CN212611016U - 一种巡线式成膜均化静电纺丝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，由狭缝装置、静电发生器组、电场激发装置组成，电场激发装置位于狭缝装置下方，二者间留有适当的距离确保射流在落到无纺布前固化成纤，静电发生器组分别与狭缝装置的风刀和电场激发装置的螺旋状电场激发器相接。本发明通过螺旋状电场激发器与静电发生器B相连接在狭缝式纺丝喷头与激发器之间形成高压静电场，通过激发器绕轴线的旋转运动改变周围三维空间电场分布，不断改变泰勒锥所在位置，进而改变射流在无纺布上的落点，实现纤维铺网均匀的目的；熔膜形成板、风刀、螺旋状电场激发器三者形成的两级电场，利用尖端效应使泰勒锥数量增多；压缩气流被一级电场电离形成带负电的气体分子，实现纤维细化。
Description
技术领域
本发明涉及一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，属于静电纺丝领域。
背景技术
纳米纤维由于具有较高的比表面积和孔隙率，是能源环保、组织工程、油水过滤等领域迫切需求的材料，熔体法静电纺丝技术是一种可实现纳米纤维绿色、安全、连续制备的有效方法。传统熔体静电纺丝技术采用阵列喷头的手段实现纳米纤维的批量制备。阵列喷头之间具有较强的电场干扰，各喷头产生的射流被强制束缚在自身喷头与电极之间的空间内，难以穿越到其他喷头与电极板形成的电场空间，最终导致纳米纤维膜均匀性较差，同时生产效率不高、纤维直径较粗等问题，限制了熔体静电纺丝纳米纤维在电池隔膜、高端过滤等领域的应用。
针对上述问题，本发明提出了一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，通过改变泰勒锥的位置影响射流在无纺布上的落点，实现纳米纤维均化成膜，多级电场提高纳米纤维的生产效率，空气电离增强纤维带电能力，实现纤维细化。
发明内容
本发明针对熔体电纺阵列喷头成膜均匀性差、生产效率低、纤维较粗等问题，提出螺旋状电场激发器，保证得到的纳米纤维成膜均匀，提出在狭缝式熔体电纺装置上加入两级电场，提高了纳米纤维的生产效率，压缩空气被电离后与纤维接触增强纤维的带电能力，实现了纳米纤维的细化。
实现上述目的的方案是：一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，由狭缝装置、静电发生器组、电场激发装置三部分组成，电场激发装置位于狭缝装置的下方，二者间留有适当的距离确保射流在落到无纺布前固化成纤，静电发生器组分别与狭缝装置的风刀和电场激发装置的螺旋状电场激发器相接。
本发明一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，狭缝装置由上盖板、加热棒、熔膜形成板、聚四氟乙烯片、风刀、纳米纤维束、无纺布、狭缝调节板和挡块组成。上盖板与风刀分别被螺栓紧固在熔膜形成板的上下两侧，狭缝调节板在其侧面，确保熔体流道宽度可以调节，两风刀与两熔膜形成板分别呈对称分布，两狭缝调节板之间为熔体流道，狭缝调节板与风刀之间为气流道，挡块在狭缝调节板与风刀的左右侧面，防止熔体和气体流出，加热棒安装在熔膜形成板上呈对称分布，保证熔体温度一致，聚四氟乙烯片置于熔膜形成板与风刀间，防止一级电场被击穿。
本发明一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，静电发生器组由静电发生器A和静电发生器B组成。静电发生器A与狭缝装置部分的两风刀相连，静电发生器B与电场激发装置的螺旋状电场激发器相连。
本发明一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，电场激发装置由螺旋状电场激发器、电绝缘联轴器、电机和激发器支撑架组成。螺旋状电场激发器通过电绝缘联轴器与电机相连，激发器支撑架位于螺旋状电场激发器下方，起到支撑固定作用。
本发明一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，静电发生器与螺旋状电场激发器相连使其带高压静电，螺旋状电场激发器绕轴旋转运动会改变周围三维空间电场分布，根据尖端放电和泰勒锥形成原理，泰勒锥沿狭缝幅宽方向往复移动，射流在无纺布上的落点也不断变化，纤维均匀分布在无纺布上。
本发明一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，熔膜形成板、风刀形成的一级电场使狭缝尖端电荷聚集，熔膜形成板、螺旋状电场激发器形成的二级电场对聚合物熔体牵引拉伸下，由于一级电场增强了尖端带电能力，根据泰勒锥形成原理，尖端泰勒锥数量增多，射流间距减小，纤维生产效率得到显著提高。
本发明一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，压缩空气经过熔膜形成板与风刀形成的窄缝气流道时，被一级电场电离形成带负电的气体分子，射流与其接触后增强了自身的带电能力，在电场力拉伸作用下得到进一步细化。
本发明一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，螺旋状电场激发器螺距为30mm，圈数为11，并且通过电绝缘联轴器与电机相连，有效避免了带高压静电的螺旋状电场激发器对电机的损坏。
本发明一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，通过调整狭缝调节板上的螺栓位置，改变两熔膜形成板之间的狭缝宽度，以适应不同黏度、流动性的聚合物材料，达到最好的纺丝效果，且狭缝长度为300mm。
本发明一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，风刀出口与狭缝出口平齐，以便强化风场的牵伸作用，减少压缩空气的消耗。
本发明公开了一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，通过螺旋状电场激发器与静电发生器B相连接在狭缝式纺丝喷头与激发器之间形成高压静电场，通过激发器绕轴线的旋转运动改变周围三维空间电场分布，不断改变泰勒锥所在位置，进而改变射流在无纺布上的落点，实现纤维铺网均匀的目的；熔膜形成板、风刀、螺旋状电场激发器三者形成的两级电场，利用尖端效应使泰勒锥数量增多，实现纤维产量的提升；压缩气流被一级电场电离形成带负电的气体分子，与射流接触后提高射流带电能力，被电场力进一步拉伸，实现纤维细化。
附图说明
图1本发明一种巡线式成膜均化静电纺丝装置侧剖视图；
图2一种巡线式成膜均化静电纺丝装置等轴测视图；
图3一种巡线式成膜均化静电纺丝装置螺旋叶片示意图。
图中：1-上盖板、2-加热棒、3-熔膜形成板、4-聚四氟乙烯片、5-风刀、6-纤维束、7-无纺布、8-螺旋状电场激发器、9-高压静电发生器A、10-高压静电发生器B、11-狭缝调节板、12-挡块、13-电绝缘联轴器、14-电机、15-激发器支撑架。
具体实施方式
本发明提出一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，如图1和图2所示，由狭缝装置、静电发生器组、电场激发装置三部分组成。电场激发装置位于狭缝装置的下方，二者间留有适当的距离确保射流在落到无纺布7前固化成纤，静电发生器组分别与狭缝装置的风刀和电场激发装置的螺旋状电场激发器相接。狭缝装置由上盖板1、加热棒2、熔膜形成板3、聚四氟乙烯片4、风刀5、纳米纤维束6、无纺布7、狭缝调节板11和挡块12组成。上盖板1与风刀5分别被紧固在熔膜形成板3的上下两侧，狭缝调节板11在其侧面，确保熔体流道宽度可以调节，两风刀5与两熔膜形成板3分别呈对称分布，两熔膜形成板3之间为熔体流道，狭缝调节板11与风刀5之间为气流道，挡块12在熔膜形成板3与风刀5的左右侧面，防止熔体和气体流出，加热棒2安装在熔膜形成板3上呈对称分布，保证熔体温度一致，聚四氟乙烯片4置于熔膜形成板3与风刀5间，防止一级电场被击穿。静电发生器组由静电发生器A9和静电发生器B10组成。静电发生器A9与狭缝装置部分的两风刀5相连，静电发生器B10与电场激发装置的螺旋状电场激发器8相连。电场激发装置由螺旋状电场激发器8、电绝缘联轴器13、电机14和激发器支撑架15组成。螺旋状电场激发器8通过电绝缘联轴器13与电机14相连，防止螺旋状电场激发器8所带电荷损坏电机14，激发器支撑架15位于螺旋状电场激发器8下方，起到支撑固定作用，螺旋叶片如图3所示。
聚合物熔体从上盖板1上方中间的熔体流道流入，经热流道分配后均匀的流入两熔膜形成板3间狭缝，一级电场使狭缝尖端电荷量聚集，在二级电场静电力拉伸下形成的泰勒锥数量多于传统一级电场，泰勒锥数量的增加提高了纳米纤维的生产效率，并且射流间距减小，单个泰勒锥所占面积减小，射流直径变细；同时，压缩空气从上盖板1上方两侧的气流道进入后通过气流道进入熔膜形成板3与风刀5之间的狭缝，在一级电场中被电离形成带有负电的气体分子，纤维束6与其接触后增强自身在电场中的带电能力，在电场力的拉伸下进一步细化。在泰勒锥形成后，电机14通过电绝缘联轴器13带动螺旋状电场激发器8进行旋转运动改变周围空间电场分布，诱导泰勒锥沿狭缝幅宽方向进行往复移动，射流固化成纤后在无纺布7的落点不断变化，达到纳米纤维成膜均化的目的。
Claims (4)
1.一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，其特征在于由狭缝装置、静电发生器组、电场激发装置三部分组成，电场激发装置位于狭缝装置的下方，二者间留有适当的距离确保射流在落到无纺布前固化成纤，静电发生器组分别与狭缝装置的风刀和电场激发装置的螺旋状电场激发器相接；狭缝装置由上盖板、加热棒、熔膜形成板、聚四氟乙烯片、风刀、纳米纤维束、无纺布、狭缝调节板和挡块组成；上盖板与风刀分别被紧固在熔膜形成板的上下两侧，狭缝调节板在其侧面，确保熔体流道宽度可以调节，两风刀与两熔膜形成板分别呈对称分布，两熔膜形成板之间为熔体流道，狭缝调节板与风刀之间为气流道，挡块在熔膜形成板与风刀的左右侧面，防止熔体和气体流出，加热棒安装在熔膜形成板上呈对称分布，保证熔体温度一致，聚四氟乙烯片置于熔膜形成板与风刀间，防止一级电场被击穿；静电发生器组由静电发生器A和静电发生器B组成，静电发生器A与狭缝装置部分的两风刀相连，静电发生器B与电场激发装置的螺旋状电场激发器相连；电场激发装置由螺旋状电场激发器、电绝缘联轴器、电机和激发器支撑架组成，螺旋状电场激发器通过电绝缘联轴器与电机相连，防止螺旋状电场激发器所带电荷损坏电机，激发器支撑架位于螺旋状电场激发器下方，起到支撑固定作用。
2.根据权利要求1所述的一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，其特征在于，狭缝的宽度可通过狭缝调节板进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，其特征在于，熔膜形成板与风刀构成一级电场，熔膜形成板与螺旋状电场激发器构成二级电场。
4.根据权利要求1所述的一种巡线式成膜均化静电纺丝装置，其特征在于，两熔膜形成板构成的狭缝长度为300mm。
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| CN111778571A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-16 | 北京化工大学 | 一种巡线式成膜均化静电纺丝装置 |
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