CN205329217U - 一种流量受控型上纺式熔体静电纺丝机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流量受控型上纺式熔体静电纺丝机，属于静电纺丝领域和机械领域，它包括静电发生器、流量受控型熔体静电纺丝装置和往复回旋接收装置。流量受控型熔体静电纺丝装置主要包括装置底座、料筒、柱塞杆、喷丝盘、料筒底盘、加热元件、温度传感器、温控仪，以及导轨架、推进滑块、丝杠轴、导轨、联轴器和电机，往复回旋接收装置主要包括电机、驱动皮带轮、从动皮带轮、皮带、轴承、空心轴、往复杆、往复轨道、收集板、电机架、收集板支架、装置架、调高柱，以及导轨架、推进滑块、丝杠轴、导轨、联轴器和电机。本实用新型能够实现熔体静电纺丝的流量可控、向上收集、制备厚度均匀的纤维膜。

Description

一种流量受控型上纺式熔体静电纺丝机

技术领域

本实用新型涉及一种流量受控型上纺式熔体静电纺丝机，属于静电纺丝领域和机械领域。

背景技术

熔体静电纺丝是利用静电力对熔融聚合物射流产生的牵伸作用制备微纳米纤维的方法。由于熔体静电纺丝不使用溶剂，并且对聚合物的导电性要求不高，所以纺丝成本以及对环境的污染也大大降低，而适用于熔体静电纺丝的聚合物种类较多。然而，传统的熔体静电纺丝，得到的纤维在重力和电场力的共同作用下很难达到纳米尺度。利用收集板在喷丝盘上方的向上熔体静电纺丝技术，电场力和重力能够对聚合物射流进行充分的拉伸，从而得到纳米尺度的纤维。

在传统的静电纺丝技术中，收集板的位置往往是固定不动的，不利于纤维均匀分布在收集板上，而采用往复移动的旋转收集装置，能够克服这一缺陷。

发明内容

本实用新型提出了流量受控型上纺式熔体静电纺丝机。包括静电发生器、流量受控型熔体静电纺丝装置和往复回旋接收装置。流量受控型熔体静电纺丝装置主要包括装置底座、料筒、柱塞杆、喷丝盘、料筒底盘、加热元件、温度传感器、温控仪，以及导轨架、推进滑块、丝杠轴、导轨、联轴器和电机，其中，料筒外周安装有加热元件，温度传感器插入料筒的侧壁测量温度，并将温度反馈给温控仪，温控仪根据设定温度及温度传感器的反馈，控制加热元件对料筒进行加热；喷丝盘通过螺钉安装在料筒顶部，喷丝盘的喷嘴外周设置了一圈或几圈尖齿槽，能够有效的阻碍由喷嘴溢出的熔融聚合物流到加热元件上，并且增加静电纺丝中泰勒锥的数量，从而增加了纤维的产量；料筒竖直放置，与料筒底盘一起用螺栓固定在装置底座上，装置底座由非导电、耐高温材料制成，柱塞杆穿过料筒底盘安装在料筒内腔，在竖直方向能够上下运动，柱塞杆的下端与推进滑块接触，推进滑块安装在丝杠轴上并且沿着导轨做竖直方向的移动，丝杠轴和导轨安装在导轨架上，导轨架固定在装置底座的下部，丝杠轴的下端与电机通过联轴器相连。

本实用新型提出了一种流量受控型上纺式熔体静电纺丝机。其中，往复回旋接收装置主要包括电机、驱动皮带轮、从动皮带轮、皮带、轴承、空心轴、往复杆、往复轨道、收集板、电机架、收集板支架、装置架、调高柱，以及导轨架、推进滑块、丝杠轴、导轨、联轴器和电机，回旋接收装置由电机通过皮带传动或齿轮传动提供旋转动力，接收装置的旋转速度由电机的转速进行调整，从动皮带轮与空心轴以及轴承连接，空心轴与轴承内圈采用过盈配合，空心轴下端用螺栓固定在收集板支架上，轴承安装在往复杆上，往复杆为截面是长方形的长杆，左右两端置入装置架上部的往复轨道通孔内，从动皮带轮与驱动皮带轮通过皮带连接，驱动皮带轮安装在电机上，电机通过电机架由螺栓安装在往复杆上方，收集板固定在收集板支架下部，往复杆与推进滑块相连接，推进滑块安装在丝杠轴上并且沿着导轨方向与往复杆一起做往复平动，速度由导轨架上的电机控制，丝杠轴和导轨安装在导轨架上，导轨架固定在装置架的上部，丝杠轴的右端与电机通过联轴器相连，装置架与调高柱为一体化结构，调高柱置于装置底座的预设孔内，通过调高旋钮能够调整喷嘴与收集板之间的距离。从动皮带轮、空心轴、往复杆、装置架以及收集板支架由非导电材料制成。静电发生器的正高压端穿过所述空心轴连接到收集板，负端接地，在与空心轴下部相对应的收集板上部的区域，设置带凹槽的柱状凸台，其作用在于，紧密的将收集板固定在收集板支架下部，且便于连接静电发生器的正高压端，往复回旋接收装置沿空心轴水平旋转时，不影响静电发生器的正高压端与收集板之间的连接。本实用新型在不启用所述温控仪时，能够在常温状态下进行溶液静电纺丝。

本实用新型提出了一种流量受控型上纺式熔体静电纺丝机。与熔体静电纺丝相比，本实用新型有两个优点：一、能够实现收集板在喷丝盘上方的熔体静电纺丝技术；二、能够实现纤维均匀分布的制膜技术。

附图说明

图1是一种流量受控型上纺式熔体静电纺丝机的结构示意图

图中：101-静电发生器；102-正高压端；201-从动皮带轮；202-皮带；203-往复杆；204-往复轨道；205-轴承；206-螺栓；207-空心轴；208-柱状凸台；209-收集板支架；210-收集板；211-螺栓；212-电机架；213-电机；214-驱动皮带轮；215-推进滑块；216-导轨；217-丝杠轴；218-联轴器；219-导轨架；220-螺栓；221-电机；301-温控仪；302-温度传感器；303-加热元件；304-料筒；305-螺栓；306-料筒底盘；307-柱塞杆；308-推进滑块；309-联轴器；310-喷嘴；311-尖齿槽；312-喷丝盘；313-螺钉；314-导轨；315-丝杠轴；316-电机；317-导轨架；318-螺栓；319-装置架；320-调高柱；321-调高旋钮；322-装置底座；401-接地线。

具体实施方式

以下将参照附图对本实用新型作进一步的详细阐述。本领域的技术人员应理解，在此描述的实施例仅为示例，可以设想能够实现相同作用的其它特征，附图所绘制的特征可根据具体情况进行缩小或放大，另外，实施例中涉及的连接方式，其连接件的数量以及型号可根据具体情况而变化。

本实用新型提供一种流量受控型上纺式熔体静电纺丝机，如图1所示，所述流量受控型上纺式熔体静电纺丝机包括静电发生器101、流量受控型熔体静电纺丝装置和往复回旋接收装置。流量受控型熔体静电纺丝装置主要包括装置底座322、料筒304、柱塞杆307、喷丝盘312、料筒底盘306、加热元件303、温度传感器302、温控仪301，以及导轨架317、推进滑块308、丝杠轴315、导轨317、联轴器309和电机316，其中，料筒304外周安装有加热元件303，温度传感器302插入料筒304的侧壁测量温度，并将温度反馈给温控仪301，温控仪301根据设定温度及温度传感器302的反馈，控制加热元件303对料筒304进行加热；喷丝盘312通过螺钉313安装在料筒304顶部，喷丝盘312的喷嘴310外周设置了一圈或几圈尖齿槽311，能够有效的阻碍由喷嘴310溢出的熔融聚合物流到加热元件303上，并且能够增加静电纺丝过程中泰勒锥的数量，从而增加了纤维的产量；料筒304竖直放置，与料筒底盘306一起用螺栓305固定在装置底座322上，柱塞杆307穿过料筒底盘306安装在料筒304内腔，在竖直方向能够上下运动，柱塞杆307的下端与推进滑块308接触，推进滑块308安装在丝杠轴315上并且沿着导轨314做竖直方向的移动，丝杠轴315和导轨314安装在导轨架317上，导轨架317通过螺栓318固定在装置底座322的下部，丝杠轴315的下端与电机316通过联轴器309相连。往复回旋接收装置，主要组成部分包括电机213、驱动皮带轮214、从动皮带轮201、皮带202、轴承205、空心轴207、往复杆203、往复轨道204、收集板210、电机架212、收集板支架209、装置架319、调高柱320，以及导轨架219、推进滑块215、丝杠轴217、导轨216、联轴器218和电机221，从动皮带轮201与空心轴207以及轴承205连接，空心轴207与轴承205内圈采用过盈配合，空心轴207下端用螺栓206固定在收集板支架209上，轴承205安装在往复杆203上，往复杆203为截面是长方形的长杆，左右两端置入装置架319上部的往复轨道204通孔内，从动皮带轮201与驱动皮带轮214通过皮带202连接，驱动皮带轮214安装在电机213上，电机213通过电机架212由螺栓211安装在往复杆203上方，收集板210固定在收集板支架209下部，往复杆203与推进滑块215相连接，推进滑块215安装在丝杠轴217上并且沿着导轨216方向与往复杆203一起做往复式平动，丝杠轴217和导轨216安装在导轨架219上，导轨架219固定在装置架319的上部，丝杠轴217的右端与电机221通过联轴器218相连，装置架319与调高柱320为一体化结构，调高柱320置于装置底座322的预设孔内，通过调高旋钮321进行纺丝高度的调节。静电发生器101的正高压端102穿过所述空心轴207连接到收集板210，负端接地，在与空心轴207下部相对应的收集板210上部的区域，设置带凹槽的柱状凸台208，其作用在于，紧密的将收集板210固定在收集板支架209下部，且便于连接静电发生器101的正高压端102，往复回旋接收装置沿空心轴水平旋转时，不影响静电发生器101的正高压端102与收集板210之间的连接。

具体安装步骤为，对于流量受控型熔体静电纺丝装置，将加热元件303套在料筒304外周，温度传感器302穿过加热元件303插入料筒304侧壁预设的开孔处，分别把加热元件303与温度传感器302连接到温控仪301；将料筒304竖直放置在装置底座322预设的开孔处，柱塞杆307按图1所示的方向插入料筒304内，安装料筒底盘306，用螺栓305将料筒304、料筒底盘306与装置底座322固定在一起，喷丝盘312在加料后再进行固定；将推进滑块308嵌在导轨架317的导轨314上，丝杠轴315穿过推进滑块308并安装在导轨架317上，丝杠轴315的下端通过联轴器309与电机316相连，通过螺栓318将导轨架317固定在装置底座322的下部，温控仪301、料筒底盘306、导轨架317与接地线401连接。往复回旋接收装置，收集板210通过柱状凸台208固定在收集板支架209的下表面，收集板支架209上部与空心轴207下部通过螺栓206紧密连接，空心轴207穿过固定在往复杆203上的轴承205内孔，与从动皮带轮201通过螺纹紧密连接；将电机架212通过螺栓211安装在往复杆203上，把安装有驱动皮带轮214的电机213固定在电机架212上，通过皮带202连接驱动皮带轮214与从动皮带轮201，将往复杆203的两端置入装置架319的往复轨道204内，并与推进滑块215连接，并将推进滑块215嵌在导轨架219的导轨216上，丝杠轴217穿过推进滑块215并安装在导轨架219上，丝杠轴217的右端通过联轴器218与电机221相连，通过螺栓220将导轨架219固定在装置架319的上部，将装置架319下部的调高柱320置入装置底座322的预设孔内，由调高旋钮321拧紧。静电发生器101，将静电发生器101的正高压端102穿过空心轴207的中心，放置在收集板210上部的柱状凸台208的凹槽内，并且将负端接地。

具体制备纳米纤维的操作步骤为：在制备工作开始前，通过调高旋钮321调节纺丝距离，开启温控仪301并设定纺丝温度，当料筒304温度稳定在所设定的温度时，通过料筒304的上部加入聚合物，并且盖上喷丝盘312，用螺钉313固定在料筒304上。当聚合物充分熔融后，调整往复回旋接收装置与喷嘴310之间的距离，依次开启往复回旋接收装置的电机213、电机221和静电发生器101，并调整到所需电压，开启流量控制装置的电机316，使熔融的聚合物在柱塞杆307的作用下缓慢的流出，并形成泰勒锥，在电场力与相反的重力的联合作用下，通过往复回旋运动的收集板210，制备均匀的纳米纤维膜。

纤维制备工作结束时，依次关闭静电发生器101、温控仪301、往复回旋接收装置的电机221和电机213以及流量控制装置的电机316，并且将收集板210上纤维膜收集起来。每次使用完毕都必须将流量受控型熔体静电纺丝装置的料筒304、喷丝盘312和柱塞杆307及时拆卸并清理干净。

Claims (7)

1.一种流量受控型上纺式熔体静电纺丝机，其特征在于，包括静电发生器、流量受控型熔体静电纺丝装置和往复回旋接收装置，所述流量受控型熔体静电纺丝装置主要包括装置底座、料筒、柱塞杆、喷丝盘、料筒底盘、加热元件、温度传感器、温控仪，以及导轨架、推进滑块、丝杠轴、导轨、联轴器和电机，其中，所述料筒外周安装有加热元件，所述温度传感器插入料筒的侧壁测量温度，并将温度反馈给温控仪，所述温控仪根据设定温度及温度传感器的反馈，控制加热元件对料筒进行加热，所述喷丝盘安装在料筒顶部，所述料筒竖直固定在装置底座上，并由料筒底盘固定，所述柱塞杆安装在料筒内腔，在竖直方向能够上下运动，柱塞杆的下端与所述推进滑块接触，所述推进滑块安装在所述丝杠轴上并且沿着所述导轨做竖直方向的移动，所述丝杠轴和所述导轨安装在所述导轨架上，所述导轨架固定在装置底座的下部，所述丝杠轴的下端与所述电机通过所述联轴器相连。

2.根据权利要求1所述的流量受控型上纺式熔体静电纺丝机，所述流量受控型上纺式熔体静电纺丝机进一步包括：往复回旋接收装置，主要包括电机、驱动皮带轮、从动皮带轮、皮带、轴承、空心轴、往复杆、往复轨道、收集板、电机架、收集板支架、装置架、调高柱，以及导轨架、推进滑块、丝杠轴、导轨、联轴器和电机，所述从动皮带轮与所述空心轴以及所述轴承连接，空心轴下端固定在所述收集板支架上，轴承安装在所述往复杆上，往复杆为截面是长方形的长杆，左右两端置入所述装置架上部的往复轨道的通孔内，从动皮带轮与驱动皮带轮通过皮带连接，驱动皮带轮安装在所述电机上，所述电机通过所述电机架安装在往复杆上方，收集板固定在收集板支架下部，往复杆与所述推进滑块相连接，所述推进滑块安装在所述丝杠轴上并且沿着所述导轨方向与往复杆一起做往复平动，所述丝杠轴和所述导轨安装在所述导轨架上，所述导轨架固定在装置架的上部，所述丝杠轴的右端与所述电机通过所述联轴器相连，所述装置架与所述调高柱为一体化结构，调高柱置于所述装置底座的预设孔内；静电发生器，所述静电发生器的正高压端穿过所述空心轴连接到收集板，负端接地。

3.根据权利要求1所述的流量受控型上纺式熔体静电纺丝机，其中，所述喷丝盘的喷嘴外周设置了尖齿槽，数量为一圈或几圈。

4.根据权利要求2所述的流量受控型上纺式熔体静电纺丝机，其中，所述装置底座由非导电、耐高温材料制成，所述从动皮带轮、所述空心轴、所述往复杆、所述装置架以及所述收集板支架由非导电材料制成。

5.根据权利要求2所述的流量受控型上纺式熔体静电纺丝机，其中，能够实现所述收集板支架在平面内旋转的装置，是皮带传动或齿轮传动。

6.根据权利要求2所述的流量受控型上纺式熔体静电纺丝机，其中，在不启用所述温控仪时，能够在常温状态下进行溶液静电纺丝。

7.根据权利要求2所述的流量受控型上纺式熔体静电纺丝机，其中，所述往复杆的往复行进速度由所述导轨架上的电机进行调整，所述接收装置的旋转速度由所述电机架上的电机进行调整。