CN206256198U - 一种制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，该纺丝装置中采用漏斗式喷嘴，通过调节气泵大小使得喷嘴向上高速喷薄出伞状纳米纤维，纳米纤维是开放式向上喷发，具有生产效率高，纺丝效果好的优点，接收装置为多组平行电极组成的旋转格栅装置，高速旋转的接收装置可以对高速喷薄而出的纤维起到拉伸作用，增加有序性的效果，最终成功收集最理想的平行丝素纳米纤维，以满足工业需求。

Description

一种制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置

技术领域

本实用新型属于喷气纺丝装置的设计技术领域，具体涉及一种制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置。

背景技术

利用静电纺丝技术制备的纳米纤维所构成的膜具有三维多孔结构，因为其具有比表面积大且孔隙率高等特性，在组织工程支架及生物医用材料领域有广泛应用。其中，桑蚕丝素蛋白是一种天然的高分子材料，具有良好的生物相容性、氧气和水蒸气渗透性、生物可降解性并且在体内有最小的炎症反应等优点，所以被视为理想的生物材料。关于丝素蛋白应用于生物材料、医学等领域的研究已经成为当今世界科学家集力攻关的重要课题。目前为止，丝素蛋白主要依靠静电纺丝技术产生，但在纺丝过程中，因丝素浓度过大，经常发生针头堵塞，纺丝效率极其低下等问题。平行丝素纤维更因为具有良好的生物相容性，细胞可以沿着纤维方向大量生长，广泛应用于实验研究，生物医药等领域，从而具有广阔的应用前景。因为平行丝素纤维有着较大需求，现有装置几乎不可能有效制造出大量有序的丝素纳米纤维。

有鉴于此，有必要提出一种新型的纺丝装置，以用于高效率制备有序丝素纳米纤维，且在纤维成型过程中进一步的加强丝素纤维的平行效果，最终成功收集最理想的平行丝素纳米纤维，以满足工业需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，通过采用漏斗式喷嘴向上高速喷薄出纳米纤维，提高纳米纤维的制备效率，同时结合高速运转的格栅装置对纳米纤维进行拉伸收集，以增加纳米纤维的有序性，最终成功收集最理想的平行丝素纳米纤维，以满足工业需求。

根据本实用新型的目的提出的一种制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，包括纺丝装置以及位于所述纺丝装置正上方的接收装置，

所述纺丝装置包括一喷管，所述喷管通过导线连接电源，所述喷管内部设有纺丝液与一漏斗式喷嘴，所述漏斗式喷嘴浸没于纺丝液内，所述漏斗式喷嘴通过导气管与一气泵连接；通电后，漏斗式喷嘴向上喷出气流吹出伞状纤维；

所述接收装置为多组平行电极组成的旋转格栅装置，所述格栅装置转动设置形成一收集滚筒，纤维沉积于所述格栅装置的外周上。

优选的：所述接收装置通过一驱动机构驱动，所述接收装置转速为0-1600r/min，且转速可调。

优选的：所述接收装置垂直设置于喷管的正上方，且所述接收装置距离所述喷管的高度可调。

优选的：所述接收装置通过一电机驱动，所述电机设置于一机架上，并可沿所述机架垂直上下滑动，所述机架上还设置有一定位电机位置的锁止机构。

优选的：所述漏斗式喷嘴设置于所述喷管中心位置处，与所述喷管共轴心。

优选的：所述纺丝装置还包括防止喷管喷出射流发散的限位部件，所述限位部件设置于所述喷管与接收装置之间，且所述限位部件相对喷管的轴向位置可调。

优选的：所述限位部件为一金属圆环，所述金属圆环连接电源，通电后，所述金属圆环内部形成一电场，所述喷管喷出的射流在该电场作用下向中心侧收拢，垂直向上运动，形成平行丝素纤维。

与现有技术相比，本实用新型公开的制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置的优点是：

该纺丝装置中采用漏斗式喷嘴，通过调节气泵大小使得喷嘴向上高速喷薄出伞状纳米纤维，纳米纤维是开放式向上喷发，具有生产效率高，纺丝效果好的优点，大大改善了运用静电纺丝技术制备丝素纤维效率低下的缺陷，为丝素纤维的有序大量收集创造了良好条件。

接收装置为多组平行电极组成的旋转格栅装置，格栅装置最高转速可达1600r/min，高速旋转的接收装置可以对高速喷薄而出的纤维起到拉伸作用，增加有序性的效果，最终成功收集最理想的平行丝素纳米纤维，以满足工业需求。

此外，通过在纺丝装置与接收装置之间放置金属圆环，具有收敛纤维的作用，使喷出的伞状纤维在向上运动过程中收敛射流，使喷薄而出的纤维在电场的作用下迅速聚拢，垂直向上运动，从而有效减少了运动路径，纤维在向上运动的过程中进一步加强了丝素纤维的平行效果。与接收装置间实现优势互补。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的喷气纺丝装置的结构示意图。

图2为接收装置驱动机构的示意图。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：

1、纺丝装置 2、接收装置

11、喷管 12、漏斗式喷嘴 13、导气管 14、气泵 15、电源 16、金属圆环 21、电机22、机架 23、锁止机构 24、底座

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有的丝素蛋白主要依靠静电纺丝技术产生，纺丝效率极其低下，无法有效制造出大量有序的丝素纳米纤维。

本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，通过采用漏斗式喷嘴向上高速喷薄出纳米纤维，提高纳米纤维的制备效率，同时结合高速运转的格栅装置对纳米纤维进行拉伸收集，以增加纳米纤维的有序性，最终成功收集最理想的平行丝素纳米纤维，以满足工业需求。

下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，一种制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，包括纺丝装置1以及位于纺丝装置正上方的接收装置2，纺丝装置1包括一喷管11，喷管11通过导线连接电源15，喷管11内部设有纺丝液与一漏斗式喷嘴12，漏斗式喷嘴12浸没于纺丝液内，漏斗式喷嘴通过导气管13与一气泵14连接；通电后，漏斗式喷嘴向上喷出气流吹出伞状纤维。

由于该喷嘴为漏斗式结构，喷嘴上端开口较底部小，通过调节气泵大小使得气流在喷嘴内部进一步压缩，在喷嘴出口处释放，使得喷嘴向上高速喷薄出伞状纳米纤维，纳米纤维是开放式向上喷发，具有生产效率高，纺丝效果好的优点，大大改善了运用静电纺丝技术制备丝素纤维效率低下的缺陷，为丝素纤维的有序大量收集创造了良好条件。

接收装置为多组平行电极组成的旋转格栅装置，格栅装置转动设置形成一收集滚筒，纤维沉积于格栅装置的外周上。接收装置通过一驱动机构驱动，接收装置转速为0-1600r/min，且转速可调。该接收装置最高转速可达1600r/min，高速旋转的接收装置可以对高速喷薄而出的纤维起到拉伸，增加有序性的效果，最终成功收集最理想的平行丝素纳米纤维，以满足工业需求。

传统技术中的静电纺丝技术与气泡纺丝技术均无法成行平行丝素纳米纤维，而本申请通过采用漏斗式结构的喷嘴结合高速旋转的格栅装置能够制备出平行丝素纳米纤维，而且纤维是向上喷薄而出，效率较高，成型量大。其中接收装置的转速可在0-1600r/min范围内调节，通常可选择300r/min，具体根据使用需要设定，在此不做限制。

该接收装置垂直设置于喷管的正上方，且接收装置距离喷管的高度可调。接收装置可根据需要随意调节，便于探索传统纺丝的最优参数，改变了传统静电纺丝技术只是平行接收纳米纤维的缺陷，短时间内快速接收能够避免重力对纤维运动路径的影响。

传统静电纺丝技术中由于纤维数量很少，且在纤维由针孔运动至接收装置的过程中，纤维受重力影响很大，弯曲纤维运动路径，导致收集到的纤维数量少，而且平行程度差。本实用新型中纤维产生的最大动力是高速喷出的气流，纤维喷出后，能够克服重力对纤维的影响，大量高速喷薄而出的纤维经的接收装置高速旋转拉伸，能够得到意想不到的效果。这些是现有技术及现有装置做不到的。

如图2所示，接收装置通过一电机21驱动，电机设置于一机架22上，并可沿机架垂直上下滑动，机架上还设置有一定位电机位置的锁止机构23。通过松紧锁止机构可调节电机在机架上的上下位置，实现不同高度收集纤维的目的。电机的转速可根据需要调节，以满足纤维收集的需求。

优选的，漏斗式喷嘴设置于喷管中心位置处，与喷管共轴心，同时接收装置设置于喷管的正上方，保证纤维收集的有效性及平行度。

此外，纺丝装置还包括防止喷管喷出射流发散的限位部件，限位部件设置于喷管11与接收装置2之间，且限位部件相对喷管的轴向位置可调。

该限位部件为一金属圆环16，通常采用铜质圆环，铜质圆环连接电源，通电后，铜质圆环内部形成一电场，喷管喷出的射流在该电场作用下向中心侧收拢，垂直向上运动，形成平行丝素纤维。

漏斗式喷嘴通过导气管与气泵连接，通过调节气流大小，可以随意控制纤维的喷射范围。通过配合该铜质圆环，对纤维的走向进一步进行导向限位。同时结合上述结构形式的接收装置进行拉伸等共同作用下，最终收集到最理想的纤维。

本实用新型的工作原理如下：

调节气泵大小使漏斗式喷嘴向上喷出高速气流，与此同时接通高压电源，调节电压大小，使纺丝液带电，并在喷管的顶部形成气泡，结合高速气流破碎气泡并吹出伞状纤维，之后纤维经过金属圆环进一步收敛，最终沉积在高速旋转的接收装置上。

本实用新型公开了一种制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，该纺丝装置中采用漏斗式喷嘴，通过调节气泵大小使得喷嘴向上高速喷薄出伞状纳米纤维，纳米纤维是开放式向上喷发，具有生产效率高，纺丝效果好的优点，大大改善了运用静电纺丝技术制备丝素纤维效率低下的缺陷，为丝素纤维的有序大量收集创造了良好条件。

接收装置为多组平行电极组成的旋转格栅装置，格栅装置最高转速可达1600r/min，高速旋转的接收装置可以对高速喷薄而出的纤维起到拉伸作用，增加有序性的效果，最终成功收集最理想的平行丝素纳米纤维，以满足工业需求。

此外，通过在纺丝装置与接收装置之间放置金属圆环，具有收敛纤维的作用，使喷出的伞状纤维在向上运动过程中收敛射流，使喷薄而出的纤维在电场的作用下迅速聚拢，垂直向上运动，从而有效减少了运动路径，纤维在向上运动的过程中进一步加强了丝素纤维的平行效果。与接收装置间实现优势互补。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，包括纺丝装置以及位于所述纺丝装置正上方的接收装置，其特征在于：

所述纺丝装置包括一喷管，所述喷管通过导线连接电源，所述喷管内部设有纺丝液与一漏斗式喷嘴，所述漏斗式喷嘴浸没于纺丝液内，所述漏斗式喷嘴通过导气管与一气泵连接；通电后，漏斗式喷嘴向上喷出气流吹出伞状纤维；

所述接收装置为多组平行电极组成的旋转格栅装置，所述格栅装置转动设置形成一收集滚筒，纤维沉积于所述格栅装置的外周上。

2.根据权利要求1所述的制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述接收装置通过一驱动机构驱动，所述接收装置转速为0-1600r/min。

3.根据权利要求1所述的制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述接收装置垂直设置于喷管的正上方，且所述接收装置距离所述喷管的高度可调。

4.根据权利要求3所述的制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述接收装置通过一电机驱动，所述电机设置于一机架上，并可沿所述机架垂直上下滑动，所述机架上还设置有一定位电机位置的锁止机构。

5.根据权利要求1所述的制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述漏斗式喷嘴设置于所述喷管中心位置处，与所述喷管共轴心。

6.根据权利要求1所述的制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述纺丝装置还包括防止喷管喷出射流发散的限位部件，所述限位部件设置于所述喷管与接收装置之间，且所述限位部件相对喷管的轴向位置可调。

7.根据权利要求6所述的制取平行丝素纤维的漏斗式喷气纺丝装置，其特征在于：所述限位部件为一金属圆环，所述金属圆环连接电源，通电后，所述金属圆环内部形成一电场，所述喷管喷出的射流在该电场作用下向中心侧收拢，垂直向上运动，形成平行丝素纤维。