一種纖維氈制備裝置制造方法
【專利摘要】一種纖維氈制備裝置，涉及纖維氈。設有紡絲箱、振動發(fā)生裝置、振動傳導系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、收集裝置、高壓電源、誘導片和固定片；紡絲箱內分隔為振動傳導室和溶液槽，所述振動傳導系統(tǒng)設在振動傳導室內，振動傳導系統(tǒng)設有振動輸出軸、連接座、振動傳導塊；所述供液系統(tǒng)設有儲液箱和計量泵；振動輸出軸通過連接座與紡絲箱固定，振動輸出軸的軸端與振動傳導塊一端連接，振動傳導塊另一端面與誘導片鉸接；誘導片頂部設有誘導片凸起，固定片頂部設有固定片凸起；溶液槽內設有凹形固定塊，固定片固定于凹形固定塊的凹槽內；計量泵通過供液管與溶液槽相通并通過計量泵對溶液槽供液，收集裝置設在溶液槽正上方，收集裝置與高壓電源輸出端電性連接。
【專利說明】一種纖維氈制備裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維氈制備裝置，尤其是涉及一種無針頭式批量化纖維氈制備裝置。【背景技術】
[0002]靜電紡絲批量化已成為學者們的研究熱點。傳統(tǒng)靜電紡絲裝置的噴絲頭選用針頭，其產量一般為0.1?1.0g/h，在靜電紡絲過程中針頭還容易堵塞。若采用多針頭陣列進行批量化電紡，因為針頭之間的電場互相干擾，會出現“邊緣效應"現象，所以也無法達到預期的紡絲效率。
[0003]很多學者對無針頭式批量化靜電紡絲技術進行了研究，如中國專利CN102191573A。這些技術方案與針頭式靜電紡絲技術相比，較好地解決了噴絲頭容易堵塞、多針頭陣列存在的“邊緣效應”等問題，同時提高了紡絲效率，能夠快速、均勻地制備納米纖維。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供可有效解決靜電紡絲技術中纖維制造產量低、噴絲頭容易堵塞、啟動電壓高等問題的一種纖維氈制備裝置。
[0005]本發(fā)明設有紡絲箱、振動發(fā)生裝置、振動傳導系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、收集裝置、高壓電源、誘導片和固定片；
[0006]所述紡絲箱內分隔為振動傳導室和溶液槽兩個槽體，振動傳導室用于避免振動傳導塊在工作時對溶液產生攪動干擾；所述振動傳導系統(tǒng)設在振動傳導室內，振動傳導系統(tǒng)設有振動輸出軸、連接座、振動傳導塊；所述供液系統(tǒng)設有儲液箱和計量泵；所述振動輸出軸通過連接座與紡絲箱固定，振動輸出軸的軸端與振動傳導塊一端連接，振動傳導塊的另一端面與誘導片鉸接；供液系統(tǒng)與溶液槽連通，對溶液槽連續(xù)供液；振動發(fā)生裝置通過振動傳導系統(tǒng)傳導給誘導片，使誘導片產生橫向振動；所述誘導片與固定片平行緊靠，誘導片頂部設有誘導片凸起，固定片頂部設有固定片凸起；在溶液槽內設有凹形固定塊，固定片固定于凹形固定塊的凹槽內；儲存在儲液箱中的紡絲溶液通過供液管與計量泵連通，計量泵再通過供液管與溶液槽相通并通過計量泵對溶液槽供液，確保溶液槽中的液面在電紡過程中保持不變；所述收集裝置設在溶液槽正上方，用于收集形成的纖維，收集裝置與高壓電源輸出端電性連接，紡絲溶液通過設在溶液槽底部的導電條接地。
[0007]所述誘導片和固定片可采用長條形銅薄片，所述誘導片和固定片可采用多組，一般可采用4組。
[0008]所述誘導片凸起和固定片凸起的形狀可為三角形，誘導片凸起和固定片凸起的間距可為I?5cm。
[0009]所述收集裝置可采用用旋轉收集板，所述收集裝置具有高度調節(jié)組件，可以調整與紡絲溶液的距離以改變紡絲距離。
[0010]所述溶液槽可由絕緣材料制成，以避免干擾電場。[0011 ] 所述振動發(fā)生裝置可采用激振器或機械振動發(fā)生器，其振動頻率在I?500kHz連續(xù)可調，振幅范圍為0.01?50mm。
[0012]所述供液系統(tǒng)，實現對溶液槽供液，確保在電紡過程中液面不變，供液系統(tǒng)中最好設有計量泵或紡絲泵。
[0013]所述凹形固定塊可設有左凹形固定塊和右凹形固定塊，左凹形固定塊和右凹形固定塊分別設于溶液槽內左右兩側，當左凹形固定塊和右凹形固定塊在溶液槽中的高度一致時，誘導片、固定片上的凸起對溶液表面的誘導效果一致，其制備的纖維氈纖維直徑均一。
[0014]本發(fā)明的誘導片與固定片平行緊靠，誘導片通過振動傳導系統(tǒng)與振動發(fā)生裝置傳動連接，固定片設在溶液槽中的凹形固定塊；振動發(fā)生裝置使誘導片產生橫向振動；供液系統(tǒng)與溶液槽連通，對溶液槽連續(xù)供液；收集裝置設在溶液槽正上方，用于收集纖維；高壓電源與收集裝置或紡絲溶液電性連接，產生強電場。
[0015]誘導片在振動發(fā)生裝置的作用下不斷橫向振動，而固定片固定在溶液槽不動。誘導片與固定片兩者的凸點相遇時，將誘導溶液克服自身表面張力形成射流。不同形狀的誘導凸點，其誘導效果不同，誘導片、固定片上的凸點的間距范圍為I?5cm。為提高紡絲效率，本發(fā)明最好是多組誘導片和固定片陣列在溶液槽內，并處于溶液槽相同的高度，且誘導片與固定片的形狀(包括凸點形狀)最好相同。誘導片位于紡絲溶液中的部分最好要小，避免對溶液造成不必要的擾動。
[0016]所述凹形固定塊，在溶液槽內左右設有兩個，當兩個凹形固定塊在溶液槽中的高度一致時，誘導片、固定片上的凸起對溶液表面的誘導效果一致，其制備的纖維氈纖維直徑均一；調節(jié)絲桿，改變其中一個凹形固定塊在溶液槽中的相對高度，進而改變誘導片、固定片與溶液液面的斜度時，因為每個誘導凸點與紡絲溶液的接觸情況有差異，所以每個誘導凸點上形成的纖維直徑不一致，故采用此方案可以一次性制備纖維直徑分布范圍較大的纖維氈。
[0017]本發(fā)明產生電場有兩種方式:紡絲溶液接地，收集裝置與高壓電源輸出端電性連接；或者紡絲溶液與高壓電源輸出端電性連接，收集裝置接地。
[0018]本發(fā)明采用橫向振動的誘導片，誘導片與固定片的凸點相遇，使溶液表面產生波動，隨后克服溶液自身的表面張力形成高速射流，并在高壓電場、重力等作用下被拉伸細化，形成納米纖維氈。本發(fā)明可以有效解決靜電紡絲技術中纖維制造產量低、噴絲頭容易堵塞、啟動電壓高等問題。
[0019]本發(fā)明采用的靜電紡絲法是一種制備納米纖維的重要方法，其工藝原理可歸納為:置于靜電場中的聚合物液滴會克服表面張力，在溶液表面產生射流，射流受到靜電場力、粘滯阻力、表面張力等作用不斷被拉伸細化，最終落在收集裝置上獲得納米纖維氈。
[0020]本發(fā)明具有以下技術效果:
[0021]本發(fā)明設有周期性橫向往返振動的誘導片，誘導片與固定片兩者的凸點相遇時，使溶液槽內的溶液表面產生波動，隨后溶液克服自身的表面張力，在高壓電場、重力等作用力的共同作用下形成納米纖維氈。本發(fā)明通過改變誘導片橫向的振動頻率和振幅，達到最佳的誘導效果，還能改變誘導片、固定片與液面的接觸角度，得到直徑分布范圍較大的纖維氈?？刂萍徑z距離、電場強度、溶液槽供液速度等電紡工藝參數，進一步提高靜電紡絲的效率和纖維品質?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例1的結構示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明實施例1的誘導片、固定片在溶液中的位置示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明實施例2的誘導片、固定片在溶液中的位置示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下實施例將結合附圖進一步闡述本發(fā)明。實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0026]實施例1:
[0027]采用本實施例的技術方案，可以制備纖維直徑均一的纖維氈。
[0028]如圖1和2所示，本發(fā)明實施例1設有紡絲箱1、振動發(fā)生裝置3、振動傳導系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、收集裝置、高壓電源9、誘導片13和固定片18。所述紡絲箱I內分隔為振動傳導室2和溶液槽7兩個槽體，振動傳導室2用于避免振動傳導塊6在工作時對溶液產生攪動干擾；所述振動傳導系統(tǒng)設在振動傳導室2內，振動傳導系統(tǒng)設有振動輸出軸4、連接座5、振動傳導塊6 ;所述供液系統(tǒng)設有儲液箱10和計量泵11 ;所述振動輸出軸4通過連接座5與紡絲箱I固定，振動輸出軸4的軸端與振動傳導塊6 —端連接,振動傳導塊6的另一端面與誘導片13鉸接；供液系統(tǒng)與溶液槽7連通，對溶液槽7連續(xù)供液；振動發(fā)生裝置3通過振動傳導系統(tǒng)傳導給誘導片13，使誘導片13產生橫向振動；所述誘導片13與固定片18平行緊靠，誘導片13頂部設有誘導片凸起16，固定片18頂部設有固定片凸起17 ;在溶液槽7內設有凹形固定塊15,固定片18固定于凹形固定塊15的凹槽內；儲存在儲液箱10中的紡絲溶液通過供液管12與計量泵11連通，計量泵11再通過供液管12與溶液槽7相通并通過計量泵11對溶液槽7供液，確保溶液槽7中的液面在電紡過程中保持不變；所述收集裝置設在溶液槽7正上方，用于收集形成的纖維，收集裝置與高壓電源9輸出端電性連接，紡絲溶液通過設在溶液槽7底部的導電條14接地。
[0029]所述誘導片13和固定片18采用長條形銅薄片，所述誘導片13和固定片18采用4組。
[0030]所述誘導片凸起16和固定片凸起17的形狀為三角形，誘導片凸起16和固定片凸起17的間距為I?5cm。
[0031]所述收集裝置采用旋轉收集板8，所述收集裝置具有高度調節(jié)組件，可以調整與紡絲溶液的距離以改變紡絲距離。
[0032]所述溶液槽可由絕緣材料制成，以避免干擾電場。
[0033]所述振動發(fā)生裝置可采用激振器或機械振動發(fā)生器，其振動頻率在I?500kHz連續(xù)可調，振幅范圍為0.01?50mm。
[0034]所述供液系統(tǒng)，實現對溶液槽供液，確保在電紡過程中液面不變，供液系統(tǒng)中最好設有計量泵或紡絲泵。
[0035]電紡過程中，位于誘導片13、固定片18上端的誘導片凸起16和固定片凸起17高于溶面，以達到有效的誘導作用。啟動振動發(fā)生裝置3，產生的振動通過振動傳導系統(tǒng)傳導給誘導片13，使誘導片13產生橫向振動。當誘導片凸起16、固定片凸起17相遇時，就能激發(fā)溶液產生射流。設定振動發(fā)生裝置3的振動頻率和振幅，可以改變誘導片13的振動效果。
[0036]本實施例中，制備纖維氈的方法包括以下步驟:
[0037]I)將配制好的紡絲溶液存入儲液箱10 ；
[0038]2)設定計量泵11的供液速度，溶液注入溶液槽7，當溶液達到誘導片凸起16、固定片凸起17時，暫停供液；
[0039]3)設定振動發(fā)生裝置3的振動頻率和振幅；
[0040]4)設定旋轉收集板8與紡絲溶液的相對距離；
[0041]5)設定高壓電源9的輸出電壓，紡絲溶液的液面和旋轉收集板8之間產生電場，此時紡絲溶液在誘導片13、固定片18的誘導作用下形成射流，并在旋轉收集板8上形成納米纖維氈；
[0042]6)再次設定計量泵11的供液速度，使計量泵11對溶液槽7的供給速度與電紡噴射所消耗原液的速度保持一致，不斷補充溶液保持其液面不變，確保紡絲噴射過程的穩(wěn)定性。
[0043]實施例2:
[0044]采用本實施例的技術方案，可以制備纖維直徑分布范圍較大的纖維氈。
[0045]如圖3所示，一個誘導組合中，每個誘導片凸起16、固定片凸起17與紡絲溶液的接觸情況均有差異，導致各個凸點的誘導效果都不一樣，采用旋轉收集板8可以一次性收集到纖維直徑分布范圍較大的纖維氈。
[0046]在制備纖維氈之前，調節(jié)右邊的凹形固定塊15 (右凹形固定塊)的高度，使誘導片
13、固定片18與紡絲溶液成一定的接觸角度，其余的制備步驟見實施例1。
[0047]所述凹形固定塊設有左凹形固定塊和右凹形固定塊，左凹形固定塊和右凹形固定塊分別設于溶液槽內左右兩側，當左凹形固定塊和右凹形固定塊在溶液槽中的高度一致時，誘導片、固定片上的凸起對溶液表面的誘導效果一致，其制備的纖維氈纖維直徑均一；調節(jié)絲桿19，改變左凹形固定塊或右凹形固定塊在溶液槽中的相對高度，進而改變誘導片、固定片與溶液液面的斜度時，因為每個誘導凸點與紡絲溶液的接觸情況有差異，所以每個誘導凸點上形成的纖維直徑不一致，故采用此方案可以一次性制備纖維直徑分布范圍較大的纖維氈。
【權利要求】
1.一種纖維氈制備裝置，其特征在于設有紡絲箱、振動發(fā)生裝置、振動傳導系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、收集裝置、高壓電源、誘導片和固定片； 所述紡絲箱內分隔為振動傳導室和溶液槽兩個槽體，所述振動傳導系統(tǒng)設在振動傳導室內，振動傳導系統(tǒng)設有振動輸出軸、連接座、振動傳導塊；所述供液系統(tǒng)設有儲液箱和計量泵；所述振動輸出軸通過連接座與紡絲箱固定，振動輸出軸的軸端與振動傳導塊一端連接，振動傳導塊的另一端面與誘導片鉸接；供液系統(tǒng)與溶液槽連通，對溶液槽連續(xù)供液；振動發(fā)生裝置通過振動傳導系統(tǒng)傳導給誘導片，使誘導片產生橫向振動；所述誘導片與固定片平行緊靠，誘導片頂部設有誘導片凸起，固定片頂部設有固定片凸起；在溶液槽內設有凹形固定塊，固定片固定于凹形固定塊的凹槽內；儲存在儲液箱中的紡絲溶液通過供液管與計量泵連通，計量泵再通過供液管與溶液槽相通并通過計量泵對溶液槽供液，確保溶液槽中的液面在電紡過程中保持不變；所述收集裝置設在溶液槽正上方，用于收集形成的纖維，收集裝置與高壓電源輸出端電性連接，紡絲溶液通過設在溶液槽底部的導電條接地。
2.如權利要求1所述一種纖維氈制備裝置，其特征在于所述誘導片和固定片采用長條形銅薄片。
3.如權利要求1所述一種纖維氈制備裝置，其特征在于所述誘導片和固定片采用多組。
4.如權利要求3所述一種纖維氈制備裝置，其特征在于所述誘導片和固定片采用4組。
5.如權利要求1所述一種纖維氈制備裝置，其特征在于所述誘導片凸起和固定片凸起的形狀為三角形。
6.如權利要求1或5所述一種纖維氈制備裝置，其特征在于所述誘導片凸起和固定片凸起的間距可為I?5cm。
7.如權利要求1所述一種纖維氈制備裝置，其特征在于所述收集裝置采用用旋轉收集板。
8.如權利要求1所述一種纖維氈制備裝置，其特征在于所述振動發(fā)生裝置采用激振器或機械振動發(fā)生器。
9.如權利要求1或8所述一種纖維氈制備裝置，其特征在于所述振動發(fā)生裝置的振動頻率在I?500kHz連續(xù)可調，振幅范圍為0.01?50mm。
10.如權利要求1所述一種纖維氈制備裝置，其特征在于所述凹形固定塊設有左凹形固定塊和右凹形固定塊，左凹形固定塊和右凹形固定塊分別設于溶液槽內左右兩側。
【文檔編號】D01D13/02GK103757719SQ201410048359
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月12日 優(yōu)先權日:2014年2月12日
【發(fā)明者】鄭高峰, 王偉, 莊明鳳, 王士虎, 黃偉偉, 孫道恒 申請人:廈門大學