專利名稱：朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于紡織領(lǐng)域，它涉及一種朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)。

背景技術(shù)：
將聚合物溶液或熔體帶上幾千至上萬伏高壓靜電，帶電液滴在電場力作用下在Taylor錐頂被加速，當(dāng)電場力足夠大時(shí)，聚合物液滴可克服表面張力形成噴射細(xì)流。帶電的聚合物射流在電場力、黏滯阻力、表面張力等作用下被拉伸細(xì)化，同時(shí)帶電射流在電場中由于存在表面電荷而發(fā)生彎曲。細(xì)流在噴射過程中溶劑蒸發(fā)或固化，最終落在接收裝置上，形成類似無紡布的納米纖維氈。近幾年來，由于納米科技研究的迅速升溫，使得靜電紡絲這種可制備納米尺寸纖維的紡絲技術(shù)激起了人們對其進(jìn)行深入研究的濃厚興趣。目前，靜電紡絲已成為制取納米纖維最重要、最有效的方法。但靜電紡絲纖維的直徑較細(xì)，所以產(chǎn)量低，且提供牽伸力的電場容易受到干擾，阻礙了工業(yè)化的生產(chǎn)和應(yīng)用。提高靜電紡絲的產(chǎn)量已經(jīng)迫在眉睫，其中用得較多的是多個(gè)噴頭組裝起來提高產(chǎn)量。
U.S.Pat.No.6,713,011報(bào)導(dǎo)了靜電紡含有纖維形成材料的液體得到纖維氈的裝置和方法。文中透露用多個(gè)噴嘴來提高產(chǎn)量，并通過改進(jìn)控制射流的形成和收集，使得紡絲均勻。文中也透露使用次級電場修正初級電場來提供足夠的電場強(qiáng)度來克服帶電流體的表面張力和鄰近噴頭/射流的干擾從而有助于形成射流。但盡管它的送液裝置設(shè)計(jì)精密，但是朝下的噴頭設(shè)計(jì)難以避免紡絲液來不及形成纖維而滴下來，使得成氈質(zhì)量惡化。國內(nèi)在靜電紡絲產(chǎn)業(yè)化方面也取得可喜的成果。同濟(jì)大學(xué)發(fā)表了多頭靜電紡絲裝置的專利，但只有輸液裝置和噴絲頭，還沒形成一個(gè)機(jī)器。東華大學(xué)萬玉芹發(fā)表了一種可用于靜電紡絲的新型噴絲板的專利，它所紡得的纖維比普通紡絲設(shè)備細(xì)，但難以達(dá)到納米級，并且也沒有形成機(jī)器。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，解決現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)效率低，成氈質(zhì)量差的缺陷。
技術(shù)方案 一種朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，包括噴頭箱、自動輸液裝置、噴絲頭組、高壓靜電發(fā)生器和卷繞機(jī)構(gòu)，所述的噴絲頭組安裝在噴頭箱中由自動輸液裝置輸液，高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生靜電場發(fā)射的絲由卷繞機(jī)構(gòu)收集，所述的噴絲頭組為若干噴絲頭排列而成。
所述的噴絲頭由金屬噴頭和屏蔽套組成，紡絲液面不得低于金屬噴頭和有機(jī)玻璃屏蔽套。
所述的屏蔽套為有機(jī)玻璃。
所述的卷繞機(jī)構(gòu)為基布或纖維收集簾由機(jī)械控制控制收集紡絲。
所述的噴頭箱可通過電氣控制箱和行程開關(guān)控制作直線往復(fù)運(yùn)動。
所述的噴頭箱的運(yùn)動方向和基布或纖維收集簾的運(yùn)動方向垂直。
所述的噴頭箱可屏蔽電場，所述的自動輸液裝置的電動機(jī)和泵體是絕緣的。
單噴頭的形狀可以是圓形、三角形、長方形等任意形狀；單噴頭的大小不固定，按照施加的高壓來調(diào)節(jié)，高壓高則單噴頭面積大，高壓低則單噴頭面積小；單噴頭的設(shè)計(jì)使得紡絲液面不得低于金屬噴頭和有機(jī)玻璃屏蔽套，并且單噴頭中紡絲液除了受高壓電場力之外，不施加另外其它的附加力(例如加磁場等)，單噴頭內(nèi)除了金屬噴頭和有機(jī)玻璃屏蔽套外，不添加任何其它物件。
有益效果 本實(shí)用新型采用朝上噴的方法，使得紡絲液不會滴到氈上使得成氈質(zhì)量惡化；使用多噴頭的噴頭組提高了紡絲的產(chǎn)量；在工藝條件相同的情況下，紡制的納米纖維細(xì)度比傳統(tǒng)靜電紡絲機(jī)紡制的小一半；用屏蔽套屏蔽頭與頭之間的電場，用屏蔽箱屏蔽頭與機(jī)架之間的電場，使得靜電紡絲的電場更加穩(wěn)定；噴頭箱的往復(fù)運(yùn)動，配合與噴頭箱運(yùn)動相垂直的基布的平動，使得成品均勻，噴頭箱和基布纖維收集簾可以慢速移動且速度可調(diào)；設(shè)計(jì)輸液裝置，使得泵體和輸液裝置絕緣，輸液量精確可調(diào)，使得溶液中所帶的高壓電不會影響到電動機(jī)的轉(zhuǎn)動。輸液裝置的設(shè)計(jì)可以滿足連續(xù)自動輸液，保持精密的輸液量，為靜電紡絲機(jī)連續(xù)化生產(chǎn)提供了保障，能使噴頭內(nèi)液體的液面保持理想的弧形，多根射流能同時(shí)不間斷地從弧形液面抽出。

圖1朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖； 1-噴頭箱，2-自動輸液裝置，3-噴絲頭，4-高壓靜電發(fā)生器，5-基布或纖維收集簾，6-電氣控制箱，7-行程開關(guān)，8-機(jī)械控制； 圖2噴絲頭結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3噴頭箱中噴頭的排列圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實(shí)施例1 本實(shí)用新型涉及到一種朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，主要包括噴頭裝置、自動輸液裝置2、高壓靜電發(fā)生器4和卷繞機(jī)構(gòu)四個(gè)部分。其中高壓發(fā)生器采用F10-II型高壓靜電發(fā)生器；噴頭箱1的往復(fù)運(yùn)動由ZB-0.1/8型空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣，由Cylinder SC50-500提供往復(fù)運(yùn)動動力，用兩個(gè)行程開關(guān)7LX19-001控制運(yùn)動的往復(fù)。卷繞機(jī)構(gòu)用100YYJ-250型GEAR MOTOR傳動。其工藝流程為打開總電源開關(guān)→打開高壓靜電發(fā)生器電源以預(yù)熱高壓靜電發(fā)生器→開動自動輸液裝置輸液→打開控制箱氣門，噴頭箱開始往復(fù)運(yùn)動→打開高壓發(fā)生器高壓開關(guān)，調(diào)整電壓，開始紡絲→打開卷繞機(jī)構(gòu)電動機(jī)開關(guān)，調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)基布平動速率→紡絲完畢后關(guān)掉自動輸液裝置，停止輸液→關(guān)掉高壓發(fā)生器高壓開關(guān)，停止紡絲→關(guān)掉卷繞機(jī)構(gòu)電動機(jī)的電源，停止基布的卷取→關(guān)掉控制箱氣門，停止噴頭箱的往復(fù)運(yùn)動→關(guān)掉高壓發(fā)生器的電源→關(guān)掉總電源開關(guān)→從卷取輥取下紡好了纖維的基布。通過如下方法實(shí)現(xiàn)的 (1)噴絲頭的方向、形狀和分布 基布位于噴絲頭3的上方，噴絲頭3朝上噴，見圖1。精密設(shè)計(jì)的輸液裝置，使紡絲液能以一定的壓力或流量輸送到每個(gè)噴頭上去。液滴不會像朝下噴的裝置中那樣滴落到紡成的氈上，破壞成氈質(zhì)量。
噴頭結(jié)構(gòu)，見圖2，使得噴頭尖端形成一定弧度的液滴，這樣電場力易于克服溶液的表面張力。并通過改進(jìn)溶液和優(yōu)化紡絲工藝參數(shù)，使得每個(gè)噴頭可同時(shí)抽出多個(gè)射流，提高了單噴頭的產(chǎn)量。在噴頭箱中組合多個(gè)噴絲頭，見圖3，調(diào)整噴頭之間的距離和分布，使得噴頭之間，射流之間的干擾盡可能小，從而保證了紡絲的均勻性，進(jìn)一步提高靜電紡絲的產(chǎn)量。多個(gè)噴頭的距離和分布還可以保證每個(gè)噴頭可以同時(shí)抽出多個(gè)射流，噴頭間電場相互影響較小，配合噴頭箱和卷繞機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，使得紡絲均勻、成品質(zhì)量好。
(2)采用屏蔽套和噴頭箱屏蔽電場。
多噴頭靜電紡絲噴頭之間的距離較小，噴頭間電場相互干擾，所以噴頭之間需要用來屏蔽隔離，如圖2所示，單個(gè)噴頭是由金屬噴頭3b和有機(jī)玻璃屏蔽套3a組成。金屬噴頭周圍的屏蔽套可以部分屏蔽掉噴頭與噴頭之間電場的干擾，使得噴頭之間電場干擾較小，電場較穩(wěn)定。機(jī)器用鐵做架子，當(dāng)噴頭箱運(yùn)動到靠近機(jī)架的時(shí)候，機(jī)架對噴頭電場的影響較大，使得紡絲的電場不穩(wěn)定，而且噴頭箱作往復(fù)運(yùn)動，增加了機(jī)架對噴頭電場影響的不穩(wěn)定。本實(shí)用新型中噴頭箱見圖1，可以屏蔽機(jī)架和周圍物質(zhì)對箱內(nèi)多噴頭電場的影響，進(jìn)一步提高了紡絲電場的穩(wěn)定性，使得紡絲穩(wěn)定，從而提高成氈質(zhì)量。
(3)多噴頭和基布在垂直方向上分別運(yùn)動 多噴頭裝置射流束比較集中，射流在紡程中揮發(fā)沒有單噴頭那樣理想，收集到的纖維氈中纖維揮發(fā)不完全，本實(shí)用新型中噴頭箱和基布都是移動的，使得纖維氈內(nèi)溶劑有足夠的揮發(fā)時(shí)間，收集到的氈質(zhì)量較好。如圖1所示，噴頭箱1通過電氣控制箱6控制作直線往復(fù)運(yùn)動。并通過電氣控制箱6控制噴頭箱1往復(fù)運(yùn)動的方向與速度?；?的卷繞是通過機(jī)械控制8來完成的。電氣控制箱6控制的噴頭箱1的往復(fù)運(yùn)動和機(jī)械控制8控制的基布的平動加上多噴頭較均勻的噴射使得成氈質(zhì)量均勻，可實(shí)現(xiàn)靜電紡絲的產(chǎn)業(yè)化。
(4)輸液裝置的精密設(shè)計(jì) 噴頭上液面需要保持一定的形狀，這樣使液體的表面張力較小，施加較小高壓得到的電場就足以克服溶液表面張力而抽出射流來。本實(shí)用新型采用的多噴頭中的溶液是連通的，溶液可以以一定的壓力或流量輸送到每個(gè)噴頭上。溶液在紡絲的過程中帶高電壓，所以自動輸液裝置2的發(fā)動機(jī)和泵體是絕緣的，使得溶液中所帶的高壓電不會影響到發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)動。本實(shí)用新型輸液裝置可以自動連續(xù)輸液，為紡絲機(jī)的連續(xù)化生產(chǎn)提供了前提。
權(quán)利要求1.一種朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，包括噴頭箱(1)、自動輸液裝置(2)、噴絲頭組、高壓靜電發(fā)生器(4)和卷繞機(jī)構(gòu)，所述的噴絲頭組安裝在噴頭箱中由自動輸液裝置(2)輸液，高壓靜電發(fā)生器(4)產(chǎn)生靜電場發(fā)射的絲由卷繞機(jī)構(gòu)收集，其特征是所述的噴絲頭組為若干噴絲頭(3)排列而成。
2.如權(quán)利要求1所述的朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，其特征是所述的噴絲頭(3)由金屬噴頭(3b)和屏蔽套(3a)組成，紡絲液面不得低于金屬噴頭(3b)和有機(jī)玻璃屏蔽套(3a)。
3.如權(quán)利要求2所述的朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，其特征是所述的屏蔽套(3a)為有機(jī)玻璃。
4.如權(quán)利要求1所述的朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，其特征是所述的卷繞機(jī)構(gòu)為基布或纖維收集簾(5)由機(jī)械控制(8)控制收集紡絲。
5.如權(quán)利要求1～4中任意一權(quán)利要求所述的朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，其特征是所述的噴頭箱(1)可通過電氣控制箱(6)和行程開關(guān)(7)控制作直線往復(fù)運(yùn)動。
6.如權(quán)利要求5所述的朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，其特征是所述的噴頭箱(1)的運(yùn)動方向和基布或纖維收集簾(5)的運(yùn)動方向垂直。
7.如權(quán)利要求1～4中任意一權(quán)利要求所述的朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，其特征是所述的噴頭箱(1)可屏蔽電場，所述的自動輸液裝置(2)的電動機(jī)和泵體是絕緣的。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種朝上噴的多噴頭靜電紡絲機(jī)，包括噴頭箱(1)、自動輸液裝置(2)、噴絲頭組、高壓靜電發(fā)生器(4)和卷繞機(jī)構(gòu)，所述的噴絲頭組安裝在噴頭箱中由自動輸液裝置(2)輸液，高壓靜電發(fā)生器(4)產(chǎn)生靜電場發(fā)射的絲由卷繞機(jī)構(gòu)收集，所述的噴絲頭組為若干噴絲頭(3)排列而成。本實(shí)用新型能夠提高毛氈的質(zhì)量和產(chǎn)量；并且運(yùn)行穩(wěn)定、成品均勻，在工藝條件相同的情況下，紡制的納米纖維細(xì)度比傳統(tǒng)靜電紡絲機(jī)紡制的小一半。
文檔編號D01D11/00GK201141056SQ20072007695
公開日2008年10月29日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者覃小紅, 王善元, 高亞英, 張志龍, 楊恩龍 申請人:東華大學(xué)