CN209456617U - 一种多重力场耦合的静电纺丝结构及设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及多重力场耦合的静电纺丝结构，包括纺丝头、电场发生机构和气场发生机构；纺丝头上设置有喷丝孔和使纺丝液带正电荷的第一电极体；电场发生机构包括带正电荷的第二电极体和带负电荷的纳米纤维接收极板，第二电极体和纳米纤维接收极板形成沿出丝方向的环形电场，且该环形电场分布在出丝路径外围；气场发生机构包括喷气头，喷气头沿出丝方向喷气并形成围绕在环形电场外围的气场；在纺丝头的出丝路径外围加设环形电场，并在环形电场的外围加设环形气场，环形电场电荷方向和环形气场气流方向均与纺丝方向一致，且环形电场和环形气场相耦合对出丝半径进行规整，使得单根纺丝的出丝半径大幅缩小，且出丝速度得到提升，大幅提高纺丝效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及静电纺丝技术领域，更具体地说，涉及一种多重力场耦合的静电纺丝结构及设备。
背景技术
静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝；
目前采用的静电纺丝设备因纺丝时出丝半径限制，大都是单丝进行纺丝，效率极为低下。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种多重力场耦合的静电纺丝结构；
还提供了一种多重力场耦合的静电纺丝设备。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种多重力场耦合的静电纺丝结构，其中，包括纺丝头、电场发生机构和气场发生机构；
所述纺丝头上设置有喷丝孔和使纺丝液带正电荷的第一电极体；
所述电场发生机构包括带正电荷的第二电极体，和带负电荷或接地的纳米纤维接收极板；所述第二电极体和所述纳米纤维接收极板形成沿出丝方向的环形电场，且该环形电场分布在出丝路径外围；
所述气场发生机构包括喷气头，所述喷气头沿出丝方向喷气并形成围绕在所述环形电场外围的气场。
本实用新型所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其中，所述第二电极体包括多个正电极，多个所述正电极呈环形分布在出丝路径外围；
或者，所述第二电极体为环形电极体，出丝路径穿过环形电极体的内孔。
本实用新型所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其中，所述第二电极体设置在所述纺丝头上；
或者所述第二电极体单独设置；
或者所述第二电极体与所述纺丝头通过第一连接件连接。
本实用新型所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其中，所述静电纺丝结构还包括为所述喷气头供气的气体发生器。
本实用新型所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其中，所述喷气头包括设置在所述纺丝头上的多个喷气嘴，多个所述喷气嘴围绕所述喷丝孔呈环形分布；
或者，所述喷气头包括环形管，所述环形管上设置多个气嘴，所述环形管与所述纺丝头连接或不连接；
或者，所述喷气头包括多个出气嘴，多个所述出气嘴呈环形分布在出丝路径外围且所述出气嘴通过第二连接件与所述纺丝头连接。
本实用新型所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其中，所述静电纺丝结构还包括承载纺丝的纺丝载板；所述纺丝载板接地或接负极形成所述纳米纤维接收极板，或者所述纳米纤维接收极板设置在所述纺丝载板的下游。
本实用新型所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其中，所述喷丝孔为多个，且多个所述喷丝孔呈环形分布。
一种多重力场耦合的静电纺丝方法，根据上述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其实现方法如下：在纺丝头的出丝路径外围加设环形电场，并在环形电场的外围加设环形气场，环形电场电荷方向和环形气场气流方向均与纺丝方向一致，且环形电场和环形气场相耦合对出丝半径进行规整。
一种多重力场耦合的静电纺丝设备，根据上述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其中，所述多重力场耦合的静电纺丝设备上设置有所述多重力场耦合的静电纺丝结构。
本实用新型所述的多重力场耦合的静电纺丝设备，其中，所述多重力场耦合的静电纺丝设备上还设置有控制所述第一电极体的第一控制器、控制所述电场发生机构的第二控制器，和控制所述气场发生机构的第三控制器。
本实用新型的有益效果在于：在纺丝头的出丝路径外围加设环形电场，并在环形电场的外围加设环形气场，环形电场电荷方向和环形气场气流方向均与纺丝方向一致，且环形电场和环形气场相耦合对出丝半径进行规整，使得单根纺丝的出丝半径大幅缩小，且出丝速度得到提升，便于同时进行多根纺丝，从而大幅提高纺丝效率。
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，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，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附图：
图1是本实用新型较佳实施例的多重力场耦合的静电纺丝结构结构示意图；
图2是本实用新型较佳实施例的多重力场耦合的静电纺丝结构纺丝头结构示意图；
图3是本实用新型可选的第二电极体结构示意图；
图4是本实用新型可选的第二电极体及喷气头装配示意图；
图5是本实用新型可选的喷气头结构示意图；
图6是本实用新型较佳实施例的多重力场耦合的静电纺丝设备原理框图；
图7是现有的纺丝结构纺丝效果图；
图8是现有的纺丝结构纺丝效果图；
图9是应用本实用新型的纺丝结构纺丝效果图；
图10是应用本实用新型的纺丝结构纺丝效果图。
具体实施方式
为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
本实用新型较佳实施例的多重力场耦合的静电纺丝结构，如图1所示，同时参阅图2，包括纺丝头1、电场发生机构和气场发生机构；
纺丝头1上设置有喷丝孔10和使纺丝液带正电荷的第一电极体；
电场发生机构包括带正电荷的第二电极体20，和带负电荷或接地的纳米纤维接收极板21；第二电极体20和纳米纤维接收极板21形成沿出丝方向的环形电场，且该环形电场分布在出丝路径外围；
气场发生机构包括喷气头30，喷气头30沿出丝方向喷气并形成围绕在环形电场外围的气场；
在纺丝头的出丝路径外围加设环形电场，并在环形电场的外围加设环形气场，环形电场电荷方向和环形气场气流方向均与纺丝方向一致，且环形电场和环形气场相耦合对出丝半径进行规整，使得单根纺丝的出丝半径大幅缩小，且出丝速度得到提升，便于同时进行多根纺丝，从而大幅提高纺丝效率。
如图1和图2所示，第二电极体20包括多个正电极200，多个正电极200呈环形分布在出丝路径外围；保障环形电场的分布均匀性，进而保证出丝稳定性；
需要说明的是，如图3所示，第二电极体20也为环形电极体，出丝路径穿过环形电极体的内孔。
如图1和图2所示，第二电极体20设置在纺丝头1上，简化结构，易于设置在固定式纺丝头或手持式纺丝头上；
需要说明的是，第二电极体20也可以单独设置，便于维护；
或者如图4所示的第二电极体20与纺丝头1通过第一连接件4连接，便于拆装维护。
如图2所示，静电纺丝结构还包括为喷气头30供气的气体发生器(图中未显示)，优选的气体发生器采用气泵；成本低，易于控制气场。
如图1和图2所示，喷气头30包括设置在纺丝头1上的多个喷气嘴300，多个喷气嘴300围绕喷丝孔呈环形分布；简化结构，易于设置在固定式纺丝头或手持式纺丝头上；
或者，如图5所示，喷气头30包括环形管301，环形管301上设置多个气嘴302，环形管301与纺丝头1连接或不连接；环形管301上还设置有进气口；结构简单，供气方便；
或者，如图4所示，喷气头30包括多个出气嘴303，多个出气嘴303呈环形分布在出丝路径外围且出气嘴303通过第二连接件5与纺丝头连接；便于装配与维护，以及在现有的纺丝头上进行改进。
如图1所示，静电纺丝结构还包括承载纺丝的纺丝载板21；纺丝载板21接地或接负极形成纳米纤维接收极板21；
或者也可以采用将纳米纤维接收极板设置在纺丝载板的下游的方式。
如图1和图2所示，喷丝孔10为多个，且多个喷丝孔10呈环形分布；便于与环形电场以及环形气场进行配合，相邻纺丝之间干扰小，提高纺丝质量。
一种多重力场耦合的静电纺丝方法，根据上述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其实现方法如下：在纺丝头的出丝路径外围加设环形电场，并在环形电场的外围加设环形气场，环形电场电荷方向和环形气场气流方向均与纺丝方向一致，且环形电场和环形气场相耦合对出丝半径进行规整，使得单根纺丝的出丝半径大幅缩小，且出丝速度得到提升，便于同时进行多根纺丝，从而大幅提高纺丝效率。
一种多重力场耦合的静电纺丝设备，根据上述的多重力场耦合的静电纺丝结构，如图6所示，多重力场耦合的静电纺丝设备6上设置有多重力场耦合的静电纺丝结构7；静电纺丝设备上的纺丝头可以是固定式的，也可以是手持移动式的；在纺丝头的出丝路径外围加设环形电场，并在环形电场的外围加设环形气场，环形电场电荷方向和环形气场气流方向均与纺丝方向一致，且环形电场和环形气场相耦合对出丝半径进行规整，使得单根纺丝的出丝半径大幅缩小，且出丝速度得到提升，便于同时进行多根纺丝，从而大幅提高纺丝效率。
如图6所示，多重力场耦合的静电纺丝设备6上还设置有控制第一电极体70的第一控制器60、控制电场发生机构2的第二控制器61，和控制气场发生机构3的第三控制器62；便于操作控制；
优选的，多重力场耦合的静电纺丝设备6上还设置有控制纺丝头1的第四控制器63。
具体实施效果实验数据说明：
PAN纺丝液浓度10％，纺丝时间10min；
应用现有的非耦合场结构的纺丝喷头结构，在该情况下接收基材微米级的无纺布骨架清晰可见：
图7是采用现有的纺丝结构时的纺丝纳米纤维SEM图片，清晰度500um；
图8是采用现有的纺丝结构时的纺丝纳米纤维SEM图片，清晰度100um；
而采用本申请的纺丝喷头结构，在该情况下，纳米纤维的接收基材微米级的无纺布骨架模糊不清，比上面传统的(非耦合场结构)喷头纺丝得到的纳米纤维厚度更厚，纺丝效率更高：
图9是采用现有的纺丝结构时的纺丝纳米纤维SEM图片，清晰度500um；
图10是采用现有的纺丝结构时的纺丝纳米纤维SEM图片，清晰度100um；
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种多重力场耦合的静电纺丝结构，其特征在于，包括纺丝头、电场发生机构和气场发生机构；
所述纺丝头上设置有喷丝孔和使纺丝液带正电荷的第一电极体；
所述电场发生机构包括带正电荷的第二电极体，和带负电荷或接地的纳米纤维接收极板；所述第二电极体和所述纳米纤维接收极板形成沿出丝方向的环形电场，且该环形电场分布在出丝路径外围；
所述气场发生机构包括喷气头，所述喷气头沿出丝方向喷气并形成围绕在所述环形电场外围的气场。
2.根据权利要求1所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其特征在于，所述第二电极体包括多个正电极，多个所述正电极呈环形分布在出丝路径外围；
或者，所述第二电极体为环形电极体，出丝路径穿过环形电极体的内孔。
3.根据权利要求1或2所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其特征在于，所述第二电极体设置在所述纺丝头上；
或者所述第二电极体单独设置；
或者所述第二电极体与所述纺丝头通过第一连接件连接。
4.根据权利要求1所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其特征在于，所述静电纺丝结构还包括为所述喷气头供气的气体发生器。
5.根据权利要求4所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其特征在于，所述喷气头包括设置在所述纺丝头上的多个喷气嘴，多个所述喷气嘴围绕所述喷丝孔呈环形分布；
或者，所述喷气头包括环形管，所述环形管上设置多个气嘴，所述环形管与所述纺丝头连接或不连接；
或者，所述喷气头包括多个出气嘴，多个所述出气嘴呈环形分布在出丝路径外围且所述出气嘴通过第二连接件与所述纺丝头连接。
6.根据权利要求1所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其特征在于，所述静电纺丝结构还包括承载纺丝的纺丝载板；所述纺丝载板接地或接负极形成所述纳米纤维接收极板，或者所述纳米纤维接收极板设置在所述纺丝载板的下游。
7.根据权利要求1所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其特征在于，所述喷丝孔为多个，且多个所述喷丝孔呈环形分布。
8.一种多重力场耦合的静电纺丝设备，根据权利要求1-7任一所述的多重力场耦合的静电纺丝结构，其特征在于，所述多重力场耦合的静电纺丝设备上设置有所述多重力场耦合的静电纺丝结构。
9.根据权利要求8所述的多重力场耦合的静电纺丝设备，其特征在于，所述多重力场耦合的静电纺丝设备上还设置有控制所述第一电极体的第一控制器、控制所述电场发生机构的第二控制器，和控制所述气场发生机构的第三控制器。
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| CN111349973A (zh) * | 2018-12-21 | 2020-06-30 | 深圳市宜中科技有限公司 | 一种多重力场耦合的静电纺丝结构、方法及设备 |
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| CN111349973A (zh) * | 2018-12-21 | 2020-06-30 | 深圳市宜中科技有限公司 | 一种多重力场耦合的静电纺丝结构、方法及设备 |
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