一種帶有輔助氣流的靜電紡絲裝置及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有輔助氣流的靜電紡絲裝置及其設(shè)備，接收電極位于儲液槽上方，儲液槽內(nèi)設(shè)置有能轉(zhuǎn)動的紡絲輥筒，接收電極正投影到紡絲輥筒的區(qū)域與接收電極之間形成一靜電紡絲區(qū)，紡絲輥筒上均勻設(shè)置有多個通孔，紡絲輥筒內(nèi)設(shè)置有位置保持靜止的噴氣結(jié)構(gòu)，噴氣結(jié)構(gòu)的噴氣區(qū)與靜電放紡絲區(qū)相對應(yīng)，噴氣結(jié)構(gòu)向上噴出氣流，氣流通過通孔吹入靜電紡絲區(qū)。在氣流吹力與靜電力的配合下完成靜電紡絲，比傳統(tǒng)的輥筒式紡絲方式產(chǎn)量提高了5倍到10倍，大幅度提高了紡絲效率；并且還采用吸液嘴結(jié)構(gòu)、刮刀結(jié)構(gòu)使儲液槽中的紡絲溶液處于密封的環(huán)境中，避免了由于溶劑揮發(fā)造成的濃度變化，避免了紡絲溶液揮發(fā)造成污染情況的出現(xiàn)。
【專利說明】一種帶有輔助氣流的靜電紡絲裝置及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有輔助氣流的靜電紡絲裝置及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，靜電紡絲技術(shù)是制備納米纖維的主流技術(shù)。早在1934年AntonFomhals就已經(jīng)在專利中報(bào)道了高壓靜電場紡絲，其采用的是單針頭的紡絲裝置。但這種單針頭的紡絲裝置紡絲效率極低，通常制備納米纖維的產(chǎn)能只有每分鐘0.001-0.0lg。為了提高這一紡絲方式的生產(chǎn)效率，后繼者又開發(fā)出了多針頭式的靜電紡絲裝置，通常是將數(shù)十甚至數(shù)百個單個的針頭組合到一起進(jìn)行靜電紡絲。多針頭靜電紡絲裝置的紡絲效率通?？梢员惶岣叩矫糠昼?.1-1.0g。但由于針頭易發(fā)生堵塞，清洗維護(hù)工作非常繁瑣，增加紡絲的制備成本。
[0003]隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，相繼有人提出無針頭靜電紡絲技術(shù)，比如使用圓形滾筒作為紡絲電極，大大提高了紡絲效率，將紡絲速度提高到了每分鐘1.5-1.8克；并且為了進(jìn)一步提高產(chǎn)量他還采用了上部抽氣、側(cè)面吹風(fēng)以及在圓形滾筒表面設(shè)計(jì)各種花紋等方法。但是，采用以上方法，對于產(chǎn)量的提高影響并不明顯，并沒有從根本上增加噴射的數(shù)量和納米纖維形成的速度。而且由于紡絲溶液暴露于空氣中，會導(dǎo)致大量的溶劑揮發(fā)，不僅造成了紡絲溶液濃度的不穩(wěn)定，而且還會形成大量對人體及環(huán)境有害的有機(jī)廢氣，危害工人身體健康。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供的一種帶有輔助氣流的靜電紡絲裝置及設(shè)備，通過氣流吹力與靜電力配合完成靜電紡絲，以提高紡絲效率。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括:
[0006]一種帶有輔助氣流的靜電紡絲裝置，其包括儲液槽、接收電極與高壓電源，高壓電源分別與儲液槽、接收電極電路連接，其中，接收電極位于儲液槽上方，儲液槽內(nèi)設(shè)置有能轉(zhuǎn)動的紡絲輥筒，接收電極正投影到紡絲輥筒的區(qū)域與接收電極之間形成一靜電紡絲區(qū)，紡絲輥筒上均勻設(shè)置有多個通孔，紡絲輥筒內(nèi)設(shè)置有位置保持靜止的噴氣結(jié)構(gòu)，噴氣結(jié)構(gòu)的噴氣區(qū)與靜電放紡絲區(qū)相對應(yīng)，噴氣結(jié)構(gòu)向上噴出氣流，氣流通過通孔吹入靜電紡絲區(qū)，氣流吹力與靜電力配合完成靜電紡絲。
[0007]所述的靜電紡絲裝置，其中，上述噴氣結(jié)構(gòu)包括噴氣輥，噴氣輥面向靜電紡絲區(qū)的區(qū)域上均勻布置有多個噴氣孔，多個噴氣孔沿噴氣輥軸向布置，布置噴氣孔區(qū)域的兩側(cè)均設(shè)置有密封條，噴氣輥與紡絲輥筒的兩端為動密封。
[0008]所述的靜電紡絲裝置，其中，上述靜電紡絲區(qū)的一側(cè)設(shè)置有用于吸走紡絲輥筒粘黏多余液體的吸液嘴結(jié)構(gòu)，另一側(cè)設(shè)置有控制紡絲輥筒粘黏液體厚度的刮刀結(jié)構(gòu)，吸液嘴結(jié)構(gòu)、刮刀結(jié)構(gòu)以及紡絲輥筒粘黏的液體密封儲液槽。
[0009]所述的靜電紡絲裝置，其中，上述刮刀結(jié)構(gòu)包括刮片、傾斜布置的安裝板與安裝支架，安裝支架設(shè)置在儲液槽上沿，安裝板兩端均設(shè)置有帶螺紋的調(diào)節(jié)軸，調(diào)節(jié)軸設(shè)置安裝支架上對應(yīng)的第一弧形長條孔內(nèi)，調(diào)節(jié)軸能沿對應(yīng)第一弧形長條孔移動；刮片固定在安裝板面向紡絲輥筒的側(cè)邊上，安裝板與儲液槽上沿之間設(shè)置有一柔性密封條上，刮片、安裝板、柔性密封條以及紡絲輥筒粘黏的液體將儲液槽的一側(cè)密封。
[0010]所述的靜電紡絲裝置，其中，上述吸液嘴結(jié)構(gòu)包括吸液嘴與固定支架，吸液嘴設(shè)置在固定支架上；吸液嘴包括上唇與下唇，上唇上端開有安裝孔，下唇上端設(shè)有螺紋孔，上唇上端與下唇上端通過第一螺栓連接；上唇與下唇之間形成用于吸液的狹長縫隙，狹長縫隙與紡絲輥筒外周相貼合；吸液嘴兩端均設(shè)置有安裝軸，安裝軸設(shè)置在固定支架對應(yīng)的第二弧形長條孔內(nèi)，安裝軸能在對應(yīng)第二弧形長條孔內(nèi)移動與轉(zhuǎn)動，調(diào)整吸液嘴與紡絲輥筒的位置和角度；吸液嘴下部設(shè)置有能拆卸的密封刮刀，密封刮刀通過第二螺栓與壓板固定在下唇下方，密封刮刀的自由端與紡絲輥筒外周相接觸，用于密封儲液槽的另一側(cè)。
[0011]所述的靜電紡絲裝置，其中，上述紡絲輥筒外周面設(shè)置有花紋，花紋為橫向、縱向或呈角度的螺旋狀線條；花紋包括凸出部與凹陷部，凸出部為三角形、梯形、矩形、圓弧或其組合形狀，上述通孔設(shè)置在凹陷部內(nèi)。
[0012]所述的靜電紡絲裝置，其中，上述下唇后部設(shè)計(jì)有至少一個吸液管，吸液管與吸氣泵相連，用于將廢液吸走。
[0013]所述的靜電紡絲裝置，其中，上述下唇內(nèi)設(shè)置有隔板與側(cè)壁，隔板位于相臨的兩個吸液管之間，隔板將下唇分割為若干個靜壓腔。
[0014]一種靜電紡絲設(shè)備，其包括收放卷裝置，其中，收放卷裝置與所述的靜電紡絲裝置相連接，收放卷裝置將靜電紡絲裝置產(chǎn)生的紡絲收卷起來。
[0015]本發(fā)明提供的一種帶有輔助氣流的靜電紡絲裝置及設(shè)備，采用紡絲輥筒與噴氣結(jié)構(gòu)的技術(shù)手段，紡絲輥筒旋轉(zhuǎn)時攜帶儲液槽內(nèi)的紡絲溶液，當(dāng)紡絲輥筒到達(dá)噴氣結(jié)構(gòu)的噴氣區(qū)域(也只有進(jìn)入噴氣區(qū)域的部分紡絲輥筒才會受到噴氣氣流)，噴氣結(jié)構(gòu)噴出的氣流通過紡絲輥筒上的通孔吹入靜電紡絲區(qū)，在氣流吹力與靜電力的配合下完成靜電紡絲，比傳統(tǒng)的輥筒式紡絲方式產(chǎn)量提高了 5倍到10倍，大幅度提高了紡絲效率；并且還采用吸液嘴結(jié)構(gòu)、刮刀結(jié)構(gòu)使儲液槽中的紡絲溶液處于密封的環(huán)境中，避免了由于溶劑揮發(fā)造成的濃度變化，避免了紡絲溶液揮發(fā)造成污染情況的出現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明中靜電紡絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中紡絲輥筒與噴氣輥配合的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明中紡絲輥筒與噴氣輥配合的拆分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明中紡絲輥筒與噴氣輥配合的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是本發(fā)明中刮刀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6是本發(fā)明中刮刀結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是本發(fā)明中吸液嘴結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8是本發(fā)明中下唇的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9是本發(fā)明中紡絲輥筒的表面示意圖；
[0025]圖10是本發(fā)明中下唇下部的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明提供了一種帶有輔助氣流的靜電紡絲裝置及設(shè)備，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明提供了一種帶有輔助氣流的靜電紡絲裝置，如圖1與3所示的，所示的，其包括儲液槽1、接收電極2與高壓電源3，高壓電源3分別與儲液槽1、接收電極2電路連接，從而使儲液槽I內(nèi)的紡絲溶液也帶電。接收電極2位于儲液槽I上方，儲液槽I內(nèi)設(shè)置有能轉(zhuǎn)動的紡絲輥筒4，接收電極2正投影到紡絲輥筒4的區(qū)域與接收電極2之間形成一靜電紡絲區(qū)5，更具體的是指當(dāng)紡絲滾筒4旋轉(zhuǎn)到接收電極2下方的部分與接收電極2之間形成靜電紡絲區(qū)5，在靜電作用下，紡絲輥筒4上粘黏的紡絲溶液會向接收電極2方向移動，形成紡絲。紡絲輥筒4上均勻設(shè)置有多個通孔6，紡絲輥筒4內(nèi)設(shè)置有位置保持靜止的噴氣結(jié)構(gòu)，噴氣結(jié)構(gòu)的噴氣區(qū)與靜電放紡絲區(qū)5相對應(yīng)，噴氣結(jié)構(gòu)向上噴出氣流，氣流通過通孔6吹入靜電紡絲區(qū)5，在氣流吹力與靜電力配合完成靜電紡絲，將紡絲速度提高到了每分鐘
2.1-4.3克，大幅度提高了紡絲效率。
[0028]更進(jìn)一步的，如圖2、圖3與圖4所示的，上述噴氣結(jié)構(gòu)包括噴氣輥7，噴氣輥7的一端設(shè)置有進(jìn)氣孔32，噴氣輥7面向靜電紡絲區(qū)5的區(qū)域上均勻布置有多個噴氣孔8，多個噴氣孔8沿噴氣輥7軸向布置，布置噴氣孔區(qū)域的兩側(cè)均設(shè)置有密封條9，形成一相對密閉的噴氣空間31，從而保證了噴氣孔8只向靜電紡絲區(qū)5噴氣，避免了噴氣區(qū)域不穩(wěn)定將紡絲溶液吹出靜電紡絲區(qū)5的范圍，噴氣輥7與紡絲輥筒4的兩端為動密封，如圖4所示的，采用軸承33以及密封圈34的技術(shù)手段就可以實(shí)現(xiàn)，在此不再一一贅述，采用動密封的技術(shù)方式避免了噴氣輥7與紡絲輥筒4之間的紡絲溶液外溢，提高了紡絲過程的密閉性能。至于紡絲輥筒4的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)不屬于本發(fā)明的論述重點(diǎn)，在此不再一一贅述。
[0029]在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，如圖1所示的，上述靜電紡絲區(qū)5的一側(cè)設(shè)置有用于吸走紡絲輥筒粘黏多余液體的吸液嘴結(jié)構(gòu)10，另一側(cè)設(shè)置有控制紡絲輥筒4粘黏液體厚度的刮刀結(jié)構(gòu)11，吸液嘴結(jié)構(gòu)10、刮刀結(jié)構(gòu)11以及紡絲輥筒4粘黏的液體密封儲液槽1，使儲液槽I中的紡絲溶液處于密封的環(huán)境中，避免了由于溶劑揮發(fā)造成的濃度變化，避免了紡絲溶液揮發(fā)造成污染情況的出現(xiàn)。
[0030]當(dāng)然刮刀結(jié)構(gòu)11可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)技術(shù)手段，但如圖1、圖5與圖6所示的，本發(fā)明中的刮刀結(jié)構(gòu)11包括刮片12、傾斜布置的安裝板13與安裝支架29，安裝支架29設(shè)置在儲液槽I上沿，安裝板13兩端均設(shè)置有帶螺紋的調(diào)節(jié)軸14，調(diào)節(jié)軸14設(shè)置安裝支架29上對應(yīng)的第一弧形長條孔15內(nèi)，調(diào)節(jié)軸14能沿對應(yīng)第一弧形長條孔15移動；刮片12固定在安裝板13面向紡絲輥筒4的側(cè)邊上，安裝板13與儲液槽I上沿之間設(shè)置有一柔性密封條16上，刮片12、安裝板13、柔性密封條16以及紡絲輥筒4粘黏的液體將儲液槽I的一側(cè)密封，通過調(diào)節(jié)軸14在對應(yīng)第一弧形長條孔15內(nèi)移動的距離，可以調(diào)整刮片12與紡絲輥筒4之間的間距，進(jìn)而調(diào)節(jié)紡絲輥筒4上粘黏紡絲溶液的厚度，在保證紡絲溶液符合要求的前提下，又密封了儲液槽I的空間。
[0031]在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，上述吸液嘴結(jié)構(gòu)10包括吸液嘴與固定支架30，吸液嘴設(shè)置在固定支架30上；如圖7與圖8所示的，吸液嘴包括上唇17與下唇18，上唇17上端開有安裝孔，下唇18上端設(shè)有螺紋孔，上唇17上端與下唇18上端通過第一螺栓19連接；上唇17與下唇18之間形成用于吸液的狹長縫隙20，狹長縫隙20與紡絲輥筒4外周相貼合，用于將紡絲剩余的紡絲溶液吸走，進(jìn)行重新利用，即提高了原料利用率，又降低了對環(huán)境的污染。如圖1與圖9所示的，吸液嘴兩端均設(shè)置有安裝軸21，安裝軸21設(shè)置在固定支架30對應(yīng)的第二弧形長條孔22內(nèi)，安裝軸21能在對應(yīng)第二弧形長條孔22能移動與轉(zhuǎn)動，調(diào)整吸液嘴與紡絲輥筒4的位置和角度，使狹長縫隙20更好的貼合在紡絲輥筒4的外周上，提高了對剩余紡絲溶液的回收效率。吸液嘴下部設(shè)置有能拆卸的密封刮刀23，密封刮刀23通過第二螺栓24與壓板25固定在下唇18下方，密封刮刀23的自由端與紡絲輥筒4外周相接觸，用于密封儲液槽I的另一側(cè)，又防止了吸液嘴在吸走殘留的廢液時，將儲液槽I中的紡絲溶液揮發(fā)出的溶劑蒸汽吸走。通過上述描述可知，通過吸液嘴結(jié)構(gòu)10、刮刀結(jié)構(gòu)11以及紡絲輥筒4粘黏的紡絲溶液將儲液槽I密封。
[0032]更進(jìn)一步的，如圖10所示的，上述紡絲輥筒4外周面設(shè)置有花紋，花紋為橫向、縱向或呈角度的螺旋狀線條；花紋包括凸出部26與凹陷部27，凸出部為三角形、梯形、矩形、圓弧或其組合形狀，提高了紡絲輥筒4從儲液槽I內(nèi)攜帶紡絲溶液的效率，并且上述通孔6設(shè)置在凹陷部27內(nèi)，使紡絲滾筒4的加工更便捷，降低了其制造成本。
[0033]如圖8所示的，為了更進(jìn)一步提高吸液嘴的性能，上述下唇18后部設(shè)計(jì)有至少一個吸液管28，吸液管28與吸氣泵相連，用于將廢液吸走，至于吸液管28與吸氣泵的具體布置，在此不再一一贅述。如圖10所示的，并且上述下唇18內(nèi)設(shè)置有隔板29與側(cè)壁30，隔板29位于相臨的兩個吸液管28之間，還可以設(shè)置多個隔板，隔板29將下唇分割為若干個靜壓腔31，更進(jìn)一步提高了吸液效率。
[0034]本發(fā)明還提供了一種靜電紡絲設(shè)備，其包括收放卷裝置，其中，收放卷裝置與上述的靜電紡絲裝置相連接，收放卷裝置將靜電紡絲裝置產(chǎn)生的紡絲收卷起來，從而完成紡絲工藝。至于收放卷裝置不屬于發(fā)明重點(diǎn)論述部分，在此不再一一贅述。
[0035]當(dāng)然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有輔助氣流的靜電紡絲裝置，其包括儲液槽、接收電極與高壓電源，高壓電源分別與儲液槽、接收電極電路連接，其特征在于，接收電極位于儲液槽上方，儲液槽內(nèi)設(shè)置有能轉(zhuǎn)動的紡絲輥筒，接收電極正投影到紡絲輥筒的區(qū)域與接收電極之間形成一靜電紡絲區(qū)，紡絲輥筒上均勻設(shè)置有多個通孔，紡絲輥筒內(nèi)設(shè)置有位置保持靜止的噴氣結(jié)構(gòu)，噴氣結(jié)構(gòu)的噴氣區(qū)與靜電放紡絲區(qū)相對應(yīng)，噴氣結(jié)構(gòu)向上噴出氣流，氣流通過通孔吹入靜電紡絲區(qū),氣流吹力與靜電力配合完成靜電紡絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，上述噴氣結(jié)構(gòu)包括噴氣輥，噴氣輥面向靜電紡絲區(qū)的區(qū)域上均勻布置有多個噴氣孔，多個噴氣孔沿噴氣輥軸向布置，布置噴氣孔區(qū)域的兩側(cè)均設(shè)置有密封條，噴氣輥與紡絲輥筒的兩端為動密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，上述靜電紡絲區(qū)的一側(cè)設(shè)置有用于吸走紡絲輥筒粘黏多余液體的吸液嘴結(jié)構(gòu)，另一側(cè)設(shè)置有控制紡絲輥筒粘黏液體厚度的刮刀結(jié)構(gòu)，吸液嘴結(jié)構(gòu)、刮刀結(jié)構(gòu)以及紡絲輥筒粘黏的液體密封儲液槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，上述刮刀結(jié)構(gòu)包括刮片、傾斜布置的安裝板與安裝支架，安裝支架設(shè)置在儲液槽上沿，安裝板兩端均設(shè)置有帶螺紋的調(diào)節(jié)軸，調(diào)節(jié)軸設(shè)置安裝支架上對應(yīng)的第一弧形長條孔內(nèi)，調(diào)節(jié)軸能沿對應(yīng)第一弧形長條孔移動；刮片固定在安裝板面向紡絲輥筒的側(cè)邊上，安裝板與儲液槽上沿之間設(shè)置有一柔性密封條上，刮片、安裝板、柔性密封條以及紡絲輥筒粘黏的液體將儲液槽的一側(cè)密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，上述吸液嘴結(jié)構(gòu)包括吸液嘴與固定支架，吸液嘴設(shè)置在固定支架上；吸液嘴包括上唇與下唇，上唇上端開有安裝孔，下唇上端設(shè)有螺紋孔，上唇上端與下唇上端通過第一螺栓連接；上唇與下唇之間形成用于吸液的狹長縫隙，狹長縫隙與紡絲輥筒外周相貼合；吸液嘴兩端均設(shè)置有安裝軸，安裝軸設(shè)置在固定支架對應(yīng)的第二弧形長條孔內(nèi)，安裝軸能在對應(yīng)第二弧形長條孔內(nèi)移動與轉(zhuǎn)動，調(diào)整吸液嘴與紡絲輥筒的位置和角度；吸液嘴下部設(shè)置有能拆卸的密封刮刀，密封刮刀通過第二螺栓與壓板固定在下唇下方，密封刮刀的自由端與紡絲輥筒外周相接觸，用于密封儲液槽的另一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，上述紡絲輥筒外周面設(shè)置有花紋，花紋為橫向、縱向或呈角度的螺旋狀線條；花紋包括凸出部與凹陷部，凸出部為三角形、梯形、矩形、圓弧或其組合形狀，上述通孔設(shè)置在凹陷部內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，上述下唇后部設(shè)計(jì)有至少一個吸液管，吸液管與吸氣泵相連，用于將廢液吸走。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，上述下唇內(nèi)設(shè)置有隔板與側(cè)壁，隔板位于相臨的兩個吸液管之間，隔板將下唇分割為若干個靜壓腔。
9.一種靜電紡絲設(shè)備，其包括收放卷裝置，其特征在于，收放卷裝置與如權(quán)利要求1所述的靜電紡絲裝置相連接，收放卷裝置將靜電紡絲裝置產(chǎn)生的紡絲收卷起來。
【文檔編號】D01D5/00GK103866403SQ201410098854
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】郅立鵬, 馬昭, 孟慶銳 申請人:青島中科華聯(lián)新材料有限公司