CN206680681U - 一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置，该装置包括有气泵、导气管、控制单元、喷头支架、导液管、供液系统、运动导轨、纺丝喷头、工作台、支撑架和过滤支撑网格。本实用新型采用喷气的方式制备纳米纤维膜过滤膜，制备过程中对环境要求低，受到的静电干扰小，可快速制备多种高效过滤膜，且利用图像处理可以实现低成本、个性化的定制；相比现有技术中的静电纺丝技术，本实用新型装置可实现纳米纤维膜的均匀沉积，不需要采用转印技术，可即时喷印使用，制备速度快，可对支撑架和过滤支撑网格重复利用，减小环境污染。本实用新型作为一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置可广泛应用于纺丝技术领域。

Description

一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置

技术领域

本实用新型涉及纺丝技术领域，尤其是一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置。

背景技术

近年来，随着民众对空气污染的日益关注，对空气净化的需求不断增大，因此市场上也出现了多种空气过滤装置，例如带静电纳米纤维空气滤芯（CN204051237）。静电纺丝技术上一种利用静电场力生产纳米纤维的技术，其原理是：在高压静电场中，带电聚合物溶液在电场力的作用下形成泰勒锥，当电场力足够大，使得带电液滴克服表面张力形成带电射流，最后在收集机构上沉积固化成纳米纤维结构。

静电纺丝方法是生产纳米纤维最为简单且成本低廉的方法，在众多领域中都有较大的运用，如过滤行业、电子、能源、催化、生物医药等领域有着广阔的应用前景。其中静电纺丝纳米纤维制备过滤膜有着过滤效率高，技术成本低，能耗低等特点。

但是采用静电纺丝技术滤芯制备过程中，由于其支撑网采用金属材料，不仅在喷印时对静电纺丝的高压电场造成干扰，而且容易因静电导致纳米纤维集中沉积于支撑网的金属线上，而非均匀沉积形成纳米纤维膜，导致过滤效果不佳；为了避免静电，对设备的使用环境有较高要求，例如对环境温湿度进行控制，因此增加了额外的成本。同时，目前用于空气净化的空气过滤膜价格高昂，且需定期更换，例如汽车的空气过滤装置，其使用频繁，更换周期短，对用户产生很大的经济压力，使得民众降低了更换过滤膜的动力，非常多的过滤膜均过期使用，达不到过滤效果的同时，也增加了病菌滋生带来的潜在威胁，此外，不断更换的过滤膜，带来了很大的环境污染问题。除此之外，功能化的、个性化的过滤膜的需求不断增加，民众根据不同的功能需求，如除尘、除菌、除有机废气等功能的需求不断增加，进而加大了对现有过滤膜的技术要求。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是：提供一种制备过程简单、可循环使用、高质量的纳米纤维过滤网的制备装置。

本实用新型所采用的技术方案是：一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置，包括有气泵、导气管、控制单元、喷头支架、导液管、供液系统、运动导轨、纺丝喷头、工作台、支撑架和过滤支撑网格，所述运动导轨包括有纵向导轨和横向导轨，所述纵向导轨上设置可纵向移动的工作台，所述工作台用于放置支撑架和过滤支撑网格，所述支撑架用于支撑过滤支撑网格，所述横向导轨设置于纵向导轨上方，所述横向导轨上安装可横向移动的纺丝喷头，所述供液系统通过导液管连接至纺丝喷头，所述纺丝喷头位于工作台上方，所述气泵通过导气管连通至纺丝喷头，所述控制单元分别连接至纵向导轨和横向导轨。

进一步，所述工作台采用绝缘材料制成。

进一步，所述支撑架和过滤支撑网格均由非导电材料制成。

进一步，还包括有用于收集支撑架和过滤支撑网格的图像数据的图像处理单元，所述控制单元还连接至图像处理单元。

进一步，所述图像处理单元与运动导轨相对静止。

进一步，所述图像处理单元固定安装于横向导轨上。

本实用新型的有益效果是：该装置采用喷气的方式制备纳米纤维膜过滤膜，制备过程中对环境要求低，受到的静电干扰小，可快速制备高效过滤膜，实现不同功能纳米纤维膜的喷印，且利用图像处理可以实现对不同支撑架和过滤支撑网格的喷印，从而能实现低成本、个性化的定制；相比现有技术中的静电纺丝技术，本实用新型装置可实现纳米纤维膜的均匀沉积，不需要采用转印技术，可即时喷印使用，制备速度快，可对支撑架和过滤支撑网格重复利用，减小环境污染。

附图说明

图1为本实用新型纳米纤维过滤网的具体结构示意图；

图2为本实用新型装置结构示意图；

图3为本实用新型装置的部分结构侧视图；

图4为本实用新型装置的部分结构主视图。

图中：1、气泵；2、控制单元；3、图像处理单元；4、横向导轨；5、纵向导轨；6、喷头支架；7、供液系统；8、纺丝喷头；9、工作台；10、支撑架和过滤支撑网格；21、导气管；22、连接图像处理单元的数据线；23、连接横向导轨的数据线；24、连接纵向导轨的数据线；25、导液管；31、支撑架；32、过滤支撑网格；33、纳米纤维。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

参照图1，本实用新型制备的一种循环使用的纳米纤维过滤网，包括有支撑架、过滤支撑网格和纳米纤维膜，所述支撑架用于支撑过滤支撑网格，所述纳米纤维膜喷印于网格上。

由于纳米纤维膜的自支撑性较差，而较厚的纳米纤维膜因空气阻力大而无法用于空气净化领域，因此用于空气净化的纳米纤维膜需要一个网格来作支撑，保证其力学性能的同时，保障其过滤性能。此外，网格支撑架可以循环使用，当作为过滤材料的核心纳米纤维膜的使用期限达到时，只需清洗掉网格上的纳米纤维膜之后，重新喷印上一层均匀的纳米纤维膜即可。

参照图2，一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置，用于制备如图1中所示的纳米纤维过滤网：包括有气泵、导气管、控制单元、喷头支架、导液管、供液系统、运动导轨、纺丝喷头、工作台、支撑架和过滤支撑网格，所述运动导轨包括有纵向导轨和横向导轨，所述纵向导轨上设置可纵向移动的工作台，所述工作台用于放置支撑架和过滤支撑网格，所述支撑架用于支撑过滤支撑网格，所述横向导轨设置于纵向导轨上方，所述横向导轨上安装可横向移动的纺丝喷头，所述供液系统通过导液管连接至纺丝喷头，所述纺丝喷头位于工作台上方，所述气泵通过导气管连通至纺丝喷头，所述控制单元分别连接至纵向导轨和横向导轨。其中供液系统中可采用不同的原材料，最后制备的纳米纤维膜也具备不同的性能，例如分别对不同的气体分子进行过滤。

现有技术中采用静电纺丝技术进行喷印，由于支撑架和过滤支撑网格由导电材料制成，不仅在喷印时对静电纺丝的高压电场造成干扰，而且容易因静电吸附导致纳米纤维集中沉积于支撑网格的金属线上，而非均匀沉积形成纳米纤维膜。因此本实用新型中采用喷气的方式使纺丝喷头喷出纳米材料，制备过程无需应用高压电场，因此即使支撑架和过滤支撑网格由导电材料制成，也不会因干扰高压电场导致制备效果不佳。

进一步作为优选的实施方式，所述工作台采用绝缘材料制成。

进一步作为优选的实施方式，所述支撑架和过滤支撑网格均由非导电材料制成。

对工作台以及支撑架和过滤支撑网格材料的选择保证制备过程中进一步排除静电干扰，避免因静电吸附导致纳米纤维集中沉积于支撑网格的金属线上，从而使纳米纤维可以均匀沉积在过滤支撑网格的网格孔隙上形成纳米纤维膜。

进一步作为优选的实施方式，还包括有用于收集支撑架和过滤支撑网格的图像数据的图像处理单元，所述控制单元还连接至图像处理单元。

进一步作为优选的实施方式，所述图像处理单元与运动导轨相对静止。所述图像处理单元与运动导轨相对静止，用于拍摄工作台上的图像，从而收集到支撑架和过滤支撑网格的图像数据。

参照图3和图4，作为本实用新型装置一具体实施例，图像处理单元固定安装与横向导轨上，不随喷头支架一起运动，当过滤支撑网格和支撑架放置于工作台上时，图像处理单元采集过滤支撑网格和支撑架的形状、大小、相对位置后，通过数据线反馈给控制单元，控制单元通过计算处理出过滤支撑网格和支撑架的形状、大小、相对位置之后，对纺丝喷头与过滤支撑网格和支撑架的相对运动轨迹进行计算，并将运动指令传输给纵向导轨和横向导轨，实现纺丝喷头对过滤支撑网格上的纳米纤维膜均匀喷印，使纳米纤维膜在过滤支撑网格上沉积，完成喷印后即可使用。当该纳米纤维过滤网达到使用期限后，对其进行清洗，将过滤支撑网格上面的纳米纤维清洗掉，之后重新将过滤支撑网格和支撑架放置于工作台上，实现对纳米纤维膜的重新喷印，达到循环使用的目的。

此外，还可进一步结合计算机程序，根据用户的规划图案和/或采集到的过滤支撑网格的位置、形状和尺寸，计算出相应的运动轨迹，将控制单元根据该运动轨迹驱动运动导轨移动，从而将纳米纺丝在过滤支撑网格上喷印成特定的图案。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置，其特征在于：包括有气泵、导气管、控制单元、喷头支架、导液管、供液系统、运动导轨、纺丝喷头、工作台、支撑架和过滤支撑网格，所述运动导轨包括有纵向导轨和横向导轨，所述纵向导轨上设置可纵向移动的工作台，所述工作台用于放置支撑架和过滤支撑网格，所述支撑架用于支撑过滤支撑网格，所述横向导轨设置于纵向导轨上方，所述横向导轨上安装可横向移动的纺丝喷头，所述供液系统通过导液管连接至纺丝喷头，所述纺丝喷头位于工作台上方，所述气泵通过导气管连通至纺丝喷头，所述控制单元分别连接至纵向导轨和横向导轨。

2.根据权利要求1所述的一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置，其特征在于：所述工作台采用绝缘材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置，其特征在于：所述支撑架和过滤支撑网格均由非导电材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置，其特征在于：还包括有用于收集支撑架和过滤支撑网格的图像数据的图像处理单元，所述控制单元还连接至图像处理单元。

5.根据权利要求4所述的一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置，其特征在于：所述图像处理单元与运动导轨相对静止。

6.根据权利要求5所述的一种循环使用的纳米纤维过滤网制备装置，其特征在于：所述图像处理单元固定安装于横向导轨上。