喷丝板和喷丝机构的制作方法

本发明涉及纺织设备领域，特别涉及一种喷丝板和喷丝机构。

背景技术：

静电纺丝是高分子流体静电雾化的一种特殊形式，其原理在于：在静电产生装置的作用下，电纺液喷丝装置和电纺纤维接收装置之间形成高压静电场，聚合物溶液在喷嘴处形成液滴并被充电，带电液滴在电场力作用下在Taylor锥顶被加速，当电场力足够大时，带电液滴克服表面张力形成带电射流，带电射流在静电纺丝空间运行时，伴随着溶剂的挥发，弯曲和拉伸，最终被接收装置收集，形成随机排列的电纺纤维材料。

静电纺丝可以将大部分聚合物及其共聚物、嵌段共聚物、衍生物等制备成纳米级或微米级纤维，该种纤维具有比表面积高，直径小等优异的性能。取向纳米纤维具有优异的光学、电学性能。此外，纳米纤维纱线提高了纳米纤维束的力学性能，并且可以使其通过机织、针织等进行二次加工。

由于电纺纤维材料具有高比表面积、高孔隙率、高通透性等特性，近年来已经引起广泛关注，并在服装、生物医药、太阳帆、军工(防弹产品)以及光学传感器等方面显示出越来越广泛和重要的应用。

申请号为CN200910031948.2的中国发明专利申请公开了一种阵列多喷头喷丝板。其中，电纺液喷丝装置包括喷管和喷头，喷管与电纺液供液装置出口连通，喷头设置于喷管上并与喷管连通，喷头呈阵列排布。

在该设备中，通过喷头将电纺液从喷管喷出。由于喷出的压力依赖于电纺液供液装置所产生的液压，若要达到喷丝所要求的压力水平，对液压泵的要求非常高，因此成本很高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种喷丝板和喷丝机构，采用了该种喷丝板的喷丝机构具有成本低廉，方便拆卸的优势。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种喷丝板，用于静电纺丝设备，包括本体，本体内自上而下形成有两层腔体，分别为气体腔体和液体腔体，气体腔体设置有气体入口，液体腔体设置有液体入口；

气体腔体和液体腔体通过单向通道相连接，液体腔体与设置于本体底部的喷丝孔相连通；

喷丝液从液体入口进入液体腔体，气体从气体入口进入气体腔体，经过单向通道并进入液体腔体，推动喷丝液从喷丝孔中喷出。

相对于现有技术而言，本发明在喷丝板内设置了两层腔体，通过借由气体产生的压力来推动喷丝液，使得喷丝液可以高速地从喷丝孔中喷出，降低了对液压泵的要求。而且，由于在本发明中，液体腔体和气体腔体都集中设置在喷丝板内，使得喷丝板得以一体化和模块化，安装和拆卸都更加方便。

作为优选，单向通道内依次设置有至少两个单向阀。设置两层单向阀可以有效防止喷丝液倒灌入气体腔体。

作为优选，气体腔体内设置有气压传感器，液体腔体内设置有液压传感器。设置气压传感器和液压传感器，可以实时监控气体腔体和液体腔体内的流体压力，保证生产的过程的有序进行。

进一步地，作为优选，单向通道内设置有电子阀门，电子阀门与气压传感器和液压传感器通信连接；

电子阀门在检测到气体压强大于液体压强时打开，在检测到液体压强大于气体压强时关闭。借由电子阀门的自动控制，保证了单向通道仅在气体压强大于液体压强时处于通路状态，可以更为有效地防止喷丝液倒灌入气体腔体。

更进一步地，作为优选，单向通道内设置有第一单向阀，电子阀门位于第一单向阀和气体腔体之间。由于在阀门尚未打开时，液体压强相对较为平稳，利用第一单向阀可以防止液体上升至阀门位置，也就是说，从第一单向阀至阀门之间的空间构成了喷丝液倒灌的缓冲地带。当气体压强满足条件时，阀门打开使得气体经缓冲地带后推动单向阀打开，因此更为有效地达到了防止倒灌的目的。

再进一步地，作为优选，单向通道内还设置有第二单向阀，第二单向阀位于电子阀门和气体腔体之间。设置有第二单向阀时，可以更进一步地分离气体腔体和液体腔体，提高系统稳定性。

另外，作为优选，喷丝板还包括设置于本体下方，且与本体可拆卸连接的造型板，造型板上设置有与喷丝孔一一对应连接的造型孔。由于造型板和本体之间可拆卸连接，因此可以根据需要更换造型板。对不同的造型板，其造型孔的设计可以有所不同，因此能够更好地满足使用需求。

进一步地，作为优选，造型板与本体螺接，且造型孔和喷丝孔之间通过橡胶圈密封。利用螺接，造型板与本体之间将存在足够的应力，这一应力作用下，橡胶圈的密封性能会更好，可以更好地防止喷丝液泄漏。

本发明还提供了一种喷丝机构，用于静电纺丝设备，包括用于储存喷丝液的喷丝箱和前述的喷丝板，喷丝板可拆卸地连接在喷丝箱上。

相对于现有技术而言，本发明所提供的喷丝机构，喷丝板可以模块化地连接在喷丝箱上，因此喷丝板的更换更加方便。进一步地，作为优选，喷丝箱的底部设置有多个插槽，喷丝板也为多个，且喷丝板一一对应地插入并安装在插槽内。对于设置了多个喷丝板的喷丝插槽而言，借由多个喷丝板同时喷丝，由于喷丝板的表面积较小，在仅设置单个单向通道的前提下即可保证喷丝孔的喷丝足够均匀，提高喷丝效果。

附图说明

图1是本发明第一实施方式喷丝板的剖面示意图；

图2是本发明第二实施方式喷丝板的剖面示意图；

图3是本发明第三实施方式喷丝板的剖面示意图；

图4是本发明第四实施方式单向通道的剖面示意图；

图5是本发明第五实施方式单向通道的剖面示意图；

图6是本发明第六实施方式喷丝板的剖面示意图；

图7是本发明第八实施方式静电纺丝设备的示意图。

附图标记说明：

1-气体腔体；1a-气体入口；2-液体腔体；2a-液体入口；2b-喷丝孔；3-单向通道；4-气压传感器；5-液压传感器；6-电子阀门；7-第一单向阀；8-第二单向阀；9-造型板；9a-造型孔；10-喷丝箱；10a-插槽。

具体实施方式

实施方式一

本发明的第一实施方式提供了一种喷丝板，用于静电纺丝设备，参见图1所示，包括本体，本体内自上而下形成有两层腔体，分别为气体腔体1和液体腔体2，气体腔体1设置有气体入口1a，液体腔体2设置有液体入口2a；

气体腔体1和液体腔体2通过单向通道3相连接，液体腔体2与设置于本体底部的喷丝孔2b相连通；

喷丝液从液体入口2a进入液体腔体2，气体从气体入口1a进入气体腔体1，经过单向通道3并进入液体腔体2，推动喷丝液从喷丝孔2b中喷出。

其中，单向通道3可以通过设置单向阀来构成，也可以通过控制气体腔体1和液体腔体2内的压力来构成，而且，为了更好地防止喷丝液倒灌入气体腔体1，在本实施方式中，可以在单向通道3内设置有至少两个单向阀。

此外值得一提的是，在本实施方式中，一个喷丝板的本体内可以设置多个气体腔体1和液体腔体2，并由多个单向通道3连接，多个单向通道3可以保证喷丝液的均匀性。并且，通常建议不同的单向通道3所连接的气体腔体1和液体腔体2之间相互隔离，以防止单向通道3之间出现压力差后导致喷丝液倒灌。

相对于现有技术而言，本发明在喷丝板内设置了两层腔体，通过借由气体产生的压力来推动喷丝液，使得喷丝液可以高速地从喷丝孔2b中喷出，降低了对液压泵的要求。而且，由于在本发明中，液体腔体2和气体腔体1都集中设置在喷丝板内，使得喷丝板得以一体化和模块化，安装和拆卸都更加方便。

实施方式二

本发明的第二实施方式提供了一种喷丝板，第二实施方式是第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第二实施方式中，参见图2所示，气体腔体1内设置有气压传感器4，液体腔体2内设置有液压传感器5。

设置气压传感器4和液压传感器5，可以实时监控气体腔体1和液体腔体2内的流体压力，保证生产的过程的有序进行。

实施方式三

本发明的第三实施方式提供了一种喷丝板，第三实施方式与第一、第二实施方式有所不同，主要不同之处在于，在本发明的第一和第二实施方式中，单向通道3通过设置单向阀来构成；而，在本发明的第三实施方式中，参见图3所示，单向通道3内设置有电子阀门6，电子阀门6与气压传感器4和液压传感器5通信连接。

电子阀门6在检测到气体压强大于液体压强时打开，在检测到液体压强大于气体压强时关闭。借由电子阀门6的自动控制，保证了单向通道3仅在气体压强大于液体压强时处于通路状态，可以更为有效地防止喷丝液倒灌入气体腔体1。

设置气压传感器4和液压传感器5，可以实时监控气体腔体1和液体腔体2内的流体压力，保证生产的过程的有序进行。

值得一提的是，在本实施方式中，可以通过控制电子阀门6的打开条件来控制气体腔体1和液体腔体2内的压力差，并进一步地控制喷丝液的出口速率。例如，可以令电子阀门6在检测到气体压强比液体压强大100kpa至1000kpa之后再打开，从而获得所需要的喷丝效果。

实施方式四

本发明的第四实施方式提供了一种喷丝板，第四实施方式是第三实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第四实施方式中，参见图4所示，单向通道3内设置有第一单向阀7，电子阀门6位于第一单向阀7和气体腔体1之间。

由于在阀门尚未打开时，液体压强相对较为平稳，利用第一单向阀7可以防止液体上升至阀门位置，也就是说，从第一单向阀7至阀门之间的空间构成了喷丝液倒灌的缓冲地带。当气体压强满足条件时，阀门打开使得气体经缓冲地带后推动单向阀打开，因此更为有效地达到了防止倒灌的目的。

实施方式五

本发明的第五实施方式提供了一种喷丝板，第五实施方式是第四实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第五实施方式中，参见图5所示，单向通道3内还设置有第二单向阀8，第二单向阀8位于电子阀门6和气体腔体1之间。

设置有第二单向阀8时，可以更进一步地分离气体腔体1和液体腔体2，提高系统稳定性。

实施方式六

本发明的第六实施方式提供了一种喷丝板，第六实施方式是第一至第五实施方式中任意一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第六实施方式中，参见图6所示，喷丝板还包括设置于本体下方，且与本体可拆卸连接的造型板9。

造型板9上设置有与喷丝孔2b一一对应连接的造型孔9a。由于造型板9和本体之间可拆卸连接，因此可以根据需要更换造型板9。对不同的造型板9，其造型孔9a的设计，特别是形状设计可以有所不同，因此能够更好地满足使用需求。

举例而言，造型孔可以为三角形、四方形、圆形等多种形状，所喷出的丝线的截面形状将受到造型孔的塑形影响。

在本实施方式中，造型板9与本体螺接，且造型孔9a和喷丝孔2b之间通过橡胶圈密封。利用螺接，造型板9与本体之间将存在足够的应力，这一应力作用下，橡胶圈的密封性能会更好，可以更好地防止喷丝液泄漏。当然，造型板9也可以和本体通过磁力或通过卡扣连接，这并不影响本发明的有益效果的实现。

实施方式七

本发明的第七实施方式提供了一种喷丝板，第六实施方式是第一至第五实施方式中任意一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第七实施方式中，喷丝板还包括设置于造型板下方的集风装置，利用集风装置可以更好地控制出丝形态。

实施方式八

本发明的第八实施方式提供了一种喷丝机构，用于静电纺丝设备，包括用于储存喷丝液的喷丝箱10和实施方式一至七中任意一实施方式所述及的的喷丝板，喷丝板可拆卸地连接在喷丝箱10上。

相对于现有技术而言，本发明所提供的喷丝机构，喷丝板可以模块化地连接在喷丝箱10上，因此喷丝板的更换更加方便。使用时，通过更换喷丝板和调配纺丝液，就能够十分方便地生产制造各种规格的产品，大幅度地降低了生产成本，提高了生成的纤维材料的多样性。

在本实施方式中，参见图7所示，喷丝箱10的底部设置有多个插槽10a，喷丝板也为多个，且喷丝板一一对应地插入并安装在插槽10a内。对于设置了多个喷丝板的喷丝插槽10a而言，借由多个喷丝板同时喷丝，由于喷丝板的表面积较小，在仅设置单个单向通道3的前提下即可保证喷丝孔2b的喷丝足够均匀，提高喷丝效果。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。