一种双面静电纺丝设备的制作方法

2021-01-21 01:01:03|

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本实用新型涉及静电纺丝设备技术领域，具体涉及一种双面静电纺丝设备。

背景技术：

随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便、高效制备超细纤维的新型加工技术，其纺丝产品可应用于生物医学、过滤及防护、催化、能源、光电食品工程、航空航天材料等领域，发挥巨大作用。静电纺丝是一种简便易行的新型组织工程多孔支架制备方法，电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能，由于具有与天然细胞外基质相近的纳米级结构，电纺支架能够仿生细胞外基质的结构特点，使之有望成为理想的组织工程支架。其中，电纺定向纳米纤维因能很好的引导细胞尤其是神经细胞的神经突触生长及分化，因此受到许多研究者的青睐。在静电纺丝的过程中，在喷头(阳极)施加一定的电压，喷头和接收面之间形成一个静电场，处于电场中的小液滴或熔体小液滴表面富集大量的电荷，若液滴表面的电荷斥力大于或等于其表面张力时，液滴表面产生微小的“射流”，“射流”在电场力的作用下被拉伸，溶剂迅速挥发，发生固化沉积在接收面上，即形成了纳米纤维。

目前大多数静电纺丝设备只能进行单面的纺丝，这种设备纺织的纺丝不仅降低了接收基底的利用率，而且丝的品质不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种双面静电纺丝设备来解决上述难题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种双面静电纺丝设备，包括：

机架，被横梁分为上层与下层；

放卷机，固定于所述机架下层的侧壁，所述放卷机上卷绕有接收基底；

第一静电纺丝装置，固定于所述机架下层的底部，所述接收基底在行走过程中经过所述第一静电纺丝装置的上方；

转向辊组，所述机架上设有转向辊组，所述接收基底在所述转向辊组的导向下由所述机架的下层导入所述机架的上层；

静电消除装置，在所述转向辊组中还设有静电消除装置，所述静电消除装置固定设置于所述机架的外侧壁处；

第二静电纺丝装置，固定于所述机架上层的底部，所述接收基底在行走过程中经过所述第二静电纺丝装置的上方；

贴合装置，所述机架的上层内还设置有贴合装置，所述贴合装置位于所述第二静电纺丝装置的下游，且所述接收基底经过所述贴合装置；

收卷机，固定于所述机架上层的侧壁，所述收卷机用于卷绕贴合后的接收基底。

作为本实用新型的一种改进，所述转向辊组由下层转向辊和上层导向辊构成；

所述下层转向辊固定设置于所述机架的外壁，所述下层转向辊将所述接收基底的行走方向转为朝上；

所述上层导向辊固定设置于所述机架的外壁，所述上层导向辊位于所述下层转向辊的上方，所述上层导向辊将所述接收基底的行走方向转为水平朝向所述机架的上层。

作为本实用新型的一种改进，所述上层导向辊的一侧还设置有辅助微调辊，所述辅助微调辊与卷绕在所述上层导向辊的接收基底相接触。

作为本实用新型的一种改进，所述放卷机、收卷机均通过连接臂固定设置在所述机架的侧壁上，所述连接臂呈z形结构，其一端固定于所述机架的侧壁，另一端与所述放卷机、收卷机转动连接。

作为本实用新型的一种改进，所述第一静电纺丝装置、第二静电纺丝装置的结构相同，包括：

下外筒，呈t形筒状结构，其内部设有塞腔，所述塞腔的下端口呈喇叭状；

气动塞，所述塞腔内滑动设置有气动塞,所述气动塞的塞体部分完全置于所述塞腔中，所述气动塞的下端连接有气动泵；

上外筒，呈t形筒状结构，且与所述下外筒相对而设，所述上外筒内部设有融腔；

静电喷头，所述融腔内容纳有静电喷头，所述静电喷头与所述上外筒之间通过螺钉固定连接，所述静电喷头内部还设置有加热棒，所述加热棒与外界电源连接；

静电接收体，所述静电喷头的正上方还设置有静电接收体，所述静电喷头与所述静电接受体之间形成的空间为纺丝作业区域，所述静电接收体外接静电发生器。

作为本实用新型的一种改进，所述静电喷头呈球形体，所述静电接收体呈球面形，且所述静电喷头的球心与所述静电接收体的球心重合。

作为本实用新型的一种改进，所述静电喷头分为两部分，分别为下分流部和上喷射部，所述下分流部的上端嵌合在所述上喷射部的下端。

作为本实用新型的一种改进，所述下分流部、上喷射部分别通过各自的螺钉固接在所述上外筒的内壁。

作为本实用新型的一种改进，所述第一静电纺丝装置、第二静电纺丝装置为螺旋式纺丝头结构，包括：

驱动组件，与转动轴通过一传动结构连接，所述转动轴与所述传动结构通过绝缘材料连接；

高压供电系统，与所述纺丝头连接，用于在纺丝头处加载高压；

设置于所述纺丝头的下部或两侧的溶液槽，所述的溶液槽设置有自动补液系统；

收丝装置，为可导电材料，接地或负压，设置于所述纺丝头上部；

螺旋式纺丝头，包括转动轴和设置于所述转动轴上的螺旋叶片及置于螺旋叶片顶端与转动轴平行的导电金属丝；

所述螺旋叶片的相邻叶片间距为30mm至100mm，每个叶片外径为30mm至100mm，每个叶片的边缘厚度为0.01mm至1mm；

所述的导电金属丝直径为0.01mm至1mm，至少一根。

作为本实用新型的一种改进，所述第一静电纺丝装置、第二静电纺丝装置为线性式纺丝头结构，所述线性式纺丝头包括：

搅轴，包括转动轴、设置于所述转动轴上的至少两个固定装置，所述的两个固定装置之间连接有导电金属丝；

所述的导电金属丝包括至少三根，呈直线型或波浪线型，均匀呈圆周分布于所述固定装置之上；

所述的导电金属丝的直径设置为0.05mm至0.8mm；

所述的固定装置包括至少两个第一固定装置，包含一个第二固定装置，所述的两个第一固定装置分别位于所述搅轴的两侧，所述的第二固定装置位于所述两个第一固定装置的中间位置；

所述的第一固定装置和第二固定装置为圆形、正方形、长方形、三角形、棱形以及椭圆形中的任意一种形状。

作为本实用新型的一种改进，所述第一静电纺丝装置、第二静电纺丝装置为圆环式纺丝头结构，所述圆环式纺丝头包括：

转动轴和均匀设置于所述转动轴上的多个圆环型叶片以及平行于所述转动轴位于所述圆环型叶片外径的导电金属丝；

所述相邻两片的圆环型叶片间距为20mm至100mm，每个叶片外径为30mm至100mm，每个叶片的边缘厚度为0.01mm至1mm；

所述导电金属丝直径为0.01mm至1.0mm，包括至少3组，均匀分布于所述圆环型叶片外径。

作为本实用新型的一种改进，还包括自动纠偏装置，所述自动纠偏装置共设置有两个，分别设置于所述放卷机的出线处、收卷机的入线处。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型纺丝产品的示意图；

图3为本实用新型第一静电纺丝装置、第二静电纺丝装置的结构示意图；

图4为本实用新型连接臂的结构示意图；

图5为本实用新型另一个实施例中第一静电纺丝装置、第二静电纺丝装置的结构示意图；

图6为图5的实施例中螺旋式纺丝头的结构示意图；

图7为本实用新型另一个实施例中第一静电纺丝装置、第二静电纺丝装置的结构示意图；

图8为本实用新型另一个实施例中第一静电纺丝装置、第二静电纺丝装置的结构示意图；

图9为图8实施例中圆环式纺丝头的结构示意图。

图中各构件为：

10-机架，11-横梁，

20-放卷机，

30-接收基底，31-第一纺丝层，32-第二纺丝层，

40-第一静电纺丝装置，

50-转向辊组，51-下层转向辊，52-上层导向辊，53-辅助微调辊，

60-第二静电纺丝装置，

70-贴合装置，

80-收卷机，

90-连接臂，

101-下外筒，102-塞腔，103-气动塞，104-气动泵，105-上外筒，106-融腔，107-静电喷头，1071-下分流部，1072-上喷射部，108-加热棒，109-静电接收体，110-静电发生器；

200-静电消除装置，

300-驱动组件，301-转动轴，302-传动结构，303-高压供电系统，304-螺旋叶片，305-导电金属丝，306-溶液槽，307-收丝装置，308-自动补液系统；

400-搅轴，401-固定装置，4011-第一固定装置，4022-第二固定装置；

500-圆环型叶片；

600-自动纠偏装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，一种双面静电纺丝设备，其特征在于，包括：

机架10，被横梁11分为上层与下层；

放卷机20，固定于所述机架10下层的侧壁，所述放卷机20上卷绕有接收基底30；

第一静电纺丝装置40，固定于所述机架10下层的底部，所述接收基底30在行走过程中经过所述第一静电纺丝装置40的上方；

转向辊组50，所述机架10上设有转向辊组50，所述接收基底30在所述转向辊组50的导向下由所述机架10的下层导入所述机架10的上层；

静电消除装置200，在所述转向辊组50中还设有静电消除装置200，所述静电消除装置200固定设置于所述机架10的外侧壁处；

第二静电纺丝装置60，固定于所述机架10上层的底部，所述接收基底30在行走过程中经过所述第二静电纺丝装置60的上方；

贴合装置70，所述机架10的上层内还设置有贴合装置70，所述贴合装置70位于所述第二静电纺丝装置60的下游，且所述接收基底30经过所述贴合装置70；

收卷机80，固定于所述机架10上层的侧壁，所述收卷机80用于卷绕贴合后的接收基底30。

上述技术方案的工作原理：本实用新型提供的纺丝设备在对接收基底30的双面进行纺丝时，放卷机20将呈卷状的接收基底30，在接收基底30的展开过程中，第一静电纺丝装置40放置在机架10的下层，对接收基底30的下表面进行纺丝，待下层的纺丝纺织完毕后，再经转向辊组50转向，翻转接收基底30，使其上表面转到下方，由第二静电纺丝装置60对接收基底30的另一面纺丝，待接收基底30的两面均纺丝完毕后，再由贴合装置70对其进行加热、密实贴合为一体，最终收卷机80将两面均纺丝完成的接收基底30卷绕成卷。

上述技术方案的有益效果：本实用新型提供的设备可以连续生产静电纺丝纤维无纺布，接收基底重复利用，设备效率高，操作简单，降低成本。

作为本实用新型的实施例，所述转向辊组50由下层转向辊51和上层导向辊52构成；

所述下层转向辊51固定设置于所述机架10的外壁，所述下层转向辊51将所述接收基底30的行走方向转为朝上；

所述上层导向辊52固定设置于所述机架10的外壁，所述上层导向辊52位于所述下层转向辊51的上方，所述上层导向辊52将所述接收基底30的行走方向转为水平朝向所述机架10的上层。

所述上层导向辊52的一侧还设置有辅助微调辊53，所述辅助微调辊53与卷绕在所述上层导向辊52的接收基底30相接触。

上述技术方案的工作原理及有益效果：转向辊组50的作用是使接收基底30的行走方向进行转向，使接收基底30翻转，将其未被纺丝的一面朝下，使其能够由第二静电纺丝装置60纺丝。

作为本实用新型的实施例，所述放卷机20、收卷机80均通过连接臂90固定设置在所述机架10的侧壁上，所述连接臂90呈z形结构，其一端固定于所述机架10的侧壁，另一端与所述放卷机20、收卷机80转动连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果：z形结构的连接臂90可以确保放卷机20、收卷机80在放卷、收卷时能够稳定设置在机架10上。

作为本实用新型的实施例，所述第一静电纺丝装置40、第二静电纺丝装置60的结构相同，包括：

下外筒101，呈t形筒状结构，其内部设有塞腔102，所述塞腔102的下端口呈喇叭状；

气动塞103，所述塞腔102内滑动设置有气动塞103,所述气动塞103的塞体部分完全置于所述塞腔102中，所述气动塞103的下端连接有气动泵104；

上外筒105，呈t形筒状结构，且与所述下外筒101相对而设，所述上外筒105内部设有融腔106；

静电喷头107，所述融腔106内容纳有静电喷头107，所述静电喷头107与所述上外筒105之间通过螺钉固定连接，所述静电喷头107内部还设置有加热棒108，所述加热棒108与外界电源连接；

静电接收体109，所述静电喷头107的正上方还设置有静电接收体109，所述静电喷头107与所述静电接收体109之间形成的空间为纺丝作业区域，所述静电接收体109外接静电发生器110。

所述静电喷头107呈球形体，所述静电接收体109呈球面形，且所述静电喷头107的球心与所述静电接收体109的球心重合。

所述静电喷头107分为两部分，分别为下分流部1071和上喷射部1072，所述下分流部1071的上端嵌合在所述上喷射部1072的下端。

所述下分流部1071、上喷射部1072分别通过各自的螺钉固接在所述上外筒105的内壁。

上述技术方案的工作原理及有益效果：第一静电纺丝装置40、第二静电纺丝装置60作为纺丝设备进行纺丝。在纺丝时，纺丝用料经塞腔102进入下外筒101内，再进入上外筒105的融腔106内加热熔化，再经静电喷头107冷却为纺丝并静电纺织在接收基底30上。

作为本实用新型的实施例，参阅图5-图6，所述第一静电纺丝装置40、第二静电纺丝装置60为螺旋式纺丝头结构，包括：

纺丝头，包括转动轴301和设置于所述转动轴301上的螺旋叶片304及置于螺旋叶片304顶端与转动轴301平行的导电金属丝305；

所述螺旋叶片304的相邻叶片间距为30mm至100mm，每个叶片外径为30mm至100mm，每个叶片的边缘厚度为0.01mm至1mm；

所述的导电金属丝305直径为0.01mm至1mm，至少一根。

驱动组件300，与转动轴301通过一传动结构302连接，所述转动轴301与所述传动结构302通过绝缘材料连接；

高压供电系统303，与纺丝头连接，用于在纺丝头处加载高压；

设置于所述纺丝头的下部或两侧的溶液槽306，所述的溶液槽306设置有自动补液系统；

收丝装置307，为可导电材料，接地或负压，设置于所述纺丝头上部。

上述技术方案的工作原理及有益效果：本实用新型提供的静电纺丝系统在进行纳米级直径的聚合物纺丝过程中，具有高纺丝量、生产成本低等有点，并且该种静电纺丝系统结构简单，生产稳定不易出现损坏等情况。通过自动补液系统可对溶液槽内溶液的液位高度进行实时监测，当溶液槽内溶液的液位高度低于预设的基准液位高度后，蠕动泵开始进行工作，将盛放桶内的溶液引至溶液槽内，节省人力成本。在无针静电纳米纤维发生装置上，通过控制螺旋叶片厚度降低纺丝电压，实现螺旋叶片尖端在较低电压下产生稳定的泰勒锥，从而产生纳米纤维在电场作用下带向收集装置，从而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。

作为本实用新型的实施例，参阅图7，将上述实施例中的螺旋式纺丝头结构替换为线性式纺丝头结构，其它结构保持不变；

所述第一静电纺丝装置40、第二静电纺丝装置60为线性式纺丝头结构，所述线性式纺丝头包括：

搅轴400，包括转动轴、设置于所述转动轴上的至少两个固定装置401，所述的两个固定装置401之间连接有导电金属丝305；

所述的导电金属丝305包括至少三根，呈直线型或波浪线型，均匀呈圆周分布于所述固定装置401之上；

所述的导电金属丝305的直径设置为0.05mm至0.8mm；

所述的固定装置401包括至少两个第一固定装置4011，包含一个第二固定装置4022，所述的两个第一固定装置4011分别位于所述搅轴400的两侧，所述的第二固定装置4022位于所述两个第一固定装置4011的中间位置；

所述的第一固定装置4011和第二固定装置4022为圆形、正方形、长方形、三角形、棱形以及椭圆形中的任意一种形状。

上述技术方案的工作原理及有益效果：本实用新型提供的静电纺丝装置在进行纳米级直径的聚合物纺丝过程中，具有高纺丝量、生产成本低等优点，并且该静电纺丝系统结构简单，生产稳定不易出现损坏等情况。由于搅轴上设置有多根金属丝，每根金属丝都能够进行相应的纺丝工作，相较于传统的针管式纺丝装置生产成本更加低廉，由于其结构简单使得其工作时故障率更低。并且该圆环式静电纺丝装置具有恒温系统，且恒温系统与溶液槽底部可拆卸连接，即当溶液槽内的聚合物溶液达不到所需要的温度时，恒温系统对溶液槽进行加热处理。通过第一控制系统可达到控制电热丝有规律性的进行加热，使溶液槽内部的化合物溶液能够一直处于一个最佳纺丝温度下，使其保持稳定的粘度，使纺丝质量更高、纺丝的直径更加均匀。在无针静电纳米纤维发生装置上，通过控制钢丝直径以及固定降低纺丝电压，实现钢丝在较低电压下产生稳定的泰勒锥，从而产生纳米纤维在电场作用下带向收集装置，从而提高纺丝效率降低生产成本，使该装置更适合规模化工业生产。

作为本实用新型的实施例，参阅图8-图9，将上述实施例中的线性式纺丝头结构替换为圆环式纺丝头结构，其它结构保持不变；

所述第一静电纺丝装置40、第二静电纺丝装置60为圆环式纺丝头结构，所述圆环式纺丝头包括：

转动轴和均匀设置于所述转动轴上的多个圆环型叶片500以及平行于所述转动轴位于所述圆环型叶片500外径的导电金属丝305；

所述相邻两片的圆环型叶片500间距为20mm至100mm，每个叶片外径为30mm至100mm，每个叶片的边缘厚度为0.01mm至1mm；

所述导电金属丝305直径为0.01mm至1.0mm，包括至少3组，均匀分布于所述圆环型叶片500外径。

上述技术方案的工作原理及有益效果：本实用新型提供的静电纺丝系统在进行纳米级直径的聚合物纺丝过程中，具有高纺丝量、生产成本低等有点，并且该种静电纺丝系统结构简单，生产稳定不易出现损坏等情况。由于纺丝头上设置有多个圆形叶片，每个圆形叶片都能够进行相应的纺丝工作，相较于传统的针管式出丝装置制作成本更加低廉，由于其结构简单使得其工作时故障率更低。

作为本实用新型的实施例，还包括自动纠偏装置600，所述自动纠偏装置600共设置有两个，分别设置于所述放卷机20的出线处、收卷机80的入线处，所述自动纠偏装置600用于对纺丝进行纠偏处理。

上述技术方案的工作原理及有益效果：自动纠偏装置600的作用是对由放卷机20放出的纺丝以及收卷机80收入的纺丝进行自动纠偏处理，放置纺丝在后续工艺以及卷绕过程中发生偏移而最终影响其质量。其中自动纠偏装置600采用目前纺丝行业常见的自动纠偏架。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内中。

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