一种用于静电纺丝的同步循环型螺旋密封带装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及静电纺丝领域的一种同步循环型螺旋密封带装置，即涉及一种能 够在与螺旋电极同步运动的情况下对料液槽700进行封闭，能够有效地抑制料液槽内的溶 剂挥发，可避免溶剂挥发引起纺丝液粘度的变化及由此造成的纤维质量下降或纺丝过程终 止；该同步循环型螺旋密封带装置特别适用于挥发性较高的纺丝液体系大量、连续化的纳 米纤维的制备。
【背景技术】
[0002] 静电纺丝技术是一种利用静电场力生产纳米纤维材料的技术，近年来在国内外得 到了广泛的研宄。其主要工艺原理是：在高压静电场作用下，处于毛细管口的悬垂小液滴在 静电力作用下顶端发出微细射流，射流在向接收装置飞行过程中，溶剂挥发，固化成纤维。 静电纺丝技术分为针头式和无针头式两大类。相对与针头式静电纺而言，无针头式静电纺 具有产量高、易操作，不存在针头堵塞问题，纺丝头易清理，制造成本较低等特点。目前主要 的无针头静电纺丝技术的代表，一是捷克Elmarco公司的（辊式）无针头静电纺丝技术，它 采用光面或表面带螺纹、花纹等不同表面形貌的转辊（参见：W02005/024101A1)作为静电 纺丝头，其加工所得纳米纤维较粗，且细度不匀较大：进行溶液静电纺时，平均直径在50~ 500nm范围；二是螺旋电极无针头静电纺丝技术，它采用螺旋丝或者螺旋片作为静电纺丝 喷头（参见：CN202107802U)，纤维的产量比辊式的纺丝喷头还要高，更适合于产业化生 产。但无论是"辊式"还是"螺旋电极"的静电纺丝方式，其料液槽在纺丝的过程中都是敞 开的，而且缺乏有效的手段对料液槽进行密封，这将造成料液槽内的溶剂在纺丝过程中的 快速且大量的挥发，溶剂的挥发使得料液的浓度逐渐增加，粘度也随之增大，纺丝的稳定性 和纤维质量将大大受到影响，甚至导致纺丝过程的被迫中断，严重阻碍了设备的产业化应 用进程。
[0003] "螺旋式"静电纺丝设备的核心部件为螺旋电极，螺旋电极的螺旋叶片的一部分浸 泡在料液槽内的料液内，纺丝过程中螺旋电极旋转，螺旋的叶片持续不断地将料液带出料 液槽，螺旋叶片表面的料液在高压电场的作用下纺丝成纤。对于此类设备，由于螺旋电极是 旋转的，且必须保证纺丝部分的螺旋叶片是敞开的，目前尚缺乏有效的手段在螺旋电极旋 转纺丝的同时对料液槽内的料液的溶剂挥发进行有效的抑制。
【发明内容】
[0004] 本实用新型目的在于：针对现有敞开式"螺旋式"静电纺丝设备的溶剂挥发的问 题，而提供一种用于静电纺丝的同步循环型螺旋密封带装置，其可在保证螺旋电极旋转纺 丝的同时对料液槽内料液的溶剂挥发进行很大程度的抑制，它是一种创新型的密封装置， 其主要是通过使环形密封带与旋转螺旋电极的线速度保持大小方向一致，以一种同步运动 的动态方式实现对料液槽很大程度上的密封，在纺丝过程中能够减小挥发面积，有效的抑 制料液槽内溶剂的快速挥发，有利于纺丝料液的浓度和粘度的长时间稳定，为"螺旋式"静 电纺丝设备的长时间、连续化运行及产业化应用提供了保障。
[0005] 本实用新型的技术方案如下：
[0006] 本实用新型提供的用于静电纺丝的同步循环型螺旋密封带装置用于对螺旋式静 电纺丝设备的料液槽进行密封，其主要作用是保证旋转的螺旋电极600正常纺丝的同时 抑制料液槽内溶剂的快速挥发，它是一种能够与螺旋电极同步运动的循环型螺旋密封带装 置，能够通过减小挥发面积有效的抑制料液槽内溶剂的快速挥发。
[0007] 本实用新型的一种用于静电纺丝的同步循环型螺旋密封带装置，其由环形密封带 100、直线导轨200、驱动系统300、同步控制器400和支撑架台500组成；
[0008] 所述的环形密封带100为宽度均匀的环形带，沿环形密封带的横向中心线分布 着间距和尺寸一致的螺纹孔130,相邻两螺纹孔的间距与螺旋式静电纺丝设备中的料液槽 700内的螺旋电极600的螺距一致，螺旋电极600的叶片610穿过环形密封带（100)上对应 的螺纹孔130与环形密封带100相交，其相交处的叶片610与所述螺纹孔130的内壁保持 l-5mm的间距；
[0009] 所述的驱动系统300由驱动轮310、诱导轮320、驱动电机330和传动带340组成， 所述驱动轮310与诱导轮320直径相同，二者的轴线在同一水平面上且相互平行，所述的驱 动电机330通过传动带340驱动驱动轮310转动，从而带动诱导轮32与驱动轮310同步转 动；所述的环形密封带100套装于驱动轮310和诱导轮320之上，环形密封带100与驱动轮 310及诱导轮320直接接触部分构成环形密封带的二端部，二端部之间的上中间部为上工 作段110,二端部之间的下中间部为下自由段120 ;
[0010] 所述的直线导轨200为两块，每块直线导轨均由导轨卡槽210和安装孔220组成， 两块直线导轨200对称的通过安装孔220分别固定于料液槽700的前后两侧壁上端面上， 两块导轨卡槽210的开口相对放置，所述的环形密封带100的上工作段110的二端部分别 嵌入两块导轨的导轨卡槽210之内，所述环形密封带100与料液槽700共同构成一个相对 封闭的箱体空间；所述环形密封带100的上工作段110安装在直线导轨200之内，下自由段 120位于料液槽700下方并处于自由态；
[0011] 所述支撑架台500为箱体式支撑架台；所述驱动轮310、诱导轮320、料液槽700、 驱动电机330及同步控制器400均固定于支撑架台500的上表面上；所述料液槽700位于 所述驱动轮310与诱导轮320之间；驱动电机330通过传动带340与螺旋电极600的轴头 相连；
[0012] 所述的同步控制器400控制螺旋电极600和环形密封带100的旋转速度，以保证 螺旋电极600的线速度与环形密封带100的线速度方向及大小一致。
[0013] 所述环形密封带100的材质为不被纺丝料液溶解或者腐蚀的导电材料或绝缘材 料。所述不被纺丝料液溶解或者腐蚀的导电材料为不锈钢、铜，铁或铝。所述不被纺丝料液 溶解或者腐蚀的绝缘材料为高分子复合材料、陶瓷，木材。所述高分子复合材料为工程塑料 或树脂。
[0014] 同步控制器400对于螺旋电极600和环形密封带100的线速度的同步控制原理如 下：首先，假设料液槽内的螺旋电极的相关参数：
[0015] 螺旋电极的螺距为：P(mm);
[0016] 螺旋电极的螺旋叶片的直径：01 (mm);
[0017] 螺旋电极的转速：W1 (转/min);
[0018] 驱动轮和诱导轮的半径均为：R(mm);
[0019] 驱动轮的转速为：W2(转/min)
[0020] 驱动轮的半径均为：R(mm);
[0021] 螺旋电极的线速度：VI
[0022] 环形密封带的线速度：V2
[0023] 由上可知：
[0024] 螺旋电极的线速度：VI=P*W1 (mm/min)，
[0025] 环形密封带的线速度：V2 = 2itRW2 (mm/min)
[0026]令VI=V2,即的等式 1 :PW1 = 2itRW2
[0027] 由等式1可推出等式2 :W2 =PW1/2JrR(转/min)
[0028]只要使驱动轮与螺旋电极的转速满足以上等式2,即可保证在螺旋电极旋转的过 程中，环形密封带与螺旋电极的线速度保持一致，螺旋电极的叶片与其对应的螺纹孔始终 保持同步运动，不接触，既可以保证螺旋电极的正常旋转纺丝，又可实现对料液槽内纺丝料 液挥发很大程度上的抑制，有利于纺丝料液的长时间稳定，有利于纺丝状态的长时间稳定， 为设备的长时间连续化运行提供了保障。
[0029] 本实用新型的有益效果如下：
[0030] 本实用新型的用于静电纺丝的同步循环型螺旋密封带装置针对：螺旋式静电纺丝 设备的料液槽无法进行有效封闭，而导致的料液槽内溶剂的快速大量挥发造成的纺丝液的 浓度和粘度逐渐增大，严重影响静电纺丝的稳定性和纤维的质量，甚至导致生产中断，无法 进行长时间连续化生产等缺陷；通过对环形密封带和螺旋电极的线速度的同步控制，实现 了螺旋电极在旋转纺丝的过程中对料液槽内溶剂挥发的有效抑制，有利于纺丝液浓度和粘 度的长时间稳定，利于静电纺丝设备的长时间连续运行，为螺旋式静电纺丝设备的产业化 应用提供了保障。
【附图说明】
[0031] 图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0032] 图2为图1的主视图；
[0033] 图3为图1的俯视图；
[0034] 图4为图1的左视剖面示意图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图及实施例进一步描述本实用新型。
[0036] 以下实施例采用纺丝设备为螺旋式静电纺丝设备，纺丝料液为12%w/v的PVDF， PVdF的分子量为50万，纺丝料液的粘度范围为1100±50cP;纺丝料液是通过将PVDF的粉 末加入丙酮和DMF的混合溶剂中，恒温25°C，充分搅拌12小时制得；
[0037] 所选料液槽700和螺旋电极600的相关尺寸如下：
[0038] ⑴螺旋电极600的长度LI= 500mm;⑵螺旋电极的螺距P= 100mm;⑶螺旋 电极的螺旋叶片直径01=100皿1; (4)螺旋电极的螺旋叶片厚度Dl= 3mm; (5)螺旋电极的 转速Wi= 6 (转/min);料液槽700的长度L2 = 600mm;料液槽深度=80mm;料液槽的宽度 =110mm，料液槽的两侧壁厚=10mm;
[0039] 由图1、图2、