CN214830814U - 平台升降式静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

一种平台升降式静电纺丝装置，其通过多个等距设置的回转式纺丝电极，各回转式纺丝电极的旋转轴轴接于溶液储存器上且均可导电，各旋转轴外露于溶液储存器的导电侧轴接于静电高压接口，溶液储存器设置于升降平台上，旋转轴驱动电机驱动旋转轴的传动侧进行旋转；平台升降机构驱动升降平台和/或接收平台进行升降；回转式纺丝电极上方设置有接收平台，的接收平台包括接收平台架、若干导向辊、输送皮带具有水平展平部的输送皮带机构、位于水平展平部上方的电极接收板，各回转式纺丝电极位于水平展平部垂向投影覆盖范围内。其实现了多种类高分子聚合物溶液或熔体、多种类平面带状接收材料的运用，保障生产的高效率、稳定性以及应用普适性。

Description

平台升降式静电纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝设备领域，具体涉及一种平台升降式静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝(electrostatic spinning),是一种利用高分子聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺，通过在在外加电场作用下, 受表面张力作用而保持在电极处的高分子聚合物液滴在电场诱导下表面聚集电荷,在外部施与高分子聚合物液滴表面张力方向相反的电场力并超过临界值时，电场力会克服液体的表面张力而从高分子聚合物液滴形成的泰勒锥(Taylorcone)中喷出；由于高分子聚合物喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳, 产生频率极高的不规则性螺旋运动。在高速震荡中, 高分子聚合物喷射流被迅速拉细, 高分子聚合物中的溶剂成分也迅速挥发, 最终形成直径在纳米级的纤维, 并以随机的方式散落在收集装置上,形成静电纺丝材料。目前已利用此项技术，基于不同形态的电极种类、不同种类和浓度的高分子聚合物、不同电压强度、不同的高分子聚合物喷射流接收距离、不同的接收材料等设备、技术、材料因素的利用和改进，目前已开发出纤维直径由几纳米到数百纳米范围内近百种不同的聚合物纳米纤维、无机物复合纳米纤维及无机纳米纤维的制备，并已经在光电子、传感器和生物科学领域得到广泛的运用，具备巨大的发展潜力和市场前景。

传统的毛细针静电纺设备通过空心针式喷丝头、泵、电极接收板和高压电源组成，通过泵体将高分子聚合物溶液或熔体送至喷丝头，高压电源连接喷丝头，电极接收板下方的平面带状接收材料承载纳米纤维。由于空心针式喷丝头结构所限，其存在产量低、易堵孔、难清理的问题；故目前该技术已被实心针电极静电纺设备、回转式纺丝电极静电纺设备、旋转片式电极静电纺设备所替代；对于回转式纺丝电极静电纺设备而言，由于其采用导电细丝被回转机构带动情况下，其进入静电场后的接收距离是随旋转轴的旋转而发生变化的，通过控制并维持合理的接收距离对于工艺的稳定性是一项较为重要的制约因素；尤其在进行多材料、多种类、多层次静电纺工艺的加工中更需要高度把控；

此外，为提高生产效率，采用多个回转式纺丝电极，能够克服单个回转式纺丝电极释放高分子聚合物喷射流于平面带状接收材料时，在传输方向上均匀度不足的弊端，但这需要成倍地提高接收侧的高压静电强度；常见的静电纺设备中常采用电极接收板作为接受侧器件，在平面带状接收材料经过连接高压电源的电极接收板时，由于电场力的作用，平面带状接收材料容易被电极接收板所吸附，对于抗撕裂强度较低的平面带状接收材料而言，较强吸附力的介入容易使平面带状接收材料被撕裂，为减少此类情况，可通过减少向电极接收板的输出电压，或降低电极接收板的面积改善，但前者设备方案会导致静电纺丝工艺难以保障高分子聚合物喷射流均匀性，并且制约了多类高分子聚合物溶液或熔体的应用普适性，而采用后者设备方案则会大幅度降低产量。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种平台升降式静电纺丝装置，其通过回转式纺丝电极、溶液储存器、接收平台、升降平台的改进，能够实现多种类高分子聚合物溶液或熔体、多种类平面带状接收材料的运用，保障生产的高效率、稳定性以及应用普适性。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段加以实施：

一种平台升降式静电纺丝装置，其设置有多个回转式纺丝电极、溶液储存器、机架，各回转式纺丝电极等距地设置，各回转式纺丝电极的旋转轴轴接于溶液储存器上且均可导电，各旋转轴外露于溶液储存器的导电侧轴接于静电高压接口，所述溶液储存器设置于所述升降平台上，旋转轴驱动电机驱动所述旋转轴的传动侧进行旋转；平台升降机构驱动升降平台和/或接收平台进行升降；回转式纺丝电极上方设置有接收平台，所述的接收平台包括接收平台架、若干导向辊、输送皮带具有水平展平部的输送皮带机构、位于水平展平部上方的电极接收板，各回转式纺丝电极位于所述电机接收板、水平展平部垂向投影覆盖范围内。

进一步的，所述回转式纺丝电极包括旋转轴、经旋转轴带动旋转的两绝缘端面板、在两绝缘端面板之间设置的沿绝缘端面板周边圆周均匀排布且与旋转轴等距平行设置的若干导电细丝。

进一步的，所述旋转轴驱动电机一一对应地驱动所述旋转轴的传动侧进行旋转。

进一步的，所述溶液储存器数目为2-5个，各回转式纺丝电极的旋转轴一一对应地轴接于各溶液储存器上。

优选的，所述旋转轴驱动电机设置于升降平台上，通过传动皮带驱动设置于所述旋转轴的传动侧进行旋转。

进一步的，所述接收平台包括前端导向辊、输送皮带机构、后端导向辊，所述前端导向辊和/或后端导向辊通过升降辊座安装于机架上，并可相对于机架进行可固定的垂向升降。

进一步的，所述输送皮带机构包括安装于接收平台架且相互平行设置的驱动辊、至少一根张力调节辊、若干传动辊，以及经所述驱动辊、所述张力调节辊、所述传动辊带动的输送皮带。

进一步的，所述传动辊包括前传动辊、中传动辊、后传动辊，所述接收平台架呈一对T形架，前传动辊、后传动辊安装于两T形架之间的水平架两端并牵引输送皮带形成所述水平展平部，所述电极接收板安装于两T形架、前传动辊、后传动辊、输送皮带的围合空间内，所述驱动辊、中传动辊、一张力调节辊安装于两T形架之间的立架并呈品字形排布。

进一步的，所述张力调节辊通过安装于所述立架的螺栓调节座，和沿螺栓调节座调节张力调节辊轴的调节螺栓，调节所述张力调节辊对输送皮带的压力。

进一步的，所述的平台升降机构包括设置于机架上的导向板、升降驱动电机，以及沿导向板垂向滑动的垂向导杆组、丝杆；所述升降平台与丝杆转动连接且与垂向导杆组固定连接；升降驱动电机驱动丝杆转动，并使升降平台在垂向导杆组和导向板的引导下进行垂向升降。

进一步的，所述的平台升降机构还设置有减速机，所述升降驱动电机驱动减速机使丝杆转动。

本实用新型至少具有以下有益之处：

1.由于在电场力的作用下，电极接收板与平面带状接收材料的直接接触，会对平面带状接收材料产生强吸附力，在外部收卷装置回收已完成静电纺丝的平面带状接收材料时，需要克服吸附力进行牵引；而对于抗撕裂强度较低的平面带状接收材料运用过程中，在克服吸附力时易导致平面带状接收材料撕裂；通过可导电的接收平台架向电机接收板导电，或电机接收板直接与外部高压静电发生器电连接的状态下，电机接收板下方的输送皮带水平展平部附带电荷，提供了充分的接收面；同时，由于输送皮带的循环运动下，在输送皮带在水平展平部末端的折变部位与外部收卷装置的拉力共同作用下，能够对吸附力进行两个方向的力分解，从而能实现多种不同平面带状接收材料，尤其是抗撕裂强度较低的平面带状接收材料的静电纺丝；

2.基于接收平台的改进，能够通过多个回转式纺丝电极和溶液储存器的配合，提高平面带状接收材料在传输方向上，所接收高分子聚合物喷射流形成的纺丝纤维的均匀度，并且有效提升静电纺丝的生产效率；同时通过采用多个溶液储存器、多套驱动电机的使用，能够实现多高分子聚合物溶液或熔体种类在平面带状接收材料上形成多层式纺丝纤维结构；

3.通过平台升降机构驱动升降平台和/或接收平台进行升降，配合多个回转式纺丝电极、溶液储存器形成的设备方案，能够依据高分子聚合物溶液或熔体种类的不同，调节不同的接收距离，还能进一步提高设备的应用普适性。

附图说明

图1是本实用新型的示意图；

图2是本实用新型的抬升状态示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

如图1-2所示，一种平台升降式静电纺丝装置，其设置有机架10、安装于机架10上的平台升降机构、升降平台20、接收平台，设置于升降平台20上的两个与外界高分子聚合物溶液或熔体传输装置相互接驳的溶液储存器30、对应安装于两个溶液储存器30上的两个回转式纺丝电极40，其中：

回转式纺丝电极40由金属材质且可导电的旋转轴41、两绝缘端面板42、六根金属材质的导电细丝43构成。两绝缘端面板42对应安装于旋转轴41两侧，六根导电细丝43沿绝缘端面板42周边圆周均匀排布且与旋转轴41等距平行地设置于两绝缘端面板42之间。

两回转式纺丝电极40的旋转轴41对应地轴接于两溶液储存器30上，并且旋转轴41两端外露于溶液储存器30外侧，一侧形成导电侧并轴接于静电高压接口411，并且各静电高压接口411均连接外部的高压静电发生器正极端电连接；另一侧形成传动侧，其上安装有传动轮412。

两旋转轴驱动电机安装于升降平台20的下侧，两旋转轴驱动电机的驱动轴末端51安装有驱动轮52，两驱动轮52对应通过传动皮带53驱动设置于对应回转式纺丝电极40传动侧的传动轮412进行旋转，故在溶液储存器30装载有高分子聚合物溶液或熔体的情况下，回转式纺丝电极40的各导电细丝43沿旋转轴41相对于溶液储存器30作圆周循环转动，并以薄层粘附的形式带动高分子聚合物溶液从溶液储存器30至导电细丝43上；

根据溶液储存器30内高分子聚合物溶液材料、浓度、温度等变量的不同选择，经平台升降机构驱动，进行升降平台20的不同升降高度选择，故能够调整回转式纺丝电极40与上方接收平台之间的接收距离；通过外部的高压静电发生器负极端与金属可导电材质的接收平台架61电连接，故安装于接收平台架61的电极接收板629能够整体导电，并通过下方的输送皮带621水平展平部间接向接收平台的导向辊、输送皮带机构62所展平的膜带、布带或其他平面带状接收材料施与负电荷并进行传输。

通过上述设置，在外部高压静电发生器正极端的作用下，两回转式纺丝电极40各导电细丝43上的高分子聚合物溶液被施与正电荷；并且由于各回转式纺丝电极40位于电机接收板629和输送皮带621水平展平部垂向投影覆盖范围内，在平台升降机构调节至合理的高度后，高分子聚合物溶液或熔体被电场力的激发并形成高分子聚合物喷射流，故在平面带状接收材料上能形成直径在纳米级的面状纤维层；在回转式纺丝电极40沿旋转轴41作圆周循环转动时，释放完高分子聚合物喷射流的各导电细丝43重新进入高分子聚合物溶液后转出，导电细丝43表面再次形成高分子聚合物溶液的薄层粘附。

在本实施例中，设置接收平台包括前端导向辊63、输送皮带机构62、后端导向辊64，其中，前端导向辊63和后端导向辊64通过升降辊座安装于机架10上，并可相对于机架10进行可固定的垂向升降，以初步使平面带状接收材料能够在前端导向辊63、后端导向辊64的共同作用下被展平。

输送皮带机构62由安装于接收平台架61且相互平行设置的输送皮带621、驱动辊622、一根张力调节辊623、前传动辊624、中传动辊625、后传动辊626组成，接收平台架61由一对T形架构成，前传动辊624、后传动辊626安装于两T形架之间的水平架611两端并牵引输送皮带621形成水平展平部，电极接收板629安装于两T形架的水平架611之间，此时电极接收板629位于两水平架611、前传动辊624、后传动辊626、输送皮带621的围合空间内，且位于输送皮带621的水平展平部上方，驱动辊622、中传动辊625、张力调节辊623安装于两T形架之间的立架612并呈品字形排布，其中驱动辊622设置于上端，中传动辊625、张力调节辊623设置于下端两侧，张力调节辊623安装于立架612的螺栓调节座627，调节螺栓628通过螺纹连接螺栓调节座627和张力调节辊轴；输送皮带621被安装于驱动辊622、张力调节辊623、前传动辊624、中传动辊625、后传动辊626的辊面上，调节张力调节辊623对输送皮带621的压力，能使输送皮带621沿驱动辊622、张力调节辊623、传动辊稳定循环传动，已完成静电纺丝的平面带状接收材料与水平展平部末端的折变部位相互分离时，能够实现沿输送皮带621传导的分解力更为稳定，实现分离进程的流畅性，外部收卷装置能够更稳定地完成收卷工序。

优选的，通过将输送皮带621以内侧卷合驱动辊622、外侧与张力调节辊623、中传动辊625相互贴近的卷合方式，能够进一步使驱动辊622、张力调节辊623、中传动辊625构成更为稳定驱动输送皮带621循环运动的结构，避免输送皮带621与驱动辊622出现打滑，并且能进一步提高输送皮带621的运行稳定性，更适合于抗撕裂强度较低的平面带状接收材料传输运用。

作为平台升降机构结构的改进，在本实施例中，平台升降机构包括设置于机架10上的导向板101、升降驱动电机102，以及沿导向板101垂向滑动的垂向导杆组103、丝杆104；升降平台20与丝杆104转动连接且与垂向导杆组103固定连接；升降驱动电机102驱动丝杆104转动，并使升降平台20在垂向导杆组103和导向板101的引导下进行垂向升降，该设计结构简单，能够实现平台升降机构的运行稳定性；优选的，平台升降机构还设置有减速机105，升降驱动电机102驱动减速机105使丝杆104转动，能够使升降平台20的升降过程更具备可控性，实现回转式纺丝电极40和接收平台之间的接收距离的精准有效调节。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种平台升降式静电纺丝装置，其设置有多个回转式纺丝电极、溶液储存器、机架，其特征在于：各回转式纺丝电极等距地设置，各回转式纺丝电极的旋转轴轴接于溶液储存器上且均可导电，各旋转轴外露于溶液储存器的导电侧轴接于静电高压接口，所述溶液储存器设置于升降平台上，旋转轴驱动电机驱动所述旋转轴的传动侧进行旋转；平台升降机构驱动升降平台和/或接收平台进行升降；回转式纺丝电极上方设置有接收平台，所述的接收平台包括接收平台架、若干导向辊、输送皮带具有水平展平部的输送皮带机构、位于水平展平部上方的电极接收板，各回转式纺丝电极位于电机接收板、水平展平部垂向投影覆盖范围内。

2.如权利要求1所述平台升降式静电纺丝装置，其特征在于：所述回转式纺丝电极包括旋转轴、经旋转轴带动旋转的两绝缘端面板、在两绝缘端面板之间设置的沿绝缘端面板周边圆周均匀排布且与旋转轴等距平行设置的若干导电细丝。

3.如权利要求2所述平台升降式静电纺丝装置，其特征在于：所述旋转轴驱动电机一一对应地驱动所述旋转轴的传动侧进行旋转。

4.如权利要求2所述平台升降式静电纺丝装置，其特征在于：所述溶液储存器数目为2-5个，各回转式纺丝电极的旋转轴一一对应地轴接于各溶液储存器上。

5.如权利要求1所述平台升降式静电纺丝装置，其特征在于：所述接收平台包括前端导向辊、输送皮带机构、后端导向辊，所述前端导向辊和/或后端导向辊通过升降辊座安装于机架上，并可相对于机架进行可固定的垂向升降。

6.如权利要求5所述平台升降式静电纺丝装置，其特征在于：所述输送皮带机构包括安装于接收平台架且相互平行设置的驱动辊、至少一根张力调节辊、若干传动辊，以及经所述驱动辊、所述张力调节辊、所述传动辊带动的输送皮带。

7.如权利要求6所述平台升降式静电纺丝装置，其特征在于：所述传动辊包括前传动辊、中传动辊、后传动辊，所述接收平台架呈一对T形架，前传动辊、后传动辊安装于两T形架之间的水平架两端并牵引输送皮带形成所述水平展平部，所述电极接收板安装于两T形架、前传动辊、后传动辊、输送皮带的围合空间内，所述驱动辊、中传动辊、一张力调节辊安装于两T形架之间的立架并呈品字形排布。

8.如权利要求7所述平台升降式静电纺丝装置，其特征在于：所述张力调节辊通过安装于所述立架的螺栓调节座，和沿螺栓调节座调节张力调节辊轴的调节螺栓，调节所述张力调节辊对输送皮带的压力。

9.如权利要求1-8任意一项中所述平台升降式静电纺丝装置，其特征在于：所述的平台升降机构包括设置于机架上的导向板、升降驱动电机，以及沿导向板垂向滑动的垂向导杆组、丝杆；所述升降平台与丝杆转动连接且与垂向导杆组固定连接；升降驱动电机驱动丝杆转动，并使升降平台在垂向导杆组和导向板的引导下进行垂向升降。

10.如权利要求9所述平台升降式静电纺丝装置，其特征在于：所述的平台升降机构还设置有减速机，所述升降驱动电机驱动减速机使丝杆转动。

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