CN104514092A - 一种静电纺织纳米纤维膜制备装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，包括一套顶模辊筒输送***、一套底模辊筒输送***、静电纺丝接收***、热压处理***和后置的辊筒式牵引***，所述的静电纺丝接收***由下部设有喷头机构的框架式静电纺丝区构成，所述框架式静电纺丝区内设置有网状接收器，所述网状接收器由间隔排列的横竖格栅组成；所述喷头机构由并行排列的多个针辊组成。

Description

一种静电纺织纳米纤维膜制备装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种静电纺织设备，尤其是指一种静电纺织纳米纤维膜制备方法及设备。
背景技术
本申请人的中国专利CN201320614224.2公开了一种静电纺织纳米纤维膜的制备装置，包括一套顶模辊筒输送***、一套底模辊筒输送***、静电纺丝接收***、热压处理***和后置的辊筒式牵引***，所述的顶模辊筒输送***由卷式顶模送料辊筒和若干个输送滚架构成；所述的静电纺丝接收***由下部设有喷头机构的框架式静电纺丝区构成，所述的框架式静电纺丝区两端各设有一前输送滚架、后输送辊架及一个输送接入口和输送出口，由卷式顶模送料辊筒输送过来的顶模自输送接入口接入，并从输送出口导出，所述的输送接入口和输送出口的下方即为与喷液原料相连通的喷头机构；所述的底模辊筒输送***的底模绕置在框架式静电纺丝区输送出口外的输送滚架上，并与已涂覆有纳米纤维液料的顶模所形成的二层结构一起进入热压处理***，接受热压成形处理一起构成“三明治结构”；所述的热压处理***由热处理机构和滚压机构构成，所述的滚压机构设置在热处理机构的输出位置处；所述辊筒式牵引***包括一组夹持、并牵引来自热压处理区出来的“三明治夹层”产品的驱动滚筒组、以及与该组驱动滚筒组联动的滤膜收料筒。
这种纤维膜制备装置仍存在制造规模相对有限、纳米厚度不均匀等不足之处。
发明内容
本发明的目的：旨在提供一种工业化大规模制备纳米纤维膜的方法和设备。
这种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，包括一套顶模辊筒输送***、一套底模辊筒输送***、静电纺丝接收***、热压处理***和后置的辊筒式牵引***，所述的静电纺丝接收***由下部设有喷头机构的框架式静电纺丝区构成，其特征在于：所述框架式静电纺丝区内设置有网状接收器，所述网状接收器由间隔排列的横竖格栅组成；所述喷头机构由并行排列的多个针辊组成。
所述格栅的网格宽度为5mm。
所述针辊包括空心辊筒，穿套在辊筒内的支撑杆，以及均匀排布在滚筒表面的针头。
所述针辊下方还设有储液槽，所述储液槽两侧设有凸起的驱动装置，所述针辊的支撑杆穿套在驱动装置中并带动针辊匀速滚动。
所述相邻针头间间隔距离不小于25mm。
所述针头为空心平头针，所述针头与辊筒内腔联通。
所述针辊阵列与网状接收器的横竖格栅一一对应排列。
一种静电纺织纳米纤维膜制备方法，包括如下步骤：
步骤一，设置在送料辊筒上的顶膜在驱动辊筒的拉动下从静电纺丝区前端的输入口进入静电纺丝区；
步骤二，所述接收器与高压电源的负极电气连接，所述喷头机构与高压电源的正极电气连接，在接收器与喷头机构之间形成强电场；
步骤三，所述针辊在电机驱动下匀速转动，针辊外表面上的均匀排布的空心平头针随之转动，浸入储液槽内的溶液液面下，当空心平头针离开溶液液面后，针头内腔的吸入的溶液在静电场作用下离开针头，并在网状接收器的分割下吸附在顶膜2下表面成横竖交错排列；
步骤四，吸附有纳米纤维的顶膜从静电纺丝区后端的输出口送出，此时设置在送料辊筒上的下支撑膜在驱动辊筒的拉动下贴服在定模下表面，将纳米纤维包覆其中形成三明治夹层结构；
步骤五，由顶膜和下支撑膜包裹的纳米纤维送入加热箱和压制滚轮进行热压处理；
步骤六，驱动辊筒带动收料辊筒不断转动，将热压成型后的滤膜卷动手机的收料滚筒上。
根据以上技术方案提出的这种静电纺织纳米纤维膜制备装置，与目前的已有技术相比较具有以下优点：
传统的接收器通常为平板式接收器，喷头喷射出的溶液原料受到平板式接收器的电场力作用在支撑膜表面自由排列，导致纳米纤维厚薄不一，成无序排列状，从而导致孔隙率较低，透气性较低。而采用网状接收器，随着支撑膜在接收器上匀速前进，喷头喷射出的溶液原料收到网状接收器上檩条的电场力作用，在支撑膜表面有序排列，而且网状接收器上的檩条横竖交叉间隔排列，吸附在对应檩条下方的支撑膜下表面的纳米纤维也随之横竖交叉，由于纳米纤维极为细小，同一块区域的纳米纤维重复交叉还可以有效增加其强度。同时，由于相邻檩条间存在固定间隙，因此，随着檩条电场力作用而有序交错排列的纳米纤维件也存在细小间隙，保证了纳米膜具有均匀、优良的孔隙率，提高其透气性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为电纺区结构示意图；
图3为接收器结构示意图；
图4为针辊结构示意图；
图5为纳米纤维滤膜的剖面图。
图中：1-顶模送料辊筒 2-顶模 3-接收器 4-喷头机构 5-高压电源 6-电纺区 7-下支撑膜 8-下支撑膜送料辊筒 9-滤膜 10-加热箱 11-滚压辊筒 11.1-上滚压辊筒 11.2-下滚压辊筒 12-驱动辊筒组13-后驱动辊筒 13-滤膜收料筒 14-控制辊筒 15-后输送辊架 16-喷管 17-喷头 18-前输送辊架 19-输送滚架 20-纳米纤维膜 21-针辊22-储液槽 23-支撑杆 24-空心平头针。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实例来对这种静电纺织纳米膜制造方法及设备进一步的详细说明，以求更为清楚明白地阐述本发明原理及设备功能。
如图1所示的这种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，包括一套顶模辊筒输送***、一套底模辊筒输送***、静电纺丝接收***、热压处理***和后置的辊筒式牵引***，所述的静电纺丝接收***由下部设有喷头机构的框架式静电纺丝区构成，其特征在于：所述框架式静电纺丝区内设置有网状接收器3，所述网状接收器3由间隔排列的横竖格栅组成；所述喷头机构4由并行排列的多个针辊21组成。
所述格栅的网格宽度为5mm。
所述针辊21包括空心辊筒，穿套在辊筒内的支撑杆23，以及均匀排布在辊筒表面的针头。
所述针辊21下方还设有储液槽22，所述储液槽22两侧设有凸起的驱动装置，所述针辊21的支撑杆23穿套在驱动装置中并带动针辊21匀速滚动。
所述相邻针头间间隔距离不小于25mm。
所述针头为空心平头针24，所述针头与辊筒内腔连通。
所述针辊21阵列与网状接收器3的横竖格栅一一对应排列。
一种静电纺织纳米纤维膜制备方法，包括如下步骤：
步骤一，设置在送料辊筒上的顶膜2在驱动辊筒的拉动下从静电纺丝区前端的输入口进入静电纺丝区；
步骤二，所述接收器3与高压电源5的负极电气连接，所述喷头机构4与高压电源5的正极电气连接，在接收器3与喷头机构4之间形成强电场；
步骤三，所述针辊21在电机驱动下匀速转动，针辊21外表面上的均匀排布的空心平头针24随之转动，浸入储液槽22内的溶液液面下，当空心平头针24离开溶液液面后，空心平头针24内腔的吸入的溶液在静电场作用下离开针头，并在网状接收器3的分割下吸附在顶膜2下表面成横竖交错排列；
步骤四，吸附有纳米纤维的顶膜2从静电纺丝区后端的输出口送出，此时设置在送料辊筒上的下支撑膜7在驱动辊筒的拉动下贴服在定模下表面，将纳米纤维包覆其中形成三明治夹层结构；
步骤五，由顶膜2和下支撑膜7包裹的纳米纤维送入加热箱10和压制滚轮进行热压处理；
步骤六，驱动辊筒带动收料辊筒不断转动，将热压成型后的滤膜9卷动手机的收料滚筒上。

Claims (8)

1.一种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，包括一套顶模辊筒输送***、一套底模辊筒输送***、静电纺丝接收***、热压处理***和后置的辊筒式牵引***，所述的静电纺丝接收***由下部设有喷头机构(4)的框架式静电纺丝区构成，其特征在于：所述框架式静电纺丝区内设置有网状接收器(3)，所述网状接收器(3)由间隔排列的横竖格栅组成；所述喷头机构(4)由并行排列的多个针辊(21)组成。
2.如权利要求1所述的一种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，其特征在于：所述格栅的网格宽度为5mm。
3.如权利要求1所述的一种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，其特征在于：所述针辊(21)包括空心辊筒，穿套在辊筒内的支撑杆(23)，以及均匀排布在滚筒表面的针头。
4.如权利要求1所述的一种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，其特征在于：所述针辊(21)下方还设有储液槽(22)，所述储液槽(22)两侧设有凸起的驱动装置，所述针辊(21)的支撑杆(23)穿套在驱动装置中并带动针辊(21)匀速滚动。
5.如权利要求1所述的一种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，其特征在于：所述相邻针头间间隔距离不小于25mm。
6.如权利要求1所述的一种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，其特征在于：所述针头为空心平头针(24)，所述针头与辊筒内腔联通。
7.如权利要求1所述的一种用静电纺织纳米纤维膜制备设备，其特征在于：所述针辊(21)阵列与网状接收器(3)的横竖格栅逐一对应排列。
8.一种静电纺织纳米纤维膜制备方法，包括如下步骤：
步骤一，设置在送料辊筒上的顶膜(2)在驱动辊筒的拉动下从静电纺丝区前端的输入口进入静电纺丝区；
步骤二，所述接收器(3)与高压电源(5)的负极电气连接，所述喷头(17)机构(4)与高压电源(5)的正极电气连接，在接收器(3)与喷头(17)机构(4)之间形成强电场；
步骤三，所述针辊(21)在电机驱动下匀速转动，针辊(21)外表面上的均匀排布的空心平头针(24)随之转动，浸入储液槽(22)内的溶液液面下，当空心平头针(24)离开溶液液面后，针头内腔的吸入的溶液在静电场作用下离开针头，并在网状接收器(3)的分割下吸附在顶膜(2)下表面成横竖交错排列；
步骤四，吸附有纳米纤维的顶膜(2)从静电纺丝区后端的输出口送出，此时设置在送料辊筒上的下支撑膜(7)在驱动辊筒的拉动下贴服在定模下表面，将纳米纤维包覆其中形成三明治夹层结构；
步骤五，由顶膜(2)和下支撑膜(7)包裹的纳米纤维送入加热箱(10)和压制滚轮进行热压处理；
步骤六，驱动辊筒带动收料辊筒不断转动，将热压成型后的滤膜(9)卷动手机的收料滚筒上。
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