無針頭式靜電紡絲裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高壓靜電紡絲領域，特別是一種用于連續高效生產納米纖維的無針頭式靜電紡絲裝置。
【背景技術】
[0002]目前，靜電紡絲技術是制備納米纖維的主流技術。早在1934年Anton Fomhals就在專利中公開了單針頭的高壓靜電場紡絲裝置。但這種單針頭紡絲裝置效率極低，制備納米纖維的產能只有0.0Of0.01g/h。為了提高紡絲效率，后繼者開發了多針頭式靜電紡絲裝置，如專利 200910031948.2,200610157106.8、W02005073441A1 所公開，通常是將數十甚至數百個單個的針頭組合到一起進行靜電紡絲。多針頭靜電紡絲裝置的紡絲效率可提高到
0.fl.0g/h。但由于針頭易發生堵塞，清洗維護工作非常繁瑣，所以也沒有很好地解決產業化問題。近些年，相繼有人提出無針頭靜電紡絲技術，采用金屬滾筒、金屬球、金屬圓盤、螺旋線圈等結構的噴絲頭，用以作為生成泰勒錐并引發靜電紡絲過程的噴絲裝置。尤其以捷克ELMARC0公司開發研制的“納米蜘蛛” W02012/139533 Al技術最為便捷高效。其使用固定的金屬線型電極作為噴絲裝置，金屬線型電極穿過涂液裝置上的小孔，涂液裝置通過其機械結構實現往復運動，并將聚合物溶液涂抹至金屬線型電極上，金屬線型電極上的聚合物溶液在靜電場的作用下形成自由分布的泰勒錐并發生噴絲現象。其紡絲寬度可達1.5米，紡絲效率可達到f5g/min。但是，由于其設備結構原因，只能對聚合物溶液進行靜電紡絲。其使用的聚合物溶液質量濃度通常為l(T20%wt，在靜電紡絲過程中會有大量的溶劑揮發，形成大量的對人體及環境有害的有機廢氣。

【發明內容】

[0003]為了克服現有技術針頭式靜電紡絲裝置針頭易堵塞、清洗困難的不足，以及金屬線型電極噴絲裝置不能對聚合物溶液進行靜電紡絲的不足，本發明提供一種無針頭式靜電紡絲裝置，它不僅拆卸方便、便于清洗、克服針頭式紡絲頭易堵塞、清洗困難的缺點，而且可以實現針對聚合物熔融體的靜電紡絲，克服金屬線型電極只能對聚合物溶液進行靜電紡絲、紡絲過程有大量溶劑揮發形成對人體有害污染環境的有機廢氣的不足。
[0004]本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是:
無針頭式靜電紡絲裝置的第一種方案，是由噴絲頭、接收電極、高壓電源、用于儲存聚合物溶液的溶液罐、廢液槽、基材及其卷繞系統等組成。
[0005]a.噴絲頭、位于噴絲頭正上方的接收電極分別通過高壓電纜與高壓電源的正、負極連接。
[0006]b.用于儲存聚合物溶液的溶液罐通過供液泵、供液單向閥、供液管路與噴絲頭連接，構成供液回路。
[0007]c.位于噴絲頭底部、收集溢出聚合物溶液的廢液槽，通過廢液泵、廢液單向閥、廢液管路與廢液罐連接，構成廢液回收回路。
[0008]d.基材通過由放卷輥、收卷輥、導向輥構成的卷繞系統，水平穿過噴絲頭與接收電極之間，并可連續運行。
[0009]其噴絲頭采用狹縫型噴絲頭；由左半片噴絲頭、右半片噴絲頭緊密貼合，并通過螺紋聯接件緊固一體構成。左、右兩半片噴絲頭為頂部呈由外側向內傾斜的尖銳錐形且齊平的金屬板狀構件，二者對接后在狹縫型噴絲頭頂端構成狹長開口，在狹長開口下面構成狹縫型噴絲頭內部的空腔；空腔包括上部的狹縫、中部的液體流道及其均流柵、底部的儲液腔；儲液腔與狹縫型噴絲頭底部的進液孔聯通。
[0010]或者，狹縫型噴絲頭由左、右兩片噴絲頭構件與夾在左、右兩片噴絲頭構件之間的柵板夾片緊密貼合，并通過螺紋聯接件緊固一體構成。柵板夾片上有均流柵的柵條。左、右兩片噴絲頭構件與柵板夾片三者構成狹縫型噴絲頭的狹長開口和內部的空腔；狹長開口也可由左、右兩片噴絲頭構件對接構成。
[0011]無針頭式靜電紡絲裝置的另一種方案，是由噴絲頭、接收電極、高壓電源、用于儲存聚合物熔融體的儲液罐、廢液槽、基材及其卷繞系統，以及加熱裝置及其電加熱控制裝置等組成。
[0012]a.噴絲頭通過接地線與大地相連；噴絲頭、位于噴絲頭正上方的接收電極分別通過高壓電纜與高壓電源的正、負極相連接。
[0013]b.用于儲存聚合物熔融體的儲液罐，其頂部通過壓縮空氣管道與壓縮空氣源相連接；儲液罐底部的出口通過供液管路與噴絲頭連接，構成聚合物熔融體的供液回路。
[0014]c.儲液罐配置有儲液罐加熱裝置；供液管配置有供液管加熱裝置。
[0015]d.位于噴絲頭底部、用于收集溢出的聚合物熔融體的廢液槽，與儲液罐之間通過廢液泵、廢液回收管相連，構成廢液回收回路。
[0016]e.噴絲頭和廢液槽配置有噴絲頭及廢液槽加熱裝置，該加熱裝置與廢液管加熱裝置、儲液罐加熱裝置、供液管加熱裝置，共同與電加熱控制裝置相連接，構成加熱系統。
[0017]f.基材通過由放卷棍、收卷棍、導向棍構成的卷繞系統,水平穿過噴絲頭與接收電極之間，并可連續運行。
[0018]其噴絲頭同樣是采用狹縫型噴絲頭；狹縫型噴絲頭的構成與“無針頭式靜電紡絲裝置的第一種方案”的完全相同，在此不再重復。
[0019]本發明的有益效果是:
①相對于單針頭或多針頭式靜電紡絲裝置而言，狹縫型噴絲頭紡絲便于拆卸、清洗方便、紡絲效率高、結構簡單。并且避免多針頭體系各針頭間相互干擾的問題，大大提高紡絲效率。
[0020]②相對于金屬線型電極靜電紡絲裝置而言，狹縫型噴絲頭不僅可以對聚合物溶液進行靜電紡絲，而且可以實現對聚合物的熔融體進行靜電紡絲。并且，使得整個靜電紡絲過程可以實現連續不間斷的運行。克服了金屬線型電極只能對聚合物溶液進行靜電紡絲，以及聚合物溶液靜電紡絲存在的不足:紡絲過程有大量溶劑揮發，形成大量對人體有害污染環境的有機廢氣。
【附圖說明】
[0021]圖1:本發明用于聚合物溶液的靜電紡絲裝置的構成示意圖。
[0022]圖2:本發明用于聚合物熔融體的靜電紡絲裝置的構成示意圖。
[0023]圖3、4:狹縫型噴絲頭一種結構示意圖的軸側圖、軸測爆炸視圖。
[0024]圖5?7:狹縫型噴絲頭一種結構示意圖的主視、俯視、側視圖。
[0025]圖8?10:圖5的A-A剖視圖、圖6的K局放視圖、圖13的L局放視圖。
[0026]圖11?13:圖7的B-B剖視圖、圖8的C-C剖視圖、圖5的D向視圖。
[0027]圖14?16:狹縫型噴絲頭另一種結構示意圖的軸測爆炸視圖及主、側視圖。
[0028]圖17?19:狹縫型噴絲頭另一種結構示意圖的E-E、F-F、G_G剖視圖。
[0029]圖20:狹縫型噴絲頭第三種結構的示意圖爆炸3D視圖。
[0030]圖21、22:狹縫型噴絲頭第三種結構示意圖的主視、側視圖。
[0031]圖23?25:狹縫型噴絲頭第三種結構示意圖H-H、1_1、J-J剖視圖。
[0032]圖26:狹縫型噴絲頭第三種結構的柵板夾片的結構示意圖。
[0033]圖27、28:狹縫型噴絲頭第四種結構左、右兩片噴絲頭構件的結構示意圖。
[0034]圖29:狹縫型噴絲頭第四種結構的內嵌柵板夾片的結構示意圖。
[0035]圖30:保溫式噴絲頭與廢液槽加熱裝置的結構示意圖軸測爆炸視圖。
[0036]圖中:1_狹縫型噴絲頭或簡稱噴絲頭、2-接收電極、3-高壓電源GYDY、4_溶液罐、5-廢液罐、6-廢液槽、7-基材、8-紡絲箱、9-儲液罐、11-高壓電源正極、21-負極高壓電纜、41-供液泵GYB、氣動隔膜泵、42-供液單向閥、43-供液管路、51-廢液泵FYB、氣動隔膜泵、52-廢液單向閥、53-廢液管路、71放卷輥、72-收卷輥、73-導向輥、90-電加熱控制裝置JRKZ、91-儲液罐加熱裝置、92-壓縮空氣管道、93-下出口、94-供液管、9