一种静电纺丝设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种新的螺旋叶片纳米纤维发生器和包含该螺旋叶片纳米纤维发生器的静电螺旋纺丝装置，用于将粘性液体，如聚合物溶液，溶胶凝胶，颗粒悬浮物或熔融体，高效率加工成纳米纤维或纳米纤维网状结构。螺旋叶片纳米纤维发生器包括螺旋叶片和轴，螺旋叶片与轴连接。静电螺旋纺丝装置包含下列部分：螺旋叶片纳米纤维发生器；与螺旋叶片纳米纤维发生器相隔一定距离的对电极纳米纤维收集器；装储用于纺丝的粘性液体的液体容器；和高电压发生装置，高压电极的电极分别连接于螺旋叶片纳米纤维发生器和对电极纳米纤维收集器。与传统的有针静电纺丝技术相比，该技术适用于大规模生产纳米纤维，而且生产的纤维更细更均匀。本发明提高生产效率3-5倍。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种静电纳米纤维发生器的重要部件，具体涉及一种静电纺丝设备。 一种静电纺丝设备
【背景技术】
[0002] 为了提高纺丝效率，最近无针静电纺丝纳米纤维生产技术开始出现。
[0003] 它的产量是针纺设备效率的几十倍到上百倍，其纺丝质量也有很大的提高。尽管 如此，其生产效率和目前生产微米纤维的熔喷技术相比还有一定的差距，还有进一步提高 效率降低成本的空间。
[0004] 因此本发明为了解决上述问题，使生产过程更加高效、环保和安全。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提供一种静电纺丝设备，可以应用在无针静电纳米纤维发生 装置上，将螺旋叶片内部和空心轴内部的空气通过各自的喷气孔向设定的方向喷气，喷出 的气流加速将螺旋叶片尖端产生纳米纤维带向静电纺丝设备收集器，从而进一步提高纺丝 效率降低生产成本，使该设备更适合规模化工业生产。
[0006] 本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：
[0007] -种静电纺丝设备，其特征在于，包括：气源、电场、供液装置、收集装置和空心纺 丝螺杆，所述气源与空心纺丝螺杆连接，所述空心纺丝螺杆下方或两旁设有供液装置，其 中，所述空心纺丝螺杆由空心轴和螺旋叶片组成，所述空心轴采用金属制成中空的筒状结 构，所述空心轴外设置螺旋叶片，所述空心轴靠近螺旋叶片根部的位置设置喷气孔。
[0008] 所述空心纺丝螺杆与电场连接，所述电场与收集装置连接。
[0009] 其中，所述空心轴的直径为5?50mm，其内设置中心轴。
[0010] 其中，所述螺旋叶片为变径和等径螺旋叶片组成，其螺距1〇?60mm，所述螺旋叶 片的厚度为1?3. 5mm。 toon] 其中，所述螺旋叶片为空心的，所述空心轴与螺旋叶片的内部相连通，所述螺旋叶 片上顶端和两侧也设有喷气孔。
[0012] 其中，所述空心轴靠近螺旋叶片根部的位置设有喷气孔。
[0013] 其中，所述喷气孔的直径为0. 1?3mm ;所述喷气孔与螺旋叶片根部之间的距离为 0. 5?15mm ;所述喷气孔轴心与螺旋叶片的径向的夹角为2?80°。
[0014] 其中，所述气源与空心轴管路连接，所述气源的气体通过空心轴、螺旋叶片根部的 喷气孔朝设定的角度向外喷气，喷气的角度与螺旋叶片之间的夹角角度为2?80°。
[0015] 其中，所述空心轴内设置管芯，所述管芯的截面为半圆形或者弧形结构。
[0016] 进一步，所述管芯包括空心的管芯上部，和实心的管芯下部，所述管芯上部靠近空 心轴的轴心的位置设置，所述管芯下部靠近空心轴的内壁的位置设置。
[0017] 其中，所述螺旋叶片是空心的，与空心轴管路连接，所述气源内的气体通过空心 轴、螺旋叶片内部，从螺旋叶片顶端和两侧的喷气孔喷出，所述喷气孔设置为圆形、方形、三 角形以及长方形，所述圆形的直径为0. 1?3mm。
[0018] 本发明的有益效果：
[0019] 1、本发明的螺旋叶片为等径和变径螺旋叶片组成，中心轴为金属空心管状结构。 A，在空心轴靠近螺旋叶片的根部设置喷气孔。B，螺旋叶片为空心的，螺旋叶片顶端和两侧 设有喷气孔。气体通过A/B两种方式向设定的角度喷出，加速将螺旋叶片尖端产生纳米纤 维带向静电纺丝设备收集器，以上两种方法均能将现有的螺旋式静电纺丝设备效率再提高 3-5 倍。
[0020] 2、空心轴中设有半圆管芯，他是由一个封闭的半圆组成。在半圆内部分上下两部 分上半部分为空芯，下半部分为实芯，实芯部分是保证这个半圆的曲线部分在空芯轴转动 时始终朝向下方，这样能够使得气体在上半圆空心轴时能通过喷气孔朝外喷，在下半圆时 气体被半圆管芯阻挡而大大减少喷气压力和喷气量，避免影响供液槽向螺旋叶供液。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的简单结构示意图。
[0022] 图2A为空心纺丝螺杆的轴向结构示意图。
[0023] 图2B为空心纺丝螺杆的径向结构示意图。
[0024] 图3A为一种实施例管芯的径向局部放大图。
[0025] 图3B为另一种实施例管芯的径向局部放大图。
[0026] 附图标记：
[0027] 气源1100、电场1200、供液装置100、高压电源200、收集装置300、零电位接地 400、空心纺丝螺杆500、空心轴510、喷气孔511、螺旋叶片520、中心轴530、管芯540、管芯 上部541、管芯下部542。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合具体实施例，对本发明作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发 明而非用于限定本发明的范围。
[0029] 实施例1
[0030] 如图1所示，一种静电纺丝设备，包括：气源1100、电场1200、供液装置100、高压 电源200、收集装置300、零电位接地400和空心纺丝螺杆500。
[0031] 气源1100与空心纺丝螺杆500连接。气源1100,是一种压缩空气通过半空心轴 510的上半圆的空芯部分从喷气孔中511喷出，沿着螺旋叶片520根部顺着螺旋叶片520的 变径曲面，加速将螺旋叶片520尖端产生纳米纤维带向静电纺丝设备。
[0032] 高压电源200与供液装置100连接，零电位接地400与收集装置300连接，供液装 置100与收集装置300之间为电场1200，形成了高压电源200在下方，零电位接地400在上 方的位置。
[0033] 空心纺丝螺杆500下方或两旁设有供液装置100,供液装置100为槽型结构。空心 纺丝螺杆500与电场1200连接，电场1200还与收集装置300连接。
[0034] 如图2A和图2B所示，空心纺丝螺杆500由空心轴510和螺旋叶片520组成，空 心轴510为一根中空的空芯轴，空心轴510采用金属制成中空的管状结构，其直径在5? 50mm〇
[0035] 空心轴510外设置螺旋叶片520,螺旋叶片520固定在空心轴510上，并随着该空 心轴510转动而转动。空心轴510靠近螺旋叶片520根部的位置设置喷气孔511。
[0036] 如图2A和图2B所示，该空心轴510沿着螺旋叶片520根部，顺着螺旋叶片520变 径曲面有一排喷气孔511。喷气孔511与喷气孔511之间的距离为1?50mm。喷气孔511 与螺旋叶片520根部之间的距离为0. 5?15mm之间。喷气孔511轴心与螺旋叶片520的 径向的夹角为2?80°。
[0037] 螺旋叶片520由等径和变径螺旋叶片组成，其螺距5?45mm，螺旋叶片520的厚度 为 L 5 ?3. 5mm η
[0038] 空心轴510与螺旋叶片520的内部相连通，螺旋叶片为空心的，520上也设有喷气 孔511。喷气孔511设置为圆形，圆形的直径为0.1?3mm。螺旋叶片520是空心的，与空 心轴510管路连接，气源1100内的气体通过空心轴510、螺旋叶片520内部，从螺旋叶片520 顶端和两侧的喷气孔511喷出。
[0039] 喷气孔511的直径为0. 5?1. 5mm ;喷气孔511与螺旋叶片520根部之间的距离 为0. 5?15mm之间；喷气孔511轴心与螺旋叶片520的径向的夹角为2?80°。
[0040] 气源1100与空心轴510管路连接，气源1100内的气体通过空心轴510由喷气孔 511朝外喷气，由于喷气孔的设置，使得喷气气流的角度与螺旋叶片520之间的夹角角度为 2 ?80°。
[0041] 带由喷气孔511的空心轴510,作为螺旋叶片520的轴，也可以在空心轴510内设 置半圆管芯540。
[0042] 如图3A所示，管芯540的截面为半圆形结构。空心轴510内设置中心轴530。
[0043] 螺旋叶片520由等径和变径螺旋叶片组成，其螺距为5?45mm，螺旋叶片520的厚 度为 1.5 ?3. 5mm。图 2A 中，R1 为 2-80°。
[0044] 空心轴510与螺旋叶片520的空心内部相连通，螺旋叶片520上也设有喷气孔 511。
[0045] 空心轴510中的半圆管芯540,是由一个封闭的半圆组成。管芯540包括空心的管 芯上部541，和实心的管芯下部542。
[0046] 管芯上部541靠近空心轴510的轴心的位置设置，管芯下部542靠近空心轴510 的内壁的位置设置。实心部分是保证这个半圆的曲线部分在空心轴510转动时始终朝向下 方，这样能够使得气体在上半圆空心轴510时能通过喷气孔511朝外喷，在下半圆时气体被 半圆管芯540阻挡而大大减少喷气压力和喷气量，避免影响供液装置100向螺旋叶片520 供液。
[0047] 空心轴510加入了管芯540后，气源1100由外部进到空心轴510的上半部分即空 心部分，并通过空心轴510上的喷气孔511或通过空心螺旋叶片520的喷气孔511向上方 向喷出，加速将螺旋叶片尖端产生纳米纤维带向静电纺丝设备收集器，使纺丝效率在现有 基础上再提高3-5倍。
[0048] 实施例2
[0049] 如图3B所示，管芯540的截面为优弧结构。空心轴510内通气部分为劣弧结构。
[0050] 空心轴510内不设置中心轴530,在空心轴510嵌入式连接。喷气孔511方形。其 余同实施例1。
[0051] 在另外实施例中，也可以螺旋叶片520不设置喷气孔511。喷气孔511三角形或长 方形。其余同实施例1。以上对本发明的【具体实施方式】进行了说明，但本发明并不以此为 限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以有各种变化。
【权利要求】
1. 一种静电纺丝设备，其特征在于，包括：气源（1100)、电场（1200)、供液装置（100)、 收集装置（300)和空心纺丝螺杆（500)， 所述气源（1100)与空心纺丝螺杆（500)连接， 所述空心纺丝螺杆（500)下方或两旁设有供液装置（100)， 其中，所述空心纺丝螺杆（500)由空心轴（510)和螺旋叶片（520)组成，所述空心轴 (510)采用金属制成中空的筒状结构，所述空心轴（510)外设置螺旋叶片（520)，所述空心 轴（510)靠近螺旋叶片（520)根部的位置设置喷气孔（511)。
2. 根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于：所述空心轴（510)的直径为5? 50mm，其内设置中心轴（530)。
3. 根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于：所述螺旋叶片（520)为变径和 等径螺旋叶片组成，其螺距10?60mm，所述螺旋叶片（520)的厚度为1?3. 5mm。
4. 根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于：所述螺旋叶片（520)为空心的， 所述空心轴（510)与螺旋叶片（520)的内部相连通，所述螺旋叶片（520)顶端和两侧设有 喷气孔（511)。
5. 根据权利要求1或4所述的静电纺丝设备，其特征在于：所述喷气孔（511)是圆的、 方的、三角的多边形的以及细长方形的，直径为〇. 1?3mm ;所述喷气孔（511)与螺旋叶片 (520)根部之间的距离为0. 5?15mm ;所述喷气孔（511)轴心与螺旋叶片（520)的径向的 夹角为2?80°。
6. 根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于：所述气源（1100)与空心轴 (510) 管路连接，所述气源（1100)内的气体通过空心轴（510)、螺旋叶片根部的喷气孔 (511) 朝设定的角度向外喷气，喷气的角度与螺旋叶片（520)之间的夹角角度为2?80°。
7. 根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于：所述空心轴（510)内设置管芯 (540)，所述管芯（540)的截面为半圆形或者弧形结构。
8. 根据权利要求7所述的静电纺丝设备，其特征在于：所述管芯（540)包括空心的管 芯上部（541)，和实心的管芯下部（542)，所述管芯上部（541)靠近空心轴（510)的轴心的 位置设置，所述管芯下部（542)靠近空心轴（510)的内壁下侧的位置设置。
9. 根据权利要求1所述的静电纺丝设备，其特征在于：所述螺旋叶片（520)是空心的， 与空心轴（510)管路连接，所述气源（1100)内的气体通过空心轴（510)、螺旋叶片（520)内 部，从螺旋叶片（520)顶端和两侧的喷气孔（511)喷出，所述喷气孔（511)设置为圆形、方 形、三角形以及长方形，所述圆形的直径为〇. 1?3mm。
【文档编号】D01D13/00GK104099679SQ201410364083
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】赵曙光 申请人:上海云同纳米科技中心(普通合伙)