一种纳米纤维喷印装置制造方法
【专利摘要】一种纳米纤维喷印装置，涉及一种喷印装置。设有活塞、料筒、助推杆、驱动件、料筒加热件、料筒温度传感器、气管、气阀、真空泵、喷头、过滤组件、喷头加热件、喷头温度传感器、喷嘴、收集器、高压电源、温度控制器和保温层；所述活塞设于料筒内且与料筒滑动配合。由于设有真空泵、气阀和气管组成的抽气系统，因此可在料筒加热之前对料筒抽气，将料筒、纺丝原料间隙中的气体抽出，避免加热时产生气泡混入熔体，影响纤维的形貌。同时，由于设有过滤组件，因此可以滤去熔体中的物理性杂质。可以减少熔体气泡产生，减少纤维杂质，改善纤维形貌，有效提高熔融静电纺丝质量。
【专利说明】一种纳米纤维喷印装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种喷印装置，尤其是涉及一种纳米纤维喷印装置。
【背景技术】
[0002]静电纺丝原理是:在强电场作用下，带电的溶液液滴或熔融体液滴被拉成圆锥状，当电场强度超过某一临界值后，将克服液滴的表面张力形成射流，随着溶剂的挥发或熔融体的冷却固化，射流被拉伸最后在收集器上形成纤维，它是一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术。
[0003]溶液静电纺丝在电纺过程中，溶剂挥发会导致纤维表面粗糙；残留在纤维中的溶剂也会影响纤维的纯度；有毒性溶剂挥发到周围环境会对人体和环境造成危害；生产过程中溶剂大量挥发导致纺丝效率低。这些都影响到电纺纤维的工程应用，而熔融静电纺丝技术不需要溶剂，所以没有上述缺点。
[0004]很多学者对熔融静电纺丝技术进行了研究，如中国专利CN101837642A。熔融静电纺丝的设备主要由供料装置、加热装置、供电装置和接收装置组成。传统的熔融静电纺丝供料装置存在以下问题:第一，传统熔融电纺供料装置采用直筒式料筒，无法方便地拆卸清洗;第二，电纺PMMA等物质时，纺丝原料即使事先已进行干燥处理，料筒内也会出现气泡，这些气泡容易造成喷嘴吐料或者不出料，影响电纺的进行，体积稍小的气泡还会嵌入纤维，严重影响纤维形貌；第三，物理性杂质无法在纺丝原料预处理中被有效清除，在电纺中不及时除去也会影响纤维的形貌和工程应用。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供可减少熔体气泡产生，减少纤维杂质，改善纤维形貌，有效提高熔融静电纺丝质量的一种纳米纤维喷印装置。
[0006]本实用新型设有活塞、料筒、助推杆、驱动件、料筒加热件、料筒温度传感器、气管、气阀、真空泵、喷头、过滤组件、喷头加热件、喷头温度传感器、喷嘴、收集器、高压电源、温度控制器和保温层；
[0007]所述活塞设于料筒内且与料筒滑动配合；助推杆下端与活塞连接，助推杆另一端与驱动件传动连接；料筒加热件设在料筒外周，料筒温度传感器设于料筒下部；料筒通过气管与气阀、真空泵连通；料筒下端与喷头螺纹连接，在料筒与喷头之间设有过滤组件，料筒、过滤组件和喷头三者密封连接；喷头加热件设于喷头外周，喷头温度传感器设于喷头处，喷嘴螺纹连接于喷头下端；喷嘴接地；所述保温层设于料筒加热件外周、喷头加热件外周、料筒上端面以及喷头下端面，起到保温绝热的作用；收集器设于料筒下方，收集器与高压电源电连接；温度控制器与料筒加热件、喷头加热件、料筒温度传感器和喷头温度传感器连接，且控制料筒加热件、喷头加热件的加热功率。
[0008]所述驱动件带动助推杆和活塞推动熔体，以满足静电纺丝的要求。
[0009]所述料筒加热件用于料筒的加热，所述料筒温度传感器用于检测料筒的温度，并向温度控制器发送温度信息，温度控制器接收到温度反馈后，控制料筒加热件对料筒加热，使料筒在设定的温度下工作。所述喷头加热件用于喷头的加热，所述喷头温度传感器用于检测喷头的温度，并向温度控制器发送温度信息，温度控制器接收到温度反馈后，控制喷头加热件对喷头加热，使喷头的温度符合纺丝需要。所述料筒加热件、喷头加热件，最好为电加热圈。所述料筒温度传感器、喷头温度传感器最好为热电偶。本实用新型采用分段式加热，可以形成合理的温度场，减少熔体的热降解。
[0010]所述真空泵、气阀和气管组成抽气系统。由于料筒容量较小，最好选用流量小的真空泵。所述气管，最好为耐高温细管。抽气之前，用端盖盖上喷嘴，使料筒密闭，然后打开气阀和真空泵进行抽气。抽气结束后，对熔体加热并达到实验温度要求后，才能打开喷嘴下端的端盖，若没有形成熔体就过早打开端盖，空气会再次进入料筒。
[0011]所述过滤组件，根据不同的熔体选择不同材质和规则的过滤材料。其过滤的原理是物理性杂质的颗粒大小比过滤材料的孔径大，熔体流经过滤组件时，这些杂质被过滤材料阻挡，从而滤去杂质，能有效提高熔融静电纺丝质量。料筒、过滤组件和喷头三者密封连接，防止电纺过程中熔体溢出。三者的配合关系，也便于拆卸清洗。
[0012]所述喷嘴与喷头采用螺纹连接，可根据工艺需要更换不同内径的喷嘴。
[0013]所述收集器可采用平板收集器或滚筒收集器等。收集器有位置调节装置，可以改变纺丝距离。
[0014]本实用新型的特点是设有抽气系统和过滤组件，能较好地解决熔融静电纺丝的气泡问题，还能滤去一些颗粒较大的物理性杂质。
[0015]本实用新型具有以下有益效果:
[0016]本实用新型由于设有真空泵、气阀和气管组成的抽气系统，因此可在料筒加热之前对料筒抽气，将料筒、纺丝原料间隙中的气体抽出，避免加热时产生气泡混入熔体，影响纤维的形貌。同时，由于设有过滤组件，因此可以滤去熔体中的物理性杂质。本实用新型可以减少熔体气泡产生，减少纤维杂质，改善纤维形貌，有效提高熔融静电纺丝质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型实施例的结构示意图。
[0018]图中，各标记为:1、收集板；2、嗔嘴；3、嗔头热电偶；4、温度控制器；5、真空栗；6、气阀；7、气管；8、料筒热电偶；9、保温层；10、驱动件；11、助推杆；12、活塞；13、料筒；14、料筒电加热圈；15、过滤组件；16、喷头电加热圈；17、喷头；18、高压电源。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例,进一步阐述本实用新型。
[0020]如图1所示，本实用新型实施例包括活塞12、料筒13、助推杆11、驱动件10、料筒电加热圈14、料筒热电偶8、气管7、气阀6、真空泵5、喷头17、过滤组件15、喷头电加热圈16、喷头热电偶3、喷嘴2、收集板1、高压电源18、温度控制器4、保温层9。
[0021]本实施例中，活塞12设于料筒13内，且与料筒13滑动配合；助推杆11下端与活塞12连接，另一端与驱动件10传动连接，可以设定驱动件10的推进速度；料筒电加热圈14设在料筒13外周，料筒热电偶8设于料筒13下部，它们都与温度控制器4电连接，料筒电加热圈14受温度控制器4的控制对料筒13进行加热，使料筒13在设定的温度下工作；料筒13通过气管7依次与气阀6、真空泵5连通，构成装置的抽气系统；料筒13下端与喷头17螺纹连接，在料筒13与喷头17之间设有过滤组件15，料筒13、过滤组件15和喷头17三者密封连接；喷头电加热圈16设于喷头17外周，喷头热电偶3设于喷头17处，它们都与温度控制器4电连接，喷头电加热圈16受温度控制器4的控制对料筒13进行加热，使喷头17在设定的温度下工作；喷嘴2设于喷头17下端，可以更换不同内径大小的喷嘴2，喷嘴2接地；整个装置外周设有保温层9，减少整个装置的热量散失；收集板I设于料筒13正下方，收集板I与高压电源18电连接。
[0022]本实施例中的料筒加热件、喷头加热件采用电加热圈，具有传热快、发热均匀、工作稳定且加热效率高等特点，易于实现温度控制，能够使熔体保持一定的温度分布。
[0023]本实施例中的料筒温度传感器、喷头温度传感器采用热电偶，具有便于安装、测温范围大、测温精度高、热响应时间短等优点。
[0024]本实施例中收集板I与高压电源18电连接，喷嘴2接地，可以避免高压电场对料筒13上的设备产生电干扰。
[0025]本实施例用于制备纳米纤维的方法，包括下列步骤:
[0026]I)检查各装置安装、密封、接线，确保装置不漏料、不漏电，并对纺丝原料进行干燥处理；
[0027]2)将纺丝原料放入料筒13，盖上喷嘴端盖，打开气阀6和真空泵5，对料筒13抽气;
[0028]3)通过温度控制器4设定料筒13、喷头17的温度值，分别控制料筒电加热圈14、喷头电加热圈16对料筒13和喷头17加热，一段时间后，纺丝原料达到熔融状态；
[0029]4)打开喷嘴端盖，设定驱动件10，活塞12推动熔体从喷嘴2流出；
[0030]5)当喷嘴2出现熔滴时，设定高压电源18的电压值，熔滴形成泰勒锥并出现射流；
[0031]6)射流受到电场的拉伸作用，最终形成纳米纤维，沉积于收集板I。
【权利要求】
1.一种纳米纤维喷印装置，其特征在于设有活塞、料筒、助推杆、驱动件、料筒加热件、料筒温度传感器、气管、气阀、真空泵、喷头、过滤组件、喷头加热件、喷头温度传感器、喷嘴、收集器、高压电源、温度控制器和保温层； 所述活塞设于料筒内且与料筒滑动配合；助推杆下端与活塞连接，助推杆另一端与驱动件传动连接；料筒加热件设在料筒外周，料筒温度传感器设于料筒下部；料筒通过气管与气阀、真空泵连通；料筒下端与喷头螺纹连接，在料筒与喷头之间设有过滤组件，料筒、过滤组件和喷头三者密封连接；喷头加热件设于喷头外周，喷头温度传感器设于喷头处，喷嘴螺纹连接于喷头下端；喷嘴接地；所述保温层设于料筒加热件外周、喷头加热件外周、料筒上端面以及喷头下端面；收集器设于料筒下方，收集器与高压电源电连接；温度控制器与料筒加热件、喷头加热件、料筒温度传感器和喷头温度传感器连接。
2.如权利要求I所述一种纳米纤维喷印装置，其特征在于所述料筒加热件采用电加热圈，所述喷头加热件采用电加热圈。
3.如权利要求I所述一种纳米纤维喷印装置，其特征在于所述料筒温度传感器采用热电偶，所述喷头温度传感器采用热电偶。
4.如权利要求I所述一种纳米纤维喷印装置，其特征在于所述收集器采用平板收集器或滚筒收集器。
【文档编号】D01D1/10GK203583020SQ201320798049
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】郑高峰, 王伟, 白鹏, 王霖洁, 周如海, 庄明凤, 孙道恒 申请人:厦门大学