[發明專利]一種尖端式無針頭靜電紡絲設備

有效

• 申請號: 201310186515.0
• 申請日: 2013-05-20
• 公開（公告）號: CN103255485A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 劉延波;劉健;漆東岳;王愛民;張春清
• 申請（專利權）人: 江蘇菲特濾料有限公司;劉延波
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及靜電紡絲技術，具體來說，涉及一種尖端式無針頭靜電紡絲設備。?

背景技術

靜電紡絲技術是一種利用靜電場力制備納米纖維材料的技術，近年來成為國內外的研究熱點，其工藝原理是：在高壓靜電場作用下，處于毛細管口的懸垂小液滴在靜電力作用下頂端發出微細射流，射流在向接收裝置運動過程中，溶劑揮發，固化成纖維。靜電紡絲技術分為針頭式和無針頭式兩大類。多針頭或多噴嘴靜電紡技術被認為是實現規模化納米纖維材料生產的有效方法，該技術的一個代表是?WO2007035011?所述的靜電紡絲方法，該方法共設有噴嘴38880個。針頭式靜電紡所得纖維具有細度較細、產品均勻的優點，但是多針頭或多噴嘴靜電紡過程中會出現嚴重的“邊緣效應（End?effect）”現象，就是由于同排多針頭之間的靜電場相互疊加作用導致兩側的針頭或噴嘴出來的射流會向兩側嚴重傾斜，使接收裝置只能接收到中間的部分纖維，導致靜電紡絲效率和產量大打折扣，結果是多針頭或多噴頭靜電紡并不能如人們所愿達到預期的產率。此外，針頭式靜電紡還存在針頭易堵塞、難清理、易造成產品結構不勻、質量惡化等問題。

相比針頭式靜電紡而言，無針頭式靜電紡具有產量高、易操作，不存在針頭堵塞問題，紡絲頭表面易清理，設備簡單，制造成本較低等特點。目前作為世界主流的無針頭靜電紡絲技術，是捷克?Elmarco?公司的納米蜘蛛（Nanospider^TM）無針頭靜電紡絲技術，它采用光面或表面帶螺紋、花紋等不同表面形貌的轉輥（參見WO2005/024101?A1）作為靜電紡絲頭，其加工所得納米纖維較粗，且細度不勻較大：進行溶液靜電紡時，平均直徑在50～500nm范圍；進行熔體靜電紡時，直徑在1μm以上，且粗細不勻。此外，由于轉輥為金屬實體，造成面電荷分布密度較低，所需實際紡絲電壓過高，能耗大，而且，其纖維的接收距離不易改變，不便于進行工藝參數的在線調整。目前，Elmarco公司已經推出了第二代納米蜘蛛設備，采用一根纖細的長金屬絲作為紡絲頭進行無針頭靜電紡，紡絲液采用往復涂抹方法進行施加，雖可避免第一代開放式靜電紡絲過程的溶劑易揮發、聚合物易于凝固在紡絲輥表面的問題，但是似乎單紡絲頭的紡絲產量不如第一代高，紡絲射流較弱、不易控制，而且沿著金屬絲作快速往復式涂抹運動的紡絲液施加裝置也會在一定程度上阻擋和妨礙紡絲射流的均勻分布，且纖維細度變異較大。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是，提供一種尖端式無針頭靜電紡絲設備，該紡絲設備可大幅度提高納米纖維產品的產量和產品均勻度，并且避免傳統針頭式靜電紡絲過程中存在的邊緣效應、針頭堵塞和不便清洗等問題；同時，該紡絲設備制備的納米纖維細度較細，且細度變異較低，細度變異率（CV）僅為4.48～6.73%，纖維在纖網中分布更均勻。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種尖端式無針頭靜電紡絲設備，該靜電紡絲設備包括紡絲液存儲盒、基布、紡絲裝置和負高壓直流電源，紡絲裝置包括紡絲箱體、上表面植入金屬針布的針板、由鏈節拼裝組成的鏈條、負電極和連接裝置；其中，紡絲箱體固定連接在紡絲液存儲盒的頂端，鏈條通過連接裝置連接在紡絲箱體的內壁上；連接裝置與傳動裝置連接，實現鏈條的旋轉；鏈條最下方的鏈節浸沒在紡絲液存儲盒的紡絲液中，針板固定連接在鏈條上；基布覆蓋在紡絲箱體的頂端，基布一端位于退繞軸上，基布另一端位于卷繞軸上；紡絲液存儲盒、紡絲箱體和基布構成封閉的紡絲空間；負電極貼于基布的頂面；紡絲裝置接地，負電極與負高壓直流電源連接，在負電極和金屬針布之間形成高壓靜電場。

進一步，所述的鏈條為兩根，針板布滿兩根鏈條的表面，且每個針板的一端固定在一根鏈條的外鏈板上。

進一步，所述的連接裝置包括四個鏈輪、主動軸和被動軸，主動軸和被動軸均通過軸承連接在紡絲箱體相對的兩個側壁上，鏈輪分別固定連接在主動軸的兩端和被動軸的兩端；每根鏈條嵌至在相對的兩個鏈輪上，且一個鏈輪位于主動軸上，另一個鏈輪位于被動軸上；主動軸接地，主動軸與傳動裝置連接。

進一步，所述的針板和鏈條通過連接塊和連接片連接，針板的底部設有T形導軌，連接塊包括T形支架以及固定連接在T形支架下方的L形連接片，鏈條的每個鏈節的外鏈板的中部鉚接一個連接片，連接片與連接塊的L形連接片固定連接，連接塊的T形支架和針板的T形導軌配合連接。

進一步，所述的尖端式無針頭靜電紡絲設備，還包括平板支架和升降裝置，平板支架固定連接在升降裝置上，平板支架依靠升降裝置實現上下移動，紡絲液存儲盒位于平板支架上。