专利名称：双侧收集电纺聚合物纤维管的接收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及收集电纺聚合物纤维管的设备，具体地说是一种通过接收金属棒 的转动和平动从其两侧收集不同电纺聚合物纤维管的接收装置。
背景技术：
在静电纺丝过程中，毛细管口处的聚合物溶液在几万伏高压的静电作用下被 拉伸为直径在微米至纳米级的聚合物纤维，向零电势的接收装置喷射，在飞行过 程中溶剂快速挥发，当接收装置为接地的金属棒时，纤维会在其旋转的表面沉积， 取下后就可得到管状的聚合物材料。目前，可实现从接收金属棒一侧收集一种电 纺聚合物纤维成管。现有的装置在主机箱体前端装有平行金属棒，可以同时发生 转动和水平移动，从垂直金属棒的一侧接收一种电纺纤维形成管状材料。现有装 置技术的缺陷为由于纤维喷出点固定，且金属棒在水平方向进行匀速运动，得 到的管呈两端薄、中间厚的形状；纤维喷出点位于轨道中间点正前方，因此相轨 道两端喷射的纤维较少，而原有装置当金属棒运动到轨道两端时即刻返回，不能 提供充分的时间收集纤维，造成管壁中间厚、两端薄的现象；原有装置金属棒的 转速固定，不利于根据纺丝条件的变化进行调节；原有装置将金属棒固定在机箱 前段，只从一侧接收纤维，其背面的材料会影响接收效率，浪费材料，而且限制 了金属棒的接收范围，无法从多个方向接收纤维，不能得到不同种纤维均匀混合 的管材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从两侧收集不同种电纺聚合物纤维管的接收装 置，可以克服现有技术的缺点。该装置可用于电纺丝加工技术中制备两种纤维组 成的管状材料，可同时加工多根直径不同的管材。每根金属棒的可调速转动保证 了管壁在径向的厚度均一；主机箱的中间快、两端慢的渐变非匀速水平运动方式 和轨道两端的可控停顿保证管壁在径向的厚度均一。本发明特别适用于制备两种 材料组成的管壁均匀、小口径的电纺纤维管。
本发明的主要部件包括主机、主机箱、转盘一连杆系统、皮带、皮带传动 装置、固定金属棒装置、行程开关、行程开关触点、时间控制器、金属棒、地线 接线柱、接收框、滑轨和底座。
本发明详细描述如下
本发明提供的从两侧收集不同种电纺聚合物纤维管的接收装置包括独立于 主机箱体的接收框系统、金属棒转速的可控调节系统、驱动金属棒在水平方向做 渐变非匀速运动的转盘一连杆系统和主机箱体在轨道两端的可控停顿系统四部 分。
3(一) 独立于主机箱体的接收框系统 独立于主机箱体的接收框系统分为金属棒固定装置和绝缘外壳。
1、 金属棒固定装置包括右侧的三爪卡盘和左侧的平行孔，三爪卡盘上可以 灵活安装和拆卸多根不同直径的金属棒，当用扳手扳动小锥齿轮时，三个卡爪同 时向中心靠近或退出，固定不同直径的金属棒；金属棒另一端深入对面平行的孔 中，用于金属棒的安装与拆卸；多根接地金属棒呈栅状排列。
2、 绝缘外壳由有机玻璃材料制成。由于带电纤维倾向于沉积在电场中电势 最低的部分，在纺丝进行了一定时间后，金属棒表面由于已经沉积了一定的纤维， 电势将不再为零，此时纤维容易喷射到绝缘外壳等电势较低的地方，因此需在接 收框周围安装绝缘外壳。
(二) 金属棒转速的可控调节系统 金属棒转速的可控调节系统分为皮带传动装置和调速电机。
1、 皮带传动装置由带轮和皮带组成，带轮与三爪卡盘相连，带轮之间釆用S 型绕带，增加了皮带与带轮之间的摩擦力，皮带穿过主机箱上的一个狭缝，与主 机箱内的调速电机相连，带动金属棒转动。
2、 调速电机能够实现金属棒转速的可控调节，通过设定调速电机的转速， 可以连续调节接收金属棒的转速设定好调速电机的速度后，开启转动开关，调 速电机转动，通过皮带将转动传送到带轮，带轮带动金属棒以相同的速度旋转。
(三) 驱动金属棒在水平方向做渐变非匀速运动的转盘一连杆系统 平动电机和转盘一连杆装置可以实现主机箱在水平方向上做速度中间快、两
端慢的渐变非匀速运动。转盘固定在电机机轴上，由电机带动旋转；连杆的一端 固定在转盘的边缘，另一端固定在主机箱上。当电机带动转盘转动时，连杆一端 做线速度均匀的圆周运动，连杆另一端带动主机箱做水平运动，其速度为圆盘圆 周上线速度的正弦值，从而实现水平方向的渐变非匀速运动。 在主机箱体两侧有转速控制旋钮和转速显示面板。
(四) 主机箱体在轨道两端的可控停顿系统 主机箱体在轨道两端的可控停顿系统分为底座一滑轨装置和时间控制器一
行程开关装置。
1、 底座由绝缘材料制成，用于支撑主机箱和绝缘框；四个底座脚可以通过 内部螺纹旋转升降，调整装置的平衡；接线柱通过内部线路引到接收框右侧的金 属棒固定装置上，接线柱与地线相连可使每根金属棒良好接地，滑轨安装在底座 上。
2、 时间控制器可以实现主机箱在轨道两端的可控停顿，当主机箱运动到轨 道两端时，触碰行程开关，启动时间控制器，在停顿设定的时间后，电机反向转 动，主机向相反方向运动。
在主机箱体两侧有时间控制旋钮和时间显示面板。本发明与现有技术相比具有以下特点
1、 同时打开移动系统和转动系统电源时，可使金属棒同时进行转动和水平 渐变非匀速运动；
2、 调节时间控制旋钮可以调节金属棒在轨道两端的停留时间，从而使接收 到的管状材料的壁厚在轴向上保持均匀；
3、 调节转速控制旋钮可以设定金属棒的转动速度，从而保证管壁在径向上 的均匀；
4、 装置的接收框为独立于主机箱体上方的两侧为敞开式的结构，而接收金 属棒固定在接收框内，两种电纺纤维分别从两侧通过绝缘外壳窗口，喷到接地的 平行接收金属棒上；
5、 机器整体使用绝缘材料制作，提高聚合物纤维的接收效率，同时防止聚 合物纤维沉积到机身上，造成原料的浪费。
图1为本发明的平面机械结构示意图2为三维机械结构示意图3为应用实施例所得到的纤维管材的照片。
如图l、 2所示1、底座；2、滑轨；3、行程开关；4、时间控制器；5、平 移动力电机；6、转盘；7、连杆；8、转动动力调速电机；9、金属棒固定装置； 10、皮带传动装置；11、金属棒；12、接收框；13、地线接线柱；14、开关面板； 15、显示调节面板。
如图3所示细纤维为PCL纤维，粗纤维为明胶纤维，证明本装置可以收 集得到两种纤维均匀混合的管材料。
具体实施例方式
本发明工作时平移动力电机5带动转盘6转动，转盘通过连杆7牵引主机在 底座1的滑轨2上做不匀速运动。当走到行程尽头时，主机中的行程开关3会触 碰行程开关触点，此时启动时间控制器4，停留预设的时间后，电机转动反向， 主机将沿相反的方向继续平移。主机内部的转动动力调速电机8通过皮带传动装 置10使金属棒固定装置9分别独立转动，同时带动金属棒ll转动，转速可以通 过调节转动动力调速电机8的转速来控制。地线接线柱13使得金属棒固定装置 在主机运动过程中始终接地。
开启开关14后，主机内部的平移动力电机5和转动动力调速电机8驱动金 属棒在水平方向上做往复不匀速平移运动，同时金属棒匀速转动。金属棒的转速 和在轨道两端的停留时间由显示调节面板15上的调节旋钮分别控制。
应用实施例数均分子量为8万的聚己内酯切碎后用氯仿甲醇=5: l的混合溶剂溶解， 配成浓度为10%的粘稠溶液，明胶颗粒用三氟乙醇溶解配成浓度为10%的溶液。 在装置两侧分别放置两台微量注射泵，将两种溶液分别加入到两个注射器中，分 别放置在两台注射泵上。设置电压为18千伏，聚己内酯和明胶溶液的流速均为 lml/h，溶液在针头口形成快速喷射的纤维细流。
将金属棒ll固定在装置上，使金属棒接收平面垂直于纤维喷射方向。接收
平面距两侧针头口各为15cm。开启转动开关和移动开关，金属棒上的纤维层由 薄到厚，逐渐形成管状。5小时后，关闭纺丝装置和接收装置，将金属棒取下， 得到聚合物纤维管。
聚合物纤维管的内径由金属棒直径决定，可以从lmm至5mm不等。管的 有效长度为12cm，壁厚约为0.5mm，聚合物纤维有粗细两种，粗纤维为明胶纤 维，直径约l-3微米；细纤维为聚己内酯纤维，直径约400-600纳米。纤维形貌 如图3。
权利要求
1、一种双侧收集电纺聚合物纤维管的接收装置，其特征在于它包括独立于主机箱体的接收框系统；金属棒转速的可控调节系统；驱动金属棒在水平方向做渐变非匀速运动的转盘—连杆系统和主机箱体在轨道两端的可控停顿系统所构成。
2、 根据权利要求1所述的双侧收集电纺聚合物纤维管的接收装置，其特征 在于，所述的独立于主机箱体的接收框系统，其中接收金属棒独立安装于主机箱 体1上方，边框为绝缘材料制成，金属棒由三爪卡盘固定，并与带轮连接；金属棒 两侧均能接收电纺聚合物纤维。
3、 根据权利要求1所述的双侧收集电纺聚合物纤维管的接收装置，其特征 在于，所述的金属棒转速的可控调节系统，其中驱动金属棒转动的电机为调速电 机，其控制旋钮和显示面板分别通过线路连接到主机箱体两侧的面板上，电机通 过皮带传动带动带轮转动，从而驱动接收金属棒转动，通过调节电机的转速可以 控制调节接收金属棒的转速。
4、 根据权利要求1所述的双侧收集电紡聚合物纤维管的接收装置，其特征 在于，所述的驱动金属棒在水平方向做渐变非匀速运动的转盘一连杆系统，其中， 在驱动箱体水平运动的电机轴上安装了一个圆盘，能够随电机转动而转动；另安装一连杆，其一端与圆盘边缘固定，另一端与主机箱体固定；当电机带动转盘转 动时，连杆一端做线速度均匀的圆周运动，连杆另一端带动主机箱做水平运动， 其速度为圆盘圆周上线速度的正弦值，从而实现水平方向的渐变非匀速运动。
5、 根据权利要求1所述的双侧收集电纺聚合物纤维管的接置收装，其特征 在于，所述的主机箱体在轨道两端的可控停顿系统，其中，在轨道两端安装了时 间控制器，通过线路与行程开关相连；当主机箱移动到轨道两端时，触动行程开 关，开启时间控制器，使主机箱在两端停顿设定的时间后，电机反转，主机箱向 相反方向移动。
全文摘要
本发明公开了一种双侧收集电纺聚合物纤维管的接收装置，旨在提供一种制备由两种聚合物纤维组成的壁厚在径向和轴向都均匀的多孔纤维管状材料。本发明包括独立于主机箱体的接收框系统、金属棒转速的可控调节系统、驱动金属棒在水平方向做渐变非匀速运动的转盘-连杆系统和主机箱体在轨道两端的可控停顿系统。其中，接收框系统能够实现两侧同时收集纤维；金属棒转速的可控调节系统能够以过调节调速电机的转速实现接收金属棒的速度可调；转盘-连杆系统能够实现主机在水平方向做渐变非匀速运动；主机箱体在轨道两端的可控停顿系统能够实现主机箱体在轨道两端的可控停顿。本发明适用于组织工程血管支架等多孔纤维管状材料的制备。
文档编号F16L11/02GK101532183SQ20091006857
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月22日 优先权日2009年4月22日
发明者孔德领, 王存仁, 王淑芳, 迪 魏 申请人:南开大学