CN208104609U - 螺旋式纺丝头及静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

一种静电纺丝装置，包括纺丝头，包括转动轴和设置于所述转动轴上的螺旋叶片；驱动组件，与所述转动轴通过一传动结构连接，所述转动轴与所述传动结构通过绝缘材料连接；高压供电***，与所述纺丝头连接，用于在纺丝头处加载高压；设置于所述纺丝头的下部或两侧的溶液槽，所述的溶液槽设置有自动补液***；收丝装置，接地或负压，设置于所述纺丝头上部。本实用新型提供的静电纺丝***在进行纳米级直径的聚合物纺丝过程中，具有高纺丝量、生产成本低等优点，并且该种静电纺丝***结构简单，生产稳定不易出现损坏等情况。

Description

螺旋式纺丝头及静电纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及静电纺丝技术领域，具体涉及一种螺旋式纺丝头及静电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。但是此种纳米级直径的聚合物细丝在生产过程中的生产量依托于针头数量，使得其生产效率较底。并且该种针头的加工工艺较为繁琐，因此该种采用针头进行静电纺丝的***在生产过程中较为生产成本较高。并且现有技术中的静电纺丝***在实际使用过程中，溶液槽内盛放的聚合物溶液需要人员手动进行添加，费时费力。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的静电纺丝***生产效率低、制作成本高所带来的缺陷。

为此，提供一种螺旋式纺丝头，包括：

转动轴和设置于所述转动轴上的螺旋叶片及置于螺旋叶片顶端平行于轴方向的导电金属丝；

所述螺旋叶片的相邻叶片间距为30mm至100mm，每个叶片外径为30mm至100mm，每个叶片的边缘厚度为0.01mm至1mm；

所述的导电金属丝直径为0.01mm至1mm，至少一根。

进一步的，

所述的螺旋叶片边缘部分厚度由内到外逐渐降低或相等。

一种静电纺丝装置，包括上述的螺旋式纺丝头，还包括：

驱动组件，与所述转动轴通过一传动结构连接，所述转动轴与所述传动结构通过绝缘材料连接；

高压供电***，与所述纺丝头连接，用于在纺丝头处加载高压；

设置于所述纺丝头的下部或两侧的溶液槽，所述的溶液槽设置有自动补液***；

收丝装置，接地或负压，设置于所述纺丝头上部。

进一步的，

所述的高压供电***包括：

20kv至100kv的供电电源；

轴承，与所述转动轴滚动连接，与所述供电电源连接。

进一步的，

所述的自动补液***包括机械部分和控制部分。

进一步的，

所述的机械部分包括：

盛放桶；

输液管道，分别与所述盛放桶和溶液槽连通，所述的输液管道设置有蠕动泵。

进一步的，

所述的控制部分包括：

液位传感器，检测供液池内液位高度并输出检测电压；

基准装置，根据预设的基准液位高度提供基准电压；

比较装置，分别与液位传感器和基准装置连接，当检测电压大于基准电压时，输出补液信号；

延时装置，与所述比较装置藕接，接收补液信号后延时第一预设时间输出补液信号；

控制装置，响应于所述补液信号控制所述蠕动泵进行工作。

进一步的，

所述的收丝装置为无纺布、铁板、铝板、铜板中的任意一种。

进一步的，

还包括恒温***，所述的恒温***包括：

所述溶液槽的外壁设置有夹层，所述的夹层下部设置有进液口，所述的夹层上部设置有出液口，所述的夹层内用于放置保温液体；

所述的进液口和出液口分别连接有进液管道和出液管道；

所述的进液管道和出液管道分别与一变温装置连通。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的静电纺丝***在进行纳米级直径的聚合物纺丝过程中，具有高纺丝量、生产成本低等有点，并且该种静电纺丝***结构简单，生产稳定不易出现损坏等情况。

2.通过自动补液***可对溶液槽内溶液的液位高度进行实时监测，当溶液槽内溶液的液位高度低于预设的基准液位高度后，蠕动泵开始进行工作，将盛放桶内的溶液引至溶液槽内，节省人力成本。

3.在无针静电纳米纤维发生装置上，通过控制螺旋叶片厚度降低纺丝电压，实现螺旋叶片尖端在较低电压下产生稳定的泰勒锥，从而产生纳米纤维在电场作用下带向收集装置，从而提高纺丝效率降低生产成本，使该设备更适合规模化工业生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为静电纺丝装置的第一种实施方式示意图；

图2为螺旋式纺丝头的结构示意图；

图3为控制部分结构示意图；

图4为静电纺丝装置的第二种实施方式示意图。

1、转动轴；2、螺旋叶片；21、纳米纤维绳；3、驱动组件；4、传动结构；41、第一齿轮；42、第二齿轮；5、高压供电***；51、供电电源；52、轴承；6、溶液槽；7、收丝装置；81、盛放桶；82、输液管道；83、蠕动泵；310、液位传感器；320、基准装置；330、比较装置；340、延时装置；350、控制装置；91、夹层；92、进液管道；93、出液管道；94、变温装置；10、导电金属丝。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

一种静电纺丝装置，如图1所示其第一种实施方式示意图，包括纺丝头，其中纺丝头包括转动轴1和设置于转动轴1上的螺旋叶片2，纺丝头和螺旋叶片2优选设置为不锈钢、铁、铜等金属导电材质，转动轴1可为实心、也可为空心。

转动轴1和设置于转动轴1上的螺旋叶片2及置于螺旋叶片顶端与转动轴平行的导电金属丝10，导电金属丝10的直径为0.01mm至1mm，包括至少一根。

其中纺丝头如图2所示其结构示意图，其中每个螺旋叶片2的叶片间距为30mm至100mm，可使在一定长度的纺丝头，在进行纺丝过程中，即在保证两个叶片上的丝间距适宜能够正常纺丝的前提下，最大限度的降低螺旋叶片2之间的间距，进而提高纺丝的最大效率。每个叶片外径为30mm至100mm，使得纺丝头在旋转过程中，可使螺旋叶片2的一部分浸入溶液槽6内。螺旋叶片2厚度由内到外逐渐降低，每个叶片的边缘厚度为0.01mm至1mm，可使该螺旋叶片2纺丝的线的粗度为纳米级。

驱动组件3，与转动轴1通过一传动结构4连接，转动轴1与传动结构4通过绝缘材料连接，其中驱动组件3为电动机或发动机，传动结构4包括第一齿轮41和第二齿轮42，其中第一齿轮41和第二齿轮42之间啮合，第一齿轮41与驱动组件3的输出轴固定连接，第二齿轮42与转动轴1固定连接，通过驱动组件3带动转动轴1进行转动。并且转动轴1和第二齿轮42之间可通过橡胶、塑料等绝缘材料进行连接，防止转动轴1和第二齿轮42之间出现电性连接。

高压供电***5，与纺丝头连接，用于在纺丝头处加载高压，高压供电***5包括20kv至100kv的供电电源51，轴承52分别与转动轴1和供电电源51连接。通过供电电源51的电源输出线通过轴承52将电压加载至纺丝头上，使纺丝头处产生高电压。

设置于纺丝头的下部或两侧的溶液槽6，溶液槽6用于放置聚合物溶液，溶液槽6可优选设置为不锈钢等金属材质。

在纺丝头的上部设置有收丝装置7，其并且接地或负压，设置于纺丝头上部，其中收丝装置7为无纺布、铁板、铝板、铜板中的任意一种。

静电纺丝装置在进行静电纺丝时，纺丝头进行旋转，螺旋叶片2转动将溶液槽6内的聚合物溶液带至螺旋叶片2上，每个螺旋叶片2的边缘厚度为0.01mm至1mm，使每个螺旋叶片2的边缘附着的聚合物溶液的宽度、表面积较小，并且在纺丝头与收丝装置7之间存在高压供电场，每个螺旋叶片2的边缘附着的聚合物溶液在电场力的作用下由螺旋叶片2至收丝装置7。

在一个实施例中，溶液槽6设置有自动补液***，如图3所示其结构示意图，其中自动补液***包括机械部分和控制部分。自动补液***的机械部分包括：盛放桶81输液管道82，分别与盛放桶81和溶液槽6连通，输液管道82设置有蠕动泵83。

控制部分包括：液位传感器310，检测供液池内液位高度并输出检测电压，其中液位传感器310可设置与供液池内，也可以设置于供液池外部。

基准装置320，根据预设的基准液位高度提供基准电压，其中基准装置320包括第一基准电阻R11、第二基准电阻R12和第三基准电阻R13，第一基准电阻R11、第二基准电阻R12和第三基准电阻R13串联接地或负压，第一基准电阻R11与第二基准电阻R12的节点耦接比较装置。

比较装置330，分别与液位传感器310和基准装置320连接，当检测电压大于基准电压时，输出补液信号。

延时装置340，与比较装置330藕接，接收补液信号后延时第一预设时间输出补液信号。其中延时装置340包括非门G1、二输入与门G2、第一电阻R14和第一电容C，延时装置340的输入点连接非门G1的输入端，非门G1的输出端通过第一电阻R14与二输入与门G2的一输入端连接，第一电阻R14与二输入与门G2的节点连接第一电容C后接地或负压，二输入与门G2的另一输入端连接输入点，二输入与门G2的输出端构成延时装置的输出端并与驱动装置耦接。

控制装置350，响应于补液信号控制蠕动泵M进行工作，包括继电器线圈KA和继电器常开触点KA，继电器线圈KA与二输入与门G2的输出端连接，继电器线圈KA串联第一保护电阻R15接地。继电器常开触点KA分别与蠕动泵M和第二保护电阻R16串联接地。

通过自动补液***可对溶液槽内溶液的液位高度进行实时监测，当溶液槽内溶液的液位高度低于预设的基准液位高度后，蠕动泵开始进行工作，将盛放桶内的溶液引至溶液槽内，节省人力成本。

如图4所示静电纺丝装置的第二种实施方式示意图，其与第一种实施方式的区别在于螺旋叶片2设置有贯穿的纳米纤维绳21，该纳米纤维绳21优选设置为四个、且均匀呈圆周分布于螺旋叶片2之上，纳米纤维绳21的直径优选设置为0.1mm至1mm。当静电纺丝装置在进行纺丝过程时可通过纳米纤维绳21将溶液槽6内的聚合物溶液附着，进而使纳米纤维绳21上附着的聚合物溶液到收丝装置7上，完成纳米级的静电纺丝过程。

还包括恒温***，其中恒温***包括设置与溶液槽的外壁的夹层91，其中夹层91上部设置有出液口，夹层91下部设置有进液口，夹层91内用于通过平保温液体，进液口和出液口分别连接有进液管道93和出液管道92，进液管道93和出液管道92分别与一变温装置94连通。变温装置94可以根据需求进行升温或降温。保温液体可以是水体、油以及氟利昂，变温装置94可以为或者包括电加热丝、压缩机、冷凝器以及蒸发器等装置。通过恒温***可以对溶液槽内的液体进行升温、降温以及恒温等工作，使溶液槽内的液体处于一个适宜的、需要的温度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种螺旋式纺丝头，其特征是，包括：

转动轴和设置于所述转动轴上的螺旋叶片及置于螺旋叶片顶端与转动轴平行的导电金属丝；

所述螺旋叶片的相邻叶片间距为30mm至100mm，每个叶片外径为30mm至100mm，每个叶片的边缘厚度为0.01mm至1mm；

所述的导电金属丝直径为0.01mm至1mm，至少一根。

2.根据权利要求1所述的纺丝头，其特征是，

所述的螺旋叶片边缘部分厚度由内到外逐渐降低或相等。

3.一种静电纺丝装置，包括如权利要求1或2所述的螺旋式纺丝头，其特征是，还包括：

驱动组件，与所述转动轴通过一传动结构连接，所述转动轴与所述传动结构通过绝缘材料连接；

高压供电***，与所述纺丝头连接，用于在纺丝头处加载高压；

设置于所述纺丝头的下部或两侧的溶液槽，所述的溶液槽设置有自动补液***；

收丝装置，接地或负压，设置于所述纺丝头上部。

4.根据权利要求3所述的静电纺丝装置，其特征是：

所述的高压供电***包括：

20kv至100kv的供电电源；

轴承，与所述转动轴滚动连接，与所述供电电源连接。

5.根据权利要求3所述的静电纺丝装置，其特征是：

所述的自动补液***包括机械部分和控制部分。

6.根据权利要求5所述的静电纺丝装置，其特征是：

所述的机械部分包括：

盛放桶；

输液管道，分别与所述盛放桶和溶液槽连通，所述的输液管道设置有蠕动泵。

7.根据权利要求6所述的静电纺丝装置，其特征是：

所述的控制部分包括：

液位传感器，检测供液池内液位高度并输出检测电压；

基准装置，根据预设的基准液位高度提供基准电压；

比较装置，分别与液位传感器和基准装置连接，当检测电压大于基准电压时，输出补液信号；

延时装置，与所述比较装置藕接，接收补液信号后延时第一预设时间输出补液信号；

控制装置，响应于所述补液信号控制所述蠕动泵进行工作。

8.根据权利要求7所述的静电纺丝装置，其特征是：

所述的收丝装置为无纺布、聚合物薄膜、铁板、铝板、铜板中的任意一种。

9.据权利要求3所述的静电纺丝装置，其特征是：

还包括恒温***，所述的恒温***包括：

所述溶液槽的外壁设置有夹层，所述的夹层下部设置有进液口，所述的夹层上部设置有出液口，所述的夹层内用于通过保温液体；

所述的进液口和出液口分别连接有进液管道和出液管道；

所述的进液管道和出液管道分别与一变温装置连通。