專利名稱：靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用靜電紡絲法制備超細(xì)纖維的裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
靜電紡絲又稱電紡，早在1930年美國(guó)專利US1975504就已報(bào)道過(guò)靜電紡絲法，于 1993年這一技術(shù)才被定義為靜電紡絲技術(shù)。近年來(lái)，隨著納米科技的升溫，靜電紡絲技術(shù)已 經(jīng)成為當(dāng)今最熱門的研究領(lǐng)域之一，目前已有50多種聚合物成功通過(guò)靜電紡絲法制得超 細(xì)纖維，制得的纖維直徑一般在幾十納米至1 μ m之間，最小直徑可達(dá)lnm。靜電紡絲的原理 可以簡(jiǎn)述為，在高壓靜電場(chǎng)中，聚合物溶液或熔體在電場(chǎng)力的作用下，從毛細(xì)管末端形成細(xì) 流飛向接收裝置，細(xì)流在達(dá)到接收裝置前產(chǎn)生高度拉伸，溶液中的溶劑蒸發(fā)或熔體固化，最 后在接收裝置上形成超細(xì)纖維。靜電紡絲法應(yīng)用廣泛，從工業(yè)用的合成聚合物到纖維素、骨 膠原、蛋白質(zhì)、DNA復(fù)合體等各種原料都能進(jìn)行紡絲，還可以在紡絲過(guò)程中加入抗生物質(zhì)、納 米粒子等制備出各種功能材料。熔噴法是目前工業(yè)生產(chǎn)非織造材料的最常用的方法，是依靠高速、高溫氣流噴吹 聚合物熔體使其得到迅速拉伸而制備超細(xì)纖維的一種方法，熔噴裝置中熔噴模頭的設(shè)計(jì)和 加工是決定產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要因素，熔噴模頭中的高壓熱空氣流道設(shè)計(jì)復(fù)雜，而且熔噴 模頭的噴絲孔孔徑小、孔數(shù)多、線性排列，模頭的加工難度很大，且典型的纖維直徑為2 5 μ m，而靜電紡絲法在工業(yè)化規(guī)模化生產(chǎn)中雖然還比較少，但是靜電紡絲法一直被公認(rèn)為 是制備超細(xì)纖維最簡(jiǎn)單有效的方法，生產(chǎn)裝置相比熔噴法要簡(jiǎn)單，一次性投資的成本和長(zhǎng) 期運(yùn)行的維護(hù)成本低，試驗(yàn)中可以獲得的纖維直徑為幾十納米到Iym之間，且纖維直徑有 進(jìn)一步減小的可能性。所以靜電紡絲法可以制備纖維直徑更細(xì)、過(guò)濾性能更好的非織造材 料。隨著技術(shù)的發(fā)展熔體靜電紡絲法很有可能會(huì)代替熔噴法用于非織造材料的批量生產(chǎn)。目前關(guān)于靜電紡絲的研究大多集中在溶液靜電紡絲方面，對(duì)于熔體靜電紡絲，由 于其裝置相對(duì)復(fù)雜，紡制的纖維相對(duì)較粗，因而對(duì)于它的研究相對(duì)較少。溶液靜電紡絲雖然 可以紡出小至幾十納米的纖維，但溶劑的使用使它出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題，如溶劑的回收問(wèn) 題、應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域的安全問(wèn)題、聚合物和溶劑的搭配問(wèn)題、溶劑蒸發(fā)引起纖維表面缺 陷、使用溶劑的昂貴成本和產(chǎn)量低等問(wèn)題。與溶液靜電紡絲法相比，熔體靜電紡絲是一種比 溶液靜電紡絲更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效、安全的制備超細(xì)纖維的方法，因而熔體靜電紡絲更有 希望使靜電紡絲技術(shù)走向工業(yè)化。目前關(guān)于熔體靜電紡絲要解決的關(guān)鍵問(wèn)題就是使微米級(jí) 的纖維直徑進(jìn)一步減小至納米級(jí)，并且進(jìn)一步提高其生產(chǎn)效率及其工業(yè)化。美國(guó)專利US6616435中提到了實(shí)現(xiàn)靜電紡絲法工業(yè)化生產(chǎn)非織造超細(xì)纖維的裝 置。但是，在該專利中還存在一些不足。首先，該專利中描述的主要是溶液靜電紡絲法，對(duì) 熔體靜電紡絲法只是粗略提及，并沒(méi)有給出熔體靜電紡絲法生產(chǎn)非織造材料的具體方案和 裝置，而且溶液靜電紡絲法纖維表面缺陷引起的纖維質(zhì)量問(wèn)題、溶劑回收問(wèn)題、環(huán)保問(wèn)題、 生產(chǎn)成本等眾多問(wèn)題成了阻礙靜電紡絲法工業(yè)化發(fā)展的障礙；其次，由于溶液靜電紡絲法 中聚合物溶液的制備需要一定工序和較長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間，所以使生產(chǎn)不連續(xù)、生產(chǎn)效率低，很難實(shí)現(xiàn)高效率、規(guī)?；a(chǎn)。同時(shí)，該專利中所提到的裝置產(chǎn)量低。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種熔體靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，以解決溶液靜 電紡絲中溶劑的使用而帶來(lái)的諸多問(wèn)題，同時(shí)欲克服熔噴法生產(chǎn)非織造材料的裝置中纖維 直徑粗、裝置制造難度大、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。熔體靜電紡絲法裝置制備的纖維直徑細(xì)、產(chǎn) 量大、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)過(guò)程安全環(huán)保，必將成為今后制備超細(xì)纖維的主導(dǎo)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的技術(shù)方案是，一種靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，主要 包括熔體輸送裝置、熔體計(jì)量泵、靜電紡絲模頭、模頭溫控裝置、高壓靜電發(fā)生裝置、收集 裝置和支架。熔體輸送裝置直接與熔體計(jì)量泵的進(jìn)口連接，熔體計(jì)量泵的出口與靜電紡絲 模頭連接，模頭溫控裝置安裝在靜電紡絲模頭上或分布于靜電紡絲模頭內(nèi)，用于控制靜電 紡絲模頭的溫度，靜電紡絲模頭內(nèi)有分配流道，所述的分配流道將一股熔體均勻分配為多 股流體，多股流體的末端連接噴絲板，噴絲板有細(xì)孔，高壓靜電發(fā)生裝置的兩個(gè)電極中一個(gè) 電極與靜電紡絲模頭連接，另一電極與置于收集裝置中基布下方的電極網(wǎng)連接，收集裝置 置于靜電紡絲模頭正下方實(shí)現(xiàn)對(duì)紡制纖維的收集，支架支撐于靜電紡絲模頭處，用于熔體 計(jì)量泵或靜電紡絲模頭或高壓靜電發(fā)生裝置的支撐。本實(shí)用新型熔體靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其中熔體輸送裝置的主 要設(shè)備是擠出機(jī)，物料經(jīng)擠出機(jī)加熱熔融、塑化、均化后輸送給熔體計(jì)量泵，熔體計(jì)量泵用 于對(duì)熔體進(jìn)行均分和連續(xù)高精度向靜電紡絲模頭提供適當(dāng)流量的熔體，熔融的物料經(jīng)過(guò)熔 體計(jì)量泵控制流量后輸送到靜電紡絲模頭。靜電紡絲模頭是該生產(chǎn)裝置的核心部分，直接 影響著靜電紡絲能否進(jìn)行，也對(duì)制備的纖維的直徑大小起著重要作用。靜電紡絲模頭采用 兩板式結(jié)構(gòu)，分配流道為在緊密配合的兩塊板上分別加工出的熱流道槽，熱流道槽采用2n 的形式分配，經(jīng)過(guò)η次分流后由進(jìn)口處的一條熱流道分成2η條熱流道，垂直直流道分流道 的任一剖面上熱流道的截面面積之和彼此相等。在流道的分配過(guò)程中，每一級(jí)的熱流道的 直徑相同且流道長(zhǎng)度相等，這就保證了熔體經(jīng)熱流道分流后在最后的各個(gè)出口處流體的流 動(dòng)狀態(tài)和參數(shù)相同，消除了熱流道對(duì)紡絲過(guò)程中對(duì)均勻性的影響。多股流體的末端連接的 噴絲板上與多股流體對(duì)應(yīng)的每個(gè)熔體通道分別連接一個(gè)噴嘴，噴絲板和噴嘴通過(guò)螺紋連 接，并通過(guò)圓柱面定位，噴嘴的上端面在螺紋配合作用下和噴絲板頂緊密封，防止漏流，噴 嘴的配合柱面和噴絲板的對(duì)應(yīng)面通過(guò)緊配合貼緊，防止流體回流，配合柱面的下端垂直于 柱面均勻分布多個(gè)分流孔，實(shí)現(xiàn)流體一定程度的周向均布，噴嘴的緩沖面錐角稍大于分流 錐面，以使得和噴絲板形成一楔形面，起到對(duì)流體的壓縮和進(jìn)一步均布作用，在分流錐面上 環(huán)形均布多個(gè)分流槽，實(shí)現(xiàn)流體的多股細(xì)分，與噴嘴的分流錐面相對(duì)應(yīng)的噴絲板上的錐面 相互平行，噴嘴下端設(shè)置一內(nèi)六角螺釘孔或一字孔以方便安裝，同時(shí)在下端面設(shè)置淺的凹 面，目的在于紡絲時(shí)電荷在流體處積聚，優(yōu)化紡絲效果。噴嘴結(jié)構(gòu)采用了傘形結(jié)構(gòu)，將每個(gè) 流道出口經(jīng)過(guò)傘形結(jié)構(gòu)分成了多個(gè)微細(xì)細(xì)孔，這樣既實(shí)現(xiàn)了減小噴嘴的尺寸也降低了加工 難度和成本，傘形噴嘴能夠?qū)崿F(xiàn)熔體的均勻分配和在噴嘴出口處形成液滴以便于靜電紡絲 的順利進(jìn)行。高壓靜電發(fā)生裝置是該設(shè)備的重要組成部分，只有高壓靜電發(fā)生裝置調(diào)定的 電壓高于液滴噴流的臨界電壓時(shí)才能噴絲，高壓靜電發(fā)生裝置的正極與電極網(wǎng)連接，電極 網(wǎng)處于基布下方位置，靜電發(fā)生器的負(fù)極與靜電紡絲模頭連接同時(shí)接地，這樣在靜電紡絲模頭的噴嘴和電極網(wǎng)之間形成了電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小通過(guò)靜電發(fā)生器的電壓值進(jìn)行調(diào)節(jié)。制備 的纖維沉積在模頭下方的基布上，由基布放卷裝置和基布收卷裝置控制基布的供給速度和 預(yù)緊力，傳送帶和基布放卷裝置、基布收卷裝置的聯(lián)合使用實(shí)現(xiàn)了靜電紡絲法非織造布的 連續(xù)化生產(chǎn)。在傳送帶把制備的纖維向收卷裝置輸送的過(guò)程中對(duì)纖維進(jìn)行去靜電處理和壓 實(shí)處理，得到厚度更加均勻密實(shí)的制品。收集裝置實(shí)現(xiàn)制備的非織造布的收集和存放工作。本實(shí)用新型熔體靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其中靜電紡絲過(guò)程中存 在噴流不穩(wěn)定現(xiàn)象，本裝置中增設(shè)了空氣加熱系統(tǒng)，空氣加熱系統(tǒng)的作用是1、為噴射出的 纖維提供一定的環(huán)境溫度，利于超細(xì)纖維的獲得；2、對(duì)纖維的沉積起到一定的導(dǎo)向作用，限 定沉積位置和面積；3、對(duì)纖維起到一定程度的拉伸作用，使得纖維的直徑進(jìn)一步的縮小。 空氣加熱系統(tǒng)主要包括高壓鼓風(fēng)機(jī)、空氣加熱器、空氣過(guò)濾器、風(fēng)箱、耐高溫排風(fēng)風(fēng)機(jī)、耐高 溫軟管，空氣過(guò)濾器與高壓鼓風(fēng)機(jī)的入口相連，高壓鼓風(fēng)機(jī)的出口與空氣加熱器入口相連， 空氣流經(jīng)空氣加熱器后被加熱到設(shè)定的溫度，由空氣加熱器出口排出的高溫?zé)峥諝馔ㄟ^(guò)耐 高溫軟管和氣流分配器分配輸送到風(fēng)箱中，空氣加熱器出口經(jīng)耐高溫軟管與氣流分配器連 接，氣流分配器經(jīng)耐高溫軟管與風(fēng)箱連接，風(fēng)箱對(duì)稱地安裝在靜電紡絲模頭兩側(cè)，風(fēng)箱中的 流道存在一定的壓縮比，氣流通入風(fēng)箱后則開(kāi)始逐步均勻分布，最終在風(fēng)箱噴嘴縫噴出均 勻的熱空氣氣流。在熱空氣氣流發(fā)揮完其作用后由安裝在傳送帶下方的耐高溫排風(fēng)風(fēng)機(jī)將 熱空氣排出，耐高溫排風(fēng)風(fēng)機(jī)位于收集裝置的傳送帶裝置的傳送帶下方，它的作用是排走 熱空氣的同時(shí)還形成負(fù)壓使得纖維緊緊的貼在基布上，這樣也對(duì)纖維的收集起到了促進(jìn)作 用。空氣加熱系統(tǒng)的其他各部分裝置安裝于機(jī)架上，保證該空氣加熱系統(tǒng)的穩(wěn)定和空間的 合理安排。本實(shí)用新型熔體靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其中熔體輸送裝置可以 采用單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī)，或是其他類型的擠出機(jī)，選用時(shí)主要是 根據(jù)所加工的物料和靜電紡絲部分對(duì)物料的各種熔融參數(shù)要求來(lái)確定的。本實(shí)用新型熔體靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，裝置中的熔體計(jì)量泵根 據(jù)需要可以有多種選擇，可以選用普通熔體齒輪泵或是行星齒輪泵，可以使用一個(gè)進(jìn)口 一 個(gè)出口的計(jì)量泵也可以選用一個(gè)進(jìn)口多個(gè)出口的計(jì)量泵，具體的計(jì)量泵型號(hào)和種類根據(jù)生 產(chǎn)線的要求來(lái)選擇。本實(shí)用新型熔體靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，靜電紡絲模頭根據(jù)制品 性能和生產(chǎn)效率的要求，分配流道采用衣架型結(jié)構(gòu)的分配方式，在噴絲板上將連續(xù)的熔體 均勻分成多個(gè)細(xì)絲出口。本實(shí)用新型熔體靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，本生產(chǎn)裝置可以作為一 個(gè)單獨(dú)的生產(chǎn)模塊，當(dāng)需要生產(chǎn)多層制品或是寬幅制品時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需求把多個(gè)單獨(dú)的 靜電紡絲法連續(xù)生產(chǎn)無(wú)紡布制品的裝置模塊進(jìn)行疊加，如疊加方式為橫向疊加時(shí)可以生產(chǎn) 寬幅制品，疊加方式為縱向疊加時(shí)可以生產(chǎn)多種不同材料的復(fù)合制品，通過(guò)不同的模塊疊 加滿足不同的生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)該裝置的規(guī)?；?、模塊化生產(chǎn)。例如在熔體計(jì)量泵之后接流道 分配裝置，流道分配裝置將來(lái)自熔體計(jì)量泵的一股熔體均勻分配為多股熔體，即流道分配 裝置有一個(gè)熔體入口和多個(gè)熔體出口，流道分配裝置的每個(gè)熔體出口與一靜電紡絲模頭連 接，然后再接一套或多套高壓靜電發(fā)生裝置、收集裝置，靜電紡絲模頭的排列可以是橫向或 縱向，沿著傳送帶的運(yùn)動(dòng)方向的排列為縱向排列，橫向排列使紡絲制品的寬度增加，縱向排列使紡絲制品的層厚增加。本實(shí)用新型熔體靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，較目前熔噴法具有更加 出色的性能，在將來(lái)的工業(yè)化生產(chǎn)非織造材料方面有可能代替熔噴法而成為生產(chǎn)非織造材 料的主要生產(chǎn)裝置。首先，本裝置中所使用的模頭的噴嘴孔徑比熔噴的噴絲孔徑大，而且 噴嘴不是單一的微小孔而是在微縫上開(kāi)孔槽，這使得模頭更加容易加工且加工成本低。此 外，本裝置中的模頭不需在模頭內(nèi)部設(shè)計(jì)熱空氣流道，而是把熱空氣的流道安裝在模頭的 外部，這也使得模頭的加工難度大為降低。其次，本裝置利用靜電紡絲法生產(chǎn)超細(xì)纖維，靜 電紡絲法生產(chǎn)的超細(xì)纖維直徑比熔噴法生產(chǎn)的纖維直徑更細(xì)，纖維質(zhì)量更好，纖維直徑更 為均一，生產(chǎn)的非織造布空隙率更大，更加柔軟。而且，本裝置中設(shè)計(jì)易于實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)， 當(dāng)需要的產(chǎn)量較低時(shí)，使用一個(gè)噴絲模頭進(jìn)行生產(chǎn)即可；如果需要生產(chǎn)寬幅的非織造布可 以把兩個(gè)或是多個(gè)相同模頭并排使用；當(dāng)要生產(chǎn)多層不同纖維進(jìn)行復(fù)合時(shí)，可以將幾個(gè)相 同的靜電紡絲模塊按先后順序排列在基布的上方。這樣就可以根據(jù)各種不同的要求對(duì)本裝 置進(jìn)行模塊化組合。

圖1是本實(shí)用新型靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置示意圖的主視圖。圖2是本實(shí)用新型靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置示意圖的俯視圖。圖3是本實(shí)用新型靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置提出的靜電紡絲模頭 的流道示意圖。圖4是本實(shí)用新型靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置提出的靜電紡絲模頭 示意圖的A向視圖。圖5是本實(shí)用新型靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置提出的靜電紡絲模頭 示意圖的B向視圖。圖6是本實(shí)用新型靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置提出的靜電紡絲模頭 的噴嘴結(jié)構(gòu)圖。圖7是本實(shí)用新型靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置提出的空氣加熱系統(tǒng) 中風(fēng)箱的截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實(shí)用新型靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置提出的靜電紡絲模頭 的噴絲板的剖視圖。圖9是本實(shí)用新型靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置提出的靜電紡絲模頭 的噴嘴全剖視圖。圖10是圖9的C-C向剖視圖。圖中1-基布放卷裝置，2-傳送帶裝置，3-電極網(wǎng)，4-風(fēng)箱，5-靜電紡絲模頭， 6-去靜電輥?zhàn)樱?-基布，8-基布收卷裝置，9-排風(fēng)風(fēng)機(jī)裝置，10-電極網(wǎng)調(diào)節(jié)裝置，11-擠 出機(jī)，12-熔體計(jì)量泵，13-高壓靜電發(fā)生裝置，14-空氣加熱系統(tǒng)，15-左流道板，16-右流 道板，17-噴絲板，18-噴嘴，19-溫度傳感器，20-加熱棒，21-熱流道入口，22-熱流道出口， 23-噴絲板流道孔，24-噴嘴軸向流道孔，25-噴嘴徑向流道孔，26-半圓槽，27-風(fēng)箱噴嘴縫。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提出了一種熔體靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，如圖1和圖 2所示，該裝置主要包括熔體輸送裝置、熔體計(jì)量泵12、靜電紡絲模頭5、模頭溫控裝置、高 壓靜電發(fā)生裝置13、收集裝置和支架。圖中熔體輸送裝置為擠出機(jī)11，模頭溫控裝置由加 熱棒20、溫度傳感器19及控制元件組成。物料加入擠出機(jī)11后經(jīng)擠出機(jī)11塑化均化為 均一的熔融態(tài)，并輸送到熔體計(jì)量泵12中，熔融物料的流量及流速由熔體計(jì)量泵12控制， 這樣保證了纖維直徑和產(chǎn)量的穩(wěn)定。熔融物料經(jīng)過(guò)熔體計(jì)量泵12控制輸送到靜電紡絲模 頭5的熱流道入口 21內(nèi)，本例中靜電紡絲模頭5主要包括左流道板15、右流道板16、噴 絲板17、噴嘴18，溫度傳感器19及加熱棒20分別安裝在左流道板15、右流道板16、噴絲板 17上。如圖3所示，熔融物料經(jīng)過(guò)熱流道21分配，分配方式以2的倍數(shù)遞增，即流道數(shù)從 2到22、23、24、25，且直流道各位置處的流道截面面積之和相等，最終熔融物料均勻地分配到 熱流道出口 22處，在各個(gè)出口處的流體的各種參數(shù)都相同。左流道板15和右流道板16之 間通過(guò)螺栓連接來(lái)保證兩流道板之間緊密配合。熔融物料經(jīng)過(guò)靜電紡絲模頭5上流道的分 流后均勻地分配到噴嘴18上，噴嘴18安裝在噴絲板17上，噴絲板17和噴嘴18的結(jié)構(gòu)如 圖6、圖8、圖9、圖10所示，噴絲板17和噴嘴18之間通過(guò)螺紋連接，相互間有定位孔定位， 噴絲板17上的每一個(gè)噴絲板流道孔23與靜電紡絲模頭5上的熱流道出口 22對(duì)應(yīng)，二者直 徑相等且同軸，熔融流體流經(jīng)熱流道出口 22后通過(guò)噴嘴18上的噴嘴軸向流道孔M輸送給 在截面上周向均勻分布的噴嘴徑向流道孔25，噴嘴18的傘形面與噴絲板17之間有一定的 間隙，且在噴嘴18的錐面上臨近出口位置開(kāi)有分流槽，本實(shí)施例中分流槽為半圓槽沈，在 噴嘴18的周向均勻分布了多個(gè)這樣的半圓槽沈，這些半圓槽沈有利于流體在出口處形成 液滴而便于靜電紡絲的順利進(jìn)行。噴絲板17與左流道板15和右流道板16之間通過(guò)螺紋 連接，噴絲板17與左流道板15、右流道板16和噴嘴18之間的裝配關(guān)系如圖4、圖5和圖6 所示。在靜電紡絲模頭5的左流道板15、右流道板16和噴絲板17上安裝了加熱棒20和 溫度傳感器19，通過(guò)相應(yīng)的電控系統(tǒng)來(lái)控制靜電紡絲模頭5的溫度使其保持在設(shè)定的溫度 值。在靜電紡絲模頭5的正下方安裝了電極網(wǎng)3，電極網(wǎng)3與高壓靜電發(fā)生裝置13的正極 連接，靜電紡絲模頭5與高壓靜電發(fā)生裝置13的負(fù)極連接同時(shí)與地極連接，這樣在靜電紡 絲模頭5和電極網(wǎng)3之間形成電場(chǎng)，靜電紡絲模頭5上噴嘴18處形成的熔融物料液滴在高 壓靜電場(chǎng)中形成泰勒錐，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度滿足要求時(shí)就會(huì)發(fā)生噴射而形成纖維。本實(shí)施例中在 靜電紡絲模頭5上有32個(gè)噴嘴18，分布方式如圖4所示，噴嘴18的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖9和圖10所示， 而且每個(gè)噴嘴18上有40個(gè)半圓槽26，這樣在靜電紡絲模頭5上就會(huì)形成1280個(gè)液滴，在靜 電紡絲過(guò)程中就會(huì)同時(shí)形成1280根纖維，根據(jù)生產(chǎn)效率的要求，靜電紡絲模頭5上噴嘴18的 數(shù)量可以增多，且靜電紡絲模頭5可以模塊化使用，這樣就能達(dá)到很高的產(chǎn)量和效率。本裝置為靜電紡絲法連續(xù)生產(chǎn)非織造布制品的生產(chǎn)裝置，利用靜電紡絲法紡制纖 維且連續(xù)進(jìn)行，收集裝置也連續(xù)收集，收集裝置主要包括基布放卷裝置1、傳送帶裝置2、基 布7、基布收卷裝置8，傳送帶裝置2位于靜電紡絲模頭5正下方，傳送帶裝置2的傳送帶位 于靜電紡絲模頭5和電極網(wǎng)3之間，基布7平鋪在傳送帶裝置2的傳送帶上并隨傳送帶一 起連續(xù)運(yùn)動(dòng)，在傳送帶裝置2的傳送帶上靠近基布收卷裝置8一側(cè)安裝了一個(gè)與地極連接 的去靜電輥?zhàn)?，去靜電輥?zhàn)?與傳送帶裝置2的一個(gè)輥?zhàn)訉?duì)頂安裝，纖維沉積在基布7上， 與基布7 —起被收集和使用，基布7由安裝在裝置兩端的基布放卷裝置1和基布收卷裝置8來(lái)控制實(shí)現(xiàn)基布7的連續(xù)供給和收集。在纖維的收集過(guò)程中，由于紡制的超細(xì)纖維帶有極 性，因此在纖維的收集之前要對(duì)纖維進(jìn)行去靜電處理，去靜電輥?zhàn)?與基布7上的纖維接觸 消除纖維極性，同時(shí)纖維在輸送的過(guò)程中受到去靜電輥?zhàn)?和傳送帶裝置2上輥?zhàn)拥臄D壓 作用而被壓實(shí)，這樣也有利于纖維的收集。靜電紡絲的過(guò)程中，由于靜電紡絲模頭5和電極 網(wǎng)3之間的電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)纖維的質(zhì)量有重要的影響，所以裝置中電極網(wǎng)調(diào)節(jié)裝置10的設(shè)計(jì)滿 足了電極網(wǎng)3的高度可調(diào)要求。
權(quán)利要求1.靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其特征在于主要包括熔體輸送裝置、熔 體計(jì)量泵、靜電紡絲模頭、模頭溫控裝置、高壓靜電發(fā)生裝置、收集裝置和支架，熔體輸送裝 置直接與熔體計(jì)量泵的進(jìn)口連接，熔體計(jì)量泵的出口與靜電紡絲模頭連接，模頭溫控裝置 安裝在靜電紡絲模頭上或分布于靜電紡絲模頭內(nèi)，靜電紡絲模頭內(nèi)有分配流道，分配流道 將一股熔體均勻分配為多股流體，多股流體的末端連接噴絲板，噴絲板有細(xì)孔，高壓靜電發(fā) 生裝置的兩個(gè)電極中一個(gè)電極與靜電紡絲模頭連接，另一電極與置于收集裝置中基布下方 的電極網(wǎng)連接，收集裝置置于靜電紡絲模頭正下方，支架支撐于靜電紡絲模頭處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其特征在于在靜 電紡絲模頭兩側(cè)安裝空氣加熱系統(tǒng)的風(fēng)箱，空氣加熱系統(tǒng)的其他各部分裝置安裝于機(jī)架 上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其特征在于 靜電紡絲模頭采用兩板式結(jié)構(gòu)，分配流道為在緊密配合的兩塊板上分別加工出的熱流道 槽，熱流道槽采用2n的形式分配，經(jīng)過(guò)η次分流后由進(jìn)口處的一條熱流道分成2η條熱流道， 垂直直流道分流道的任一剖面上熱流道的截面面積之和彼此相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其特征在于多股 流體的末端連接的噴絲板上與多股流體對(duì)應(yīng)的每個(gè)熔體通道分別連接一個(gè)噴嘴，噴絲板 和噴嘴通過(guò)螺紋連接，并通過(guò)圓柱面定位，噴嘴的上端面在螺紋配合作用下和噴絲板頂緊 密封，噴嘴的配合柱面和噴絲板的對(duì)應(yīng)面通過(guò)緊配合貼緊，配合柱面的下端垂直于柱面均 勻分布多個(gè)分流孔，噴嘴的緩沖面錐角稍大于分流錐面，在分流錐面上環(huán)形均布多個(gè)分流 槽，與噴嘴的分流錐面相對(duì)應(yīng)的噴絲板上的錐面相互平行，噴嘴下端設(shè)置一內(nèi)六角螺釘孔 或一字孔，在下端面設(shè)置淺的凹面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其特征在于熔體 輸送裝置為單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)或多螺桿擠出機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其特征在于熔體 計(jì)量泵為普通熔體齒輪泵或行星齒輪泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其特征在于 分配流道采用衣架型結(jié)構(gòu)的分配方式，在噴絲板上將連續(xù)的熔體均勻分成多個(gè)細(xì)絲出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其特征在于熔體 計(jì)量泵之后接流道分配裝置，流道分配裝置有一個(gè)熔體入口和多個(gè)熔體出口，分配裝置的 每個(gè)熔體出口與一靜電紡絲模頭連接，然后再接一套或多套高壓靜電發(fā)生裝置、收集裝置， 靜電紡絲模頭的排列方式為橫向或縱向。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其特征在于收集 裝置主要包括基布放卷裝置、傳送帶裝置、基布、基布收卷裝置，傳送帶裝置位于靜電紡絲 模頭正下方，傳送帶裝置的傳送帶位于靜電紡絲模頭和電極網(wǎng)之間，基布平鋪在傳送帶裝 置的傳送帶上并隨傳送帶一起連續(xù)運(yùn)動(dòng)，在傳送帶上靠近基布收卷裝置一側(cè)安裝了一個(gè)與 地極連接的去靜電輥?zhàn)樱レo電輥?zhàn)优c傳送帶裝置的一個(gè)輥?zhàn)訉?duì)頂安裝。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，其特征在于空氣 加熱系統(tǒng)主要包括高壓鼓風(fēng)機(jī)、空氣加熱器、空氣過(guò)濾器、風(fēng)箱、耐高溫排風(fēng)風(fēng)機(jī)、耐高溫 軟管，空氣過(guò)濾器與高壓鼓風(fēng)機(jī)的入口相連，高壓鼓風(fēng)機(jī)的出口與空氣加熱器入口相連，空氣流經(jīng)空氣加熱器后被加熱到設(shè)定的溫度，空氣加熱器出口經(jīng)耐高溫軟管與氣流分配器連 接，氣流分配器經(jīng)耐高溫軟管與風(fēng)箱連接，風(fēng)箱對(duì)稱地安裝在靜電紡絲模頭兩側(cè)，耐高溫排 風(fēng)風(fēng)機(jī)位于收集裝置的傳送帶裝置的傳送帶下方。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種靜電紡絲法連續(xù)制備無(wú)紡布制品的裝置，屬于靜電紡絲領(lǐng)域，主要包括熔體輸送裝置、熔體計(jì)量泵、靜電紡絲模頭、模頭溫控裝置、高壓靜電發(fā)生裝置、收集裝置和支架，熔體輸送裝置直接與熔體計(jì)量泵的進(jìn)口連接，熔體計(jì)量泵的出口與靜電紡絲模頭連接，模頭溫控裝置安裝在靜電紡絲模頭上或分布于靜電紡絲模頭內(nèi)，靜電紡絲模頭內(nèi)有分配流道，分配流道將一股熔體均勻分配為多股流體，多股流體的末端的噴絲板連接有噴嘴，噴嘴不是單一的微小孔而是在微縫上開(kāi)孔槽，熱空氣的流道安裝在靜電紡絲模頭的外部，這種結(jié)構(gòu)使得靜電紡絲模頭的加工難度大為降低，纖維直徑比熔噴法生產(chǎn)的纖維直徑更細(xì)，纖維質(zhì)量更好，并且易于實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)D01D13/02GK201924106SQ20102062194
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者丁玉梅, 何雪濤, 劉勇, 李好義, 楊衛(wèi)民, 王建強(qiáng), 王德禧 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)