CN110404890A - 一种旋转轮式喷头清洁装置 - Google Patents

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徐慧琳
王荣武
李艾琳
李向顺
杨宇晨
张弘楠
俞建勇
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Suzhou Tue High-Tech Nonwoven Machinery Co Ltd
Donghua University
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Nantong Top Textile Machinery Technology Co Ltd
Suzhou Tue High-Tech Nonwoven Machinery Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种旋转轮式喷头清洁装置，包括旋转轮、电机和废物收集槽，所述的旋转轮安装在废物收集槽的内部上方，所述的电机的转轴与旋转轮相连且电机一侧与废物收集槽内壁固定。当纺丝溶液较为粘稠或者溶剂挥发太快时，容易在喷头移动距离的两头凝固成块，将四套旋转轮式喷头清洁装置置于供液装置的供液盖的两边，旋转轮的边缘位于喷头稍下方，打开电机，驱动旋转轮向远离喷头中心的位置转动，将凝固成块的废物打落收集到废物收集槽。本发明的旋转轮式喷头清洁能避免由于溶液粘稠、溶剂易挥发，导致的溶液凝固于喷头，易造成堵塞的问题，使得纺丝可持续进行，形成的纳米纤维膜的质量更加稳定。

Description

一种旋转轮式喷头清洁装置
技术领域
本发明涉及静电纺丝技术领域，特别是涉及一种旋转轮式喷头清洁装置。
背景技术
静电纺丝是当前一种最通用的纺制纳米纤维的技术，其产品具有非常优异的性能，如有极大的比表面积，可以灵活地进行表面功能化整理以及优异的力学行为等，可以应用到组织工程、伤口敷料、药物释放、过滤材料、复合增强材料、传感器等。由于静电纺丝工艺简单，制备流程比传统常规纺丝短，制品功能优异，自Anton formhals1934年获得美国专利以来，静电纺丝一直是纤维科学家和纺织开发人员长期以来的奋斗目标。该类纳米纤维将成为我国新世纪的主导产品。市场潜力巨大，前景十分广阔。
传统的单针头静电纺丝装置由高压电源***、供液***和收集***三部分组成。供液***包括注射泵、医用针管及中空金属针头，将需要纺丝的材料首先溶解在适当的溶剂中，并加入到连接中空金属针头的针管中。在金属针头施加高压，并将接收装置接地，从而在金属针头和接收装置间形成高压电场。高压电场对液滴的电场力与液体表面张力的作用方向相反，在液滴表面产生一个向外的力，使喷射口的液滴由半球形逐渐变为锥形(Taylor锥)。当电场逐渐增加到足以克服溶液的表面张力、黏滞力等作用时，射流就从液滴表面喷出，经历鞭动而后固化形成纳米纤维，沉积到收集装置。
然而单针头静电纺丝装置得到的纳米纤维产量很低，难以满足纳米纤维工业化应用的需求，且容易发生堵塞，不利于连续纺丝。关于最早实现了静电纺丝纳米纤维批量化制备商业化的装置是Elmarco公司依托捷克利贝雷茨工科大学开发的Nanospider静电纺丝装置，随后以下现有技术公开：
专利CN 104862788 A公开了一种喷气辅助多针头静电纺丝装置及其制备纳米纤维网的方法，该装置可以提高纳米纤维的产量，但由于针头的使用还是存在针头容易堵塞及多针头间的相互干扰的缺点，纳米纤维的分布容易不匀，且针头的排列方式影响因素复杂。
专利CN205856663U公开了一种多孔型锥形静电纺丝喷头装置，在锥形喷头表面开有多个孔，多个针头的排布减少了针头堵塞的问题，但溶液供液控制较为复杂且射流间的距离较近，外圈的射流将被内圈排斥，纤维分布不均匀且不够集中。
专利CN 102660783 A公开了一种多孔气泡静电纺丝装置，该装置通过在液槽底部通入空气在高聚物自由液面形成气泡产生射流，通过该方法来提高纳米纤维的产量，但是气泡的形成和破裂是随机而不稳定的，因此该装置的纺丝射流在纺丝过程中易出现不稳定的问题，同时高聚物自由液面与空气接触范围较大，溶剂易挥发。
专利ZL201310032194.9公开了一种伞状静电纺丝喷头及静电纺丝方法，这种方法可以实现纳米纤维的批量化制备，但最大缺点是伞状喷头的溶液自由表面与大气环境接触，溶剂极易挥发，从而会影响到纳米纤维的质量。
因此，目前批量化制备纳米纤维的喷头最大的困难如何在解决喷头堵塞的问题的同时减少溶液与空气的接触面，保持溶液的浓度相同，保证制备纳米纤维的质量的稳定。而实现此目的的手段除了改变传统的针头式或自由液面式供液方法外，还需及时清理凝固在喷头边缘的溶液。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种旋转轮式喷头清洁装置，能避免由于溶液粘稠、溶剂易挥发，导致的溶液凝固于喷头，易造成堵塞的问题，使得纺丝可持续进行，形成的纳米纤维膜的质量更加稳定。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种旋转轮式喷头清洁装置，包括旋转轮、电机和废物收集槽，所述的旋转轮安装在废物收集槽的内部上方，所述的电机的转轴与旋转轮相连且电机一侧与废物收集槽内壁固定。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的旋转轮和废物收集槽均采用聚四氟乙烯材料。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的废物收集槽呈矩形箱体结构，该废物收集槽的一侧以及上端均敞开。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的废物收集槽一侧敞开的侧壁边缘与旋转轮之间的最短距离的范围为10mm-20mm。
有益效果：本发明涉及一种旋转轮式喷头清洁装置，当纺丝溶液较为粘稠或者溶剂挥发太快时，容易在喷头移动距离的两头凝固成块，将四套旋转轮式喷头清洁装置置于供液装置的供液盖的两边，旋转轮的边缘位于喷头稍下方，打开电机，驱动旋转轮向远离喷头中心的位置转动，将凝固成块的废物打落收集到废物收集槽。本发明的旋转轮式喷头清洁能避免由于溶液粘稠、溶剂易挥发，导致的溶液凝固于喷头，易造成堵塞的问题，使得纺丝可持续进行，形成的纳米纤维膜的质量更加稳定。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的安装结构示意图。
图示：1、喷头支架，2、刀片式喷头，3、供液底座，4、供液装置，5、旋转轮式喷头清洁装置，6、供液盖，7、高压电源，8、沟槽，9、供液泵，10、供液管，11、旋转轮，12、电机，13、废物收集槽，14、底板。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种旋转轮式喷头清洁装置，如图1-2所示，包括旋转轮11、电机12和废物收集槽13，所述的旋转轮11安装在废物收集槽13的内部上方，所述的电机12的转轴与旋转轮11相连且电机12一侧与废物收集槽13内壁固定。
所述的旋转轮11和废物收集槽13均采用聚四氟乙烯材料。
所述的废物收集槽13呈矩形箱体结构，该废物收集槽13的一侧以及上端均敞开。
所述的废物收集槽13一侧敞开的侧壁边缘与旋转轮11之间的最短距离的范围为10mm-20mm，以防刮下来的废物落出废物收集槽1。
如图2所示的是一种刀片式静电纺丝装置，包括喷头底座、刀片式喷头2、供液底座3、供液装置4和高压电源7，所述的喷头底座包括喷头支架1和底板14，所述的底板14上端的两侧对称布置有两个喷头支架1，两个喷头支架1上端之间安装有刀片式喷头2，所述的刀片式喷头2一端连接有高压电源7，所述的底板14上端位于两个喷头支架1之间安装有横向往复滑动的供液底座3，该供液底座3上安装有供液装置4，所述的供液装置4给刀片式喷头2涂抹式供液。
所述的供液装置4上端安装有供液盖6，该供液盖6将刀片式喷头2罩住里面，所述的供液盖6的两侧设置有供刀片式喷头2穿过的竖直缺口。四套旋转轮式喷头清洁装置5置于供液盖6的两边，旋转轮11的边缘位于刀片式喷头2稍下方。旋转轮11的尖端边缘低于刀片式喷头2的距离范围为1mm-10mm，距离刀片式喷头2边缘的距离-2mm-2mm。
当纺丝溶液较为粘稠或者溶剂挥发太快时，容易在喷头移动距离的两头凝固成块。将四套旋转轮式喷头清洁装置5置于供液装置4的供液盖6的两边，旋转轮11的边缘位于喷头稍下方。此时打开电机12，驱动旋转轮11向远离喷头中心的位置转动，将凝固成块的废物打落收集到废物收集槽13。
一种刀片式静电纺丝装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)将纺丝溶液注入供液装置4，将供液装置4的供液泵9打开通过供液管10将纺丝溶液输送到刀片式喷头2上方，调节合适流量；
(2)驱使供液底座3带动供液装置4沿底板14的沟槽8轨迹做横向往复运动，并启动纤维收集机构；驱动供液底座3横向往复运动的动力装置可以是采用电机与丝杆配合，也可以是电机与齿轮配合。
(3)打开高压电源7，调节高压至多根纺丝溶液射流从刀片式喷头2喷出，并在纤维收集机构上沉积得到纳米纤维膜。
刀片式喷头2两端嵌入喷头支架1内，刀片式喷头2一端连接高压电源7，供液装置4置于供液底座3上并沿沟槽8轨迹移动，供液装置4给刀片式喷头2涂抹式供液。采用上述装置进行纺丝，溶液选用质量浓度为10％的聚丙烯腈(PAN)的N，N二甲基甲酰胺(DMF)溶液。将配置好的纺丝溶液注入供液装置4，将供液装置4的供液泵8打开将纺丝溶液输送到刀片式喷头2上方，调节合适流量；用电机驱使供液底座3带动供液装置4沿底板14的沟槽8轨迹做往复运动，并启动纤维收集机构；打开高压电源7，调节高压至多根纺丝溶液射流从刀片式喷头4喷出，并在纤维收集机构上沉积得到纳米纤维膜。

Claims (4)

1.一种旋转轮式喷头清洁装置，包括旋转轮(11)、电机(12)和废物收集槽(13)，其特征在于：所述的旋转轮(11)安装在废物收集槽(13)的内部上方，所述的电机(12)的转轴与旋转轮(11)相连且电机(12)一侧与废物收集槽(13)内壁固定。
2.根据权利要求1所述的一种旋转轮式喷头清洁装置，其特征在于：所述的旋转轮(11)和废物收集槽(13)均采用聚四氟乙烯材料。
3.根据权利要求1所述的一种旋转轮式喷头清洁装置，其特征在于：所述的废物收集槽(13)呈矩形箱体结构，该废物收集槽(13)的一侧以及上端均敞开。
4.根据权利要求3所述的一种旋转轮式喷头清洁装置，其特征在于：所述的废物收集槽(13)一侧敞开的侧壁边缘与旋转轮(11)之间的最短距离的范围为10mm-20mm。
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