一种具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，用于静电纺丝技术领域，包括高压供电装置、纺丝电极和接收电极，纺丝电极呈等节距的圆柱螺旋线状，纺丝电极通过与其轴线重合的转轴安装于转轴座上，纺丝电极具有锐利的外缘轮廓，高压供电装置可在纺丝电极和接收电极间形成产生射流所需的电场。本发明的纺丝电极锐利的外缘轮廓形成尖端结构，在尖端处具有电荷聚集效应，能够促进诱导纺丝，降低纺丝电压，解决无针静电纺丝技术中存在的纺丝电压较高的问题并进一步提高纤维的生产质量及产量；电极尖端结构的大小以及轴向间距均匀，电场分布均匀，可以均匀产生射流，可以沉积均匀的纳米纤维；该装置结构简单，加工容易，便于工业化应用。
【专利说明】
一种具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置
技术领域
[0001]本发明用于静电纺丝技术领域，特别是涉及一种具有尖端结构的螺旋状静电纺丝
目.0
【背景技术】
[0002]静电纺丝技术是一种利用静电场力生产纳米纤维的技术，其原理是:在高压静电场中，带电聚合物溶液在电场力的作用下形成泰勒锥，当电场力足够大，使得带电液滴克服自身表面张力形成带电射流，最后在收集机构上沉积固化成纳米纤维结构。
[0003]传统的针头式静电纺丝装置容易出现的喷头阻塞、难清理，阵列喷头在纺丝过程中容易出现“边缘效应”现象等缺点都影响了纤维质量，纺丝效率及产量较低。相比于喷头式静电纺，无针式静电纺具有产量高，纺丝设备简单，生产成本较低等特点，但无针静电纺丝仍存在纺丝电压过高，能耗大，纺丝区域电场分布不均等问题。
[0004]专利CN200980144715.1提出的一种纺丝电极为螺旋线结构的无针静电纺丝技术，相对于纺丝电极为辊轴结构的无针静电纺丝技术，其能有效的降低纺丝电压，减少能耗，提高纤维生产效率，而螺旋线结构电极纺丝区域上的电场分布较辊轴结构的更为均匀，从而提高了纤维的成形质量。专利CN204779952 U及CN104032383 A提出了一种螺旋状纺丝电极，该电极所具有的尖端或类尖端结构，在尖端处具有电荷聚集效应，能够促进诱导纺丝，降低纺丝电压，提高产量，但其辊轴状结构又在一定程度上提高了纺丝电压，造成不必要的能耗。
【发明内容】
[0005]针对现有技术出现的产量较低，纺丝电压过高，能耗大，纺丝区域电场分布不均匀，纤维成形质量较差等问题，本发明为纳米纤维的批量制造提供了一种具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，有效的解决了上述存在的问题，提高了利用聚合物溶液制造纳米纤维的效率和稳定性。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，包括高压供电装置、纺丝电极和接收电极，所述纺丝电极呈等节距的圆柱螺旋线状，纺丝电极通过与其轴线重合的转轴安装于转轴座上，所述纺丝电极具有锐利的外缘轮廓，高压供电装置与纺丝电极和接收电极导电连接并可在纺丝电极和接收电极间形成产生射流所需的电场。
[0007]进一步作为本发明技术方案的改进，所述纺丝电极的下方设有液槽，纺丝电极绕转轴旋转时，纺丝电极的底部可浸没于液槽内的纺丝溶液中。
[0008]进一步作为本发明技术方案的改进，所述高压供电装置的一极通过电缆线与接收电极连接起来，另一极通过电缆线与设置在液槽上的高压接头连接起来。
[0009]进一步作为本发明技术方案的改进，还包括液栗和液箱，所述液槽上设有进液口，通过进液管将液箱、液栗、进液口依次连接起来，液栗能够为纺丝过程提供稳定持续的供液。
[0010]进一步作为本发明技术方案的改进，所述液槽上设有出液口，出液口与液箱通过出液管连接。
[0011]进一步作为本发明技术方案的改进，所述转轴分为分别与纺丝电极的两端连接的两段，液槽的两侧均设有转轴座，转轴通过轴承安装于转轴座上。
[0012]进一步作为本发明技术方案的改进，所述转轴沿轴线贯穿纺丝电极，液槽的两侧均设有转轴座，转轴的两端通过轴承安装于转轴座上。
[0013]进一步作为本发明技术方案的改进，所述纺丝电极的外缘轮廓截面呈三角形或抛物线形或单支双曲线形或曳物线形。
[0014]进一步作为本发明技术方案的改进，还包括可驱动转轴转动的电机，电机固定在电机座上，电机的输出端与转轴间设有传动机构。
[0015]进一步作为本发明技术方案的改进，所述传动机构包括同步带与同步轮，或者链轮与链条，或者绝缘联轴器。
[0016]本发明的有益效果:
1、本发明所设计的纺丝电极锐利的外缘轮廓形成尖端结构，在尖端处具有电荷聚集效应，能够促进诱导纺丝，降低纺丝电压，解决无针静电纺丝技术中存在的纺丝电压较高的问题并进一步提高纤维的生产质量及产量；
2、本发明电极尖端结构的大小以及轴向间距均匀，电场分布均匀，可以均匀产生射流，可以沉积均匀的纳米纤维；
3、不存在传统的针头式静电纺丝装置容易出现的喷头阻塞、难清理，阵列喷头在纺丝过程中容易出现“边缘效应”现象等缺点；
4、该装置结构简单，加工容易，便于工业化应用。
【附图说明】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明转轴分为两段的纺丝电极结构示意图；
图3是本发明转轴贯穿式的纺丝电极结构示意图；
图4是本发明外缘轮廓呈三角形的纺丝电极截面示意图；
图5是本发明外缘轮廓呈曳物线形的纺丝电极截面示意图；
图6是本发明外缘轮廓呈抛物线形或单支双曲线形的纺丝电极截面示意图。
【具体实施方式】
[0018]参照图1至图6，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本发明各元件的结构特点，而如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，是以图1所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限于此。
[0019]本发明提供了一种具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，参照图1，包括高压供电装置1、纺丝电极2和接收电极3，纺丝电极2为导电材质，是纳米纤维的发射器，所述纺丝电极2呈等节距的圆柱螺旋线状，等节距的纺丝电极2上电场分布均匀，可以沉积均匀的纳米纤维;纺丝电极2通过与其轴线重合的转轴5安装于转轴座51上，所述纺丝电极2具有锐利的外缘轮廓，锐利的外缘轮廓使得纺丝所需电压低，能耗小，纤维的质量较好，产量更高;参照图4-图6，所述纺丝电极的外缘轮廓截面呈三角形或抛物线形或单支双曲线形或曳物线形，但不限于上述三种类型。接收电极3为导电材质，用来接收从纺丝电极2上喷射出来的纳米纤维，接收电极3设置在纺丝电极2的下方。所述纺丝电极2的下方设有液槽6，纺丝电极绕转轴5旋转时，纺丝电极2的底部可浸没于液槽6内的纺丝溶液中。所述高压供电装置I采用高压静电发生器，高压静电发生器的一极通过电缆线11与接收电极3连接起来，另一极通过电缆线11与设置在液槽6上的高压接头61连接起来。高压供电装置I可在纺丝电极2和接收电极3间形成产生射流所需的电场。
[0020]为了实现纺丝电极2的纺丝溶液的持续供应，还包括液栗62和液箱63，所述液槽6上设有进液口 64，通过进液管65将液箱63、液栗62、进液口 64依次连接起来，液栗62能够为纺丝过程提供稳定持续的供液。液栗62能够为纺丝过程提供稳定持续的供液。所述液槽6上设有出液口 66，出液口 66与液箱63通过出液管67连接，从而可以实现循环供液，保证纺丝溶液性质的稳定性。本发明通过纺丝电极2的旋转将溶液涂覆在纺丝区域上，覆液方式简单可靠。此外，该纺丝装置具有的循环供液系统，能够实现供液的持续及稳定，解决了纺丝溶液前后性质变化的问题。
[0021]作为本发明优选的实施例，参照图2，所述转轴5分为分别与纺丝电极2的两端连接的两段，转轴5与纺丝电极2可通过焊接的方式实现固定，液槽6的两侧均设有转轴座51，转轴5通过轴承52安装于转轴座51上。
[0022]作为本发明另一优选的实施例，参照图3，所述转轴5沿轴线贯穿纺丝电极2，转轴5与纺丝电极2可通过焊接的方式实现固定，液槽6的两侧均设有转轴座51，转轴5的两端通过轴承52安装于转轴座51上。
[0023]本发明还包括可驱动转轴5转动的电机7，电机7固定在电机座71上，电机7的输出端与转轴5间设有传动机构。所述传动机构包括同步带与同步轮，或者链轮与链条，或者绝缘联轴器等多种形式。
[0024]工作时，纺丝电极2有一部分浸没在液槽6的纺丝溶液中，当高压静电发生器启动时，纺丝电极2通过纺丝溶液与高压接头61与高压静电发生器的一极导通，并在纺丝电极2与接收电极3之间产生高压就静电场。纺丝电极2在传动机构带动下作旋转运动，当纺丝电极2附着有纺丝溶液的区域运动至螺旋环顶部位置时，在电场力的作用下形成泰勒锥，当电场力增大到一定程度时，形成带电射流，最终沉积在接收电极3上。由于纺丝电极2上的尖端结构具有尖端电荷聚集效应，更容易产生电荷聚集，因而该结构的纺丝电极所需要的纺丝电压较低，能耗较低。此外，尖齿的大小和分布位置均匀，因此电场分布均匀，所产生射流也比较均匀，因此可以收集到均匀的纳米纤维。
[0025]当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，其特征在于:包括高压供电装置、纺丝电极和接收电极，所述纺丝电极呈等节距的圆柱螺旋线状，纺丝电极通过与其轴线重合的转轴安装于转轴座上，所述纺丝电极具有锐利的外缘轮廓，高压供电装置与纺丝电极和接收电极导电连接并可在纺丝电极和接收电极间形成产生射流所需的电场。2.根据权利要求1所述的具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，其特征在于:所述纺丝电极的下方设有液槽，纺丝电极绕转轴旋转时，纺丝电极的底部可浸没于液槽内的纺丝溶液中。3.根据权利要求2所述的具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，其特征在于:所述高压供电装置的一极通过电缆线与接收电极连接起来，另一极通过电缆线与设置在液槽上的高压接头连接起来。4.根据权利要求2所述的具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，其特征在于:还包括液栗和液箱，所述液槽上设有进液口，通过进液管将液箱、液栗、进液口依次连接起来，液栗能够为纺丝过程提供稳定持续的供液。5.根据权利要求4所述的具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，其特征在于:所述液槽上设有出液口，出液口与液箱通过出液管连接。6.根据权利要求2所述的具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，其特征在于:所述转轴分为分别与纺丝电极的两端连接的两段，液槽的两侧均设有转轴座，转轴通过轴承安装于转轴座上。7.根据权利要求2所述的具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，其特征在于:所述转轴沿轴线贯穿纺丝电极，液槽的两侧均设有转轴座，转轴的两端通过轴承安装于转轴座上。8.根据权利要求1所述的具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，其特征在于:所述纺丝电极的外缘轮廓截面呈三角形或抛物线形或单支双曲线形或曳物线形。9.根据权利要求1所述的具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，其特征在于:还包括可驱动转轴转动的电机，电机固定在电机座上，电机的输出端与转轴间设有传动机构。10.根据权利要求9所述的具有尖端结构的螺旋状静电纺丝装置，其特征在于:所述传动机构包括同步带与同步轮，或者链轮与链条，或者绝缘联轴器。
【文档编号】D01D5/00GK105970311SQ201610466249
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】黄泽峰, 朱自明, 陈新度, 王晗, 夏远祥, 温尊伟, 梅晨, 江传玉, 王新力
【申请人】佛山轻子精密测控技术有限公司