一種靜電紡絲裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于紡絲裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種靜電紡絲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界許多國(guó)家和地區(qū)正從事靜電紡絲法制納米纖維的研究，用靜電紡絲法制得的纖維比傳統(tǒng)的復(fù)合紡絲制得的纖維細(xì)得多，直徑一般在幾十納米至Iym之間，最小直徑可達(dá)lnm。隨著近年來(lái)納米技術(shù)的不斷發(fā)展，靜電紡絲已成為制備納米纖維的重要方法而備受關(guān)注。靜電紡絲法應(yīng)用廣泛，從人工合成高分子到天然高分子，凡是可溶可熔高分子均可使用靜電紡絲的方法進(jìn)行加工，例如聚乙烯醇、聚丙烯腈、纖維素、膠原蛋白、DNA復(fù)合體等，并可以在紡絲過(guò)程中加入抗生物質(zhì)、納米粒子等功能材料，制備出各種功能性纖維。
[0003]眾所周知，傳統(tǒng)的針式靜電紡絲，產(chǎn)量低是制約產(chǎn)業(yè)化的最大技術(shù)瓶頸。為此，相關(guān)企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)均投入大量的人力物力進(jìn)行研究，根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究人員在靜電紡絲產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的相關(guān)研究來(lái)看，目前比較適合于規(guī)?；徑z的設(shè)計(jì)方式主要有兩種:
[0004]多針方式:多針方式是單針特定方式下數(shù)量的擴(kuò)展，以此達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)和獲得面積大、均勻性好的纖維網(wǎng)。多針方式的規(guī)模化靜電紡絲技術(shù)以德國(guó)的F r e u d e n b u r gNonowoven、美國(guó)的Finetex Technology Inc.、eSpin Technologies、Nanomatrix和韓國(guó)的T0PTECH等公司為代表。但是，多針最主要的問(wèn)題是針頭之間電場(chǎng)的相互干擾，不對(duì)稱的電場(chǎng)會(huì)造成單針的射流呈現(xiàn)明顯的偏移。雖然通過(guò)增加電場(chǎng)輔助裝置和改變針頭的布置形式，可以減小針頭之間電場(chǎng)的相互影響，但并不能徹底避免，同時(shí)多針的設(shè)計(jì)還存在裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，針頭易堵塞、針頭數(shù)量受限制、各針頭的流量均勻性不易控制、供料系統(tǒng)復(fù)雜等問(wèn)題，這些因素限制了多針式靜電紡絲裝置的大規(guī)模生產(chǎn)的應(yīng)用。
[0005]無(wú)針方式:為克服針式紡絲方式的固有缺點(diǎn)，相關(guān)機(jī)構(gòu)開始著手無(wú)針方式靜電紡絲裝置的研發(fā)。理論而言，要增加單位時(shí)間內(nèi)靜電紡絲的產(chǎn)量就要設(shè)法在聚合物溶液的自由表面制造盡可能多的泰勒錐，即自由表面擾動(dòng)。例如國(guó)際專利W02005024101提供了一種無(wú)針靜電紡絲設(shè)備。該設(shè)備包括一個(gè)部分浸泡于在聚合物溶液中的滾筒形電極(纖維發(fā)生器)，和距纖維發(fā)生器一定的距離纖維收集器(對(duì)電極)。當(dāng)加載的聚合物溶液位于滾筒電極和纖維收集器形成的電場(chǎng)中，并且電場(chǎng)足以強(qiáng)到使?jié)L筒表面的液體形成泰勒錐時(shí)，滾筒的表面就可以紡出納米纖維。由于電場(chǎng)在滾筒中間部分的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滾筒兩端，制備的納米纖維細(xì)度很不均勻。迪肯大學(xué)林童教授的國(guó)際專利W02010/043002和發(fā)明人為趙曉利的國(guó)內(nèi)專利201020650021.5，用彈簧和螺旋葉片代替了滾筒，在某種程度上解決了滾筒式旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)強(qiáng)度分布不均的問(wèn)題，改善了電場(chǎng)的分布的均勻性和穩(wěn)定性，提高了單位長(zhǎng)度紡絲電極的紡絲效率，提高了纖維直徑分布的質(zhì)量。但無(wú)論是彈簧狀螺旋還是螺旋葉片都是一個(gè)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)的裝置，這種裝置固有的特征導(dǎo)致沒有合適的方法對(duì)體系進(jìn)行封閉，對(duì)于有機(jī)溶劑體系而言，紡絲過(guò)程中開放的料液體系會(huì)造成溶劑的過(guò)度揮發(fā)，從而難以保證料液粘度的一致性，影響紡絲工藝的穩(wěn)定性?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種可避免出現(xiàn)上述技術(shù)缺陷的靜電紡絲裝置。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種靜電紡絲裝置，包括供液系統(tǒng)100、纖維發(fā)生系統(tǒng)200、接收系統(tǒng)300、高壓發(fā)生系統(tǒng)400和控制系統(tǒng)500，所述纖維發(fā)生系統(tǒng)200包含1-50個(gè)平行排列的靜電紡絲頭210，所述靜電紡絲頭210由旋轉(zhuǎn)軸211和1-100個(gè)相互平行的同心環(huán)212組成，所述同心環(huán)212與所述旋轉(zhuǎn)軸211通過(guò)輻條213相連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述輻條213為3根。
[0010]進(jìn)一步地，所述同心環(huán)212的圓環(huán)半徑0為5-1000臟。
[0011]進(jìn)一步地，2個(gè)或2個(gè)以上平行排列的所述靜電紡絲頭210的軸間距為2Φ?20Φ。
[0012]進(jìn)一步地，所述同心環(huán)212由粗細(xì)均勻的絲首尾相接構(gòu)成，所述絲的直徑為0.1-5mm ο
[0013]進(jìn)一步地，構(gòu)成每個(gè)所述靜電紡絲頭210的所述同心環(huán)212之間的間距一致，間距范圍為10-200mm。
[0014]本實(shí)用新型提供的靜電紡絲裝置，具有如下增益效果:I)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉，易于維護(hù);2)環(huán)裝金屬絲供料均勻，供液量大，適合大規(guī)模生產(chǎn);3)在一定程度上解決了滾筒式旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)強(qiáng)度分布不均的問(wèn)題，改善了電場(chǎng)的分布的均勻性和穩(wěn)定性;4)同軸金屬圓環(huán)易于密封，解決了傳統(tǒng)無(wú)針紡裝置密封性問(wèn)題，防止溶劑的過(guò)度揮發(fā)，保證料液粘度的一致性，使紡絲工藝過(guò)程更加穩(wěn)定，可以很好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖2為靜電紡絲頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為實(shí)施例1的平行排列的多個(gè)靜電紡絲頭的示意圖；
[0018]圖4為實(shí)施例2的平行排列的多個(gè)靜電紡絲頭的示意圖；
[0019]圖中，100-供液系統(tǒng)；200-纖維發(fā)生系統(tǒng);210-靜電紡絲頭;211-旋轉(zhuǎn)軸;212-同心環(huán);213-輻條;300-接收系統(tǒng);400-高壓發(fā)生系統(tǒng);500-控制系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0021]實(shí)施例1
[0022]如圖1和圖2所示，一種靜電紡絲裝置，包括供液系統(tǒng)100、纖維發(fā)生系統(tǒng)200、接收系統(tǒng)300、高壓發(fā)生系統(tǒng)400和控制系統(tǒng)500;纖維發(fā)生系統(tǒng)200包含1-50個(gè)平行排列的靜電紡絲頭210，靜電紡絲頭210的數(shù)目?jī)?yōu)選為4個(gè)，其排列方式為相間排列，如圖3所示;靜電紡絲頭210由旋轉(zhuǎn)軸211和1-100個(gè)相互平行的同心環(huán)212組成，同心環(huán)212的數(shù)目?jī)?yōu)選為20個(gè)；同心環(huán)212直徑為100mm，相鄰兩個(gè)同心環(huán)212之間的間距為40mm，同心環(huán)212由直徑0.5mm的2209號(hào)不銹鋼絲首尾相接而成；同心環(huán)212與旋轉(zhuǎn)軸211通過(guò)三根輻條213相連接，輻條213為直徑Imm的316號(hào)不銹鋼絲。在實(shí)際操作過(guò)程中，同心環(huán)212在旋轉(zhuǎn)軸211的作用下旋轉(zhuǎn)并從供液系統(tǒng)100的料液槽中沾取料液，料液在靜電場(chǎng)作用下在同心環(huán)212頂端形成泰勒錐紡絲。
[0023]實(shí)施例2
[0024]如圖1和圖2所示，一種靜電紡絲裝置，包括供液系統(tǒng)100、纖維發(fā)生系統(tǒng)200、接收系統(tǒng)300、高壓發(fā)生系統(tǒng)400和控制系統(tǒng)500;纖維發(fā)生系統(tǒng)200包含1-50個(gè)平行排列的靜電紡絲頭210，靜電紡絲頭210的數(shù)目?jī)?yōu)選為4個(gè)，其排列方式為平行排列，如圖4所示;靜電紡絲頭210由旋轉(zhuǎn)軸211和1-100個(gè)相互平行的同心環(huán)212組成，同心環(huán)212的數(shù)目?jī)?yōu)選為20個(gè)；同心環(huán)212直徑為100mm，相鄰兩個(gè)同心環(huán)212之間的間距為40mm，同心環(huán)212由直徑0.5mm的2209號(hào)不銹鋼絲首尾相接而成；同心環(huán)212與旋轉(zhuǎn)軸211通過(guò)三根輻條213相連接，輻條213為直徑Imm的316號(hào)不銹鋼絲。在實(shí)際操作過(guò)程中，同心環(huán)212在旋轉(zhuǎn)軸211的作用下旋轉(zhuǎn)并從供液系統(tǒng)100的料液槽中沾取料液，料液在靜電場(chǎng)作用下在同心環(huán)212頂端形成泰勒錐紡絲。
[0025]本實(shí)用新型提供的靜電紡絲裝置，具有如下增益效果:I)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉，易于維護(hù);2)環(huán)裝金屬絲供料均勻，供液量大，適合大規(guī)模生產(chǎn);3)在一定程度上解決了滾筒式旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)強(qiáng)度分布不均的問(wèn)題，改善了電場(chǎng)的分布的均勻性和穩(wěn)定性;4)同軸金屬圓環(huán)易于密封，解決了傳統(tǒng)無(wú)針紡裝置密封性問(wèn)題，防止溶劑的過(guò)度揮發(fā)，保證料液粘度的一致性，使紡絲工藝過(guò)程更加穩(wěn)定，可以很好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。
[0026]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種靜電紡絲裝置，包括供液系統(tǒng)(100)、纖維發(fā)生系統(tǒng)(200)、接收系統(tǒng)(300)、高壓發(fā)生系統(tǒng)(400)和控制系統(tǒng)(500)，其特征在于，所述纖維發(fā)生系統(tǒng)(200)包含1-50個(gè)平行排列的靜電紡絲頭(210)，所述靜電紡絲頭(210)由旋轉(zhuǎn)軸(211)和1-100個(gè)相互平行的同心環(huán)(212)組成，所述同心環(huán)(212)與所述旋轉(zhuǎn)軸(211)通過(guò)輻條(213)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，所述輻條(213)為3根。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，所述同心環(huán)(212)的圓環(huán)半徑Φ為5-1000mmo4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，2個(gè)或2個(gè)以上平行排列的所述靜電紡絲頭(210)的軸間距為2Φ?20Φ。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，所述同心環(huán)(212)由粗細(xì)均勻的絲首尾相接構(gòu)成，所述絲的直徑為0.l_5mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電紡絲裝置，其特征在于，構(gòu)成每個(gè)所述靜電紡絲頭(210)的所述同心環(huán)(212)之間的間距一致，間距范圍為10-200mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種靜電紡絲裝置，包括供液系統(tǒng)、纖維發(fā)生系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、高壓發(fā)生系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，纖維發(fā)生系統(tǒng)包含1-50個(gè)平行排列的靜電紡絲頭，靜電紡絲頭由旋轉(zhuǎn)軸和1-100個(gè)相互平行的同心環(huán)組成，同心環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)輻條相連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉，易于維護(hù)，環(huán)裝金屬絲供料均勻，供液量大，適合大規(guī)模生產(chǎn)，在一定程度上解決了滾筒式旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)強(qiáng)度分布不均的問(wèn)題，改善了電場(chǎng)的分布的均勻性和穩(wěn)定性，同軸金屬圓環(huán)易于密封，解決了傳統(tǒng)無(wú)針紡裝置密封性問(wèn)題，防止溶劑的過(guò)度揮發(fā)，保證料液粘度的一致性，使紡絲工藝過(guò)程更加穩(wěn)定。
【IPC分類】D01D5/00
【公開號(hào)】CN205205287
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520997677
【發(fā)明人】劉麗娟, 王亞利
【申請(qǐng)人】劉麗娟
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月4日