[發(fā)明專利]離心靜電紡納米纖維的連續(xù)收集裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410398779.7
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104178830A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒守寶;袁建波
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州大銘光電復合材料研究院有限公司
• 主分類號: D01D7/00
• 分類號: D01D7/00;D01D5/00;D01D5/18
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 戴曉翔;周培培

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離心靜電紡納米纖維的連續(xù)收集裝置。

背景技術(shù)

青島中科昊泰新材料科技有限公司與北京化工大學共同申請的發(fā)明專利申請（名稱為“一種微分分流離心紡絲法制備納米纖維的裝置”，申請?zhí)枮椤?01310163308.3”）中有一個旋轉(zhuǎn)的圓錐面，使溶液向膜的形態(tài)過渡，在圓錐面的外沿有溝槽，在溝槽處，溶液膜被撕裂成絲狀。所述溝槽呈徑向的放射狀分布，每個溝槽僅有一個溶液進口和一個溶液出口，影響紡絲效率及難以實現(xiàn)納米級的紡絲。而且纖維收集帶上對應(yīng)于溶液出口的主收集帶部所在平面與旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸線垂直（既主收集帶部平鋪設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體下方），同時，圓錐面上的溶液出口方向與旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸線有一定大小的夾角，所收集的納米纖維絲在收集帶的中間部分最厚，而邊上最薄（如圖5所示），存在厚薄不均的問題，使用時需裁掉邊上較薄部分，進而影響利用率，存在浪費。

一美國的專利申請（名稱為“Apparatuses?and?methods?for?the?deposition?of?nanofibers?on?substrate”申請公開號為“US20120295021A1”），其技術(shù)方案存在的缺陷：1、收集底材（substrate，相當于本申請中的收集帶）的移動方向與紡絲旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)軸線是垂直的，（既主收集帶部平鋪設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體下方），所收集的納米纖維絲在收集帶的中間部分最厚，而邊上最薄（如圖5所示），存在厚薄不均的問題，使用時需裁掉邊上較薄部分，進而影響利用率，存在浪費。2、噴針或噴嘴在紡絲旋轉(zhuǎn)盤的徑向上的內(nèi)孔橫截面尺寸相同，溶料進入到噴針或者噴嘴直至到達出口被甩出其內(nèi)孔尺寸沒有變化，僅僅是利用離心力將溶料從內(nèi)圓向直徑大的外圓擠出，沒有使溶料從多于進口數(shù)量的出口擠出，紡絲溶料沒有進一步被分絲，影響絲的粗細程度；3、被甩出的絲掛在靜止且立在旋轉(zhuǎn)盤周邊的立柱后，靠旋轉(zhuǎn)的針頭相對立柱的移動產(chǎn)生拉絲過程，容易拉斷纖維絲，導致纖維絲凌亂，影響收集效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述問題而提供一種離心靜電紡納米纖維的連續(xù)收集裝置，改現(xiàn)有技術(shù)主收集部平鋪在旋轉(zhuǎn)杯下方的方案為主收集部豎向設(shè)置在旋轉(zhuǎn)杯外側(cè)，且主收集部所在平面與旋轉(zhuǎn)杯的旋轉(zhuǎn)軸線之間的夾角為ａ：0≤ａ≤45度能夠收集到厚度均勻的纖維布，避免出現(xiàn)收集的纖維布存在兩邊薄中間厚的問題。

本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：離心靜電紡納米纖維的連續(xù)收集裝置，其特征在于包括若干組均勻分布在紡納米纖維機構(gòu)外圍的收集機構(gòu)，每組收集機構(gòu)包括傳動機構(gòu)帶動的收集帶，所述收集帶對應(yīng)于所述紡納米纖維機構(gòu)上的溶料出口的部位為主收集部，所述主收集部所在平面與所述紡納米纖維機構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)杯的旋轉(zhuǎn)軸線之間的夾角為ａ：0≤ａ≤45度。主收集部豎向設(shè)置避免出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)收集的纖維布厚薄不一致的問題。現(xiàn)有技術(shù)中為了解決這一問題，通常需要切除不均勻部分，極大的浪費材料。主收集部豎向設(shè)置是相對應(yīng)旋轉(zhuǎn)杯的旋轉(zhuǎn)軸而言的，即主收集部與旋轉(zhuǎn)軸平行或者在0~45度角之間都定義為豎向設(shè)置。夾角ａ在0~45度角之間稍作改變時，僅改變纖維絲覆蓋在收集帶上的角度，并不會對厚薄產(chǎn)生影響，同樣能夠收集到等厚的纖維布。調(diào)節(jié)ａ角度時，主收集部所在平面以與溶料出口的切線方向平行的線為軸線旋轉(zhuǎn)調(diào)整夾角ａ的角度。

作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充，本發(fā)明采用如下技術(shù)措施：還包括靜電庫侖場力發(fā)生裝置，所述的靜電庫侖場力發(fā)生裝置使所述旋轉(zhuǎn)杯外圍存在靜電場，使每個所述溶料出口帶電并處于高電勢，使主收集部處于低電勢。高電勢和低電勢之間形成高壓靜電場，而高壓靜電場產(chǎn)生的庫侖力，使纖維絲筆直前進，能夠有序度可控收集紡制的納米纖維絲的行走路徑，避免出現(xiàn)納米纖維絲隨處飄逸無序的情形（或者換種說法，避免產(chǎn)生不穩(wěn)定的三維鞭動現(xiàn)象）。

所述主收集部背面設(shè)置高壓極性板，所述靜電庫侖場力發(fā)生裝置使溶料出口處的帶電極性與高壓極性板的帶電極性相反。由于收集帶通常為皮帶等絕緣材質(zhì)制成，不能夠直接帶電，若要直接帶電，則需采用金屬材質(zhì)，勢必提升制造成本，而且也不容易采用卷繞的方式收集，因此采用高壓極性板帶電的方式，使旋轉(zhuǎn)杯與收集帶緊貼的高壓極性板之間形成高壓靜電場。

所述高壓極性板上設(shè)有復數(shù)個通風孔，對應(yīng)于所述高壓極性板處設(shè)有軸流式風扇。進一步控制被甩出的纖維絲到收集帶的行走路徑，并縮短纖維絲的固化時間。

為了方便收集，并卷繞成卷，每組收集機構(gòu)上的收集帶的一端系在一主動輥上，另一端固定并纏繞在被動輥上。