專利名稱：一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種靜電紡絲裝置，特別適合于熔體靜電紡絲的連 續(xù)化生產(chǎn)，屬于紡絲領域。
背景技術(shù)：
靜電紡絲方法己被公認為是制備納米纖維最簡單最有效的方法，目 前已有三十多種聚合物通過此方法成功制得超細纖維，最小的直徑達到 幾十納米。關于靜電紡絲的研究結(jié)果，近幾年來相關文獻都呈指數(shù)增加，
然而，靜電紡絲技術(shù)從其發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在的ioo多年歷史中，始終還停留在實
驗室的研究階段，沒有走向工業(yè)化。
阻礙靜電紡絲技術(shù)工業(yè)化步伐的主要障礙有兩個 一是靜電紡絲效 率太低。雖然關于批量生產(chǎn)的靜電紡絲裝置的專利已有不少的報道，但
這些裝置都是針對溶液靜電紡絲，而溶液靜電紡絲過程有90%的溶液都以
溶劑的形式蒸發(fā)掉，這是溶液靜電紡絲效率不高的直接原因。二是目前 關于靜電紡絲的研究大多集中在溶液靜電紡絲方面，而溶液靜電紡絲因
為要使用溶劑而出現(xiàn)一系列的問題如溶劑的回收問題；應用于生物醫(yī) 藥領域的安全問題； 一些聚合物如聚丙烯和聚乙烯，在室溫下找不到適 當?shù)娜軇┡涑扇芤?；溶劑的蒸發(fā)導致纖維表面不光滑，甚至出現(xiàn)缺陷； 昂貴溶劑的使用會增加成本；微細的噴絲孔容易堵塞，影響連續(xù)生產(chǎn)等 等。溶劑的使用是靜電紡絲技術(shù)難以工業(yè)化的根本原因。
實用新型內(nèi)容
本實用新型提出的一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置，不需 要使用溶劑進行紡絲，因而避開了使用溶劑而出現(xiàn)的問題；熔體紡絲過 程100%的熔體都轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，實現(xiàn)了零損失，大大提高了靜電紡絲的效 率，紡絲過程每個高效噴頭都能產(chǎn)生多股的熔體噴射流，從而進一步大 幅度提高了熔體靜電紡絲的效率。本實用新型解決了阻礙靜電紡絲技術(shù) 工業(yè)化的兩個主要障礙，大大促進了靜電紡絲技術(shù)工業(yè)化的步伐。
本實用新型提供了一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置，它包 括擠出量可以精密控制的精密擠出成型機、均布有多個噴絲孔的噴絲模 頭、能使噴射流分成多股的高效噴頭、具有正極輸出的高壓靜電發(fā)生器 和巻筒高度可調(diào)節(jié)的接收裝置等。精密擠出成型機與噴絲模頭采用螺栓 連接，高效噴頭與噴絲模頭采用錐面緊配合連接，接收裝置由巻筒和帶 傳動機構(gòu)等組成，接收裝置的巻筒具有升降裝置，用于其高度的調(diào)節(jié)，巻筒可以方便拆卸，當絲纏滿后易于更換巻筒。
本實用新型中的精密擠出成型機可以是單螺桿擠出機或雙螺桿擠出 機或多螺桿擠出機。
接收裝置的巻筒升降裝置可以是螺旋機構(gòu)或氣動機構(gòu)或液壓機構(gòu)。
為了避免高壓靜電對精密擠出成型機的干擾，本裝置采用倒置的電 場即，高效噴頭接地，因此所有由靜電場產(chǎn)生的多余電荷都會迅速流向 大地，保護了精密擠出成型機和噴絲模頭的所有敏感元件如傳感器等； 接收裝置的巻筒為導電材料，它通過金屬軸承與高壓靜電發(fā)生器的正極 連接，支撐巻筒的支架和帶傳動機構(gòu)所用的皮帶都為絕緣材料，帶傳動 機構(gòu)的電機與巻筒相隔一段距離，從而避免了高壓靜電場對電機的影響。
本實用新型所用到的精密擠出成型機，其擠出流量可以精密控制，
最低轉(zhuǎn)速可以控制在0.5r/min，從而保證了噴絲模頭的流量穩(wěn)定。噴絲模 頭的底板上均布有很多噴絲孔，這些噴絲孔與一般的噴絲模頭的微細孔 不一樣，其直徑可以大于2mm，因而大大減小了加工難度。噴絲孔與高 效噴頭采用錐面緊配合連接，由于高效噴頭與噴絲孔的配合面上均勻地 切去了幾個平面，熔體可以通過這些配合間隙均勻地流向高效噴頭的噴 絲錐面，在靜電場的作用下就可以形成多股的熔體噴射流。高效噴頭可 以是一個或多個，由多個高效噴頭組成的噴絲單元可以大幅度地提高靜 電紡絲的效率。
本實用新型提出的一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置，把靜 電紡絲技術(shù)與用于連續(xù)生產(chǎn)的聚合物加工設備精密擠出成型機結(jié)合在一 起，實現(xiàn)了熔體靜電紡絲技術(shù)的連續(xù)生產(chǎn)，效率得到提高，為靜電紡絲 技術(shù)工業(yè)化奠定了堅實基礎。


圖l是本實用新型一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置示意圖 圖2是本實用新型一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置噴絲模
頭與高效噴頭的組裝圖
圖3是本實用新型一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置的高效 噴頭的軸測圖
圖中1-精密擠出成型機，2-噴絲模頭，3-高效噴頭，4-高壓靜電發(fā) 生器，5-接收裝置。
具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步的詳細闡述。 本實用新型一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置包括精密擠出
成型機l、噴絲模頭2、高效噴頭3、高壓靜電發(fā)生器4、接收裝置5，如圖 l所示，精密擠出成型機1與噴絲模頭2采用螺栓連接，高效噴頭3與噴絲 模頭2采用錐面緊配合連接，見圖2，高效噴頭錐面上均勻地切去了幾個 平面，見圖3，接收裝置5包括巻筒和帶傳動機構(gòu)，巻筒可以方便拆卸， 當絲纏滿巻筒后易于更換。高效噴頭3接地，接收裝置5的巻筒為導電材 料，它的高度可以通過螺旋機構(gòu)或氣動機構(gòu)或液壓機構(gòu)調(diào)節(jié)，巻筒通過 金屬軸承與高壓靜電發(fā)生器4的正極連接，支撐巻筒的支架和帶傳動機構(gòu) 所用的皮帶都為絕緣材料，帶傳動機構(gòu)的電機與巻筒相隔一段距離，從 而避免了高壓靜電場對電機的影響。 實施例
本實施例中所用的精密擠出成型機l的螺桿直徑為cp18，最低轉(zhuǎn)速 0.5r/min;噴絲模頭2均布有64個噴絲孔，噴絲孔直徑為cp5;高效噴頭3的 噴絲錐面大端圓周直徑為cplO;高壓靜電發(fā)生器4的最大輸出電壓為 +60kv;接收裝置5的巻筒直徑為cp300，巻筒與高效噴頭之間的距離為 10cm，該距離通過螺旋機構(gòu)調(diào)節(jié)；紡絲原料為PP，熔指為1500g/10min。 紡絲步驟先把精密擠出成型機1的料筒以及噴絲模頭2加熱到預定溫度， 噴絲模頭溫度為25(TC，使PP到達噴絲模頭時完全熔融，然后打開精密擠 出成型機l的主電機和喂料電機，熔體開始往噴絲模頭2輸送，等到高效 噴頭3的噴絲錐面上均布有熔體后，再打開接收裝置5的帶傳動電機，同 時打開高壓靜電發(fā)生器4的電源，并調(diào)節(jié)電壓到熔體噴流產(chǎn)生為止，在此 實施例中輸出電壓取為50kv。當熔體噴射流產(chǎn)生后，精密擠出成型機l的 主電機和喂料電機都要適當調(diào)小， 一直到紡絲可以順利連續(xù)進行為止。 通過本實施例可以生產(chǎn)出直徑在700nm 4^im之間的超細纖維，紡絲效率 約為268g/h。
權(quán)利要求1.一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置，其特征在于，它包括精密擠出成型機、噴絲模頭、高效噴頭、靜電發(fā)生器和接收裝置，精密擠出成型機與噴絲模頭采用螺栓連接，高效噴頭接地，接收裝置的卷筒通過金屬軸承與高壓靜電發(fā)生器的正極連接，接收裝置的卷筒為導電材料，卷筒的支架為絕緣材料，卷筒的帶傳動機構(gòu)所用到的皮帶為絕緣材料，接收裝置的卷筒具有升降裝置，噴絲模頭與高效噴頭采用錐面緊配合，高效噴頭錐面上均勻地切去了幾個平面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置， 其特征在于，高效噴頭可以是一個或多個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置， 其特征在于，精密擠出成型機可以是單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機或多 螺桿擠出機。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置， 其特征在于，接收裝置的巻筒的升降裝置可以是螺旋機構(gòu)或氣動機構(gòu)或 液壓機構(gòu)。
專利摘要本實用新型一種可連續(xù)生產(chǎn)的高效熔體靜電紡絲裝置，屬于紡絲領域，它包括精密擠出成型機、噴絲模頭、高效噴頭、靜電發(fā)生器和接收裝置，精密擠出成型機與噴絲模頭采用螺栓連接，高效噴頭接地，接收裝置的卷筒通過金屬軸承與高壓靜電發(fā)生器的正極連接，接收裝置的卷筒為導電材料，卷筒的支架為絕緣材料，卷筒的帶傳動機構(gòu)所用到的皮帶為絕緣材料，接收裝置的卷筒具有升降裝置，噴絲模頭與高效噴頭采用錐面緊配合，高效噴頭錐面上均勻地切去了幾個平面。本實用新型為熔體靜電紡絲，避開了使用溶劑而出現(xiàn)的問題，通過使用高效噴絲頭使靜電紡絲的效率得到大幅度的提高。
文檔編號D01D5/00GK201358327SQ20092010582
公開日2009年12月9日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者丁玉梅, 勇 劉, 楊衛(wèi)民, 鄧榮堅 申請人:北京化工大學