专利名称：一种自动静电纺丝装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种静电纺丝装置，特别是一种自动静电纺丝装置。
技术背景
静电纺丝技术始于20世纪30年代，是一种直接生产纳米纤维常用的方法。 该方法工艺流程短，操作简单，其产品多用于高效的过滤材料、生物医学材料、 化学传感器等高科技领域。近年来，为了提高静电纺丝的生产效率，人们在纺 丝装置上作了较多的研究。共轴复合连续纳/微米纤维的多喷头静电纺丝装置， 在多喷头静电纺丝系统中，周边喷头喷射出的纳米纤维因受到相邻喷头喷射的 带有同种电荷的纳米纤维的静电排斥，导致周边喷头喷出的纳米纤维飞散，并 影响溶剂的挥发，因此目前多喷针头静电纺丝装置喷针头排列都较稀疏， 一般 两相邻喷针头相距10-20厘米，大大制约了产量的提高而且工艺复杂，难以控 制；用于生产高效连续式静电纺纳米纤维非织造布的装置，采用溅射方式或供 液方式，通过将聚合物溶液从均匀分配器上滴落在金属滚筒上，金属滚筒带有 高压正电，并以一定的速度旋转，纺丝溶液在静电力、重力，以及离心力的综 合作用下在金属滚筒表面产生Taylor锥，从而进行纺丝。但实验发现，溅射式 溶液供给方式会出现溶液滴落在金属滚筒时发生溶液飞溅现象，特别在溶液粘 度较小的情况下液滴会直接飞溅到纤维接收网，不仅影响生产的进行，还会影 响纤维非织造布的质量。另外，溅射式供给装置难以控制溶液在金属滚筒表面 的分布，会造成溶液分布不均匀，从而产生Taylor锥的分布，最终使得沉积在 纤维接收网上的纤维分布不均匀，且宽度、厚度、长度均不可调节。发明内容
本实用新型的目的是为了克服以上的不足，提供一种利用静电力连续、均 匀纺丝成布的装置，也可以是根据需要调节非织造布的宽度、厚度，且长度可 以设定，在纺丝时可以添加聚合物溶液的自动静电纺丝装置，节约时间，提高 了生产效率。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现-
一种自动静电纺丝装置，包括纺丝针头、纺丝液供给装置、纤维收集装置、 高压发生器装置、空气泵，其纺丝针头与高压发生器装置相联接，而高压发生 器为静电发生装置，纺丝液供给装置的顶端设有溶液注入口和与溶液注入口相 配合的密封盖，纺丝液供给装置侧壁设有空气注入口，且空气注入口设有与空
气泵相连接的绝缘软管，该软管为橡胶或PVC塑胶等绝缘材料制成。该纺丝液
供给装置上连接有横动机构，而横动机构又与计算机控制装置相连接，该横动 机构包括连接杆、丝杆、减速器、横动电机，在连接杆一端设有与纺丝液供给 装置相连接的固定环，另一端设有与丝杆相配合的移动块，丝杆与收集机构的 传动辊轴向平行固定，且两端设有可调式行程限位开关，而横动电机的输出端 通过减速器与丝杆相连接，输入端与计算机控制装置相连接，在纤维收集装置 上设有收集机构和升降机构，而收集机构设有收集电机、连续接收网、接受电 极、传动辊，其收集电机的输入端与计算机控制装置相连接，输出端与传动辊 一端上设有的传动轮相连，连续接收网与两传动辊呈链连接， 一面置于接受电 极上方，且其运动状态为可连续运动状，该接受电极为金属网、金属片或其它 导电材料制成。在升降机构上设有升降电机、齿轮和升降台，其升降电机的输 入端与计算机控制装置相连接，输出端与齿轮相连，该齿轮与升降台通过齿条 相配合连接。该自动静电纺丝装置，是通过计算机控制装置控制升降电机、收集电机、横动电机，利用升降电机带动齿轮传动从而来调节升降台的高度，使 接受电极与纺丝针头之间的距离满足纺制一定细度的丝的需要，通过调节横动 机构的横动速度与纤维收集装置的收集速度，从而设定其厚度。在纺丝时，纺 丝针头横向向前运动时，横动电机正转，当纺丝针头与丝杆一端的可调式行程 限位开关相碰触，就会使横动电机停止正转并开始反转，带动移动块做反向运 动，从而使纺丝针头横向向后运动，同时触发原本静止的收集电机转动，从而
使连续接受网向前运动一定的距离；当纺丝针头横向向后运动，碰触到丝杆另
一端的可调式行程限位开关时，就会使横向电机停止反转并开始正转，带动移 动块做正向运动，同时又触发静止的收集电机转动，从而使连续接受网再向前 运动一定的距离，通过可调式行程限位开关的控制，使纺丝针头及纺丝液供给
装置的横动速度与纤维收集装置的收集速度相配合，且两运动方向为90。垂直 状。通过这样的反复运动，既可以纺成连续、均匀的非织造布，又可达到计算 机控制装置设定的非织造布的宽度；用计量推进器来控制纺丝时空气泵的平均 进给量，通过空气泵将溶液推进纺丝针头，再通过高压发生器使纺丝针头带电， 从而使聚合物溶液带电，在静电力的作用下加速运动，从而实现自动静电纺丝， 并可以在纺丝时通过纺丝液供给装置的顶端小孔添加聚合物溶液。
本实用新型所述的收集电机、升降电机、横动电机均为双向控制电机，其 转动方向可根据需要控制设定。
本实用新型的优点为可以根据需要调节非织造布的宽度、厚度，且长度 也可以自由设定，通过其横向速度与收集速度相配合，可以使非织造布连续、 均匀的形成，并通过装有的自动化控制，纺丝更方便，且大大减少了人力资源， 节约时间，提高了生产效率。
图1为本实用新型的结构示意图中标号l-纺丝针头、2-纺丝液供给装置、3-高压发生器装置、4-空气 泵、5-溶液注入盖、6-空气注入口、 7-软管、8-计算机控制装置、9-收集电机、 10-连续接受网、11-接受电极、12-传动辊、13-升降电机、14-齿轮、15-升降 台、16-齿条、17-连接杆、18-丝杆、19-可调式行程限位开关、20-减速器、21-横动电机、22-固定环、23-移动块、24-传动轮。
具体实施方式
如图1所示 一种自动静电纺纱装置，包括纺丝针头1、纺丝液供给装置2、
纤维收集装置、高压发生器装置3、空气泵4，其纺丝针头1与高压发生器装置 3相联接，而高压发生器装置3为静电发生装置，纺丝液供给装置2的顶端设 有溶液注入口和与溶液注入口相配合的密封盖5，纺丝液供给装置2侧壁设有 空气注入口 6，且空气注入口 6设有与空气泵4相连接的绝缘软管7，该软管为 橡胶或PVC塑胶等绝缘材料制成。在纺丝液供给装置2上连接有横动机构，而 横动机构又与计算机控制装置8相连接，该横动机构包括连接杆17、丝杆18、 减速器20、横动电机21，在连接杆17—端设有与纺丝液供给装置2相连接的 固定环22，另一端设有与丝杆18相配合的移动块23，丝杆18与收集机构的传 动辊12轴向平行固定，且两端设有可调式行程限位开关19，而横动电机21的 输出端通过减速器20与丝杆18相连接，输入端与计算机控制装置8相连接， 在纤维收集装置上设有收集机构和升降机构，而收集机构设有收集电机9、连 续接收网10、接受电极11、传动辊12，其收集电机9的输入端与计算机控制 装置8相连接，输出端与传动辊12—端上设有的传动轮24相连，连续接收网 10与两传动辊12呈链连接， 一面置于接受电极ll上方，且其运动状态为连续运动状，该接受电极ll为金属网、金属片或其它导电材料制成。在升降机构上
设有升降电机13、齿轮14和升降台15，其升降电机13的输入端与计算机控制 装置8相连接，输出端与齿轮14相连，该齿轮14与升降台15通过齿条16相 配合连接。在纺丝时，纺丝针头l横向向前运动时，横动电机21正转，当纺丝 针头1与丝杆18 —端的可调式行程限位开关19相碰触，就会使横动电机21 停止正转并开始反转，带动移动块23做反向运动，从而使纺丝针头1横向向后 运动，同时触发原本静止的收集电机9转动，从而使连续接受网10向前运动一 定的距离；当纺丝针头1横向向后运动，碰触到丝杆18另一端的可调式行程限 位开关19时，就会使横向电机21停止反转并开始正转，带动移动块23做正向 运动，同时又触发静止的收集电机9转动，从而使连续接受网IO再向前运动一 定的距离，通过可调式行程限位开关19的控制，使纺丝针头1及纺丝液供给装 置2的横动速度与纤维收集装置的收集速度相配合，且两运动方向为90。垂直 状。将高压发生器装置3连接到纺丝针头1上，使纺丝针头1带电，用计量推 进器来控制纺丝时空气泵4的平均进给量，通过空气泵5将聚合物溶液推进纺 丝针头1，在静电力的作用下加速运动，从而实现自动静电纺丝，并可以在纺 丝时通过纺丝针头及纺丝液供给装置的顶端小孔添加聚合物溶液。通过紡丝针 头1与可调式行程限位开关19的的反复运动，可以织造连续、均匀的非织造布。 本实用新型所述的收集电机9、升降电机13、横动电机21均为双向控制电机， 其转动方向可根据需要控制设定。
实施例一、纺制超细锦纶非织造布选用型号为0.8mm的纺丝针头1，选 用浓度为16%甲酸溶剂作为聚合物溶液，为了控制其成布细度，可通过调节升 降台的高度，使接受电极与纺丝针头l之间的距离控制在15cm，通过调节横动 机构的横动速度与纤维收集装置的收集速度，来设定其成布厚度，再使用空气泵4来挤压聚合物溶液，通过高压静电装置3向纺丝针头1上输出50kv的电压， 从纺丝针头1中流出的纺丝液喷射流，在静电力的作用下加速运动并分裂成纤 维丝，由计算机控制装置8控制纺丝针头1及纺丝液供给装置2上横动机构的 横向摆动，并利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的碰触来调节非织造布 的宽度，以及利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的连续、反复的碰触来 触动纤维收集装置的连续转动，从而达到纺制纤维平均直径为357nm，长为 30cm、宽为15cm要求的非织造布。
实施例二、纺制晴纶非织造布选用型号为0.8mm的纺丝针头1，选用浓 度为15%的DMF溶剂作为聚合物溶液，为了控制其成布细度，可通过调节升降 台的高度，使接受电极与纺丝针头l之间的距离控制在25cm，通过调节横动机 构的横动速度与纤维收集装置的收集速度，来设定其成布厚度，再使用空气泵 4来挤压聚合物溶液，通过高压静电装置3向纺丝针头1上输出50kv的电压， 从纺丝针头l中流出的纺丝液喷射流，在静电力的作用下加速运动并分裂而形 成纤维丝，由计算机控制装置8控制纺丝针头1及纺丝液供给装置2上横动机 构的横向摆动，并利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的碰触来调节非织 造布的宽度，以及利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的连续、反复的碰 触来触动纤维收集装置的连续转动，从而达到织造纤维平均直径为660nm，长 为30cm、宽为25cm要求的非织造布。
实施例三、纺制醋酸纤维非织造布选用型号为0.8mm的纺丝针头1，选 用丙酮溶剂作为聚合物溶液，为了控制其成布细度，可通过调节升降台的高度， 使接受电极与纺丝针头1之间的距离控制在20cm,通过调节橫动机构的横动速 度与纤维收集装置的收集速度，来设定其厚度，再使用空气泵4来挤压聚合物 溶液，通过高压静电装置3向纺丝针头1上输出45kv的电压，从纺丝针头1中流出的纺丝液喷射流，在静电力的作用下加速运动并分裂而形成纤维丝，由 计算机控制装置8控制纺丝针头及纺丝液供给装置2上横动机构的横向摆动，
并利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的碰触来调节非织造布的宽度，以 及利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的连续、反复的碰触来触动纤维收 集装置的连续转动，从而达到织造纤维平均直径为6. 3um，长为25cm、宽为20cm 要求的非织造布。
权利要求1、一种自动静电纺丝装置，包括纺丝针头(1)、纺丝液供给装置(2)、纤维收集装置、高压发生器装置(3)、空气泵(4)，所述纺丝针头(1)与高压发生器装置(3)相连接，所述高压发生器装置(3)为静电发生装置，其特征在于所述纺丝液供给装置(2)的顶端设有溶液注入口和与溶液注入口相配合的密封盖(5)，所述纺丝液供给装置侧壁设有空气注入口(6)，所述空气注入口(6)设有与空气泵(4)相连接的软管(7)，所述纺丝液供给装置(2)上连接有横动机构，所述横动机构与计算机控制装置(8)相连接，所述纤维收集装置设有收集机构和升降机构，所述收集机构设有收集电机(9)、连续接收网(10)、接受电极(11)、传动辊(12)，所述收集电机(9)的输入端与计算机控制装置(8)相连接，输出端与传动辊(12)一端上设有的传动轮(24)相连，所述连续接收网(10)与两个传动辊(12)呈链连接，且一面置于接受电极(11)上方；所述升降机构设有升降电机(13)、齿轮(14)和升降台(15)，所述升降电机(13)的输入端与计算机控制装置(8)相连接，输出端与齿轮(14)相连，所述齿轮(14)与升降台(15)通过齿条(16)相连接。
2、 根据权利要求l所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于所述横动机 构包括连接杆(17)、丝杆(1S)、减速器(20)、横动电机(21)，所述连接杆(17) 一端设有与纺丝液供给装置(2)相连接的固定环(22)，另一端设有与丝杆(18) 相配合的移动块(23)，所述丝杆(18)与收集机构的传动辊(12)轴向平行固定， 所述丝杆(18)两端设有可调式行程限位开关(19)，所述横动电机(21)的输出 端通过减速器(20)与丝杆(18)相连接，所述横动电机(21)的输入端与计算机控 制装置(8)相连接。
3、 根据权利要求1或2所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于所述纺 丝针头(1)及纺丝液供给装置(2)的横动速度与纤维收集装置的收集速度相配合，且两运动方向呈90。垂直状。
4、 根据权利要求l所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于所述连续接 收网(10)的运动状态为连续运动状。
5、 根据权利要求1或2所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于所述收集电机(9)、升降电机(13)、横动电机(21)为双向控制电机。
6、 根据权利要求1所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于所述软管(7)为橡胶或pvc塑胶材料制成。
7、 根据权利要求l所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于所述接受电极(11)为金属网或金属片或导电材料制成。
专利摘要本实用新型涉及一种自动静电纺丝装置，纺丝针头及纺丝液供给装置连接有横动机构，且横动机构上设有可调式行程限位开关，用于控制非织造布的宽度，横动机构和纤维收集装置均与计算机控制装置连接；纤维收集装置设有收集机构和升降机构，通过升降机构可以调节接受电极与收集机构之间的距离，从而调节非织造布的细度，且长度、厚度均可以设定，由于其横向速度与收集速度相配合，可以使非织造布连续、均匀的织造，并可在织造时添加聚合物溶液，本实用新型设有自动化的控制装置，织造方便，减少了人力资源，节约时间，提高了生产效率。
文档编号D04H3/02GK201372354SQ200920037968
公开日2009年12月30日 申请日期2009年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者吴绥菊, 徐山青, 杨宇民 申请人:南通大学