CN215163338U - 一种同轴离心静电纺丝喷头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种同轴离心静电纺丝喷头，包括喷头主体部分、供液部分和传动部分；喷头主体部分包括内纺丝装置、外纺丝装置、内针管、外针管、外部密封橡胶和内部密封橡胶；外纺丝装置连接内纺丝装置，外针管与内针管同轴放置；内针管与内纺丝装置通过内部密封橡胶的挤压变形连接在一起，构成内纺丝喷头；外针管与外纺丝装置通过外部密封橡胶的挤压变形连接在一起，构成外纺丝喷头；供液部分包括外供液管、内供液管和供液腔；外供液管的下端与外纺丝装置相连，为外纺丝腔供液；内供液管的上端与内纺丝装置相连构成一体式结构，下端与供液腔相连，为内纺丝腔供液；传动部分包括传动轴、传动带和电机，电机连接传动轴，传动带连接内供液管。

Description

一种同轴离心静电纺丝喷头

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝技术领域，具体涉及一种同轴离心静电纺丝喷头，用于具有皮芯结构的复合纤维材料的制备。

背景技术

近年来，纳米纤维的制备技术不断进步，现制备纳米纤维的主要方法有静电纺丝技术，离心纺丝技术，离心静电纺丝技术等等。静电纺丝技术是利用高压静电作用使聚合物溶液或熔体带电并发生形变，在喷头末端处形成悬垂液滴，当液滴表面斥力大于其表面张力时，液滴表面就会喷射出高速飞行的射流，并在较短的时间内经过电场力拉伸、溶剂挥发、聚合物固化形成纤维。离心纺丝技术是指某些聚合物熔体借助高速旋转的装置所产生的离心力和剪切。工艺条件随所用聚合物而异，离心转速约500～4000r/min，在喷丝孔外部还可设置各种角度的空气喷嘴，以牵引和凝固甩出的纤维。离心静电纺丝技术是结合离心纺丝和静电纺丝的一门崭新的技术，纺丝原料既可以是溶液也可以是熔体。这种方法不仅充分地结合了两种纺丝方法的优点，而且克服了单纺方法的技术缺点，具有高效率和低成本的优势。使用这种新方法还可以用来生产传统纺丝不能纺的原料，它为纳米纤维的制备创立了一个新的方法。

其中同轴静电纺丝技术可以制备出各种的特殊结构纤维如中空，核壳等，及复合纤维。但是由于采用同轴静电纺丝技术使得生产效率低，难以进行进行大规模的工业生产。而采用离心纺丝技术可大幅提升生产效率，但是纺丝的质量与形状结构很难得到保证。

由此，如何设计一种同轴离心静电喷头，在保证纺丝质量的同时提高生产效率，成为人们需要解决的技术关键。

经检索发现，公开号CN106567144A的中国专利于2017年4月19日公开了一种立体式同轴纺丝装置，它由上向下主要包括垂直纺丝部件，四针管针头，纺丝端盖，旋转甩盘，同轴纺丝针头，收集圈，高压电源，驱动电机，变频器以及支架台。公开号CN108385175A的中国专利于2018年8月10日公开了一种自由表面同轴离心静电纺丝喷丝头，包括第一进液腔、第二进液腔、第一纺丝腔、第二纺丝腔、第三纺丝腔、连通通道、电机和衔接柱；第一叠片和第二叠片间隔设置形成第一纺丝腔；第二叠片和第三叠片间隔设置形成第二纺丝腔；第三叠片和第四叠片间隔设置形成第三纺丝腔；第一纺丝腔和第三纺丝腔设置在第二纺丝腔的上下两侧，连通通道固定在第二叠片和第三叠片上；第一叠片和第二叠片通过衔接柱与第三叠片和第四叠片连接。公开号CN201826048U的中国专利于2011年5月11日公开了一种电纺同轴纺丝头装置，包括纺纱头套部(1)和纺纱头轴芯部(2)，所述的纺纱头套部(1)为L型管，所述的纺纱头轴芯部(2)穿过纺纱头套部(1)中部且与其管道同轴。

可见，现有技术存在以下缺陷：1)由于同轴喷头需要满足同轴结构导致绝大多数喷头不易组装，拆卸；2)采用针头式出丝的同轴喷头纺丝多采用拐角来作为同轴结构的过渡段，拐角处易堵塞，不易清洗；3)采用无针式出丝的同轴喷头，纺丝射流的方向和纺丝量不易控制，其纺丝的质量较难得到保证；4)纺丝口直径大小固定，较难满足不同的生产需求。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种同轴离心静电纺丝喷头，其内、外纺丝腔分离，通过直形针管出丝来保证纺丝质量，并且可更换不同直径针管的高生产效率的同轴离心静电纺丝喷头，便于组装与拆卸，也易于清洗。

本实用新型是通过以下技术方案予以实现的：

一种同轴离心静电纺丝喷头，包括喷头主体部分、供液部分和传动部分，其中，

所述喷头主体部分包括内纺丝装置、外纺丝装置、内针管、外针管、外部密封橡胶和内部密封橡胶；所述外纺丝装置通过螺钉连接内纺丝装置，所述外针管与内针管同轴放置；所述内针管与内纺丝装置通过内部密封橡胶的挤压变形紧紧的连接在一起，构成内纺丝喷头；所述外针管与外纺丝装置通过外部密封橡胶的挤压变形紧紧的连接在一起，构成外纺丝喷头；

所述供液部分包括外供液管、内供液管和供液腔；所述外供液管的下端与外纺丝装置相连，为外纺丝腔供液；所述内供液管的上端与内纺丝装置相连构成一体式结构，下端与供液腔相连，为内纺丝腔供液；

所述传动部分包括传动轴、传动带和电机，所述电机连接传动轴，所述传动轴连接传动带，所述传动带连接内供液管。

进一步地，所述内纺丝装置由左右重合的两部分组成，其上端采用卡口的形式，下端由内六角螺钉通过螺纹连接。

进一步地，所述外纺丝装置由上下重合的两部分组成，通过位于4个出丝口的螺栓与螺母紧密连接。

进一步地，在出丝口，所述内针管比外针管长1mm，所述外针管比出丝口长1-2mm。

进一步地，所述内针管、外针管分别与内纺丝装置和外纺丝装置可拆卸连接。

进一步地，所述内供液管的下端通过轴承与供液腔相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1)本实用新型通过电机提供转矩，电机连接传动轴并驱动传动带带动内供液管旋转，而内供液管与内纺丝装置成一体式结构，从而带动内纺丝装置旋转，内纺丝装置与外纺丝装置通过螺钉紧密连接，由此带动同轴离心静电纺丝喷头旋转起来；纺丝液分别由外供液管进入外纺丝腔，由供液腔经内供液管进入内纺丝腔；纺丝液在离心力与静电力的作用下，分别从内纺丝腔沿内针管、外纺丝腔沿外针管喷出纺丝，由此制备出具有皮芯结构的复合纤维材料；本实用新型既提高了同轴纺丝的生产效率，又保证了纺丝的质量。

2)本实用新型将纺丝腔分离成内、外纺丝腔两部分，完全分开的两部分可以防止不同纺丝液的混合；仅在纺丝出口处采用直形针管同轴嵌套放置，既避免了针管拐角的产生，不易堵塞，又可以形成皮芯结构的纤维，保证纺丝的质量；纺丝腔与针管的连接处采用耐腐蚀的硬质橡胶加以固定和密封，也由于橡胶的可变形性使得针管的直径可以不同，从而可以通过更换不同直径的针管来生产不同直径的纤维；并且内外纺丝腔是由两部分重合组成的壳型结构，通过螺钉连接，或螺栓与螺母连接，便于拆卸清洗，组装也毫不费力。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的同轴离心静电纺丝喷头的结构主视图；

图2为根据本实用新型实施例的同轴离心静电纺丝喷头的结构俯视图；

图3为根据本实用新型实施例的同轴离心静电纺丝喷头的内纺丝腔的结构左视图；

图4为根据本实用新型实施例的同轴离心静电纺丝喷头的外纺丝腔的结构主视图；

图中：1、传动轴；2、传动带；3、电机；4、供液腔；5、轴承；6、内纺丝装置；7、外纺丝装置；8、内针管；9、外针管；10、外部密封橡胶；11、内部密封橡胶；12、外供液管；13、外纺丝腔；14、内纺丝腔；15、内供液管。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本实用新型提供一种同轴离心静电纺丝喷头，主要分为三部分，即同轴离心静电纺丝喷头主体部分、供液部分和传动部分。其中，同轴离心静电纺丝喷头主体部分连接供液部分，而内供液管既作为供液通道，也作为连接传动带的转动轴，传递电机提供的转矩，从而使得同轴离心静电纺丝喷头旋转。

同轴离心静电纺丝喷头主体部分，分为内纺丝装置6，外纺丝装置7，内针管8、外针管9，外部密封橡胶10与内部密封橡胶11。外纺丝装置7通过螺钉连接内纺丝装置6；内针管8与内纺丝装置6通过内部密封橡胶11的挤压变形紧紧的连接在一起，构成内纺丝喷头；外针管9与外纺丝装置7通过外部密封橡胶10的挤压变形紧紧的连接在一起，构成外纺丝喷头；而内针管8与外针管9同轴放置。由此构成了同轴离心静电纺丝喷头主体部分。由于密封橡胶的挤压形变，使得针管的直径大小可以变化，从而可以更换不同的针管，以满足不同的生产需求，同时也有效地避免了喷头堵塞的状况。针管与纺丝装置是可拆卸连接的，既便于更换针管，也便于拆卸清洗与组装。

供液部分，分为外供液管12，内供液管15及供液腔4，采用内外纺丝腔分开供液的形式，避免了供液处的纺丝液混合影响纺丝的质量。外供液管12下端与外纺丝装置7相连，为外纺丝腔13供液；内供液管15上端与内纺丝装置6相连构成一体式结构，其下端通过轴承5与供液腔4相连，以此为内纺丝腔14供液。

传动部分，分为传动轴1，传动带2，电机3。电机3连接传动轴1，通过传动带2连接内供液管，从而使得同轴离心静电纺丝喷头旋转。

具体地，从图3中，内纺丝装置6由左右重合的两部分组成，上端采用卡口的形式，减少螺钉的使用，下端由内六角螺钉通过螺纹连接，分别位于中心线两边，提供对称的挤压力，保证内纺丝装置6的密封。从图2、图4中，外纺丝装置7由上下重合的两部分组成，通过位于4个出丝口的螺栓与螺母紧密连接，来保证外纺丝装置7的密封。内外纺丝装置的结构使得其内外纺丝腔易于清洗，也便于拆卸与组装。

具体地，如图2，在出丝口，内针管8要比外针管9长出1mm，而外针管要比出丝口长出1-2mm，来保证纺丝的皮芯结构。

喷头实施步骤：

电机3提供转矩，连接传动轴1，由传动带2带动内供液管15旋转，而内供液管15与内纺丝装置6成一体式结构，从而带动内纺丝装置6旋转，内纺丝装置6与外纺丝装置7通过螺钉紧密连接，由此同轴离心静电纺丝喷头旋转起来。纺丝液分别由外供液管12进入外纺丝腔13，由供液腔4经内供液管15进入内纺丝腔14；纺丝液在离心力与静电力的作用下，分别从内纺丝腔14沿内针管8、外纺丝腔13沿外针管9喷出纺丝，由此制备出具有皮芯结构的复合纤维材料。由此既提高了同轴纺丝的生产效率，又保证了纺丝的质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案。

Claims (6)

1.一种同轴离心静电纺丝喷头，其特征在于，包括喷头主体部分、供液部分和传动部分，其中，

所述喷头主体部分包括内纺丝装置、外纺丝装置、内针管、外针管、外部密封橡胶和内部密封橡胶；所述外纺丝装置通过螺钉连接内纺丝装置，所述外针管与内针管同轴放置；所述内针管与内纺丝装置通过内部密封橡胶的挤压变形紧紧的连接在一起，构成内纺丝喷头；所述外针管与外纺丝装置通过外部密封橡胶的挤压变形紧紧的连接在一起，构成外纺丝喷头；

所述供液部分包括外供液管、内供液管和供液腔；所述外供液管的下端与外纺丝装置相连，为外纺丝腔供液；所述内供液管的上端与内纺丝装置相连构成一体式结构，下端与供液腔相连，为内纺丝腔供液；

所述传动部分包括传动轴、传动带和电机，所述电机连接传动轴，所述传动轴连接传动带，所述传动带连接内供液管。

2.根据权利要求1所述的一种同轴离心静电纺丝喷头，其特征在于，所述内纺丝装置由左右重合的两部分组成，其上端采用卡口的形式，下端由内六角螺钉通过螺纹连接

3.根据权利要求1所述的一种同轴离心静电纺丝喷头，其特征在于，所述外纺丝装置由上下重合的两部分组成，通过位于4个出丝口的螺栓与螺母紧密连接。

4.根据权利要求1所述的一种同轴离心静电纺丝喷头，其特征在于，在出丝口，所述内针管比外针管长1mm，所述外针管比出丝口长1-2mm。

5.根据权利要求1所述的一种同轴离心静电纺丝喷头，其特征在于，所述内针管、外针管分别与内纺丝装置和外纺丝装置可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的一种同轴离心静电纺丝喷头，其特征在于，所述内供液管的下端通过轴承与供液腔相连。

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