线性式纺丝头及静电纺丝装置的制作方法

本实用新型涉及静电纺丝技术领域，具体涉及一种线性式纺丝头及静电纺丝装置。

背景技术：

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。但是此种纳米级直径的聚合物细丝在生产过程中的生产量依托于针头数量，使得其生产效率较底。并且该种针头的加工工艺较为繁琐，因此该种采用针头进行静电纺丝的系统在生产过程中生产成本较高，生产效率较低。

并且现有技术中的静电纺丝系统在实际使用过程中，溶液槽内盛放的聚合物溶液温度会随之时间的变化而降低，使聚合物溶液的特性(如粘度等)由于温度变化而发生变化，生产过程难以保持稳定连续生产，产品质量的一致性难以保证。

并且现有技术中的静电纺丝系统在实际使用过程中，溶液槽内盛放的聚合物溶液需要人员手动进行添加，费时费力。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的静电纺丝装置生产效率低下、溶液槽内的溶液温度随环境温度变化以及溶液槽内的聚合物溶液无法进行自动补充所带来的缺陷。

为此，提供一种线性式纺丝头，包括：

搅轴，包括转动轴、设置于所述转动轴上的至少两个固定装置，所述的两个固定装置之间连接有导电金属丝；

所述的导电金属丝包括至少三根，呈直线型或波浪线型，均匀呈圆周分布于所述固定装置之上；

所述的导电金属丝的直径设置为0.05mm至0.8mm。

进一步的，

所述的固定装置包括至少两个第一固定装置，包含一个第二固定装置，所述的两个第一固定装置分别位于所述搅轴的两侧，所述的第二固定装置位于所述两个第一固定装置的中间位置。

进一步的，

所述的第一固定装置和第二固定装置为圆形、正方形、长方形三角形、棱形以及椭圆形中的任意一种形状。

一种静电纺丝装置，包括上述的线性式纺丝头，还包括：

驱动组件，与所述转动轴通过一传动结构连接，所述转动轴与所述传动结构通过绝缘材料连接；

高压供电系统，与所述搅轴连接，用于在搅轴处加载高压，所述的高压范围为22KV至90KV。

设置于所述搅轴的下部或两侧的溶液槽，所述的溶液槽设置有恒温系统和自动补液系统；

收丝装置，接地或负压，设置于所述搅轴上部。

进一步的，

所述的恒温系统包括：

与所述溶液槽底部卡接的恒温块，所述的加热块内部设置有电加热丝；

所述的溶液槽底部设置有呈倒T字型的滑块；

所述的加热块的顶部设置有呈倒T字型的凹槽。

进一步的，

所述的电加热丝设置有第一控制系统，所述的第一控制系统包括：

定时装置，间隔第一预设时间输出第二预设时间的高电平信号；

驱动装置，控制所述的电加热丝进行加热工作。

进一步的，

所述的自动补液系统包括机械部分和第二控制系统。

进一步的，

所述的机械部分包括：

盛放桶；

输液管道，分别与所述盛放桶和溶液槽连通，所述的输液管道设置有蠕动泵。

进一步的，

所述的第二控制系统包括：

液位传感器，检测供液池内液位高度并输出检测电压；

基准装置，根据预设的基准液位高度提供基准电压；

比较装置，分别与液位传感器和基准装置连接，当检测电压大于基准电压时，输出补液信号；

延时装置，与所述比较装置藕接，接收补液信号后延时第一预设时间输出补液信号；

控制装置，响应于所述补液信号控制所述蠕动泵进行工作。

进一步的，

所述的恒温系统包括：

所述溶液槽的外壁设置有夹层，所述的夹层下部设置有进液口，所述的夹层上部设置有出液口，所述的夹层内用于通过保温液体；

所述的进液口和出液口分别连接有进液管道和出液管道；

所述的进液管道和出液管道分别与一变温装置连通。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的静电纺丝装置在进行纳米级直径的聚合物纺丝过程中，具有高纺丝量、生产成本低等优点，并且该静电纺丝系统结构简单，生产稳定不易出现损坏等情况。

2.由于搅轴上设置有多个固定装置，其中固定装置可以是多根金属丝，每根金属丝都能够进行相应的纺丝工作，相较于传统的针管式纺丝装置生产成本更加低廉，由于其结构简单使得其工作时故障率更低。

3.并且该圆环式静电纺丝装置具有恒温系统，且恒温系统与溶液槽底部可拆卸连接，即当溶液槽内的聚合物溶液达不到所需要的温度时，恒温系统对溶液槽进行加热处理。

4.通过第一控制系统可达到控制电热丝有规律性的进行加热，使溶液槽内部的化合物溶液能够一直处于一个最佳纺丝温度下，使其保持稳定的粘度，使纺丝质量更高、纺丝的直径更加均匀。

5.在无针静电纳米纤维发生装置上，通过控制钢丝直径以及固定降低纺丝电压，实现钢丝在较低电压下产生稳定的泰勒锥，从而产生纳米纤维在电场作用下带向收集装置，从而提高纺丝效率降低生产成本，使该装置更适合规模化工业生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为静电纺丝装置的结构示意图；

图2为溶液槽和加热块的连接结构示意图；

图3为第一控制系统的结构示意图；

图4为第二控制系统的结构示意图；

图5为恒温系统的结构示意图。

1、转动轴；2、固定装置；211、第一固定装置；212、第二固定装置；21、导电金属丝；3、驱动组件；4、传动结构；41、第一齿轮；42、第二齿轮；5、高压供电系统；51、供电电源；52、轴承；6、溶液槽；61、滑块；7、收丝装置；81、盛放桶；82、输液管道；83、蠕动泵；9、加热块； 91、电加热丝；92、滑槽；101、夹层；102、进液管道；103、出液管道； 104、变温装置；310、液位传感器；320、基准装置；330、比较装置；340、延时装置；350、控制装置；410、定时装置；420、驱动装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

一种静电纺丝装置，如图1所示其结构示意图，搅轴包括转动轴、设置于转动轴上的至少两个固定装置2，两个固定装置2之间连接有导电金属丝21，通过固定装置2将导电金属丝21进行固定，将导电金属丝21拉直并使其与转动轴平行设置，导电金属丝21的直径优选设置为0.1mm至1mm，进而使附着在导电金属丝21上面的聚合物溶液的直径达到纳米级别。当静电纺丝装置在进行纺丝过程时可通过导电金属丝21将溶液槽6内的聚合物溶液附着于其上部，进而使导电金属丝21上附着的聚合物溶液在电场力的作用下到收丝装置7上，完成纳米级的静电纺丝过程。

导电金属丝21包括至少三根，其中导电金属丝21包括多个钢丝构成或者只有一个钢丝构成，导电金属丝21均匀呈圆周分布于固定装置之上，固定装置包括两个第一固定装置211和一个第二固定装置212，其中两个第一固定装置211分别位于搅轴的两侧，第二固定装置212位于两个第一固定装置211的中间位置。第一固定装置211和第二固定装置212为圆形、正方形、长方形三角形、棱形以及椭圆形中的任意一种形状。搅轴和固定装置优选设置为不锈钢、铁、铜等金属导电材质，转动轴1可为实心、也可为空心。

驱动组件3，与转动轴1通过一传动结构4连接，转动轴1与传动结构 4通过绝缘材料连接，其中驱动组件3为电动机或发动机，传动结构4包括第一齿轮41和第二齿轮42，其中第一齿轮41和第二齿轮42之间啮合，第一齿轮41与驱动组件3的输出轴固定连接，第二齿轮42与转动轴1固定连接，通过驱动组件3带动转动轴1进行转动。并且转动轴1和第二齿轮 42之间可通过橡胶、塑料等绝缘材料进行连接，防止转动轴1和第二齿轮 42之间出现电性连接。

高压供电系统5，与搅轴连接，用于在搅轴处加载高压，高压供电系统 5包括22KV至90KV的供电电源51，轴承52分别与转动轴1和供电电源51 连接。通过供电电源51的电源输出线通过轴承52将电压加载至搅轴上，使搅轴处产生高电压。

设置于搅轴的下部或两侧的溶液槽6，溶液槽6用于放置聚合物溶液，溶液槽6可优选设置为不锈钢等金属材质。

在搅轴的上部设置有收丝装置7，并且接地或负压，设置于搅轴上部，其中收丝装置7为导电无纺布、铁板、铝板、铜板中的任意一种。

在一个实施例中，如图2所示，恒温系统包括与溶液槽底部卡接的加热块9，加热块9内部设置有电加热丝91；溶液槽6底部设置有呈倒T字型的滑块61；加热块9的顶部设置有呈倒T字型的凹槽92。T字型的凹槽 92和T字型的滑块61进行配合，使二者之间能够进行滑移连接，并在竖直方向上不会脱落，当需要移除加热块时，可通过水平滑动加热块9使滑块 61位于凹槽92内滑行，进而使二者进行分离，完成二者之间的拆卸。

在一个实施例中，如图3所示第一控制系统的结构示意图，定时装置 410包括555定时器、第一定时电阻R21、第二定时电阻R22、第一定时电容C1和第二定时电容C2，555定时器包括8个引脚，555定时器的引脚8 和引脚4分别与电源耦接，引脚1接地，引脚5与第二定时电容C2串联接地，第一定时电阻R21、第二定时电阻R22和第一定时电容C1串联接地，引脚6和引脚2分别耦接第二定时电阻R22与第一定时电容C1的节点，引脚7耦接第一定时电阻R21和第二定时电阻R22的节点，引脚3为定时装置的输出端与驱动装置耦接。通过555定时器构成的定时装置，可间隔第一预设时间输出第二预设时间的高电平信号，通过该高电平信号控制加热丝所在回路导通，进而使加热丝进行上电发热。

驱动装置420包括第一驱动电阻R23、第二驱动电阻R24和驱动三极管 Q1，第一驱动电阻R23与第二驱动电阻R24串联接地，第一驱动电阻R23 与第二驱动电阻R24的节点耦接驱动三极管Q1的基极，驱动三极管Q1的集电极耦接电热丝RS。通过驱动三极管Q1可达到弱电控制中压电的目的，即当驱动三极管Q1的基极受到为弱电的高电平信号时，驱动三极管Q1导通，属于中压电级别的电源开始对电加热丝RS进行供电。

溶液槽6设置有自动补液系统，其中自动补液系统包括机械部分和第二控制系统。自动补液系统的机械部分包括：盛放桶81输液管道82，分别与盛放桶81和溶液槽6连通，输液管道82设置有蠕动泵83。

如图4所示第二控制系统包括：液位传感器310，检测供液池内液位高度并输出检测电压，其中液位传感器310可设置于供液池内，也可以设置于供液池外部。

基准装置320，根据预设的基准液位高度提供基准电压，其中基准装置 320包括第一基准电阻R11、第二基准电阻R12和第三基准电阻R13，第一基准电阻R11、第二基准电阻R12和第三基准电阻R13串联接地或负压，第一基准电阻R11与第二基准电阻R12的节点耦接比较装置。

比较装置330，分别与液位传感器310和基准装置320连接，当检测电压大于基准电压时，输出补液信号。

延时装置340，与比较装置330藕接，接收补液信号后延时第一预设时间输出补液信号。其中延时装置340包括非门G1、二输入与门G2、第一电阻R14和第一电容C，延时装置340的输入点连接非门G1的输入端，非门 G1的输出端通过第一电阻R14与二输入与门G2的一输入端连接，第一电阻R14与二输入与门G2的节点连接第一电容C后接地或负压，二输入与门G2 的另一输入端连接输入点，二输入与门G2的输出端构成延时装置的输出端并与驱动装置耦接。

控制装置350，响应于补液信号控制蠕动泵M进行工作，包括继电器线圈KA和继电器常开触点KA，继电器线圈KA与二输入与门G2的输出端连接，继电器线圈KA串联第一保护电阻R15接地。继电器常开触点KA分别与蠕动泵M和第二保护电阻R16串联接地。

通过自动补液系统可对溶液槽内溶液的液位高度进行实时监测，当溶液槽内溶液的液位高度低于预设的基准液位高度后，蠕动泵开始进行工作，将盛放桶内的溶液引至溶液槽内，节省人力成本。

在一个实施例中，如图5所示，恒温系统包括设置于溶液槽的外壁的夹层101，其中夹层101下部设置有进液口，夹层101上部设置有出液口，夹层101内用于通过保温液体，进液口和出液口分别连接有进液管道103 和出液管道102，进液管道103和出液管道102分别与一变温装置104连通。变温装置104可以根据需求进行升温或降温。保温液体可以是水体、油以及氟利昂，变温装置104可以为或者包括电加热丝、压缩机、冷凝器以及蒸发器等装置。通过恒温系统可以对溶液槽内的液体进行升温、降温以及恒温等工作，使溶液槽内的液体处于一个适宜的、需要的温度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。