一种自动静电纺丝装置

1.一种自动静电纺丝装置，包括纺丝针头(1)、纺丝液供给装置(2)、纤维收集装置、高压发生器装置(3)、空气泵(4)，所述纺丝针头(1)与高压发生器装置(3)相连接，所述高压发生器装置(3)为静电发生装置，其特征在于：所述纺丝液供给装置(2)的顶端设有溶液注入口和与溶液注入口相配合的密封盖(5)，所述纺丝液供给装置侧壁设有空气注入口(6)，所述空气注入口(6)设有与空气泵(4)相连接的软管(7)，所述纺丝液供给装置(2)上连接有横动机构，所述横动机构与计算机控制装置(8)相连接，所述纤维收集装置设有收集机构和升降机构，所述收集机构设有收集电机(9)、连续接收网(10)、接受电极(11)、传动辊(12)，所述收集电机(9)的输入端与计算机控制装置(8)相连接，输出端与传动辊(12)一端上设有的传动轮(24)相连，所述连续接收网(10)与两个传动辊(12)呈链连接，且一面置于接受电极(11)上方；所述升降机构设有升降电机(13)、齿轮(14)和升降台(15)，所述升降电机(13)的输入端与计算机控制装置(8)相连接，输出端与齿轮(14)相连，所述齿轮(14)与升降台(15)通过齿条(16)相连接。
2.根据权利要求1所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于：所述横动机构包括连接杆(17)、丝杆(18)、减速器(20)、横动电机(21)，所述连接杆(17)一端设有与纺丝液供给装置(2)相连接的固定环(22)，另一端设有与丝杆(18)相配合的移动块(23)，所述丝杆(18)与收集机构的传动辊(12)轴向平行固定，所述丝杆(18)两端设有可调式行程限位开关(19)，所述横动电机(21)的输出端通过减速器(20)与丝杆(18)相连接，所述横动电机(21)的输入端与计算机控制装置(8)相连接。
3.根据权利要求1或2所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于：所述纺丝针头(1)及纺丝液供给装置(2)的横动速度与纤维收集装置的收集速度相配合，且两运动方向呈90°垂直状。
4.根据权利要求1所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于：所述连续接收网(10)的运动状态为连续运动状。
5.根据权利要求1所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于：所述收集电机(9)、升降电机(13)为双向控制电机。
6.根据权利要求2所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于：所述横动电机(21)为双向控制电机。
7.根据权利要求1所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于：所述软管(7)为橡胶或PVC塑胶材料制成。
8.根据权利要求1所述一种自动静电纺丝装置，其特征在于：所述接受电极(11)为金属网或金属片。

一种自动静电纺丝装置\n技术领域：\n[0001] 本发明涉及一种静电纺丝装置，特别是一种自动静电纺丝装置。\n背景技术：\n[0002] 静电纺丝技术始于20世纪30年代，是一种直接生产纳米纤维常用的方法。该方法工艺流程短，操作简单，其产品多用于高效的过滤材料、生物医学材料、化学传感器等高科技领域。近年来，为了提高静电纺丝的生产效率，人们在纺丝装置上作了较多的研究。共轴复合连续纳/微米纤维的多喷头静电纺丝装置，在多喷头静电纺丝系统中，周边喷头喷射出的纳米纤维因受到相邻喷头喷射的带有同种电荷的纳米纤维的静电排斥，导致周边喷头喷出的纳米纤维飞散，并影响溶剂的挥发，因此目前多喷针头静电纺丝装置喷针头排列都较稀疏，一般两相邻喷针头相距10-20厘米，大大制约了产量的提高而且工艺复杂，难以控制；用于生产高效连续式静电纺纳米纤维非织造布的装置，采用溅射方式或供液方式，通过将聚合物溶液从均匀分配器上滴落在金属滚筒上，金属滚筒带有高压正电，并以一定的速度旋转，纺丝溶液在静电力、重力，以及离心力的综合作用下在金属滚筒表面产生Taylor锥，从而进行纺丝。但实验发现，溅射式溶液供给方式会出现溶液滴落在金属滚筒时发生溶液飞溅现象，特别在溶液粘度较小的情况下液滴会直接飞溅到纤维接收网，不仅影响生产的进行，还会影响纤维非织造布的质量。另外，溅射式供给装置难以控制溶液在金属滚筒表面的分布，会造成溶液分布不均匀，从而产生Taylor锥的分布，最终使得沉积在纤维接收网上的纤维分布不均匀，且宽度、厚度、长度均不可调节。\n发明内容：\n[0003] 本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种利用静电力连续、均匀纺丝成布的装置，也可以是根据需要调节非织造布的宽度、厚度，且长度可以设定，在纺丝时可以添加聚合物溶液的自动静电纺丝装置，节约时间，提高了生产效率。\n[0004] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：\n[0005] 一种自动静电纺丝装置，包括纺丝针头、纺丝液供给装置、纤维收集装置、高压发生器装置、空气泵，其纺丝针头与高压发生器装置相联接，而高压发生器为静电发生装置，纺丝液供给装置的顶端设有溶液注入口和与溶液注入口相配合的密封盖，纺丝液供给装置侧壁设有空气注入口，且空气注入口设有与空气泵相连接的绝缘软管，该软管为橡胶或PVC塑胶等绝缘材料制成。该纺丝液供给装置上连接有横动机构，而横动机构又与计算机控制装置相连接，该横动机构包括连接杆、丝杆、减速器、横动电机，在连接杆一端设有与纺丝液供给装置相连接的固定环，另一端设有与丝杆相配合的移动块，丝杆与收集机构的传动辊轴向平行固定，且两端设有可调式行程限位开关，而横动电机的输出端通过减速器与丝杆相连接，输入端与计算机控制装置相连接，在纤维收集装置上设有收集机构和升降机构，而收集机构设有收集电机、连续接收网、接受电极、传动辊，其收集电机的输入端与计算机控制装置相连接，输出端与传动辊一端上设有的传动轮相连，连续接收网与两传动辊呈链连接，一面置于接受电极上方，且其运动状态为可连续运动状，该接受电极为金属网、金属片或其它导电材料制成。在升降机构上设有升降电机、齿轮和升降台，其升降电机的输入端与计算机控制装置相连接，输出端与齿轮相连，该齿轮与升降台通过齿条相配合连接。该自动静电纺丝装置，是通过计算机控制装置控制升降电机、收集电机、横动电机，利用升降电机带动齿轮传动从而来调节升降台的高度，使接受电极与纺丝针头之间的距离满足纺制一定细度的丝的需要，通过调节横动机构的横动速度与纤维收集装置的收集速度，从而设定其厚度。在纺丝时，纺丝针头横向向前运动时，横动电机正转，当纺丝针头与丝杆一端的可调式行程限位开关相碰触，就会使横动电机停止正转并开始反转，带动移动块做反向运动，从而使纺丝针头横向向后运动，同时触发原本静止的收集电机转动，从而使连续接受网向前运动一定的距离；当纺丝针头横向向后运动，碰触到丝杆另一端的可调式行程限位开关时，就会使横向电机停止反转并开始正转，带动移动块做正向运动，同时又触发静止的收集电机转动，从而使连续接受网再向前运动一定的距离，通过可调式行程限位开关的控制，使纺丝针头及纺丝液供给装置的横动速度与纤维收集装置的收集速度相配合，且两运动方向为\n90°垂直状。通过这样的反复运动，既可以纺成连续、均匀的非织造布，又可达到计算机控制装置设定的非织造布的宽度；用计量推进器来控制纺丝时空气泵的平均进给量，通过空气泵将溶液推进纺丝针头，再通过高压发生器使纺丝针头带电，从而使聚合物溶液带电，在静电力的作用下加速运动，从而实现自动静电纺丝，并可以在纺丝时通过纺丝液供给装置的顶端小孔添加聚合物溶液。\n[0006] 本发明所述的收集电机、升降电机、横动电机均为双向控制电机，其转动方向可根据需要控制设定。\n[0007] 本发明的优点为：可以根据需要调节非织造布的宽度、厚度，且长度也可以自由设定，通过其横向速度与收集速度相配合，可以使非织造布连续、均匀的形成，并通过装有的自动化控制，纺丝更方便，且大大减少了人力资源，节约时间，提高了生产效率。\n附图说明：\n[0008] 图1为本发明的结构示意图；\n[0009] 图中标号：1-纺丝针头、2-纺丝液供给装置、3-高压发生器装置、4-空气泵、5-溶液注入盖、6-空气注入口、7-软管、8-计算机控制装置、9-收集电机、10-连续接受网、\n11-接受电极、12-传动辊、13-升降电机、14-齿轮、15-升降台、16-齿条、17-连接杆、18-丝杆、19-可调式行程限位开关、20-减速器、21-横动电机、22-固定环、23-移动块、24-传动轮。\n具体实施方式：\n[0010] 如图1所示：一种自动静电纺纱装置，包括纺丝针头1、纺丝液供给装置2、纤维收集装置、高压发生器装置3、空气泵4，其纺丝针头1与高压发生器装置3相联接，而高压发生器装置3为静电发生装置，纺丝液供给装置2的顶端设有溶液注入口和与溶液注入口相配合的密封盖5，纺丝液供给装置2侧壁设有空气注入口6，且空气注入口6设有与空气泵\n4相连接的绝缘软管7，该软管为橡胶或PVC塑胶等绝缘材料制成。在纺丝液供给装置2上连接有横动机构，而横动机构又与计算机控制装置8相连接，该横动机构包括连接杆17、丝杆18、减速器20、横动电机21，在连接杆17一端设有与纺丝液供给装置2相连接的固定环\n22，另一端设有与丝杆18相配合的移动块23，丝杆18与收集机构的传动辊12轴向平行固定，且两端设有可调式行程限位开关19，而横动电机21的输出端通过减速器20与丝杆18相连接，输入端与计算机控制装置8相连接，在纤维收集装置上设有收集机构和升降机构，而收集机构设有收集电机9、连续接收网10、接受电极11、传动辊12，其收集电机9的输入端与计算机控制装置8相连接，输出端与传动辊12一端上设有的传动轮24相连，连续接收网10与两传动辊12呈链连接，一面置于接受电极11上方，且其运动状态为连续运动状，该接受电极11为金属网、金属片或其它导电材料制成。在升降机构上设有升降电机13、齿轮\n14和升降台15，其升降电机13的输入端与计算机控制装置8相连接，输出端与齿轮14相连，该齿轮14与升降台15通过齿条16相配合连接。在纺丝时，纺丝针头1横向向前运动时，横动电机21正转，当纺丝针头1与丝杆18一端的可调式行程限位开关19相碰触，就会使横动电机21停止正转并开始反转，带动移动块23做反向运动，从而使纺丝针头1横向向后运动，同时触发原本静止的收集电机9转动，从而使连续接受网10向前运动一定的距离；\n当纺丝针头1横向向后运动，碰触到丝杆18另一端的可调式行程限位开关19时，就会使横向电机21停止反转并开始正转，带动移动块23做正向运动，同时又触发静止的收集电机9转动，从而使连续接受网10再向前运动一定的距离，通过可调式行程限位开关19的控制，使纺丝针头1及纺丝液供给装置2的横动速度与纤维收集装置的收集速度相配合，且两运动方向为90°垂直状。将高压发生器装置3连接到纺丝针头1上，使纺丝针头1带电，用计量推进器来控制纺丝时空气泵4的平均进给量，通过空气泵5将聚合物溶液推进纺丝针头1，在静电力的作用下加速运动，从而实现自动静电纺丝，并可以在纺丝时通过纺丝针头及纺丝液供给装置的顶端小孔添加聚合物溶液。通过纺丝针头1与可调式行程限位开关19的的反复运动，可以织造连续、均匀的非织造布。本发明所述的收集电机9、升降电机13、横动电机21均为双向控制电机，其转动方向可根据需要控制设定。\n[0011] 实施例一、纺制超细锦纶非织造布：选用型号为0.8mm的纺丝针头1，选用浓度为\n16％甲酸溶剂作为聚合物溶液，为了控制其成布细度，可通过调节升降台的高度，使接受电极与纺丝针头1之间的距离控制在15cm，通过调节横动机构的横动速度与纤维收集装置的收集速度，来设定其成布厚度，再使用空气泵4来挤压聚合物溶液，通过高压静电装置3向纺丝针头1上输出50kv的电压，从纺丝针头1中流出的纺丝液喷射流，在静电力的作用下加速运动并分裂成纤维丝，由计算机控制装置8控制纺丝针头1及纺丝液供给装置2上横动机构的横向摆动，并利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的碰触来调节非织造布的宽度，以及利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的连续、反复的碰触来触动纤维收集装置的连续转动，从而达到纺制纤维平均直径为357nm，长为30cm、宽为15cm要求的非织造布。\n[0012] 实施例二、纺制晴纶非织造布：选用型号为0.8mm的纺丝针头1，选用浓度为15％的DMF溶剂作为聚合物溶液，为了控制其成布细度，可通过调节升降台的高度，使接受电极与纺丝针头1之间的距离控制在25cm，通过调节横动机构的横动速度与纤维收集装置的收集速度，来设定其成布厚度，再使用空气泵4来挤压聚合物溶液，通过高压静电装置3向纺丝针头1上输出50kv的电压，从纺丝针头1中流出的纺丝液喷射流，在静电力的作用下加速运动并分裂而形成纤维丝，由计算机控制装置8控制纺丝针头1及纺丝液供给装置2上横动机构的横向摆动，并利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的碰触来调节非织造布的宽度，以及利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的连续、反复的碰触来触动纤维收集装置的连续转动，从而达到织造纤维平均直径为660nm，长为30cm、宽为25cm要求的非织造布。\n[0013] 实施例三、纺制醋酸纤维非织造布：选用型号为0.8mm的纺丝针头1，选用丙酮溶剂作为聚合物溶液，为了控制其成布细度，可通过调节升降台的高度，使接受电极与纺丝针头1之间的距离控制在20cm，通过调节横动机构的横动速度与纤维收集装置的收集速度，来设定其厚度，再使用空气泵4来挤压聚合物溶液，通过高压静电装置3向纺丝针头1上输出45kv的电压，从纺丝针头1中流出的纺丝液喷射流，在静电力的作用下加速运动并分裂而形成纤维丝，由计算机控制装置8控制纺丝针头及纺丝液供给装置2上横动机构的横向摆动，并利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的碰触来调节非织造布的宽度，以及利用纺丝针头1与可调式行程限位开关19的连续、反复的碰触来触动纤维收集装置的连续转动，从而达到织造纤维平均直径为6.3um，长为25cm、宽为20cm要求的非织造布。