一种静电纺丝收集架及纺丝收集装置的制作方法

[0001]
本发明涉及静电纺丝技术领域，特别地涉及一种高效的静电纺丝收集架及其利用该收集架的静电纺丝装置。


背景技术：

[0002]
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。
[0003]
然而，在高压静电纺丝过程中，利用简单的平板收集到的纤维网，纤维网与接收板之间有很强的贴合力，收集纤维网时，纤维网需要很大的张力，由于多数条件下静电纺丝的拉伸速率较低，纺丝路程很短，因此在这一过程中高分子取向发展不完善，电纺纳米纤维的强度较低，因此容易拉坏产品，或部分区域张力过大形成褶皱，不利于生产。
[0004]
因此，针对上述问题如何设计出一款生产效率高，不易被拉坏产品的静电纺丝收集架及装置，是亟需解决的问题。


技术实现要素：

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本发明提供一种静电纺丝收集架以及静电纺丝收集装置，通过在收集架上设置并排的多个无动力导电辊筒，能够克服纺丝路程的问题，根据需要可以通过并排设置的多个导电辊筒达到特定长度的纺丝承接作业面，而且通过无动力辊筒能够容易拉动产品，将产品和作业面之间的阻力降到了最低，大大提高了成品率和生产效率。
[0006]
本发明技术方案：一种静电纺丝收集架，包括支撑架、无动力导电辊筒和基材，所述导电辊筒通过绝缘的连接机构设置在所述支撑架上；所述导电辊筒至少为两个，且所有的所述导电辊筒并排设置在所述支撑架上，所述基材设置在所有的所述导电辊筒形成的作业面上。
[0007]
本发明技术方案的进一步优化，所述连接机构包括金属支撑板和绝缘隔离板，所述金属支撑板通过所述绝缘隔离板与所述支撑架相连接。
[0008]
本发明技术方案的进一步优化，所述金属支撑板有两条，且均为长条状的一体结构，两条所述金属支撑板相互平行且均与所述导电辊筒相垂直。
[0009]
本发明技术方案的进一步优化，所有的所述导电辊筒分别通过其中心轴固定在所述金属支撑板上，且相邻的两个所述导电辊筒之间的间距为5-20mm。
[0010]
本发明技术方案的进一步优化，所述绝缘隔离板与所述金属支撑板通过螺钉连接、胶粘连接和卯榫连接中的一种或者两种以上连接方式的组合。
[0011]
本发明技术方案的进一步优化，所述基材为滤纸、无纺布或者熔喷布中的一种。
[0012]
一种静电纺丝收集装置，包括：主机、集料辊和上述所述的静电纺丝收集架，所述主机上的喷丝头与收集架上的所有无动力导电辊筒形成的作业面相对应，且所述主机与正高压相连接；所述收集架上的所有的所述导电辊筒均与地线或负高压相连接，所述集料辊
设置在所述收集架的一端。
[0013]
本发明技术方案的进一步优化，所述导电辊筒通过所述收集架上的金属支撑板与地线或负高压相连。
[0014]
本发明技术方案的进一步优化，所述导电辊筒内设置有加热装置，且所述加热装置与其绝缘连接。
[0015]
本发明技术方案的进一步优化，所述加热装置为电加热丝，且所述电加热丝绝缘设置在所述导电辊筒的内部。
[0016]
本发明技术方案的有益效果：
[0017]
1、通过在收集架上设置紧密排列的无动力导电辊筒，能够有效的解决基材因静电吸附所产生的前进困难问题，大大提高了纺丝效果和收集效率，而且由于无动力辊筒的阻力很小也不会导致基材褶皱现象的发生；
[0018]
2、将无动力导电辊筒通过金属支撑板和绝缘隔离板连接在支撑架上，一是结构简单，通过金属支撑板直接使所有的无动力导电辊筒进行电连接；二是通过绝缘隔离板将金属支撑板与支撑架之间绝缘连接能够直接将金属支撑板连接地线或者负高压，从而使无动力导电辊筒的作业面与主机之间形成稳定的较强电场，能够提高工作效率。
附图说明
[0019]
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
[0020]
图1是本发明静电纺丝收集架的横向剖面及单个辊筒的结构示意图。
[0021]
图2是本发明静电纺丝收集装置的整体结构示意图。
[0022]
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
[0023]
标号说明：1-收集架；11-导电辊筒；12-支撑架；13-金属支撑板；14-绝缘隔离板；2-基材；3-主机；31-喷丝头。
具体实施方式
[0024]
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0025]
<实施例1>
[0026]
如图1所示，本发明的一种静电纺丝收集架1，包括支撑架12、无动力导电辊筒11和基材2，所述导电辊筒11通过绝缘的连接机构设置在所述支撑架12上；所述导电辊筒11至少为两个，优选的设置一排10-50个，且所有的所述导电辊筒11并排设置在所述支撑架12上，形成静电纺丝基材2的作业面，所述基材2铺设在所述导电辊筒11上，在集料辊上动力辊的带动下能够在无动力导电辊筒11的作业面上滑动。本技术方案主要是通过并排设置多个无动力导电辊筒11的结构，代替现有技术中的金属平板作业面，大大的减小了基材2收集时的阻力，从而防止收集时基材2张力过大导致的损坏。现有技术中有使用多辊筒结构解决生产效率的问题，但是由于其所有的辊筒之间通过齿轮连接且由电机带动同步转动，其结构复杂，且需要严格的控制速度，才能给集料辊的速度保持一致，操作要求高结构复杂，维护成本也高。
[0027]
上述结构中优选的，所述连接机构包括金属支撑板13和绝缘隔离板14，所述金属支撑板13通过所述绝缘隔离板14与所述支撑架12相连接；所述金属支撑板13有两条，且均
为长条状的一体结构，两条所述金属支撑板13相互平行且均与所述导电辊筒11相垂直，通过设置金属支撑板13能够简化结构，相对于现有技术中的一个辊筒连接一条地线或者负高压，本技术方结构更加简单，更容易操作；所有的所述导电辊筒11分别通过其中心轴固定在所述金属支撑板13上，且相邻的两个所述导电辊筒11之间的间距为5-20mm，通过一排紧密连接有底线的无动力导电辊筒11，其形成的作业面能够与带有正高压的主机3之间能够形成稳定稳定的强电场，该电场能够提高纺丝的生产效率以及保证纺丝质量。
[0028]
优选的，所述绝缘隔离板14与所述金属支撑板13通过螺钉连接、胶粘连接和卯榫连接中一种或者任意两种的组合，该结构的主要特点是能够防止金属支撑板13与支撑架12之间绝缘。
[0029]
优选的，所述基材2为滤纸、无纺布或者熔喷布中的一种，当使用滤纸时，选择的滤纸位双层结构，及滤纸的表面涂覆有高分子膜(聚氨酯等材料)，该结构即能够增加滤纸基材2的强度，也能够清洗进行反复利用。
[0030]
<实施例2>
[0031]
一种静电纺丝收集装置，包括：主机3、集料辊和上述所述的静电纺丝收集架1，所述主机3上的喷丝头31与收集架1上的所有的导电辊筒11所形成的作业面相对应，且所述主机3与正高压相连接；所述收集架1上的所有的所述导电辊筒11均与地线或负高压相连接，所述集料辊设置在所述收集架1的一端；所述导电辊筒11通过所述收集架1上的金属支撑板13与地线或负高压相连。
[0032]
现在技术中企业批量生产一般是将静电纺丝得到的纳米纤维材料与基材2结合进行收集，收集端有钢丝、钢辊或钢板等结构形式，其中接地或接负高压的钢丝或钢辊在安装位置上与正极结构一一对应，这就导致整个纺丝空间的电场强度不均，影响纺丝接收效果；而本技术方案中利用多个无动力导电辊筒11并排设置形成静电纺丝接收工作面的方式，并采用接地或接伏高压的金属支撑板13进行收集，可以有效增强整个纺丝空间的电场强度及均匀性，达到更好的收集效果，提高了生产效率。
[0033]
本发明种所表述的静电纺丝装置，也可用以对纳米纤维、纳米线或一维纳米絮状物等材料的收集，另外，本发明的技术方案为了加快纺丝溶液在基材上成型，所以在所述导电辊筒内设置有加热装置，且所述加热装置与其绝缘连接，这样就不会影响负极辊的正常工作。优选的所述加热装置为电加热丝，且电加热丝通过绝缘胶皮或者其他绝缘套等绝缘设置在所述导电辊筒的内部，可以在导电辊筒上加设温度传感器，设置恒定的温度，控制电加热丝进行工作已达到更好的收集效果。
[0034]
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。