CN207933564U - 一种无针静电纺丝机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无针静电纺丝机，属于静电纺丝技术领域。一种无针静电纺丝机，其特征在于：包括箱体和安装在其内部的高压发生装置、射流发生装置、纤维收集装置、辅助装置、控制装置；其中高压发生装置包括正负两台高压静电发生器，正高压静电发生器安装在箱体下方，与射流发生装置相连，负高压静电发生器安装在箱体顶端与纤维收集装置相连；辅助装置设置在负高压静电发生器下方；纤维收集装置位于辅助装置下方，由伸缩架带动支撑板和基布上下移动以调节与射流发生装置的相对距离；在纤维收集装置下方设置一个以上射流发生装置；控制装置与上述其他装置相连，控制其运作。本实用新型降低了静电纺丝时的电压要求，能大幅提高纳米纤维制备效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种纤维发生器，尤其涉及一种无针静电纺丝机。
背景技术
静电纺丝是近十几年来被广泛研究开发和使用的制备纳米纤维的一种新技术，具有操作工艺简单以及较广泛的适用性等特点，具体原理是将制备好的聚合物复合溶液形成射流，在高压电场的拉伸作用以及射流内部电荷的排斥作用下，射流被细化后发生劈裂，最终形成纳米纤维并沉积在收集装置上。
目前使用的静电纺丝技术主要有两种，一是针式静电纺丝技术，通过针头中的喷丝嘴将溶液喷出形成射流，其缺点是单针头纺丝效率低，增加针头的个数虽然可以提高纺丝产量，但针头间距的限制会造成设备体积庞大，电场分布不均匀，纤维不能连续生产等问题，而且纺丝针头易堵塞，不易清洗；二是无针静电纺丝技术，使射流在自由液体表面自发形成，无需毛细作用力影响，使其产量得到极大提高，从而实现纤维批量化生产，但耗电量较大，且代替针头的纤维发生器会对纺丝区域的电压和电场分布造成一定的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种无针静电纺丝机，以解决现有技术中无针纺丝技术耗电量大，电场分布不均匀，供料不均匀、纤维成型均匀性差等问题。
技术方案：
一种无针静电纺丝机，其特征在于：包括箱体和安装在其内部的高压发生装置、射流发生装置、纤维收集装置、辅助装置、控制装置；其中高压发生装置包括正负两台高压静电发生器，正高压静电发生器安装在箱体下方，与射流发生装置相连，负高压静电发生器安装在箱体顶端，与纤维收集装置相连；辅助装置设置在负高压静电发生器下方；纤维收集装置位于辅助装置下方，包括伸缩架、支撑板、卷取装置和基布，由伸缩架带动支撑板和基布上下移动以调节与射流发生装置的相对距离；在纤维收集装置下方设置一个以上射流发生装置，射流发生装置包括半圆柱形的储液槽、安装在储液槽中的可旋转的纺丝轴、与储液槽连接的供液模块和带动纺丝轴旋转的动力模块，其中纺丝轴为圆柱状，轴身上排列有以轴心向外放射状分布的锥体；控制装置与上述其他装置相连，控制其运作。
进一步地，高压发生装置中的正高压静电发生器产生高压静电的范围为 0～80KV，负高压静电发生器产生高压静电的范围为0～-50KV。
进一步地，射流发生装置中的纺丝轴距储液槽内液体表面的垂直高度不低于3mm，下半部分的锥体浸入储液槽的溶液中；转动速度由动力模块调节，范围为1-100r/min；轴身上的锥体为三角锥或四角锥或圆锥，高度范围为 2.5-5mm，锥体顶端之间的间距范围为2-10mm。
进一步地，供液模块包括大针筒、给液管和步进电机，控制装置控制步进电机推动大针筒将其内部储存的纺丝液通过给液管注入储液槽。
进一步地，动力模块包括电动机和皮带，电动机转轴通过皮带和纺丝轴的轴头连接，控制装置控制电动机带动纺丝轴转动，电动机转动速度范围为 1-100r/min。
进一步地，辅助装置中包括四个加热灯、1-3个排风机、通风管和照明灯，其中加热灯对位于其下方纤维收集装置进行加热，通风管从箱体内通往箱体外，在排风机转动后将箱体内挥发的有机溶剂排出，照明灯位于四个加热灯的中间，对下方进行光度调控。
有益效果：
1)本实用新型的采用不同极性的静电发生器形成电场，在保持足够电势差的前提下降低了电压要求，生成的射流多且稳定，能大幅提高纳米纤维制备效率。
2)通过在射流发生装置中的纺丝轴表面上排列有以轴心向外放射状分布的锥体聚集电荷发生射流，相对于现有技术能使电场分布更均匀，进而产生均匀的射流，进一步提高纤维的产量和质量。
3)通过调节纤维收集装置与射流发生装置的垂直距离，能使收集到的纳米纤维有更好的涂覆均匀性，并能获得不同形态的纤维网结构；通过调节纤维收集装置的卷动速度能获得不同孔隙率的纤维，使得制备出来的纳米纤维具有更高的均匀性及强度。
4)通过同时设置多组射流发生装置，能加大纳米纤维产量，达到宏量制备的需要。
附图说明
图1为无针静电纺丝机的正面示意图；
图2为无针静电纺丝机的背面示意图；
图3为射流发生装置示意图；
图4为伸缩架示意图；
图5为卷取装置示意图；
其中：11为正高压静电发生器，12为负高压静电发生器，2为射流发生装置，21为储液槽，221为轴头，222为轴身，223为锥体，24为供液模块， 241为步进电机，242为大针筒、243为给液管，25为电动机，26为皮带，3 为纤维收集装置，31为伸缩架，32为支撑板，33为基布，34为卷取装置，4 为辅助装置，41为排风机、42为通风管，5为控制装置，6为箱体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明：
如图1和图2所示的一种无针静电纺丝机，包括箱体6和安装在其内部的高压发生装置、射流发生装置2、纤维收集装置3、辅助装置4、控制装置 5；其中高压发生装置包括正负两台高压静电发生器，正高压静电发生器11 安装在箱体下方，与射流发生装置2相连，负高压静电发生器12安装在箱体顶端，与纤维收集装置3相连；辅助装置4设置在负高压静电发生器12下方；纤维收集装置3位于辅助装置4下方，包括伸缩架31、支撑板32、卷取装置 34和基布33，由伸缩架31带动支撑板32和基布33上下移动以调节与射流发生装置2的相对距离；在纤维收集装置3下方设置一个以上射流发生装置2，射流发生装置2包括半圆柱形的储液槽21、安装在储液槽中的可旋转的纺丝轴、与储液槽连接的供液模块24和带动纺丝轴旋转的动力模块，其中纺丝轴为圆柱状，轴身222上排列有以轴心向外放射状分布的锥体223；控制装置5 与上述其他装置相连，控制其运作。
高压发生装置中的正高压静电发生器11产生高压静电的范围为0～ 80KV，负高压静电发生器12产生高压静电的范围为0～-50KV。
射流发生装置中的纺丝轴距储液槽21内液体表面的垂直高度不低于 3mm，下半部分的锥体浸入储液槽的溶液中；转动速度由动力模块调节，范围为1-100r/min；轴身222上的锥体223为三角锥或四角锥或圆锥，高度范围为2.5-5mm，锥体223顶端之间的间距范围为2-10mm。
供液模块包括大针筒242、给液管243和步进电机241，控制装置5控制步进电机241推动大针筒242将其内部储存的纺丝液通过给液管243注入储液槽21。
动力模块包括电动机25和皮带26，电动机转轴通过皮带26和纺丝轴的轴头连接，控制装置5控制电动机25带动纺丝轴转动，电动机转动速度范围为1-100r/min。
辅助装置4中包括四个加热灯、1-3个排风机41、通风管42和照明灯，其中加热灯对位于其下方纤维收集装置3进行加热，通风管42从箱体内通往箱体外，在排风机转动后将箱体内挥发的有机溶剂排出，照明灯位于四个加热灯的中间，对下方进行光度调控。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种无针静电纺丝机，其特征在于：包括箱体(6)和安装在其内部的高压发生装置、射流发生装置(2)、纤维收集装置(3)、辅助装置(4)、控制装置(5)；其中高压发生装置包括正负两台高压静电发生器，正高压静电发生器(11)安装在箱体下方，与射流发生装置(2)相连，负高压静电发生器(12)安装在箱体顶端，与纤维收集装置(3)相连；辅助装置(4)设置在负高压静电发生器(12)下方；纤维收集装置(3)位于辅助装置(4)下方，包括伸缩架(31)、支撑板(32)、卷取装置(34)和基布(33)，由伸缩架(31)带动支撑板(32)和基布(33)上下移动以调节与射流发生装置(2)的相对距离；在纤维收集装置(3)下方设置一个以上射流发生装置(2)，射流发生装置(2)包括半圆柱形的储液槽(21)、安装在储液槽中的可旋转的纺丝轴、与储液槽连接的供液模块(24)和带动纺丝轴旋转的动力模块，其中纺丝轴为圆柱状，轴身(222)上排列有以轴心向外放射状分布的锥体(223)；控制装置(5)与上述其他装置相连，控制其运作。
2.如权利要求1所述的无针静电纺丝机，其特征在于：所述高压发生装置中的正高压静电发生器(11)产生高压静电的范围为0～80KV，负高压静电发生器(12)产生高压静电的范围为0～-50KV。
3.如权利要求1所述的无针静电纺丝机，其特征在于：所述射流发生装置中的纺丝轴距储液槽(21)内液体表面的垂直高度不低于3mm，下半部分的锥体浸入储液槽的溶液中；转动速度由动力模块调节，范围为1-100r/min；轴身(222)上的锥体(223)为三角锥或四角锥或圆锥，高度范围为2.5-5mm，锥体(223)顶端之间的间距范围为2-10mm。
4.如权利要求1所述的无针静电纺丝机，其特征在于：所述的供液模块包括大针筒(242)、给液管(243)和步进电机(241)，控制装置(5)控制步进电机(241)推动大针筒(242)将其内部储存的纺丝液通过给液管(243)注入储液槽(21)。
5.如权利要求1所述的无针静电纺丝机，其特征在于：所述的动力模块包括电动机(25)和皮带(26)，电动机转轴通过皮带(26)和纺丝轴的轴头连接，控制装置(5)控制电动机(25)带动纺丝轴转动，电动机转动速度范围为1-100r/min。
6.如权利要求1所述的无针静电纺丝机，其特征在于：所述的辅助装置(4)中包括四个加热灯、1-3个排风机(41)、通风管(42)和照明灯，其中加热灯对位于其下方纤维收集装置(3)进行加热，通风管(42)从箱体内通往箱体外，在排风机转动后将箱体内挥发的有机溶剂排出，照明灯位于四个加热灯的中间，对下方进行光度调控。
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