一种新型离心纺喷丝装置

1.本实用新型涉及离心纺丝技术领域，尤其涉及一种新型离心纺喷丝装置。


背景技术：

2.离心纺喷丝是在高速旋转时，待纺丝溶液(或熔体)产生离心力，被喷丝器从喷孔喷出，溶剂蒸发(或熔体固化)后制得纤维的一种新型方法。该方法纺丝效率较传统技术高，已广泛应用于纳米纤维纺织行业。
3.申请号为cn201510621573.0的发明专利提供了一种适用于溶液法离心纺丝的连续供料装置，通过一根橡胶软管连接注射泵与喷丝器，实现连续供料；但该方法制备的纤维相对较粗且直径分布不均匀，影响出丝质量；且带纺丝溶液黏度稍大时，溶液堵塞软管，不能实现连续供料。
4.申请号为201911018572.1的专利提供了一种离心静电纺丝装置，纺丝针头与喷头通过螺纹连接，通过快速更换不同直径的纺丝针头实现多种直径纺丝；放布卷与收布卷配合实现纺丝连续收集。申请号201910548484.6的专利提供了一种离心静电纺丝装置，纺丝喷头可拆卸，方便更换不同尺寸的纺丝喷头；避免因喷头堵塞造成的出丝不良的状况。但两者均需施加高压电场，成本高，存在安全隐患。
5.有鉴于此，有必要设计一种改进的离心纺喷丝装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种改进的离心纺喷丝装置，解决离心纺喷丝过程中待纺丝溶液分散不均匀、黏度稍大导致的出丝品质不佳问题，以及待纺丝溶液堵塞通孔导致纺丝工作中断和设备清洗困难的问题。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供的一种新型离心纺喷丝装置，包括喷丝器和搅拌器；所述喷丝器用于承载待纺丝溶液，所述搅拌器伸入所述喷丝器内并与所述待纺丝溶液接触，所述喷丝器高速旋转时，所述搅拌器对所述待纺丝溶液形成搅拌剪切作用。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述新型离心纺喷丝装置还包括伸入所述喷丝器内的导料管，所述搅拌器与所述导料管固定连接。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述搅拌器包括连接杆和安装于所述连接杆下方的搅拌叶片，所述连接杆固定于所述导料管下端；所述喷丝器高速旋转时，所述导料管和所述连接杆保持静止，所述搅拌叶片保持静止，或者相对所述连接杆自由旋转。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述连接杆通过螺丝紧贴所述导料管的侧壁固定，或者通过三角支架固定于所述导料管中心，且所述连接杆的直径小于所述导料管的内径。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述搅拌叶片为三叶搅拌片。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述搅拌叶片的三叶搅拌片不在同一水平面内，确保充分搅拌剪切所述待纺丝溶液。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述新型离心纺喷丝装置还包括与所述喷丝器通过螺纹连接的空心轴，所述空心轴带动所述喷丝器高速旋转。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述空心轴与所述喷丝器接触的端面还设有耐腐蚀橡胶垫，防止高速旋转时所述待纺丝溶液从缝隙外溢。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述喷丝器外壁设有卡槽，用于借助工具将所述喷丝器与所述空心轴连接与拆卸。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述连接杆、搅拌叶片和喷丝器均为不锈钢材质。
17.本实用新型的有益效果是：
18.(1)本实用新型提供的一种新型离心纺喷丝装置，通过在喷丝器内设置搅拌器，利用喷丝器在离心纺丝时的高速旋转作用，使得搅拌器剪切待纺丝溶液，提高纺丝液的分散均匀性，进而提高纺丝质量。此外，还能减小待纺丝溶液的黏度，防止纺丝液堵塞通孔导致纺丝工作中断和设备清洗困难的问题。
19.(2)本实用新型提供的一种新型离心纺喷丝装置，将搅拌器与导料管固定连接，无需额外的搅拌器连接结构，整个喷丝装置结构设计简单合理，便于制造和使用。
20.(3)本实用新型提供的一种新型离心纺喷丝装置，能实现待纺丝溶液持续、稳定喷出，提高工作效率，在大规模的工业化生产中有广泛的应用前景。
附图说明
21.图1为本实用新型的离心纺喷丝装置结构示意图。
22.图2为图1中a部放大视图。
23.图3为图2中b部放大视图。
24.图4为搅拌器连接杆固定于导料管侧壁的俯视图。
25.图5为搅拌器连接杆固定于导料管中心的俯视图。
26.图6为本实用新型一种离心纺装置的结构示意图。
27.附图标记
28.100-离心纺装置；1-供料装置；2-纺丝装置；21-离心纺喷丝装置；22-横移支杆；23-缓存罐；24-导料管；25-空心轴；26-喷丝器；27-搅拌器；28-直流电机；29-主动带轮；30-同步带；31-从动带轮；261-通孔；262-卡槽；263-螺纹；271-连接杆；272-搅拌叶片。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
30.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
31.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
32.本实用新型提供的新型离心纺喷丝装置21，包括喷丝器26和设置于喷丝器26内的搅拌器27。喷丝器26用于承载待纺丝溶液，搅拌器27伸入喷丝器26内并与待纺丝溶液3接触。当喷丝器26高速旋转纺丝时，搅拌器27的搅拌叶片272能够对待纺丝溶液形成搅拌剪切作用，以提高纺丝液的分散均匀性。
33.请参阅图1-6所示，在一些实施方式中，新型离心纺喷丝装置21还包括伸入喷丝器26内的导料管24，用于将纺丝液连续不断的导入喷丝器26内，提高纺丝效率。为了便于导料，导料管24的下端通常应不没入纺丝液内。
34.具体地，喷丝器26是不锈钢材质，用于承载待纺丝溶液3；喷丝器26上口有螺纹263，用于与空心轴25螺旋连接，空心轴与离心驱动装置连接，从而带动喷丝器26离心纺丝。特别地，空心轴25与喷丝器26接触的端面还设有耐腐蚀橡胶垫，防止高速旋转时待纺丝溶液3从缝隙外溢。喷丝器26外壁设有卡槽262，用于借助工具将喷丝器26与空心轴25连接与拆卸。喷丝器26侧壁下方还设有至少一个用于喷出待纺丝溶液3的通孔261，喷丝器26在高速旋转时，待述纺丝溶液3在向心力作用下喷出进行离心纺丝。
35.特别地，请参阅图3-5所示，搅拌器27与导料管24固定连接。搅拌器27包括连接杆271和安装于连接杆271下方的搅拌叶片272。连接杆271内设有控制搅拌叶片272运动状态的工作电机，接通工作电机电源时，搅拌叶片272相对连接杆271开始旋转，旋转方向可与喷丝器26旋转方向相同或相反；断开电源时，搅拌叶片272停止旋转，此时搅拌叶片272相对于连接杆271保持静止。连接杆271固定于导料管24下端，喷丝器26高速旋转时，导料管24及连接杆271保持静止，搅拌叶片272的相对状态可以通过调节连接杆271内工作电机的电源决定，确保搅拌叶片272对待纺丝溶液3进行充分搅拌剪切；连接杆271通过螺丝紧贴导料管24的侧壁固定，或者通过三角支架固定于导料管24中心，且连接杆271的直径小于导料管24的内径。搅拌叶片272安装于连接杆271下方，为三叶搅拌器且三叶搅拌片不在同一水平面内，确保充分搅拌剪切待纺丝溶液3。搅拌器27伸入喷丝器26内并与待纺丝溶液3接触，喷丝器26高速旋转时搅拌叶片272剪切待纺丝溶液3使其黏度减小溶液溶液变稀，使生成的纤维比较均匀从而提高出丝质量，还能防止待纺丝溶液3堵塞通孔261导致纺丝工作中断和设备清洗困难的问题，特别适用于黏度较大的待纺丝溶液。
36.请参阅图1和6所示，为本实用新型一种优选的离心纺装置和离心纺喷丝装置(具体结构可参阅专利cn201910431532.3)。以制备多糖化合物超细无纺布为例，对本实用新型提供的离心纺喷丝装置的工作原理进行具体描述：
37.1、待纺丝溶液制备：
38.s1.将温度不超过90℃水加入搅拌器中，控制搅拌速度为100～300r/min；
39.s2.向搅拌器中依次加入聚乙烯醇和水溶性壳聚糖，确保混合溶液温度不超过80℃；
40.s3.继续搅拌上述混合溶液，加入透明质酸和辅料，确保混合溶液温度不超过60℃，制得多糖化合物待纺丝溶液。
41.其中聚乙烯醇为妆用级聚乙烯醇；透明质酸包括但不限于为高分子透明质酸、低分子透明质酸、寡糖透明质酸中的一种或者多种组合；所得多糖化合物待纺丝溶液中，各组分质量百分比：水35.0～88.9％、聚乙烯醇10.0～20.0％、水溶性壳聚糖1.0～20.0％、透明质酸0.1～20.0％、辅料0～5.0％。
42.2、离心纺丝
43.将制得的多糖化合物待纺丝溶液注入温度为40～60℃、湿度为15～25％的图6所示的离心纺丝机供料装置1中，控制系统控制流量泵将多糖化合物待纺丝溶液从供料装置1泵入缓存罐23内，多糖化合物待纺丝溶液经过缓存罐23的连接的导料管24进入喷丝器26中，导料管24一端连接缓存罐，另一端伸入喷丝器26中，不与空心轴25及喷丝器26接触。当缓存罐23内的多糖化合物待纺丝溶液低于液位计高度时，液位计发送信号至控制系统，控制系统控制相关阀门向缓存罐23注入多糖化合物待纺丝溶液；当缓存罐23内的多糖化合物待纺丝溶液达到设定值后停止向缓存罐供料。
44.接通直流电机28的电源，直流电机28驱动主动带轮29旋转，主动带轮29通过同步带30和从动带轮31驱动空心轴25转动；喷丝器26通过螺纹固定于空心轴25，所以空心轴25带动喷丝器26一起转动，控制搅拌速度为3000～4000r/min。
45.喷丝器26高速旋转时，搅拌器27的搅拌叶片272搅拌剪切多糖化合物待纺丝溶液，使其分散均匀、黏度减小变稀从喷丝器26侧壁的至少一个通孔261喷出。在空气阻力、流体黏力及自身惯性共同作用下，在射流轴向上产生一对轴向拉伸力的作用下，在扇形区域形成扩散性射流，此时纺丝半径逐渐变大；紧接着，由于离心纺喷丝器的高速旋转，其所造成的气流场开始对射流进行引导性牵伸，并在重力的作用下，射流轨迹逐渐向下偏移，且纺丝半径呈逐渐变小，这样经过射流的产生、拉伸、颈缩的过程后最终形成的纤维呈螺旋线下降并收集于收集装置上，最终形成均匀的离心纺纤维网。喷丝装置的具体细节及操作可以参考申请号为cn201910431532.3的专利。
46.3、收卷
47.将上述平面式收集离心纺工艺制得的多糖化合物超细无纺布收卷备用。
48.综上所述，本实用新型提供了一种新型离心纺喷丝装置，通过在喷丝器内设置搅拌器，利用喷丝器在离心纺丝时的高速旋转作用，使得搅拌器剪切待纺丝溶液，提高纺丝液的分散均匀性，同时减小待纺丝溶液的黏度，提高纺丝质量，且防止纺丝液堵塞通孔导致纺丝工作中断和设备清洗困难的问题；将搅拌器与导料管固定连接，无需额外的搅拌器连接结构，整个喷丝装置结构设计简单合理，便于制造和使用；能实现待纺丝溶液持续、稳定喷出，提高工作效率，在大规模的工业化生产中有广泛的应用前景。
49.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。