一种带有辅助气流的静电纺丝装置及设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带有辅助气流的静电纺丝装置及其设备，接收电极位于储液槽上方，储液槽内设置有能转动的纺丝辊筒，接收电极正投影到纺丝辊筒的区域与接收电极之间形成一静电纺丝区，纺丝辊筒上均匀设置有多个通孔，纺丝辊筒内设置有位置保持静止的喷气结构，喷气结构的喷气区与静电放纺丝区相对应，喷气结构向上喷出气流，气流通过通孔吹入静电纺丝区。在气流吹力与静电力的配合下完成静电纺丝，比传统的辊筒式纺丝方式产量提高了5倍到10倍，大幅度提高了纺丝效率；并且还采用吸液嘴结构、刮刀结构使储液槽中的纺丝溶液处于密封的环境中，避免了由于溶剂挥发造成的浓度变化，避免了纺丝溶液挥发造成污染情况的出现。
【专利说明】一种带有辅助气流的静电纺丝装置及设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种带有辅助气流的静电纺丝装置及设备。
【背景技术】
[0002]目前，静电纺丝技术是制备纳米纤维的主流技术。早在1934年AntonFomhals就已经在专利中报道了高压静电场纺丝，其采用的是单针头的纺丝装置。但这种单针头的纺丝装置纺丝效率极低，通常制备纳米纤维的产能只有每分钟0.001-0.0lg。为了提高这一纺丝方式的生产效率，后继者又开发出了多针头式的静电纺丝装置，通常是将数十甚至数百个单个的针头组合到一起进行静电纺丝。多针头静电纺丝装置的纺丝效率通常可以被提高到每分钟0.1-1.0g。但由于针头易发生堵塞，清洗维护工作非常繁琐，增加纺丝的制备成本。
[0003]随着技术的飞速发展，相继有人提出无针头静电纺丝技术，比如使用圆形滚筒作为纺丝电极，大大提高了纺丝效率，将纺丝速度提高到了每分钟1.5-1.8克；并且为了进一步提高产量他还采用了上部抽气、侧面吹风以及在圆形滚筒表面设计各种花纹等方法。但是，采用以上方法，对于产量的提高影响并不明显，并没有从根本上增加喷射的数量和纳米纤维形成的速度。而且由于纺丝溶液暴露于空气中，会导致大量的溶剂挥发，不仅造成了纺丝溶液浓度的不稳定，而且还会形成大量对人体及环境有害的有机废气，危害工人身体健康。
实用新型内容
[0004]鉴于上述现有技术的不足，本实用新型提供的一种带有辅助气流的静电纺丝装置及设备，通过气流吹力与静电力配合完成静电纺丝，以提高纺丝效率。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型方案包括:
[0006]一种带有辅助气流的静电纺丝装置，其包括储液槽、接收电极与高压电源，高压电源分别与储液槽、接收电极电路连接，其中，接收电极位于储液槽上方，储液槽内设置有能转动的纺丝辊筒，接收电极正投影到纺丝辊筒的区域与接收电极之间形成一静电纺丝区，纺丝辊筒上均匀设置有多个通孔，纺丝辊筒内设置有位置保持静止的喷气结构，喷气结构的喷气区与静电纺丝区相对应，喷气结构向上喷出气流，气流通过通孔吹入静电纺丝区，气流吹力与静电力配合完成静电纺丝。
[0007]所述的静电纺丝装置，其中，上述喷气结构包括喷气辊，喷气辊面向静电纺丝区的区域上均匀布置有多个喷气孔，多个喷气孔沿喷气辊轴向布置，布置喷气孔区域的两侧均设置有密封条，喷气辊与纺丝辊筒的两端为动密封。
[0008]所述的静电纺丝装置，其中，上述静电纺丝区的一侧设置有用于吸走纺丝辊筒粘黏多余液体的吸液嘴结构，另一侧设置有控制纺丝辊筒粘黏液体厚度的刮刀结构，吸液嘴结构、刮刀结构以及纺丝辊筒粘黏的液体密封储液槽。
[0009]所述的静电纺丝装置，其中，上述刮刀结构包括刮片、倾斜布置的安装板与安装支架，安装支架设置在储液槽上沿，安装板两端均设置有带螺纹的调节轴，调节轴设置安装支架上对应的第一弧形长条孔内，调节轴能沿对应第一弧形长条孔移动；刮片固定在安装板面向纺丝辊筒的侧边上，安装板与储液槽上沿之间设置有一柔性密封条上，刮片、安装板、柔性密封条以及纺丝辊筒粘黏的液体将储液槽的一侧密封。
[0010]所述的静电纺丝装置，其中，上述吸液嘴结构包括吸液嘴与固定支架，吸液嘴设置在固定支架上；吸液嘴包括上唇与下唇，上唇上端开有安装孔，下唇上端设有螺纹孔，上唇上端与下唇上端通过第一螺栓连接；上唇与下唇之间形成用于吸液的狭长缝隙，狭长缝隙与纺丝辊筒外周相贴合；吸液嘴两端均设置有安装轴，安装轴设置在固定支架对应的第二弧形长条孔内，安装轴能在对应第二弧形长条孔内移动与转动，调整吸液嘴与纺丝辊筒的位置和角度；吸液嘴下部设置有能拆卸的密封刮刀，密封刮刀通过第二螺栓与压板固定在下唇下方，密封刮刀的自由端与纺丝辊筒外周相接触，用于密封储液槽的另一侧。
[0011]所述的静电纺丝装置，其中，上述纺丝辊筒外周面设置有花纹，花纹为横向、纵向或呈角度的螺旋状线条；花纹包括凸出部与凹陷部，凸出部为三角形、梯形、矩形、圆弧或其组合形状，上述通孔设置在凹陷部内。
[0012]所述的静电纺丝装置，其中，上述下唇后部设计有至少一个吸液管，吸液管与吸气泵相连，用于将废液吸走。
[0013]所述的静电纺丝装置，其中，上述下唇内设置有隔板与侧壁，隔板位于相临的两个吸液管之间，隔板将下唇分割为若干个静压腔。
[0014]一种静电纺丝设备，其包括收放卷装置，其中，收放卷装置与所述的静电纺丝装置相连接，收放卷装置将静电纺丝装置产生的纺丝收卷起来。
[0015]本实用新型提供的一种带有辅助气流的静电纺丝装置及设备，采用纺丝辊筒与喷气结构的技术手段，纺丝辊筒旋转时携带储液槽内的纺丝溶液，当纺丝辊筒到达喷气结构的喷气区域(也只有进入喷气区域的部分纺丝辊筒才会受到喷气气流)，喷气结构喷出的气流通过纺丝辊筒上的通孔吹入静电纺丝区，在气流吹力与静电力的配合下完成静电纺丝，比传统的辊筒式纺丝方式产量提高了 5倍到10倍，大幅度提高了纺丝效率；并且还采用吸液嘴结构、刮刀结构使储液槽中的纺丝溶液处于密封的环境中，避免了由于溶剂挥发造成的浓度变化，避免了纺丝溶液挥发造成污染情况的出现。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型中静电纺丝装置的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型中纺丝辊筒与喷气辊配合的断面结构示意图；
[0018]图3是本实用新型中纺丝辊筒与喷气辊配合的拆分结构示意图；
[0019]图4是本实用新型中纺丝辊筒与喷气辊配合的剖面结构示意图；
[0020]图5是本实用新型中刮刀结构的结构示意图；
[0021]图6是本实用新型中刮刀结构的剖面结构示意图；
[0022]图7是本实用新型中吸液嘴结构的结构示意图；
[0023]图8是本实用新型中下唇的结构示意图；
[0024]图9是本实用新型中纺丝辊筒的表面示意图；
[0025]图10是本实用新型中下唇下部的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]本实用新型提供了一种带有辅助气流的静电纺丝装置及设备，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0027]本实用新型提供了一种带有辅助气流的静电纺丝装置，如图1与3所示的，所示的，其包括储液槽1、接收电极2与高压电源3，高压电源3分别与储液槽1、接收电极2电路连接，从而使储液槽I内的纺丝溶液也带电。接收电极2位于储液槽I上方，储液槽I内设置有能转动的纺丝辊筒4，接收电极2正投影到纺丝辊筒4的区域与接收电极2之间形成一静电纺丝区5，更具体的是指当纺丝滚筒4旋转到接收电极2下方的部分与接收电极2之间形成静电纺丝区5，在静电作用下，纺丝辊筒4上粘黏的纺丝溶液会向接收电极2方向移动，形成纺丝。纺丝辊筒4上均匀设置有多个通孔6，纺丝辊筒4内设置有位置保持静止的喷气结构，喷气结构的喷气区与静电纺丝区5相对应，喷气结构向上喷出气流，气流通过通孔6吹入静电纺丝区5，在气流吹力与静电力配合完成静电纺丝，将纺丝速度提高到了每分钟2.1-4.3克，大幅度提高了纺丝效率。
[0028]更进一步的，如图2、图3与图4所示的，上述喷气结构包括喷气辊7，喷气辊7的一端设置有进气孔32，喷气辊7面向静电纺丝区5的区域上均匀布置有多个喷气孔8，多个喷气孔8沿喷气辊7轴向布置，布置喷气孔区域的两侧均设置有密封条9，形成一相对密闭的喷气空间31，从而保证了喷气孔8只向静电纺丝区5喷气，避免了喷气区域不稳定将纺丝溶液吹出静电纺丝区5的范围，喷气辊7与纺丝辊筒4的两端为动密封，如图4所示的，采用轴承33以及密封圈34的技术手段就可以实现，在此不再一一赘述，采用动密封的技术方式避免了喷气辊7与纺丝辊筒4之间的纺丝溶液外溢，提高了纺丝过程的密闭性能。至于纺丝辊筒4的驱动机构、传动机构不属于本实用新型的论述重点，在此不再一一赘述。
[0029]在本实用新型的另一较佳实施例中，如图1所示的，上述静电纺丝区5的一侧设置有用于吸走纺丝辊筒粘黏多余液体的吸液嘴结构10，另一侧设置有控制纺丝辊筒4粘黏液体厚度的刮刀结构11，吸液嘴结构10、刮刀结构11以及纺丝辊筒4粘黏的液体密封储液槽1，使储液槽I中的纺丝溶液处于密封的环境中，避免了由于溶剂挥发造成的浓度变化，避免了纺丝溶液挥发造成污染情况的出现。
[0030]当然刮刀结构11可以采用现有技术中的相关技术手段，但如图1、图5与图6所示的，本实用新型中的刮刀结构11包括刮片12、倾斜布置的安装板13与安装支架29，安装支架29设置在储液槽I上沿，安装板13两端均设置有带螺纹的调节轴14，调节轴14设置安装支架29上对应的第一弧形长条孔15内，调节轴14能沿对应第一弧形长条孔15移动；刮片12固定在安装板13面向纺丝辊筒4的侧边上，安装板13与储液槽I上沿之间设置有一柔性密封条16上，刮片12、安装板13、柔性密封条16以及纺丝辊筒4粘黏的液体将储液槽I的一侧密封，通过调节轴14在对应第一弧形长条孔15内移动的距离，可以调整刮片12与纺丝辊筒4之间的间距，进而调节纺丝辊筒4上粘黏纺丝溶液的厚度，在保证纺丝溶液符合要求的前提下，又密封了储液槽I的空间。
[0031]在本实用新型的另一较佳实施例中，上述吸液嘴结构10包括吸液嘴与固定支架30，吸液嘴设置在固定支架30上；如图7与图8所示的，吸液嘴包括上唇17与下唇18，上唇17上端开有安装孔，下唇18上端设有螺纹孔，上唇17上端与下唇18上端通过第一螺栓19连接；上唇17与下唇18之间形成用于吸液的狭长缝隙20，狭长缝隙20与纺丝辊筒4外周相贴合，用于将纺丝剩余的纺丝溶液吸走，进行重新利用，即提高了原料利用率，又降低了对环境的污染。如图1与图9所示的，吸液嘴两端均设置有安装轴21，安装轴21设置在固定支架30对应的第二弧形长条孔22内，安装轴21能在对应第二弧形长条孔22能移动与转动，调整吸液嘴与纺丝辊筒4的位置和角度，使狭长缝隙20更好的贴合在纺丝辊筒4的外周上，提高了对剩余纺丝溶液的回收效率。吸液嘴下部设置有能拆卸的密封刮刀23，密封刮刀23通过第二螺栓24与压板25固定在下唇18下方，密封刮刀23的自由端与纺丝辊筒4外周相接触，用于密封储液槽I的另一侧，又防止了吸液嘴在吸走残留的废液时，将储液槽I中的纺丝溶液挥发出的溶剂蒸汽吸走。通过上述描述可知，通过吸液嘴结构10、刮刀结构11以及纺丝辊筒4粘黏的纺丝溶液将储液槽I密封。
[0032]更进一步的，如图10所示的，上述纺丝辊筒4外周面设置有花纹，花纹为横向、纵向或呈角度的螺旋状线条；花纹包括凸出部26与凹陷部27，凸出部为三角形、梯形、矩形、圆弧或其组合形状，提高了纺丝辊筒4从储液槽I内携带纺丝溶液的效率，并且上述通孔6设置在凹陷部27内，使纺丝滚筒4的加工更便捷，降低了其制造成本。
[0033]如图8所示的，为了更进一步提高吸液嘴的性能，上述下唇18后部设计有至少一个吸液管28，吸液管28与吸气泵相连，用于将废液吸走，至于吸液管28与吸气泵的具体布置，在此不再一一赘述。如图10所示的，并且上述下唇18内设置有隔板29与侧壁30，隔板29位于相临的两个吸液管28之间，还可以设置多个隔板，隔板29将下唇分割为若干个静压腔31，更进一步提高了吸液效率。
[0034]本实用新型还提供了一种静电纺丝设备，其包括收放卷装置，其中，收放卷装置与上述的静电纺丝装置相连接，收放卷装置将静电纺丝装置产生的纺丝收卷起来，从而完成纺丝工艺。至于收放卷装置不属于实用新型重点论述部分，在此不再一一赘述。
[0035]当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。
【权利要求】
1.一种带有辅助气流的静电纺丝装置，其包括储液槽、接收电极与高压电源，高压电源分别与储液槽、接收电极电路连接，其特征在于，接收电极位于储液槽上方，储液槽内设置有能转动的纺丝辊筒，接收电极正投影到纺丝辊筒的区域与接收电极之间形成一静电纺丝区，纺丝辊筒上均匀设置有多个通孔，纺丝辊筒内设置有位置保持静止的喷气结构，喷气结构的喷气区与静电纺丝区相对应，喷气结构向上喷出气流，气流通过通孔吹入静电纺丝区。
2.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于，上述喷气结构包括喷气辊，喷气辊面向静电纺丝区的区域上均匀布置有多个喷气孔，多个喷气孔沿喷气辊轴向布置，布置喷气孔区域的两侧均设置有密封条，喷气辊与纺丝辊筒的两端为动密封。
3.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于，上述静电纺丝区的一侧设置有用于吸走纺丝辊筒粘黏多余液体的吸液嘴结构，另一侧设置有控制纺丝辊筒粘黏液体厚度的刮刀结构，吸液嘴结构、刮刀结构以及纺丝辊筒粘黏的液体密封储液槽。
4.根据权利要求3所述的静电纺丝装置，其特征在于，上述刮刀结构包括刮片、倾斜布置的安装板与安装支架，安装支架设置在储液槽上沿，安装板两端均设置有带螺纹的调节轴，调节轴设置安装支架上对应的第一弧形长条孔内，调节轴能沿对应第一弧形长条孔移动；刮片固定在安装板面向纺丝辊筒的侧边上，安装板与储液槽上沿之间设置有一柔性密封条上，刮片、安装板、柔性密封条以及纺丝辊筒粘黏的液体将储液槽的一侧密封。
5.根据权利要求4所述的静电纺丝装置，其特征在于，上述吸液嘴结构包括吸液嘴与固定支架，吸液嘴设置在固定支架上；吸液嘴包括上唇与下唇，上唇上端开有安装孔，下唇上端设有螺纹孔，上唇上端与下唇上端通过第一螺栓连接；上唇与下唇之间形成用于吸液的狭长缝隙，狭长缝隙与纺丝辊筒外周相贴合；吸液嘴两端均设置有安装轴，安装轴设置在固定支架对应的第二弧形长条孔内，安装轴能在对应第二弧形长条孔内移动与转动，调整吸液嘴与纺丝辊筒的位置和角度；吸液嘴下部设置有能拆卸的密封刮刀，密封刮刀通过第二螺栓与压板固定在下唇下方，密封刮刀的自由端与纺丝辊筒外周相接触，用于密封储液槽的另一侧。
6.根据权利要求1所述的静电纺丝装置，其特征在于，上述纺丝辊筒外周面设置有花纹，花纹为横向、纵向或呈角度的螺旋状线条；花纹包括凸出部与凹陷部，凸出部为三角形、梯形、矩形、圆弧或其组合形状，上述通孔设置在凹陷部内。
7.根据权利要求5所述的静电纺丝装置，其特征在于，上述下唇后部设计有至少一个吸液管，吸液管与吸气泵相连，用于将废液吸走。
8.根据权利要求7所述的静电纺丝装置，其特征在于，上述下唇内设置有隔板与侧壁，隔板位于相临的两个吸液管之间，隔板将下唇分割为若干个静压腔。
9.一种静电纺丝设备，其包括收放卷装置，其特征在于，收放卷装置与如权利要求1所述的静电纺丝装置相连接，收放卷装置将静电纺丝装置产生的纺丝收卷起来。
【文档编号】D01D5/00GK203834062SQ201420120477
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】郅立鹏, 马昭, 孟庆锐 申请人:青岛中科华联新材料有限公司