無針頭式靜電紡絲裝置制造方法
【專利摘要】一種無針頭式靜電紡絲裝置，由噴絲頭、接收電極、高壓電源、儲(chǔ)存聚合物溶液的溶液罐、廢液槽、基材及其卷繞系統(tǒng)等組成；或者由噴絲頭、接收電極、高壓電源、儲(chǔ)存聚合物熔融體的儲(chǔ)液罐、廢液槽、基材及其卷繞系統(tǒng)，以及加熱裝置及其電加熱控制裝置等組成。其噴絲頭采用狹縫型噴絲頭；由左、右半片噴絲頭緊密貼合通過螺紋聯(lián)接件緊固一體構(gòu)成；或者由左、右兩片噴絲頭構(gòu)件與夾在二者之間的均流柵柵板夾片構(gòu)成。采用狹縫型噴絲頭，便于拆裝與清洗，可連續(xù)高效地生產(chǎn)納米纖維，大大提高紡絲效率；既可用于聚合物溶液的靜電紡絲，也可用于聚合物熔融體的靜電紡絲。
【專利說明】無針頭式靜電紡絲裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高壓靜電紡絲領(lǐng)域，特別是一種用于連續(xù)高效生產(chǎn)納米纖維的無針頭式靜電紡絲裝置。
【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Anton Fomhals就在專利中公開了單針頭的高壓靜電場(chǎng)紡絲裝置。但這種單針頭紡絲裝置效率極低，制備納米纖維的產(chǎn)能只有0.0Of0.01g/h。為了提高紡絲效率，后繼者開發(fā)了多針頭式靜電紡絲裝置，如專利 200910031948.2,200610157106.8、W02005073441A1 所公開，通常是將數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)單個(gè)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可提高到
0.fl.0g/h。但由于針頭易發(fā)生堵塞，清洗維護(hù)工作非常繁瑣，所以也沒有很好地解決產(chǎn)業(yè)化問題。近些年，相繼有人提出無針頭靜電紡絲技術(shù)，采用金屬滾筒、金屬球、金屬圓盤、螺旋線圈等結(jié)構(gòu)的噴絲頭，用以作為生成泰勒錐并引發(fā)靜電紡絲過程的噴絲裝置。尤其以捷克ELMARC0公司開發(fā)研制的“納米蜘蛛” W02012/139533 Al技術(shù)最為便捷高效。其使用固定的金屬線型電極作為噴絲裝置，金屬線型電極穿過涂液裝置上的小孔，涂液裝置通過其機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并將聚合物溶液涂抹至金屬線型電極上，金屬線型電極上的聚合物溶液在靜電場(chǎng)的作用下形成自由分布的泰勒錐并發(fā)生噴絲現(xiàn)象。其紡絲寬度可達(dá)1.5米，紡絲效率可達(dá)到f5g/min。但是，由于其設(shè)備結(jié)構(gòu)原因，只能對(duì)聚合物溶液進(jìn)行靜電紡絲。其使用的聚合物溶液質(zhì)量濃度通常為l(T20%wt，在靜電紡絲過程中會(huì)有大量的溶劑揮發(fā)，形成大量的對(duì)人體及環(huán)境有害的有機(jī)廢氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)針頭式靜電紡絲裝置針頭易堵塞、清洗困難的不足，以及金屬線型電極噴絲裝置不能對(duì)聚合物溶液進(jìn)行靜電紡絲的不足，本實(shí)用新型提供一種無針頭式靜電紡絲裝置，它不僅拆卸方便、便于清洗、克服針頭式紡絲頭易堵塞、清洗困難的缺點(diǎn)，而且可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)聚合物熔融體的靜電紡絲，克服金屬線型電極只能對(duì)聚合物溶液進(jìn)行靜電紡絲、紡絲過程有大量溶劑揮發(fā)形成對(duì)人體有害污染環(huán)境的有機(jī)廢氣的不足。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]無針頭式靜電紡絲裝置的第一種方案，是由噴絲頭、接收電極、高壓電源、用于儲(chǔ)存聚合物溶液的溶液罐、廢液槽、基材及其卷繞系統(tǒng)等組成。
[0006]a.噴絲頭、位于噴絲頭正上方的接收電極分別通過高壓電纜與高壓電源的正、負(fù)極連接。
[0007]b.用于儲(chǔ)存聚合物溶液的溶液罐通過供液泵、供液?jiǎn)蜗蜷y、供液管路與噴絲頭連接，構(gòu)成供液回路。
[0008]c.位于噴絲頭底部、收集溢出聚合物溶液的廢液槽，通過廢液泵、廢液?jiǎn)蜗蜷y、廢液管路與廢液罐連接，構(gòu)成廢液回收回路。[0009]d.基材通過由放卷輥、收卷輥、導(dǎo)向輥構(gòu)成的卷繞系統(tǒng)，水平穿過噴絲頭與接收電極之間，并可連續(xù)運(yùn)行。
[0010]其噴絲頭采用狹縫型噴絲頭；由左半片噴絲頭、右半片噴絲頭緊密貼合，并通過螺紋聯(lián)接件緊固一體構(gòu)成。左、右兩半片噴絲頭為頂部呈由外側(cè)向內(nèi)傾斜的尖銳錐形且齊平的金屬板狀構(gòu)件，二者對(duì)接后在狹縫型噴絲頭頂端構(gòu)成狹長(zhǎng)開口，在狹長(zhǎng)開口下面構(gòu)成狹縫型噴絲頭內(nèi)部的空腔；空腔包括上部的狹縫、中部的液體流道及其均流柵、底部的儲(chǔ)液腔；儲(chǔ)液腔與狹縫型噴絲頭底部的進(jìn)液孔聯(lián)通。
[0011]或者，狹縫型噴絲頭由左、右兩片噴絲頭構(gòu)件，與夾在左、右兩片噴絲頭構(gòu)件之間的柵板夾片緊密貼合，并通過螺紋聯(lián)接件緊固一體構(gòu)成。柵板夾片上有均流柵的柵條。左、右兩片噴絲頭構(gòu)件與柵板夾片三者構(gòu)成狹縫型噴絲頭內(nèi)部的空腔。由左、右兩片噴絲頭構(gòu)件對(duì)接構(gòu)成噴絲頭頂端的狹長(zhǎng)開口，或者由左、右兩片噴絲頭構(gòu)件與柵板夾片三者共同構(gòu)成該狹長(zhǎng)開口。
[0012]無針頭式靜電紡絲裝置的另一種方案，是由噴絲頭、接收電極、高壓電源、用于儲(chǔ)存聚合物熔融體的儲(chǔ)液罐、廢液槽、基材及其卷繞系統(tǒng)，以及加熱裝置及其電加熱控制裝置等組成。
[0013]a.噴絲頭通過接地線與大地相連；噴絲頭、位于噴絲頭正上方的接收電極分別通過高壓電纜與高壓電源的正、負(fù)極相連接。
[0014]b.用于儲(chǔ)存聚合物熔融體的儲(chǔ)液罐，其頂部通過壓縮空氣管道與壓縮空氣源相連接；儲(chǔ)液罐底部的出口通過供液管路與噴絲頭連接，構(gòu)成聚合物熔融體的供液回路。
[0015]c.儲(chǔ)液罐配置有儲(chǔ)液罐加熱裝置；供液管配置有供液管加熱裝置。
[0016]d.位于噴絲頭底部、用于收集溢出的聚合物熔融體的廢液槽，與儲(chǔ)液罐之間通過廢液泵、廢液回收管相連，構(gòu)成廢液回收回路。
[0017]e.噴絲頭和廢液槽配置有噴絲頭及廢液槽加熱裝置，該加熱裝置與廢液管加熱裝置、儲(chǔ)液罐加熱裝置、供液管加熱裝置，共同與電加熱控制裝置相連接，構(gòu)成加熱系統(tǒng)。
[0018]f.基材通過由放卷輥、收卷輥、導(dǎo)向輥構(gòu)成的卷繞系統(tǒng)，水平穿過噴絲頭與接收電極之間，并可連續(xù)運(yùn)行。
[0019]其噴絲頭同樣是采用狹縫型噴絲頭；狹縫型噴絲頭的構(gòu)成與“無針頭式靜電紡絲裝置的第一種方案”的完全相同，在此不再重復(fù)。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0021]①相對(duì)于單針頭或多針頭式靜電紡絲裝置而言，狹縫型噴絲頭紡絲便于拆卸、清洗方便、紡絲效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。并且避免多針頭體系各針頭間相互干擾的問題，大大提高紡絲效率。
[0022]②相對(duì)于金屬線型電極靜電紡絲裝置而言，狹縫型噴絲頭不僅可以對(duì)聚合物溶液進(jìn)行靜電紡絲，而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物的熔融體進(jìn)行靜電紡絲。并且，使得整個(gè)靜電紡絲過程可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷的運(yùn)行?？朔私饘倬€型電極只能對(duì)聚合物溶液進(jìn)行靜電紡絲，以及聚合物溶液靜電紡絲存在的不足:紡絲過程有大量溶劑揮發(fā)，形成大量對(duì)人體有害污染環(huán)境的有機(jī)廢氣。
【專利附圖】

【附圖說明】[0023]圖1:本實(shí)用新型用于聚合物溶液的靜電紡絲裝置的構(gòu)成示意圖。
[0024]圖2:本實(shí)用新型用于聚合物熔融體的靜電紡絲裝置的構(gòu)成示意圖。
[0025]圖3、4:狹縫型噴絲頭一種結(jié)構(gòu)示意圖的軸側(cè)圖、軸測(cè)爆炸視圖。
[0026]圖5?7:狹縫型噴絲頭一種結(jié)構(gòu)示意圖的主視、俯視、側(cè)視圖。
[0027]圖8?10:圖5的A-A剖視圖、圖6的K局放視圖、圖13的L局放視圖。
[0028]圖11?13:圖7的B-B剖視圖、圖8的C-C剖視圖、圖5的D向視圖。
[0029]圖14?16:狹縫型噴絲頭另一種結(jié)構(gòu)示意圖的軸測(cè)爆炸視圖及主、側(cè)視圖。
[0030]圖17?19:狹縫型噴絲頭另一種結(jié)構(gòu)示意圖圖15的E-E剖視圖、圖16的F-F剖視圖、圖17的G-G剖視圖。
[0031]圖20:狹縫型噴絲頭第三種結(jié)構(gòu)的示意圖爆炸3D視圖。
[0032]圖21、22:狹縫型噴絲頭第三種結(jié)構(gòu)示意圖的主視、側(cè)視圖。
[0033]圖23?25:狹縫型噴絲頭第三種結(jié)構(gòu)示意圖圖21的H-H剖視圖、圖22的1_1剖視圖、圖23的J-J剖視圖。
[0034]圖26:狹縫型噴絲頭第三種結(jié)構(gòu)的柵板夾片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖27、28:狹縫型噴絲頭第四種結(jié)構(gòu)左、右兩片噴絲頭構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖29:狹縫型噴絲頭第四種結(jié)構(gòu)的內(nèi)嵌柵板夾片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖30:保溫式噴絲頭與廢液槽加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖軸測(cè)爆炸視圖。
[0038]圖中:1_狹縫型噴絲頭或簡(jiǎn)稱噴絲頭、2-接收電極、3-高壓電源GYDY、4_溶液罐、
5-廢液罐、6-廢液槽、7-基材、8-紡絲箱、9-儲(chǔ)液罐、11-高壓電源正極、21-負(fù)極高壓電纜、41-供液泵GYB、氣動(dòng)隔膜泵、42-供液?jiǎn)蜗蜷y、43-供液管路、51-廢液泵FYB、氣動(dòng)隔膜泵、52-廢液?jiǎn)蜗蜷y、53-廢液管路、71放卷輥、72-收卷輥、73-導(dǎo)向輥、90-電加熱控制裝置JRKZ、91-儲(chǔ)液罐加熱裝置、92-壓縮空氣管道、93-下出口、94-供液管、95-供液管加熱裝置、96-噴絲頭及廢液槽保溫加熱裝置、97-廢液回收泵FYB’ ,98-廢液管加熱裝置、99-廢液管、101-單面導(dǎo)流式左半片噴絲頭、102-單面導(dǎo)流式右半片噴絲頭、103-螺栓、104-液體流道、105-均流柵、106-儲(chǔ)液腔、107-狹縫、108-狹長(zhǎng)開口、109-定位孔、110-螺孔、111-進(jìn)液孔、120-接地線、121-大地、201-雙面導(dǎo)流式左半片噴絲頭、202-雙面導(dǎo)流式右半片噴絲頭、301-柵板夾片式左片噴絲頭構(gòu)件、302-柵板夾片式右片噴絲頭構(gòu)件、303-柵板夾片、304-柵條、305-內(nèi)嵌式左片噴絲頭構(gòu)件、306-定位柱、307-內(nèi)嵌式右片噴絲頭構(gòu)件、308-內(nèi)嵌式柵板夾片、309-內(nèi)嵌式柵板夾片定位孔、601-安裝臺(tái)、602-左側(cè)壁、603-右側(cè)壁、604-端蓋、605-金屬支架、606-平臺(tái)、607-開孔、608-廢液槽底部、609-排液孔、610-圓孔、611-加熱棒。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0040]實(shí)施例1:
[0041]在圖1中示出本實(shí)用新型針對(duì)聚合物溶液進(jìn)行靜電紡絲的無針頭式靜電紡絲裝置的構(gòu)成。它由狹縫型噴絲頭1、接收電極2、高壓電源GYDY(3)、用于儲(chǔ)存聚合物溶液的溶液罐4、廢液槽6、基材7及其卷繞系統(tǒng)等組成。
[0042]1.狹縫型噴絲頭I通過正極高壓電纜11與高壓電源3的正極連接；由高壓電源3提供正極性高壓。
[0043]位于噴絲頭正上方的接收電極2通過負(fù)極高壓電纜21與高壓電源3的負(fù)極連接；由高壓電源3提供負(fù)極性高壓。
[0044]2.用于靜電紡絲的聚合物溶液的儲(chǔ)存在溶液罐4中。溶液罐4通過供液泵GYB(41)、供液?jiǎn)蜗蜷y42、供液管路43與狹縫型噴絲頭I連接，共同構(gòu)成供液回路。供液泵41采用氣動(dòng)隔膜泵；供液管路43采用聚四氟乙烯管。
[0045]3.在靜電紡絲過程中，狹縫型噴絲頭I中溢出的聚合物溶液如果沒有完全用盡，會(huì)進(jìn)入安裝于噴絲頭I底部的廢液槽6。
[0046]收集溢出而未用盡的聚合物溶液的廢液槽6，通過廢液泵FYB(51)、廢液?jiǎn)蜗蜷y52與廢液管路53與廢液罐5連接，共同構(gòu)成廢液回收回路。廢液泵51采用氣動(dòng)隔膜泵；廢液管路53采用聚四氟乙烯管。
[0047]4.基材7通過由放卷輥71、導(dǎo)向輥73、收卷輥72構(gòu)成的卷繞系統(tǒng)，水平穿過噴絲頭I與接收電極2之間，并可連續(xù)運(yùn)行。
[0048]工作原理:
[0049]1.高壓電源GYDY(3)工作時(shí)，狹縫型噴絲頭I作為正電極，接收電極2作為負(fù)電極，在正負(fù)電極之間會(huì)形成自下而上的高壓靜電場(chǎng)E。
[0050]2.聚合物溶液通過供液回路被送至噴絲頭1，并會(huì)在噴絲頭最頂端的狹長(zhǎng)開口108溢出。此時(shí)在紡絲箱8內(nèi)建立起高壓靜電場(chǎng)E，聚合物溶液會(huì)在電場(chǎng)力的作用下，在噴絲頭I的狹長(zhǎng)開口 108處形成密集且均勻排布的無數(shù)個(gè)泰勒錐。
[0051]3.當(dāng)高壓靜電場(chǎng)E的電場(chǎng)強(qiáng)度超過一個(gè)閾值，聚合物溶液就會(huì)克服表面張力的作用，在泰勒錐的頂端發(fā)生噴射，并形成無數(shù)細(xì)小的射流。
[0052]4.聚合物溶液的射流在高壓靜電場(chǎng)中自下而上噴射，在這一過程中伴隨有拉伸、鞭動(dòng)及劈裂現(xiàn)象發(fā)生，并隨著聚合物溶液射流中的溶劑成分逐漸揮發(fā)，最終形成亞微米甚至納米尺寸的纖維。
[0053]5.最終形成的納米纖維會(huì)沉積在靠近接收電極2并位于其下方的基材7上?；?由卷繞系統(tǒng)卷繞收卷輥72上，且連續(xù)運(yùn)行。
[0054]狹縫型噴絲頭的結(jié)構(gòu):
[0055]①單面導(dǎo)流式左右不對(duì)稱的狹縫型噴絲頭:
[0056]在圖3?13中示出狹縫型噴絲頭的一種結(jié)構(gòu)，即單面導(dǎo)流式左右不對(duì)稱狹縫型噴絲頭的結(jié)構(gòu)。該狹縫型噴絲頭由單面導(dǎo)流式左右不對(duì)稱的左半片噴絲頭101、右半片噴絲頭102緊密貼合，并通過螺紋聯(lián)接件即螺栓103緊固一體構(gòu)成。左、右兩半片噴絲頭101、102為頂部呈由外側(cè)向內(nèi)傾斜的尖銳錐形且齊平的金屬板狀構(gòu)件，二者對(duì)接后在狹縫型噴絲頭I頂端構(gòu)成狹長(zhǎng)開口 108，在狹長(zhǎng)開口 108的下面構(gòu)成噴絲頭內(nèi)部的空腔?？涨话ㄉ喜康莫M縫107、中部的液體流道104及其間隔液體流道104的均流柵105、底部的儲(chǔ)液腔106。儲(chǔ)液腔106與噴絲頭I底部的進(jìn)液孔111聯(lián)通。
[0057]左、右兩半片噴絲頭101、102為左、右不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。其中一件半片噴絲頭，即左半片噴絲頭101的接合面上有數(shù)條沿橫向相間均布的柵條和數(shù)道縱向凹槽；另一件半片噴絲頭，即右半片噴絲頭102的接合面為平面。左、右兩半片噴絲頭101、102對(duì)接后，左半片噴絲頭101均流柵柵條的頂面與另一半片噴絲頭102的平面接合面緊密對(duì)接構(gòu)成均流柵105，而縱向凹槽構(gòu)成液體流道104。因兩半片噴絲頭只有左半片噴絲頭101上有液體流道104，故稱單面導(dǎo)流式噴絲頭。
[0058]圖6、9示出該狹縫型噴絲頭頂端狹長(zhǎng)開口 108的結(jié)構(gòu)。狹縫型噴絲頭的狹長(zhǎng)開口108及空腔上部狹縫107的寬度在0.05?2mm之間；噴絲頭的長(zhǎng)度L為200mnT2000mm?？涨簧喜渴仟M縫107，狹縫107的寬度與狹長(zhǎng)開口 108的寬度相同。
[0059]圖4、11示出均流柵105的結(jié)構(gòu)。均流柵柵條為數(shù)條沿橫向相間均布在液體流道104的凸臺(tái)。均流柵的柵條沿靜電紡絲液流向的斷面形狀為水滴形，其形狀還可以是瓜子形、長(zhǎng)三角形、帶尖頂?shù)拈L(zhǎng)條矩形和棱形等形狀；除了可以有尖頂，其它有棱角部位要有圓弧過渡。當(dāng)液體從儲(chǔ)液腔106向狹長(zhǎng)開口 108流動(dòng)時(shí)，均流柵105起到使流體均勻分布的作用。均流柵105的數(shù)量隨著噴絲頭長(zhǎng)度的增加而增加，可以是數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)。
[0060]液體流道104下部是儲(chǔ)液腔106，可以加工成方形、半圓、弧形或梯形等的槽。儲(chǔ)液腔106的寬度為狹縫寬度的數(shù)十倍，在5mnT20mm范圍。儲(chǔ)液腔106下部開有圓形進(jìn)液孔111。
[0061]圖10、13示出該狹縫型噴絲頭底部進(jìn)液孔111的位置。該例的進(jìn)液孔111位于左半片噴絲頭101的底部。進(jìn)液孔111可以位于噴絲頭I兩片中任意一塊的底部，或者在兩片底部各加工一個(gè)對(duì)稱的半圓形孔，拼接成一個(gè)圓孔。進(jìn)液孔111與外部供液回路相連，當(dāng)紡絲原液從進(jìn)液孔111進(jìn)入噴絲頭I后，首先會(huì)充滿儲(chǔ)液腔106，用以保證進(jìn)入液體流道104的紡絲原液壓力均勻。進(jìn)液孔111的個(gè)數(shù)根據(jù)噴絲頭I的長(zhǎng)度可以是兩個(gè)或若干個(gè)。其余有:定位孔109:不通透的圓孔，安裝固定噴絲頭I用；螺孔110:安裝螺栓103用。
[0062]左、右兩半片噴絲頭的兩塊上端尖銳的金屬板，可以采用不銹鋼、合金類或是經(jīng)過表面處理的鑄鐵制造。加工可以鑄造成型，也可以是通過銑削、激光雕刻等工藝加工。
[0063]②雙面導(dǎo)流式左右對(duì)稱的狹縫型噴絲頭:
[0064]在圖14?19中示出狹縫型噴絲頭的另一種結(jié)構(gòu)，即雙面導(dǎo)流式左右對(duì)稱狹縫型噴絲頭的結(jié)構(gòu)。它由雙面導(dǎo)流式呈左右對(duì)稱的左、右兩半片噴絲頭201、202緊密貼合，并通過螺栓103緊固一體構(gòu)成。
[0065]左、右兩半片噴絲頭201、202的接合面上，分別有呈左右對(duì)稱的數(shù)條沿橫向相間均布的均流柵的柵條，柵條之間是縱向凹槽；左、右兩半片噴絲頭201、202對(duì)接后，均流柵的柵條頂面對(duì)接成均流柵105，縱向凹槽構(gòu)成液體流道104。兩半片噴絲頭上均有液體流道104，故稱雙面導(dǎo)流式噴絲頭。
[0066]左、右兩半片噴絲頭201、202以左右對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，對(duì)接后在狹縫型噴絲頭頂端構(gòu)成狹長(zhǎng)開口 108，在狹長(zhǎng)開口 108的下面構(gòu)成噴絲頭內(nèi)部的空腔。
[0067]左、右兩半片噴絲頭201、202的儲(chǔ)液腔106，在兩半片噴絲頭下部各加工成一個(gè)半圓柱狀的槽，拼接成一個(gè)圓柱狀的槽。
[0068]左、右兩半片噴絲頭201、202的進(jìn)液孔111，在兩半片噴絲頭底部各加工兩個(gè)對(duì)稱的半圓形孔，拼接成兩個(gè)圓孔。
[0069]其余與單面導(dǎo)流式左右不對(duì)稱狹縫型噴絲頭相同。
[0070]③柵板夾片式狹縫型噴絲頭:
[0071]在圖20?26中示出狹縫型噴絲頭的第三種結(jié)構(gòu)一一柵板夾片式狹縫型噴絲頭的結(jié)構(gòu)。它由呈左右對(duì)稱的左、右兩片噴絲頭構(gòu)件301、302，與夾在左、右兩片噴絲頭構(gòu)件301、302之間的柵板夾片303緊密貼合，通過螺栓103緊固一體構(gòu)成。左、右兩片噴絲頭構(gòu)件301、302與柵板夾片303三者共同構(gòu)成狹縫型噴絲頭頂端的狹長(zhǎng)開口 108和內(nèi)部的空腔；空腔包括上部的狹縫107、中部的液體流道104及其均流柵105、底部的儲(chǔ)液腔106。
[0072]在柵板夾片303上加工數(shù)條沿橫向相間均布的柵條304，作為均流柵的柵條。柵條304之間間隔的底部與儲(chǔ)液腔溝通。柵板夾片303的兩端和底部的周邊上有螺栓103的固定孑U
[0073]柵板夾片303的厚度決定了狹長(zhǎng)開口 108及狹縫的寬度，該寬度在0.05~2mm之間。
[0074]左、右兩片噴絲頭構(gòu)件301、302以柵板夾片303呈左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)。左、右兩片噴絲頭構(gòu)件的底部各有一對(duì)成左右對(duì)稱的近似的半圓形孔，與柵板夾片303拼接成一個(gè)圓孔，即進(jìn)液孔。同樣，左、右兩片噴絲頭構(gòu)件的儲(chǔ)液腔為近似的半圓柱狀的槽，與柵板夾片303拼接成一個(gè)圓柱狀槽。儲(chǔ)液腔與柵板夾片的柵條304的底部間隔溝通，以連通液體流道。
[0075]圖26中的雙點(diǎn)劃線為儲(chǔ)液腔的位置。其余與上述兩種狹縫型噴絲頭相同。
[0076]④內(nèi)嵌柵板夾片式狹縫型噴絲頭:
[0077]在圖27~29中示出狹縫型噴絲頭的第四種結(jié)構(gòu)一一簡(jiǎn)稱內(nèi)嵌式狹縫型噴絲頭的結(jié)構(gòu)。它由呈左右對(duì)稱內(nèi)嵌式左、右兩片噴絲頭構(gòu)件305、307，與夾在內(nèi)嵌式左、右兩片噴絲頭構(gòu)件305、307之間的內(nèi)嵌柵板夾片308緊密貼合，通過螺栓103緊固一體構(gòu)成。
[0078]內(nèi)嵌式左片噴絲頭構(gòu)件305和右片噴絲頭構(gòu)件307為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)；二者的頂端對(duì)接構(gòu)成狹縫型噴絲頭I的狹長(zhǎng)開口 108。內(nèi)嵌式左、右兩片噴絲頭構(gòu)件305、307的接合面上有凹槽，凹槽內(nèi)嵌裝內(nèi)嵌柵板夾片308。內(nèi)嵌式左、右兩片噴絲頭構(gòu)件305、307與內(nèi)嵌柵板夾片308三者構(gòu)成狹縫型噴絲頭內(nèi)部的空腔。
[0079]在圖27、28中的雙點(diǎn)劃線為內(nèi)嵌柵板夾片308在內(nèi)嵌式左、右兩片噴絲頭構(gòu)件305、307上的安放位置即凹槽位置。左片噴絲頭構(gòu)件305上有定位柱306。
[0080]在內(nèi)嵌式柵板夾片308上加工有數(shù)條沿橫向相間均布的柵條304，作為均流柵的柵條。內(nèi)嵌柵板夾片308嵌裝于左、右兩片噴絲頭構(gòu)件305、307的凹槽內(nèi)，柵條304與左、右兩片噴絲頭構(gòu)件305、307凹槽的底面構(gòu)成均流柵，內(nèi)嵌柵板夾片308的兩端及底部不露出嗔絲頭。
[0081 ] 柵條304的底部由內(nèi)嵌柵板夾片308的底邊連接。內(nèi)嵌柵板夾片308的柵板夾片底邊處在儲(chǔ)液腔106的位置上，使柵板夾片底邊不阻礙紡絲液的流通。
[0082]內(nèi)嵌柵板夾片308上有定位孔309，與左半片噴絲頭構(gòu)件305上的定位柱306相對(duì)應(yīng)。二者為柵板夾片308定位。
[0083]內(nèi)嵌柵板夾片308的厚度略大于狹長(zhǎng)開口及空腔狹縫的寬度，該寬度在0.05^2mm之間。儲(chǔ)液腔106部位的間距要遠(yuǎn)大于內(nèi)嵌柵板夾片308的厚度。
[0084]實(shí)施例2:
[0085]在圖2中示出針對(duì)聚合物熔融體進(jìn)行靜電紡絲的無針頭式靜電紡絲裝置的組成。它由狹縫型噴絲頭1、接收電極2、高壓電源GYDY(3)、儲(chǔ)存聚合物熔融體的儲(chǔ)液罐9、廢液槽 6、基材7及其卷繞系統(tǒng)，以及加熱裝置及其電加熱控制裝置JRKZ(90)等組成。
[0086]1.狹縫型噴絲頭I通過接地線120與大地121相連。接收電極2通過負(fù)極高壓電纜21接至高壓電源GYDY(3)，由高壓電源3提供負(fù)極性高壓。[0087]2.用于靜電紡絲的聚合物熔融體儲(chǔ)存在儲(chǔ)液罐9中。儲(chǔ)液罐9頂部通過壓縮空氣管道92，與壓縮空氣源相連接；儲(chǔ)液罐9底部的出口 93，通過供液管路94與噴絲頭連接，構(gòu)成聚合物熔融體的供液回路。壓縮空氣以設(shè)定好的壓力進(jìn)入儲(chǔ)液罐9，并將儲(chǔ)液罐9中的聚合物熔融體通過位于儲(chǔ)液罐9底部的出口 93壓出，并通過供液管路94送入狹縫型噴絲頭I ;狹縫型噴絲頭I通過接地線120與大地121相連。
[0088]儲(chǔ)液罐9配備有獨(dú)立的加熱裝置91，以保證聚合物熔融體不會(huì)凝固，儲(chǔ)液罐通過接地線120與大地121相連。供液管路94采用金屬管；供液管路配置有單獨(dú)的供液管加熱器95，以保證聚合物熔融體在輸送的過程中不會(huì)凝固。
[0089]3.在靜電紡絲過程中，狹縫型噴絲頭I中溢出的聚合物熔融體如果沒有完全用盡，會(huì)進(jìn)入安裝于噴絲頭I底部的廢液槽6。狹縫型噴絲頭I及位于其底部的廢液槽6共同使用一套加熱裝置96，以保障聚合物熔融體在經(jīng)過噴絲頭I及廢液收集過程中不會(huì)凝固，噴絲頭I與廢液槽6通過接地線120與大地121連接。
[0090]廢液槽6與儲(chǔ)液罐9相連，由廢液泵FYB ’ (97)、廢液管99構(gòu)成連接它們的廢液回收回路。廢液回收回路的金屬管94均配置有單獨(dú)的加熱裝置98，以保障聚合物熔融體在回收進(jìn)入儲(chǔ)液罐9的過程中不會(huì)凝固，廢液回收管路中的廢液泵97及金屬管94通過接地線120與大地121相連。廢液泵97通常采用齒輪泵；廢液管99采用金屬管。
[0091]4.狹縫型噴絲頭I及廢液槽6配有保溫式噴絲頭和廢液槽加熱裝置96。該加熱裝置與廢液管加熱裝置95、儲(chǔ)液罐加熱裝置91、供液管加熱裝置95，共同與電加熱控制裝置90連接，由電加熱控制裝置90控制，構(gòu)成加熱系統(tǒng)。
[0092]5.基材7通過由放卷輥71、導(dǎo)向輥73、收卷輥72構(gòu)成的卷繞系統(tǒng)，水平穿過噴絲頭I與接收電極2之間，并連續(xù)運(yùn)行。
[0093]對(duì)于聚合物熔融體進(jìn)行靜電紡絲的狹縫型噴絲頭，是將其與廢液槽組合在一起，并配置具有加熱以及具隔熱保溫、絕緣功能的保溫加熱裝置，即構(gòu)成保溫式噴絲頭與廢液槽加熱裝置96。
[0094]在圖30中示出保溫式噴絲頭與廢液槽加熱裝置96的結(jié)構(gòu)。
[0095]保溫式噴絲頭與廢液槽加熱裝置96由保溫外殼、金屬支架605、平臺(tái)606、狹縫型噴絲頭1、加熱棒611、廢液槽608等構(gòu)成。保溫外殼由左、右兩件側(cè)壁602、603和一件端蓋604三部分構(gòu)成。保溫外殼的上述三部分由底部的金屬支架605環(huán)繞固定。保溫外殼內(nèi)有其上安放狹縫型噴絲頭的平臺(tái)606 ;平臺(tái)606下部有安置進(jìn)液管的孔607，平臺(tái)兩側(cè)有用于收集噴絲頭中溢流出的廢液的廢液槽608。廢液槽底部608有排液孔609，排液孔609與外部的排液回路相連接；保溫外殼的端蓋604上有左右兩排、6?8個(gè)圓孔610，圓孔內(nèi)插有給噴絲頭I加熱用的加熱棒611。保溫外殼由輕質(zhì)耐火材料澆注。輕質(zhì)耐火材料,如:硅酸鹽，鋁酸鹽，硅藻，膨脹珍珠巖等均可采用。
[0096]工作原理:與實(shí)施例1基本相同。不同在于:
[0097]①儲(chǔ)液罐9是儲(chǔ)存聚合物熔融體的，儲(chǔ)液罐9及供液管需配加熱裝置，供液管采用
金屬管。
[0098]②噴絲頭、廢液槽、廢液管均需要配置加熱裝置，采用金屬管作廢液管，并與加熱控制裝置構(gòu)成加熱系統(tǒng)。為靜電紡絲的聚合物熔融體加熱、保溫。
[0099]③供液系統(tǒng)不同:壓縮空氣以設(shè)定好的壓力進(jìn)入儲(chǔ)液罐9上端，將儲(chǔ)液罐9中的聚合物熔融體通過位于儲(chǔ)液罐9底部的出口 93壓出，并通過金屬管94送入狹縫型噴絲頭1，狹縫型噴絲頭I通過接地線120與大地121連接。
[0100] 本實(shí)施例聚合物熔融體的靜電紡絲裝置的噴絲頭，與實(shí)施例1相同，是采用無針頭式噴絲頭，即狹縫型噴絲頭。狹縫型噴絲頭可以是:單面導(dǎo)流式左右不對(duì)稱的、雙面導(dǎo)流式左右對(duì)稱的、柵板夾片式的，以及內(nèi)嵌柵板夾片式的狹縫型噴絲頭。采用狹縫型噴絲頭可實(shí)現(xiàn)聚合物熔融體的靜電紡絲。
【權(quán)利要求】
1.一種無針頭式靜電紡絲裝置，包括噴絲頭、接收電極、高壓電源、用于儲(chǔ)存聚合物溶液的溶液罐、廢液槽、基材及其卷繞系統(tǒng)； a.噴絲頭、位于噴絲頭正上方的接收電極分別通過高壓電纜與高壓電源的正、負(fù)極連接； b.用于儲(chǔ)存聚合物溶液的溶液罐通過供液泵、供液?jiǎn)蜗蜷y、供液管路與噴絲頭連接，構(gòu)成供液回路； c.位于噴絲頭底部、收集溢出聚合物溶液的廢液槽，通過廢液泵、廢液?jiǎn)蜗蜷y、廢液管路與廢液罐連接，構(gòu)成廢液回收回路； d.基材通過由放卷輥、收卷輥、導(dǎo)向輥構(gòu)成的卷繞系統(tǒng)，水平穿過噴絲頭與接收電極之間，并可連續(xù)運(yùn)行； 其特征在于:所說的噴絲頭是狹縫型噴絲頭(I);由左半片噴絲頭、右半片噴絲頭緊密貼合，并通過螺紋聯(lián)接件緊固一體構(gòu)成；左、右兩半片噴絲頭為頂部呈由外側(cè)向內(nèi)傾斜的尖銳錐形且齊平的金屬板狀構(gòu)件，二者對(duì)接后在狹縫型噴絲頭(I)頂端構(gòu)成狹長(zhǎng)開口(108)，在狹長(zhǎng)開口(108)的下面構(gòu)成狹縫型噴絲頭(I)內(nèi)部的空腔；空腔包括上部的狹縫(107)、中部的液體流道(104)及其均流柵(105)、底部的儲(chǔ)液腔(106);儲(chǔ)液腔(106)與狹縫型噴絲頭(I)底部的進(jìn)液孔(111)聯(lián)通； 或者，狹縫型噴絲頭(I)由左、右兩片噴絲頭構(gòu)件，與夾在左、右兩片噴絲頭構(gòu)件之間的柵板夾片緊密貼合，并通過螺紋聯(lián)接件緊固一體構(gòu)成；柵板夾片上有均流柵的柵條；左、右兩片噴絲頭構(gòu)件與柵板夾片三者構(gòu)成噴絲頭內(nèi)部的空腔；由左、右兩片噴絲頭構(gòu)件對(duì)接構(gòu)成噴絲頭頂端的狹長(zhǎng)開口(108)，或者由左、右兩片噴絲頭構(gòu)件與柵板夾片三者共同構(gòu)成該狹長(zhǎng)開口 (108) ο
2.一種無針頭式靜電紡絲裝置，包括噴絲頭、接收電極、高壓電源、用于儲(chǔ)存聚合物熔融體的儲(chǔ)液罐、廢液槽、基材及其卷繞系統(tǒng)，以及加熱裝置及其電加熱控制裝置； a.噴絲頭通過接地線與大地相連；噴絲頭、位于噴絲頭正上方的接收電極分別通過高壓電纜與高壓電源的正、負(fù)極相連接； b.用于儲(chǔ)存聚合物熔融體的儲(chǔ)液罐，其頂部通過壓縮空氣管道與壓縮空氣源相連接；儲(chǔ)液罐底部的出口通過供液管路與噴絲頭連接，構(gòu)成聚合物熔融體的供液回路； c.儲(chǔ)液罐配置有儲(chǔ)液罐加熱裝置；供液管配置有供液管加熱裝置； d.位于噴絲頭底部、用于收集溢出的聚合物熔融體的廢液槽，與儲(chǔ)液罐之間通過廢液泵、廢液回收管相連，構(gòu)成廢液回收回路； e.噴絲頭和廢液槽配置有噴絲頭與廢液槽加熱裝置，該加熱裝置與廢液管加熱裝置、儲(chǔ)液罐加熱裝置、供液管加熱裝置，共同與電加熱控制裝置相連接，構(gòu)成加熱系統(tǒng)； f.基材通過由放卷輥、收卷輥、導(dǎo)向輥構(gòu)成的卷繞系統(tǒng),水平穿過噴絲頭與接收電極之間，并可連續(xù)運(yùn)行； 其特征在于:所說的噴絲頭是狹縫型噴絲頭(I);由左半片噴絲頭、右半片噴絲頭緊密貼合，并通過螺紋聯(lián)接件緊固一體構(gòu)成；左、右兩半片噴絲頭為頂部呈由外側(cè)向內(nèi)傾斜的尖銳錐形且齊平的金屬板狀構(gòu)件，二者對(duì)接后在狹縫型噴絲頭(I)頂端構(gòu)成狹長(zhǎng)開口(108)，在狹長(zhǎng)開口(108)的下面構(gòu)成噴絲頭內(nèi)部的空腔；空腔包括上部的狹縫(107)、中部的液體流道(104)及其均流柵(105)、底部的儲(chǔ)液腔(106);儲(chǔ)液腔(106)與噴絲頭⑴底部的進(jìn)液孔(111)聯(lián)通； 或者，狹縫型噴絲頭(I)由左、右兩片噴絲頭構(gòu)件，與夾在左、右兩片噴絲頭構(gòu)件之間的柵板夾片緊密貼合，并通過螺紋聯(lián)接件緊固一體構(gòu)成；柵板夾片上有均流柵的柵條；左、右兩片噴絲頭構(gòu)件與柵板夾片三者構(gòu)成噴絲頭內(nèi)部的空腔；由左、右兩片噴絲頭構(gòu)件對(duì)接構(gòu)成噴絲頭頂端的狹長(zhǎng)開口(108)，或者由左、右兩片噴絲頭構(gòu)件與柵板夾片三者共同構(gòu)成該狹長(zhǎng)開口 (108) ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無針頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:所說的左、右兩半片噴絲頭為單面導(dǎo)流式呈左右不對(duì)稱的左、右兩半片噴絲頭(101、102);其中一件半片噴絲頭(101)的接合面上有數(shù)條沿橫向相間均布的均流柵柵條和縱向凹槽，另一件半片噴絲頭(102)的接合面為平面；均流柵柵條的接合面與另一半片噴絲頭(102)的平面緊密對(duì)接構(gòu)成均流柵(105)，而縱向凹槽構(gòu)成液體流道(104)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無針頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:所說的左、右兩半片噴絲頭為雙面導(dǎo)流式呈左右對(duì)稱的左、右兩半片噴絲頭(201、202);左、右兩半片噴絲頭(201、202)的接合面上分別有呈左右對(duì)稱的數(shù)條沿橫向相間均布的均流柵的柵條，柵條之間是縱向凹槽；左、右兩半片噴絲頭(201、202)對(duì)接后，均流柵的柵條頂面對(duì)接成均流柵(105)，縱向凹槽構(gòu)成液體流道(104)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無針頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:所說的左、右兩片噴絲頭構(gòu)件是呈左右對(duì)稱的左、右兩片噴絲頭構(gòu)件(301、302);左、右兩片噴絲頭構(gòu)件(301,302)與二者之間的柵板夾片(303)緊密貼合，并通過螺紋聯(lián)接件緊固一體構(gòu)成狹縫型噴絲頭；左、右 兩片噴絲頭構(gòu)件(301、302)與柵板夾片(303)三者共同構(gòu)成狹長(zhǎng)開口(108)和內(nèi)部的空腔；所說的柵板夾片上有均流柵的柵條，是柵板夾片(303)上有數(shù)條沿橫向相間均布的柵條(304);柵條(304)之間間隔的底部與儲(chǔ)液腔溝通；柵板夾片(303)的兩端和底部的周邊上有螺紋聯(lián)接件的固定孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無針頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:所說的左、右片噴絲頭構(gòu)件是呈左右對(duì)稱的內(nèi)嵌式左、右兩片噴絲頭構(gòu)件(305、307);所說的柵板夾片是內(nèi)嵌柵板夾片(308);內(nèi)嵌式左、右兩片噴絲頭構(gòu)件(305、307)與夾在二者之間的內(nèi)嵌柵板夾片(308)緊密貼合，通過螺紋聯(lián)接件緊固一體構(gòu)成狹縫型噴絲頭(I);內(nèi)嵌式左、右兩片噴絲頭構(gòu)件(305、307)的接合面內(nèi)有凹槽，凹槽內(nèi)嵌裝內(nèi)嵌柵板夾片(308);內(nèi)嵌式左、右兩片噴絲頭構(gòu)件(305、307)與內(nèi)嵌柵板夾片(308)三者構(gòu)成狹縫型噴絲頭內(nèi)部的空腔； 所說的柵板夾片上有均流柵的柵條，是內(nèi)嵌柵板夾片(308)上有數(shù)條沿橫向相間均布的柵條(304)，柵條(304)的底部由柵板夾片底邊連接，柵板夾片底邊處在儲(chǔ)液腔(106)的位置上；內(nèi)嵌柵板夾片(308)上有定位孔(309)，與內(nèi)嵌式左、右半片噴絲頭構(gòu)件(305)上的定位柱(306)相對(duì)應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無針頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:所說的狹縫型噴絲頭的狹長(zhǎng)開口(108)及空腔上部狹縫(107)的寬度在0.05~2mm之間；狹縫型噴絲頭的長(zhǎng)度 L 為 200mm~2000mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無針頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:所說的均流柵的柵條沿靜電紡絲液流向的斷面形狀為水滴形。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無針頭式靜電紡絲裝置，其特征在于:所說的噴絲頭與廢液槽加熱裝置，為保溫式噴絲頭與廢液槽加熱裝置(96);它包括由輕質(zhì)耐火材料澆注的保溫外殼；保溫外殼由左、右兩件側(cè)壁(602、603)和一件端蓋(604)三部分構(gòu)成；保溫外殼的三部分由底部的金屬支架(605)環(huán)繞固定保溫外殼(6)內(nèi)有平臺(tái)(606);平臺(tái)(606)上安放有狹縫型噴絲頭(1)，平臺(tái)(606)下部有安置進(jìn)液管的孔(607);平臺(tái)兩側(cè)有廢液槽(608)，廢液槽(608)底部有排 液孔(609)，排液孔(609)與外部的排液回路相連接；保溫外殼的端蓋(604)上有左右兩排圓孔(610)，圓孔內(nèi)插有給狹縫型噴絲頭(1)加熱用的加熱棒(611)。
【文檔編號(hào)】D01D5/00GK203754858SQ201420031385
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月18日
【發(fā)明者】馬昭, 郅立鵬, 呂林強(qiáng) 申請(qǐng)人:青島中科華聯(lián)新材料有限公司