一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，由供料装置、料筒体、喷头体、支架四部分组成。喷头体包括外锥面、喷头外壁、连接架、缓冲储料槽和内螺纹。喷头体的内螺纹与料筒体的外螺纹拧紧连接，外锥面每层高度相同，外锥面每层均带有环形缓冲储料槽，环形缓冲储料槽高度相同，每个缓冲储料槽的上边缘和下边缘分别在同一水平面，利用微孔流道使熔体均匀流入缓冲储料槽，再经等距分布的多级外锥面分流，最后在电场力作用下形成纤维。本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，微孔流道起到均匀分流作用，极大程度上减小了流道长度，内锥面层数可根据需要增加，此结构拆装方便，易于清理，充分利用了喷头体内部空间，大幅度提高了纺丝效率。
【专利说明】一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚合物熔体静电纺丝喷头，特别是涉及一种具有多级外锥面的熔体微分静电纺丝喷头，属于静电纺丝领域。
【背景技术】
[0002]熔体静电纺丝是制备微纳纤维的一种直接、有效、环保的成型方法。熔体电纺装置的关键部件是喷头，目前熔体电纺效率不高的原因就是由于喷头设计大多是类似于针管的单喷头，这样的结构不能满足纤维的批量化生产，制约着纤维制品的发展。
[0003]专利CN200810105401.8提出的一种高效的静电纺丝喷头，以及专利CN201310159570.0提出的一种熔体微分静电纺丝喷头，都将针管喷头换成锥面，利用锥面将溶液或熔体分流后纺丝，起到了减小直径和提高产量的作用。但单层锥面的结构，纺丝效率提高程度有限，而且锥面内部空间也没有被充分利用。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，利用微孔流道使熔体均匀流入缓冲储料槽，再经等距分布的多级外锥面分流，最后在电场力作用下形成纤维。此结构大幅度提高了纺丝效率，微孔流道起到均匀分流的作用，极大程度上减小了流道的长度，内锥面层数可根据实际需要增减，喷头体也可随时拆装，便于清理。
[0005]实现上述目的的技术方案是:一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，由供料装置、料筒体、喷头体、支架四部分组成。供料装置、料筒体和喷头体从上到下安放，供料装置和料筒体安装于支架上，喷头体与料筒体螺纹连接，三者整体由支架支撑。
[0006]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，供料装置包括电机、安装板、联轴器和螺杆。供料装置整体通过安装板上的安装孔固定于支架上，电机位于支架上方，联轴器和螺杆位于支架下方。电机转动时，联轴器带动螺杆旋转，起到混合和供给物料的作用，调节电机的转速可以控制物料的供给速率和熔体流量。
[0007]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，料筒体包括入料口、出料口、料筒内腔、安装板、安装孔、外螺纹、微孔流道、加热圈和温控箱。料筒体通过安装板上的安装孔固定于支架上，加热圈套在料筒体外壁，外接温控箱，料筒底部有均匀分布微孔流道，每个微孔均有一圈下突起边缘，防止通过每个微孔的熔体在表面张力的作用下汇聚，微孔流道的圈数与外锥面层数相同，微孔流道最内圈的孔数为4个，外锥面每等距向外扩展一层，其孔数增加一倍，公式为N=4K (K为从内向外数外锥面的层数，N为该层外锥面对应的微孔流道的孔数)。物料从入料口加入，从出料口进入料筒内腔，料筒内腔内的物料在加热圈作用下熔化，熔体经螺杆旋转向下流动，通过微孔流道均匀流入喷头体。
[0008]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，喷头体包括外锥面、喷头外壁、连接架、缓冲储料槽和内螺纹。喷头体的内螺纹与料筒体的外螺纹拧紧连接，起到固定作用，连接架与外锥面和喷头外壁焊为一体，外锥面每层高度相同，每层外锥面的上边缘和下边缘分别在同一水平面，外锥面每层均带有环形缓冲储料槽，环形缓冲储料槽高度相同，每个缓冲储料槽的上边缘和下边缘分别在同一水平面，喷头体上端套有加热圈，外接温控箱。从微孔流道流入的熔体直接进入缓冲储料槽，当缓冲储料槽被熔体填满后，熔体沿缓冲储料槽槽壁流经外锥面再均匀分流到外锥面下边缘，在接有高压静电发生器的接收电极板的作用下，形成多层射流，最终得到纤维。
[0009]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，支架有两层，上层的安装孔用来安装供料装置，下层的安装孔用来安装料筒体。
[0010]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，纺丝原料可以是聚合物颗粒料、粉料、切片或熔体，温控箱采用闭环温度控制，接收装置可以采用平板电极、导电网、卷筒等，高压静电发生器的输出极可为正极或负极，电机转速可调。
[0011]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，其使用方法为:
[0012]先将供料装置和料筒体安装于支架上，喷头体与料筒体拧在一起，然后经入料口加料，同时打开温控箱，利用加热圈对料筒内腔附近加热，当达到设定纺丝温度时，开动电机，带动螺杆转动，此时喷头外锥面下方会有滴料，调节电机转速，使滴料均匀后，打开高压静电发生器，外锥面会形成多层射流，最终在接收电极板上得到纤维。
[0013]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，其优点和作用为:
[0014]( I)装置简单，易于拆装，便于清理。
[0015](2)微孔流道起到均匀分流的作用，极大程度上减小了流道的长度。
[0016](3)多级外锥面充分利用锥面内部空间，可根据需要增加外锥面层数，大幅度提高了纺丝效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的实施例图。
[0018]图2是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的总体示意图。
[0019]图3是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的供料装置主视图。
[0020]图4是本发明一种多级外锥面喷熔体微分静电纺丝头的供料装置俯视图。
[0021]图5是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的料筒体示意图。
[0022]图6是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的料筒体底视图。
[0023]图7是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的最内层微孔示意图。
[0024]图8是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的喷头体示意图。
[0025]图9是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的喷头体俯视图放大图。
[0026]图10是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的喷头体剖视图。
[0027]图11是本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头的支架示意图。
[0028]图中:1-供料装置2-料筒体3-加热圈4-温控箱5-喷头体6_加热圈7_温控箱
8-接收电极板9-高压静电发生器10-支架11-电机12-安装板13-联轴器14-螺杆15-安装孔16-入料口 17-出料口 18-料筒内腔19-安装板20-安装孔21-外螺纹22-微孔流道23-外锥面24-喷头外壁25-连接架26-缓冲储料槽27-内螺纹28-安装孔29-安装孔.【具体实施方式】[0029]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，如图1-2所示，由供料装置1、料筒体2、喷头体5、支架10四部分组成。供料装置1、料筒体2和喷头体5从上到下安放，供料装置I和料筒体2安装于支架10上，喷头体5与料筒体2螺纹连接，三者整体由支架10支撑。
[0030]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，如图3-4所示，供料装置I包括电机11、安装板12、联轴器13和螺杆14。供料装置I整体通过安装板12上的安装孔15固定于支架10上，电机11位于支架10上方，联轴器13和螺杆14位于支架10下方。电机11转动时，联轴器13带动螺杆14旋转，起到混合和供给物料的作用，调节电机的转速可以控制物料的供给速率和熔体流量。
[0031]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，如图5-6所示，料筒体2包括入料口 16、出料口 17、料筒内腔18、安装板19、安装孔20、外螺纹21、微孔流道22、加热圈3和温控箱4。料筒体2通过安装板19上的安装孔20固定于支架10上，加热圈3套在料筒体2外壁，外接温控箱4，料筒体2底部有均匀分布具有相同孔径的微孔流道22，每个微孔均有一圈下突起边缘，防止通过每个微孔的熔体在表面张力的作用下汇聚，微孔流道22的圈数与外锥面23层数相同，微孔流道22最内圈的孔数为4个，外锥面23每等距向外扩展一层，其孔数增加一倍，公式为N=4K (K为从内向外数外锥面23的层数，N为该层外锥面23对应的微孔流道22的孔数)。物料从入料口 16加入，从出料口 17进入料筒内腔18，料筒内腔18内的物料在加热圈3作用下熔化，熔体经螺杆14旋转向下流动，通过微孔流道均匀流入嗔头体5。
[0032]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，如图7-10所示，喷头体5包括外锥面23、喷头外壁24、连接架25、缓冲储料槽26和、螺纹27、加热圈6和温控箱7。喷头体5与料筒体2通过内螺纹27与外螺纹21连接，连接架25与外锥面23和喷头外壁24焊为一体，外锥面23每层高度相同，每层外锥面23的上边缘和下边缘分别在同一水平面，外锥面23每层均带有环形缓冲储料槽26，环形缓冲储料槽高度相同，每个缓冲储料槽26的上边缘和下边缘分别在同一水平面，喷头体5上端套有加热圈6，外接温控箱7。从微孔流道22流入的熔体直接进入缓冲储料槽26，当缓冲储料槽26被熔体填满后，熔体沿缓冲储料槽26槽壁均匀流到外锥面23下边缘，在接有高压静电发生器9的接收电极板8的作用下，形成多层射流，最终得到纤维。
[0033]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，如图11所示，支架10有两层，上层有安装孔28，用来安装供料装置I，下层有安装孔29，用来安装料筒体2。
[0034]本发明一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，其使用方法为:先将供料装置I和料筒体2安装于支架10上，喷头体5与料筒体2拧在一起，然后经入料口 16加料，同时打开温控箱4和7，利用加热圈3和6对料筒内腔18附近加热，当达到设定纺丝温度时，开动电机11，带动螺杆14转动，此时喷头外锥面23下方会有滴料，调节电机11转速，使滴料均匀后，打开高压静电发生器9，外锥面23会形成多层射流，最终在接收电极板8上得到纤维。
[0035]本发明的一个实施例:pp颗粒料，熔点为165-170°C，熔指2000g/10min。设定上层加热圈温度200°C，下层加热圈温度240°C，接收方式为平板电极，纺丝电压为60kv。平板电极与喷头下边缘距离14cm，喷头有三层外锥面，一层外壁，其下边缘外径分别为:内层20mm,中层30mm,外层40mm,外壁50mm,外锥面高度为20mm。微孔流道孔径为2mm,缓冲储料槽槽宽3mm，其上边缘距微孔流道下边缘高度为4mm。根据上述工艺过程，此喷头的纺丝产量为30g/h。
【权利要求】
1.一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，主要包括供料装置、料筒体、喷头体和支架四部分，供料装置、料筒体和喷头体从上到下安放，供料装置和料筒体安装于支架上，喷头体与料筒体螺纹连接，三者整体由支架支撑；供料装置包括电机、安装板、联轴器和螺杆，供料装置整体通过安装板上的安装孔固定于支架上，电机位于支架上方，联轴器和螺杆位于支架下方，联轴器带动螺杆旋转；料筒体包括入料口、出料口、料筒内腔、安装板、安装孔、夕卜螺纹、微孔流道、加热圈和温控箱，料筒体通过安装板上的安装孔固定于支架上，加热圈套在料筒体外壁，外接温控箱，其特征在于:料筒底部有均匀分布微孔流道，每个微孔均有一圈下突起边缘，微孔流道的圈数与外锥面层数相同；喷头体包括外锥面、喷头外壁、连接架、缓冲储料槽和内螺纹，喷头体的内螺纹与料筒体的外螺纹拧紧连接，连接架与外锥面和喷头外壁焊为一体，外锥面每层高度相同，每层外锥面的上边缘和下边缘分别在同一水平面，外锥面每层均带有环形缓冲储料槽，环形缓冲储料槽高度相同，每个缓冲储料槽的上边缘和下边缘分别在同一水平面，喷头体上端套有加热圈，外接温控箱；支架有两层，上层有安装孔用来安装供料装置，下层的安装孔用来安装料筒体。
2.根据权利要求1所述的一种多级外锥面熔体微分静电纺丝喷头，其特征在于:微孔流道最内圈的孔数为4个，外锥面每等距向外扩展一层，其孔数增加一倍。
【文档编号】D01D5/00GK103820866SQ201310645974
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】杨卫民, 马帅, 李好义, 李小虎, 钟祥烽, 陈宏波, 丁玉梅 申请人:北京化工大学