一种能沿两方向串联的连续熔融离心静电纺丝生产设备的制作方法

1.本发明属于纺丝设备技术领域，特别提供一种能沿两方向串联的连续熔融离心静电纺丝生产设备。


背景技术：

2.随着科技发展，社会对纳米纤维的需求量不断提高。传统溶液静电纺丝工艺产量低，加工速度慢，而现有的熔融纺丝生产设备虽然产量大、生产速度快、生产成本低，但受到设备限制无法生产长而连续的纤维膜，只能生产直径为设备接收圈直径的环状纤维膜。另外受限于纤维飞行速度及重力对纤维飞行路径的影响，接收圈无法制作的太大，平面接收板无法收集大宽幅纤维膜，而弧形接收板则无法大规模量产平整的纤维膜，以上原因导致目前熔融离心静电纺丝生产设备虽然发挥了产量大、生产速度快、生产成本低的优点，但纤维膜本身利用率低，长度、宽幅及平整度不佳，难以通过工业设备进行大规模后加工。中国专利cn108486666a介绍了一种离心盘竖直摆放的离心纺丝机，但该设备只能接收絮状纤维，无法制备连续纤维膜。中国专利cn210945869u虽然通过摩擦力省略了加热结构，但同样无法制备连续纤维膜，更倾向于纺丝。中国专利cn105369369a、cn203295674u、cn106149073a介绍了可以连续纺丝制备纤维膜的设备，但产品本身或长度、或宽幅、或形貌受设备尺寸限制。中国专利cn201952531u介绍了一种类似串联的多层纺丝结构，但也无法制备连续纤维膜。中国专利cn105386167a、中国专利cn105350094a设备功能主要集中于纺丝而非纤维膜，其中专利cn105386167a虽然采用了类似的传送带结构，但由于所选用传送带结构不利于将纤维整体剥离成为纤维膜，且产品纤维膜厚度不均，宽幅不足，再加工难度高，且设备整体无法接电，无法用于静电纺丝制备纤维膜，需要制备超细纤维后加捻成丝后纺织纤维布。中国专利cn105568403a与本专利采用了类似的ω型轨道，但由于纤维受到重力影响，会在飞行中自然下坠，且该专利利用风力收集纤维的设计可能导致纤维从ω型轨道缺口飞出，且额外附加的风扇增加了电机工作负荷，减少了电机工作效率，增加了能耗。中国专利cn205556862u同样介绍了一种离心螺旋纺丝，但由于其只有一个进料口，在连续纺丝过程中，由于多个出料口的逐层出料且中间没有补料流程，有可能导致末端纺丝口没有足够的物料，导致出料不足或虽然有物料但在压力逐层递减后无法出丝，导致纤维膜薄厚不均。


技术实现要素：

3.针对上述缺点，本发明提供了一种能沿两方向串联的连续熔融离心静电纺丝生产设备，串联的两个方向为纤维膜前进方向及甩盘旋转轴中心线方向，可连续生产大宽幅、高平整度的纤维膜，并解决纤维膜长度、宽幅及平整度不佳的问题。
4.本发明技术方案如下：
5.一种能沿两方向串联的连续熔融离心静电纺丝生产设备，包括甩盘或串联甩盘、接收履带、导轨、控制台、测温探头、加热盘、送料管、电机。
6.甩盘或串联甩盘为纯金属制造，外接高压电源的负极或正极，其旋转中心轴平行于水平面；甩盘整体呈中空圆筒形状，筒壁上均匀分布一定数量的纺丝出口，从中将流体状物料甩出，形成纤维，甩盘上方有进料口，用于接收送料管传送进来的流体物料；甩盘下方有连接口用于连接电机或次级连接口；甩盘能沿旋转中心轴进行串联形成串联甩盘，以提高纺丝膜幅宽，具体串联数量、串联甩盘间距根据生产需求及物料性质进行调整；串联甩盘整体呈多层中空圆筒形，串联甩盘下方有连接口用于连接电机或下一个次级连接口，次级连接口从进料口中探出，用于连接前一个串联甩盘，串联方式包括焊接、螺纹、铆接等；
7.接收履带由接收杆、接收杆支架、接收杆支架滑轮和连接链条组成，制备材料均为导电金属，能外接高压电源的正极或负极；连接链条在导轨中运行，连接在一连串接收杆两端，以固定接收杆之间的距离同时传导电压；接收杆为一连串平行、等间距、等长、等直径、表面光滑的导电金属杆，接收杆两端的每一端都通过一条连接链条固定，以便于传导牵引力、固定导轨间距离，并在接收杆两端附加用于固定接收杆的接收杆支架及减缓摩擦的接收杆支架滑轮，具体接收杆间距、长度、直径根据生产情况及串联甩盘数量进行调整；接收履带沿导轨匀速前进，接收履带能够首尾相连，在导轨中循环运动，也能在末端回收，重复利用；
8.导轨为绝缘导轨，以避免电压与地面直连，多段导轨沿接收履带前进方向串联，导轨开口向上，为测温探头及加料口提供空间，导轨用绝缘支架固定于水平面上，导轨宽度根据生产具体要求进行调整；绝缘导轨保证了接收履带与甩盘之间能产生静电场；
9.控制台内含电机控制器、温度控制器，电机控制器调节电机转速，温度控制器接收测温探头回传的信号，并将信号输出至加热盘，将物料加热至熔融态，能分别控制与串联甩盘对应的多套加热盘，并控制每一根独立加料管的加料速度，保证稳定而持续的供料；
10.测温探头固定于送料管出口上，深入甩盘内部，直接接触甩盘，连接线绕开导轨，以避免高压电短路，能配合串联甩盘将多个测温探头并联，每个单独接收信号并将信号传回控制台内的温度控制器；
11.加热盘内含电磁加热线圈，加热盘支架为绝缘材料，连接至控制台，为加热盘提供支撑，电磁加热线圈通过电磁加热线圈控制线连接至控制台，经控制台控制加热甩盘，将甩盘内的物料加热至熔融态，加热盘内含轴承，支撑电机转轴将动力传导至甩盘或串联甩盘，加热盘配合甩盘沿旋转中心轴进行串联，每一个加热盘接收来自控制器的信号进行独立控制；加热盘不加热或不给电磁加热器供电时，能进行常温连续溶液离心纺丝；关掉高压电源能进行无静电的离心纺丝；
12.送料管材料为绝缘耐温材料，沿甩盘开口探入甩盘内，为甩盘供料，能配合串联甩盘沿旋转中心轴进行并联，每一根送料管进行单独供料；
13.电机为甩盘提供动力，通过电机转轴带动甩盘或串联甩盘旋转。
14.本发明的有益效果为：本专利轨道配合不断前进的接收履带，能有效进行连续纺丝，并最大限度的保证接收履带的接受率，同时在多个串联甩盘工作状态下收集大宽幅的均匀的离心纺丝纤维膜；由于纤维甩出所形成的平面垂直于地面，能够最大程度的减少重力对纤维飞行方向的影响；针对沿串联甩盘旋转中心轴方向串联而成的一连串设备来讲，多个甩盘的纺丝区域相互覆盖，能避免纺丝纤维膜出现中间厚两侧薄的情况，同时解决传统熔融离心静电纺丝生产设备产品宽幅不够、纤维膜非平面膜的问题；针对沿导轨方向串
联而成的设备，多个甩盘独立加料重复多次纺丝一方面能增加纤维膜厚度，另一方面通过在不同的甩盘中添加不同物料来制备不同纤维相互掺杂的复合纤维膜。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为右后方向设备示意图
17.图2为左前方向设备示意图
18.图3为加热盘截面示意图
19.图4为甩盘结构示意图
20.图5为串联甩盘结构示意图
21.图6为视角沿甩盘旋转轴线方向观察，接收履带在导轨中运动的侧向半刨侧视图，图中大箭头指向方向为接收履带前进方向，小箭头指向方向为接收杆支架滑轮滚动方向
22.图7为视角竖直向下垂直于地面方向观察，接收履带在导轨中运动的半刨俯视图，图中大箭头指向方向为接收履带前进方向，小箭头指向方向为接收杆支架滑轮滚动方向
23.图8为单套纺丝设备沿接收履带前进方向串联的示意图
24.图9为加热盘配合串联甩盘沿旋转中心轴进行串联的示意图
25.图中，甩盘或串联甩盘1、接收履带2、导轨3、控制台4、测温探头5、加热盘6、送料管7、电机8、接收杆9、加热盘支架10、电机数据线11、导轨支架12、进料口13、纺丝出口14、连接口15、次级连接口16、轴承17、电机转轴18、接收杆支架19、接收杆支架滑轮20、连接链条21、电磁加热线圈22、电磁加热线圈控制线23。
具体实施方式
26.本发明实施例公开了一种熔融离心静电纺丝生产设备，以有效地解决普通离心纺丝纤维膜长度、宽幅及平整度不佳的问题。
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例一：
29.在图1中，导轨圆弧区域直径21厘米，甩盘直径9厘米，接收杆支架为x型绝缘材料，连接链条选用细铁丝，通过电机提供的动力拉拽接收履带前进，将每一根接收杆连接起来，开启控制台加热开关，将甩盘加热至200摄氏度，启动高速电机，设定转速为1500转/分钟，温度稳定后导轨启动，前进速度设定为0.1米/秒，外接20kv电压。
30.在纺丝过程中，加热盘先对甩盘进行加热，控制台通过测温探头获得温度相关数据，温度适合纺丝后将固态或熔融态物料通过送料管注入甩盘内，同时启动电机及接收履带，接收履带选择不锈钢材质，在开口向上的ω型导轨内向前运动，由于纺丝纤维均有一定
长度，所以通过接收履带上的接收杆接收纤维，而开口处的纤维由于单根纤维强度较低且数量较少，会被直接拉断，同时加热盘对甩盘持续加热以保持温度，接收履带在沿导轨向前运动的同时将接收杆上收集的纤维向前传送，并在传送的过程中不断接收更多的纤维，使原本的独立纤维相互搭接形成较薄的纤维膜，纤维膜不断增厚形成有一定力学强度的纤维布。由于纤维甩出所形成的平面垂直于地面，所以能最大程度的减少重力对纤维飞行方向的影响；对于沿甩盘旋转中心轴方向串联而成设备，多个甩盘的纺丝区域相互覆盖，能避免纺丝纤维膜出现中间厚两侧薄的情况，同时解决传统熔融离心静电纺丝生产设备产品宽幅不够、纤维膜非平面膜的问题；针对沿导轨方向串联而成的设备来讲，多个甩盘独立加料重复多次纺丝，一方面能增加纤维膜厚度，另一方面通过在不同的甩盘中添加不同物料来制备不同纤维相互掺杂的复合纤维膜。
31.本发明未尽事宜为公知技术。
32.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。