一种使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置，包括溶液箱、连接在溶液箱出口的导管以及静电纺丝喷头，静电纺丝喷头包括喷头主体，喷头主体具有一输出平面以及设有至少两组输出结构，各组输出结构包括开设在输出平面上的四个喷孔以及分别连接在喷孔上的针式喷嘴，每组输出结构的四个喷孔分别位于一梯形的顶点上，各组输出结构成线性阵列布置从而所有相邻喷孔的连线构成一梯形波轨迹，各针式喷嘴等高。本发明相对于喷嘴呈线性阵列轨迹布置的现有技术来说，各喷嘴之间相互电场影响较小，各喷嘴电场强度差异较小，并且各喷嘴的电场强度也较大。本发明可应用于静电纺丝。
【专利说明】
一种使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置
技术领域
[0001]本发明涉及静电纺丝领域，特别是涉及一种使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置。【背景技术】
[0002]申请号为200910031948.2的发明专利公开了一种阵列多喷头静电纺丝设备，利用在平面上呈线性矩形阵列布置的多个喷头进行纺丝，可实现电纺纤维膜材的大批量生产。
[0003]然而经过长时间的使用后，技术人员发现当喷头呈矩形阵列布置后，各喷头尖端的电场会相互影响、干扰，使得不同喷头之间电场差异较大导致纺丝不均;甚至某些喷头电场不足以到达临界纺丝值。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置，其纺丝更加均匀。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置，包括溶液箱、连接在溶液箱出口的导管以及静电纺丝喷头，所述静电纺丝喷头包括喷头主体，所述喷头主体具有一输出平面以及设有至少两组输出结构，各组输出结构包括开设在输出平面上的四个喷孔以及分别连接在喷孔上的针式喷嘴，每组输出结构的四个喷孔分别位于一梯形的顶点上，各组输出结构成线性阵列布置从而所有相邻喷孔的连线构成一梯形波轨迹，各针式喷嘴等高。
[0006]作为本发明的进一步改进，每组输出结构中相邻喷孔的间距相等。
[0007]作为本发明的进一步改进，构成梯形波轨迹的各相邻喷孔间距相等。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述针式喷嘴为金属喷嘴。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述喷头主体上设有进液口，所述进液口通过喷头主体内的出液通道连通喷孔，所述进液口外接导管。
[0010]本发明的有益效果是:本发明各喷孔的连线构成一梯形波轨迹，从而连接在喷孔上的针式喷嘴的轨迹也为梯形波，相对于喷嘴呈线性阵列轨迹布置的现有技术来说，各喷嘴之间相互电场影响较小，各喷嘴电场强度差异较小，并且各喷嘴的电场强度也较大。【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
[0012]图1是静电纺丝喷头的俯视图；图2是静电纺丝喷头的侧视图；图3是静电纺丝装置的示意图；图4是传统技术喷头阵列布置的示意图；图5是图4中双排阵列喷头与本申请静电纺丝喷头的电场仿真结果示意图。【具体实施方式】
[0013]如图1和图2所示的梯形周期阵列的静电纺丝喷头，包括喷头主体3,该喷头主体3 在内部具有一出液通道，用于将外部的纺丝液导入。另外，喷头主体3上具有一输出平面以及该喷头主体3上设有至少两组的输出结构，所述的输出结构用于收集并将从出液通道进入的纺丝液喷射以纺丝。
[0014]实施例中，每组输出结构均包括开设在输出平面上的四个喷孔以及分别连接在喷孔上的针式喷嘴4,如附图中并未对喷孔进行标号，然而本领域技术人员很容易理解，喷孔与针式喷嘴4是重叠的。这些针式喷组4均为金属喷嘴且在其远离喷孔的末端为针尖，该种针式喷嘴4为本领域常用的喷头结构，在此不作详细的描述。每组输出结构的针式喷嘴4都是等高的，而且，不同组输出结构的各针式喷嘴也是等高的，也即所有的针式喷嘴4均相对于输出平面来说等高。
[0015]上述的每组输出结构的四个喷孔分别位于一梯形的顶点上，也即依次将相邻的两个喷孔连线后，连线的轨迹会构成一个梯形。上述的两组或多组输出结构沿喷头主体3的长度方向成线性阵列布置，从而各梯形的下底边均在一直线上。将相邻组输出结构中最接近相邻的两个喷孔(这两个喷孔同时处于下底边上)连线后，该连线将各梯形串接起来，从而使得所有相邻喷孔的连线构成一梯形波轨迹。
[0016]当各喷孔连线的轨迹形成了上述的梯形波轨迹后，能大大减少各针式喷嘴电场的相互影响，并提高针式喷嘴尖端的电场强度。
[0017]进一步优选的，每组输出结构中相邻喷孔的间距相等，也即四个喷孔分别位于一等腰梯形的四个顶点上，并且该等腰梯形的腰和较短的上底边长度相等。
[0018]在上述等腰梯形的基础上，相邻组输出结构中最接近相邻的两个喷孔的间距与等腰梯形的腰长也是相等的，也即构成梯形波轨迹的各相邻喷孔间距相等，梯形波轨迹中两相邻的顶点之间的间距相等。这种等间距的结构更有利于减少电场的相互影响以及提高针式喷嘴尖端的电场强度。
[0019]以下通过电场仿真来将本实施例与传统喷头阵列布置方式进行对比。
[0020] 仿真参数如下:针式喷嘴直径0.5mm，长度为15mm，相邻喷嘴间距为20mm，材料为不锈钢，针式喷嘴数为16个。静电纺丝喷头离并未图示的收集装置距离为100mm，收集装置宽为100mm，长为200mm，厚为2mm，材料为错。仿真软件为comsol，仿真电压为50kV;所取电场均为喷嘴尖端1mm处电场。
[0021]对比仿真的喷嘴41成双排线性阵列布置，如图4所示。喷嘴直径0.5mm，长度为 15mm，相邻喷嘴间距为20mm，材料为不锈钢，喷嘴数为16个。安装喷嘴41的静电纺丝喷头离并未图示的收集装置距离为100mm，收集装置宽为100mm，长为200mm，厚为2mm，材料为铝。仿真软件为comsol，仿真电压为50kV;所取电场均为喷嘴尖端1mm处电场。
[0022]如图5所示为梯形周期阵列的静电纺丝喷头电场仿真结果与双排阵列的静电纺丝喷头电场仿真结果对比，如图5可知，本实施例的梯形周期阵列的喷嘴仿真最大电场为4.7 X106V/m，而双排阵列的喷嘴仿真最大电场为4.5X106V/m;同时，梯形周期阵列的喷嘴仿真最小电场为4.0X106V/m，而双排阵列的喷嘴仿真最小电场为3.5X106V/m，可以看出梯形周期阵列的喷嘴电场仿真数值大部分是大于双排阵列的喷嘴仿真数值的，因此，梯形周期阵列的静电纺丝喷嘴之间电场互相干扰相比双排的线性阵列静电纺丝喷嘴之间电场互相干扰比较小，且从图5中可知，梯形周期阵列的静电纺丝喷嘴的第4号喷嘴至第13号喷嘴的仿真电场的差异性不大，只差了0.1 X106V/m，因此有62.5%的喷头电场是比较均匀的，而双排喷头阵列喷头的电场数值比较接近的只有7号喷嘴至10号喷嘴4个，所有喷嘴的电场数值差异较大，会造成纺丝不均匀等不良情况。因此，梯形周期阵列的静电纺丝喷头更适合用于阵列喷嘴纺丝。
[0023]另外，图3为使用上述静电方式喷头的一种静电纺丝装置，其在喷头主体3上设有进液口，进液口通过喷头主体3内的出液通道连通喷孔，进液口外接有导管2和溶液箱1。
[0024]以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。
【主权项】
1.一种使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置，包括溶液箱(1)、连接在溶液 箱(1)出口的导管(2)以及静电纺丝喷头，所述静电纺丝喷头包括喷头主体(3)，其特征在 于:所述喷头主体(3)具有一输出平面以及设有至少两组输出结构，各组输出结构包括开设 在输出平面上的四个喷孔以及分别连接在喷孔上的针式喷嘴(4)，每组输出结构的四个喷 孔分别位于一梯形的顶点上，各组输出结构成线性阵列布置从而所有相邻喷孔的连线构成 一梯形波轨迹，各针式喷嘴(4)等高。2.根据权利要求1所述的使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置，其特征在 于:每组输出结构中相邻喷孔的间距相等。3.根据权利要求2所述的使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置，其特征在 于:构成梯形波轨迹的各相邻喷孔间距相等。4.根据权利要求1或2或3所述的使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置，其 特征在于:所述针式喷嘴(4)为金属喷嘴。5.根据权利要求1或2或3所述的使用梯形周期阵列静电纺丝喷头的静电纺丝装置，其 特征在于:所述喷头主体(3)上设有进液口，所述进液口通过喷头主体(3)内的出液通道连 通喷孔，所述进液口外接导管(2)。
【文档编号】D01D5/00GK106048745SQ201610486964
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】朱自明, 王晗, 陈新度, 曾俊, 房飞宇, 梁烽
【申请人】广东工业大学