[實用新型]一種纖維噴射裝置

有效

• 申請號: 201320798091.9
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN203583029U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 鄭高峰;王偉;莊明鳳;周如海;余兆杰;孫道恒
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本實用新型涉及一種纖維制造裝置，尤其是涉及一種纖維噴射裝置。

背景技術

靜電紡絲技術是一種生產納米纖維常用的技術，以其設備簡單、操作容易等優良特性成為當前納米纖維制造研究的熱點。傳統靜電紡絲技術的工藝原理是，將聚合物溶液或熔體置于高壓靜電場中，帶電的液滴或熔滴形成泰勒錐，當電場力足夠大，液滴或熔體可克服表面張力的束縛形成射流并從泰勒錐錐尖噴射，射流受靜電場力、粘滯阻力、表面張力等作用不斷被拉伸細化，經溶劑揮發或熔體冷卻而固化，最終落在纖維收集傳送裝置上形成無紡布形式的納米纖維。

能否實現靜電紡絲批量化已成為靜電紡絲技術發展的重要影響因素之一。傳統靜電紡絲裝置的噴絲頭為針頭，為了保持穩定的泰勒錐，供液速度不能太大，以每小時10μl～10ml不等；針頭的直徑也不能太大，一般為0.1～3mm。由于溶液推進速度緩慢、針頭直徑過小，采用單針頭式靜電紡絲技術的產量只有0.1～1g/h，無法滿足靜電紡絲技術工業化的要求。多針頭式靜電紡絲技術通過增加針頭的數量、改變針頭的排列來提高產量。與單針頭式靜電紡絲裝置相比，多針頭式靜電紡絲裝置在一定程度上是可行的，但是多針頭式靜電紡絲裝置最大的問題是針頭與針頭不能相距太近，否則針頭之間有強烈的電場干擾，將嚴重影響纖維的噴射，不利于生產效率的提高和規模化生產。此外，針頭式靜電紡絲裝置由于針頭直徑小，在靜電紡絲過程中針頭容易堵塞，也會嚴重影響紡絲過程。

很多學者對無針頭式靜電紡絲技術進行了研究，如中國專利CN103114347A，相對于針頭式靜電紡絲技術，無針頭式靜電紡絲技術由于不存在針頭直徑小、溶液推進速度緩慢等問題，具有噴絲頭表面容易清理、紡絲效率高、能夠快速均勻地制備納米纖維等特點，克服了傳統靜電紡絲技術中紡絲產量低、噴頭容易堵塞等缺點，有利于納米纖維的大規模工業化生產。

發明內容

本實用新型的目的是提供能夠快速、均勻地制備納米纖維，解決使用針頭作為噴絲頭所造成的紡絲效率低、噴絲頭易堵塞等問題的一種纖維噴射裝置。

本實用新型設有轉輪、甩繩、旋轉軸、溶液槽、驅動電機、升降臺、電刷、儲液箱、供液管、計量泵、聯軸器、纖維收集傳送裝置、高壓電極網、高壓電源和控制電路；

所述轉輪和旋轉軸位于溶液槽的正上方，轉輪所在的平面與溶液所在的平面垂直；轉輪邊緣均勻分布條甩繩，相鄰甩繩在圓周上的間隔角度為60度，其中轉輪和甩繩組成噴絲頭；轉輪安裝于旋轉軸上并以旋轉軸為旋轉中心；旋轉軸與驅動電機、聯軸器傳動連接且由升降臺固定，利用升降臺可以調節轉輪與溶液槽的相對位置，從而改變甩繩浸沒在溶液中的長度，可獲得不同形貌、取向、直徑的纖維；驅動電機與控制電路相連，通過設定控制電路可以控制驅動電機的轉速，從而改變甩繩繞旋轉軸的旋轉速度；旋轉軸上設有電刷，甩繩通過轉輪、旋轉軸與電刷電連接，電刷接地；儲液箱通過供液管與計量泵的進口連接，計量泵的出口通過供液管與溶液槽相通，通過計量泵對溶液槽供料，使溶液槽中的溶液液面保持不變，保證甩繩在溶液中的浸沒長度在電紡過程中保持不變；纖維收集傳送裝置位于轉輪的正上方，纖維收集傳送裝置上方設有高壓電極網，纖維收集傳送裝置與轉輪的距離可以微調，從而能夠改變紡絲間距，并能夠將形成的纖維氈輸送出纖維沉積區域，實現納米纖維的連續收集；高壓電極網與高壓電源輸出端連接，高壓電源可輸出高壓直流電壓或高壓交流電壓。

所述纖維收集傳送裝置與高壓電源輸出端連接，甩繩通過電刷接地，旋轉軸與驅動電機采用絕緣連接，采用此方式可以避免高壓電場對驅動電機以及相關電路的電干擾。

所述噴絲頭可設復數組噴絲頭，所述復數組噴絲頭沿旋轉軸平行排布。

所述轉輪可由導電性較好的材料制成，最好由金屬材料制成。

所述甩繩由導電性較好的材料制成，根據不同的靜電紡絲要求選擇不同的材料、直徑、長度、截面積形狀的甩繩，最好具有柔韌性。

所述甩繩可設復數根甩繩，所述復數根甩繩設于轉輪邊緣。

所述驅動電機的轉速范圍最好為20～2000rpm。

所述升降臺，起到固定旋轉軸、調節旋轉軸與溶液槽相對距離的作用，從而改變甩繩在溶液中的浸沒長度。

所述儲液槽，用于儲存紡絲溶液，最好由透明、耐腐蝕和與有機溶劑不反應的材料制成。

所述溶液輸送裝置，最好選用能夠實現精確供液的計量泵或注射泵。

所述電刷由導電性較好的材料制成，電刷依次通過旋轉軸、轉輪與甩繩電性連接。