轴211和1-100个相互平行的同心环212组成，同心环212的数目优选为20个；同心环212直径为100mm，相邻两个同心环212之间的间距为40mm，同心环212由直径0.5mm的2209号不锈钢丝首尾相接而成；同心环212与旋转轴211通过三根辐条213相连接，辐条213为直径1mm的316号不锈钢丝。在实际操作过程中，同心环212在旋转轴211的作用下旋转并从供液系统100的料液槽中沾取料液，料液在静电场作用下在同心环212顶端形成泰勒锥纺丝。
本实用新型提供的静电纺丝装置，具有如下增益效果：1)装置结构简单，制造成本低廉，易于维护；2)环装金属丝供料均匀，供液量大，适合大规模生产；3)在一定程度上解决了滚筒式旋转电极电场强度分布不均的问题，改善了电场的分布的均匀性和稳定性；4)同轴金属圆环易于密封，解决了传统无针纺装置密封性问题，防止溶剂的过度挥发，保证料液粘度的一致性，使纺丝工艺过程更加稳定，可以很好地满足实际应用的需要。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种静电纺丝装置，包括供液系统(100)、纤维发生系统(200)、接收系统(300)、高压发生系统(400)和控制系统(500)，其特征在于，所述纤维发生系统(200)包含1-50个平行排列的静电纺丝头(210)，所述静电纺丝头(210)由旋转轴(211)和1-100个相互平行的同心环(212)组成，所述同心环(212)与所述旋转轴(211)通过辐条(213)相连接。
2.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于，所述辐条(213)为3根。
3.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于，所述同心环(212)的圆环半径Φ为5-1000mm。
4.根据权利要求3所述的静电纺丝装置，其特征在于，2个或2个以上平行排列的所述静电纺丝头(210)的轴间距为2Φ～20Φ。
5.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于，所述同心环(212)由粗细均匀的丝首尾相接构成，所述丝的直径为0.1-5mm。
6.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于，构成每个所述静电纺丝头(210)的所述同心环(212)之间的间距一致，间距范围为10-200mm。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108532004A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-14 | 苏州大学 | 一种摩天轮式气泡针纺装置 |
| CN112430858A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-02 | 青岛大学 | 一种静电纺丝设备 |
| CN112442742A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-05 | 山东黄河三角洲纺织科技研究院有限公司 | 一种旋转式无针纺丝装置 |
| CN115110159A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-09-27 | 青岛大学 | 一种滑轮电极静电纺丝方法与装置 |
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2015
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