一種製備納米纖維紗的系統供風裝置的製作方法

2023-07-06 12:32:16 3

本實用新型涉及納米纖維紗的生產設備技術領域，具體涉及一種製備納米纖維紗的系統供風裝置。

背景技術：

納米纖維因為具有高比面積，高孔隙率，以及優異的力學、熱學、光學等性能，在工業上具有良好的市場前景和發展空間，可廣泛應用於國家安全、環境、能源、生物醫學、信息等領域。在如此眾多應用領域中，所引用的納米纖維產品的基本構築單元大都是以無規則堆積的無紡布形式存在的納米纖維膜，其加工性能和力學性能仍然有待提升，限制了納米纖維的廣泛應用，如果改變纖維的組成結構，將納米纖維纏繞組合成紗線的形式，將會大大拓寬納米纖維的應用領域，推動產業的發展。

至今為止，已經出現多種關於納米纖維紗的製備方法，對所有方法歸納總結大概可分為兩大類：雙電極噴嘴成紗，收集區成紗。以上方法都是以傳統單針靜電紡絲技術為載體，存在效率低下的缺陷。

現有一種創新方法：椎體噴頭法，即金屬椎體噴頭配合吹風系統製備納米纖維紗，該方法能夠大大提升纖維的生產效率，具備一定的工業化生產潛力。在製備紗線過程中，纖維由噴頭噴出後，依靠氣流的聚攏作用實現纏繞成紗，因此對氣流的精確可控操作成為成功製備理想納米纖維紗的關鍵。針對該種生產方法，目前還沒有一套完整的供風設備，以配合金屬椎體噴頭共同完成納米纖維紗的製備。

故，亟需設計一套可調節的供風裝置，以配合金屬椎體噴頭實現對納米纖維的聚攏效果，並備註穩定好的納米纖維紗。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的是提供一種製備納米纖維紗的系統供風裝置，同時配合金屬椎體噴頭，通過對氣流的精確控制以製備理想的納米纖維紗。

為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是：

一種製備納米纖維紗的系統供風裝置，所述製備納米纖維紗的系統包括金屬椎體噴頭和收集滾筒，所述金屬椎體噴頭的垂直上方設置有收集納米纖維紗的收集滾筒，金屬椎體噴頭與收集滾筒之間為納米纖維紗形成區；該供風裝置包括圓形底座、供風單體和氣泵；所述金屬椎體噴頭設置於圓形底座的中心位置；所述圓形底座上設置有多個供風單體；所述供風單體通過到導氣管與氣泵相連，供風單體可調節吹出的氣流朝向納米纖維紗形成區。

優選的，所述圓形底座上以金屬椎體噴頭為圓心設有多個不同直徑的同心圓，每個同心圓上均勻開設多個圓形通孔。

優選的，所述供風單體固定於圓形通孔中。

優選的，所述供風單體包括垂直進氣管和吹氣管，吹氣管通過可調節的緊固件與垂直進氣管固定；所述垂直進氣管固定於圓形通孔中，吹氣管設置於圓形底盤的上方位置。

優選的，所述垂直進氣管和吹氣管都為單向開口管體，分別具有進氣口和出氣口，且兩者管體內部連通。

優選的，所述垂直進氣管的進氣口通過導氣管與氣泵連接；所述吹氣管的出氣口朝向納米纖維紗形成區。

優選的，所述導氣管分為一總導氣管和多個分導氣管，總導氣管兩端分別連接氣泵和多個分導氣管，分導氣管連接垂直進氣管的進氣口。

一種納米纖維紗的製備裝置，包括如上所述的任意一項系統供風裝置。

優選的，所述納米纖維紗製備裝置還包括有溶液推進裝置和高壓電源；所述溶液推進裝置設置在金屬椎體噴頭的底部；所述高壓電源與金屬椎體噴頭連通。

與現有技術相比，本實用新型提供的一種製備納米纖維紗的系統供風裝置，依靠環繞設置在金屬椎體噴頭一周的供風單體吹出的氣流對金屬椎體噴頭噴出的納米纖維進行聚攏，同時可根據實際操作需要，有針對性的選擇供風單體的數量、供風單體設置圓形底座上的位置以調節對供風單體吹向納米纖維紗形成區的氣流大小，再者供風單體也可自行調節其吹氣管與垂直進氣管之間的角度，從而調節吹出的氣流角度和氣流高度，以實現生產具有較高穩定性的納米纖維紗。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型提供的一種製備納米纖維紗的系統供風裝置的結構示意圖；

圖2為本實用新型提供的一種製備納米纖維紗的系統供風裝置的圓形底盤的結構示意圖。

附圖中涉及的附圖標記和組成部分說明：

1、圓形底座；2、金屬椎體噴頭；3、氣泵；4、同心圓；5、圓形通孔；6、垂直進氣管；7、吹氣管；8、總導氣管；9、分導氣管。

具體實施方式

椎體噴頭法，即金屬椎體噴頭配合吹風系統製備納米纖維紗，該方法能夠大大提升纖維的生產效率，具備一定的工業化生產潛力。在製備紗線過程中，纖維由噴頭噴出後，依靠氣流的聚攏作用實現纏繞成紗，因此對氣流的精確可控操作成為成功製備理想納米纖維紗的關鍵。針對該種生產方法，本實用新型提供一種製備納米纖維紗的系統供風裝置，以配合金屬椎體噴頭共同完成納米纖維紗的製備。

下面將通過具體實施方式對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

參見圖1～圖2所示，一種製備納米纖維紗的系統供風裝置，包括圓形底座1、供風單體、金屬椎體噴頭2、氣泵3和收集滾筒(未示出)。

金屬椎體噴頭2設置於圓形底座1的中心位置，金屬椎體噴頭2的垂直上方設置有收集納米纖維紗的收集滾筒，金屬椎體噴頭2與收集滾筒之間為納米纖維紗形成區。

圓形底座1上以金屬椎體噴頭2為圓心設有多個不同直徑的同心圓4，每個同心圓4上均勻開設多個圓形通孔5。

供風單體包括垂直進氣管6和吹氣管7，吹氣管7通過可調節的緊固件與垂直進氣管6固定，可調節吹氣管7與垂直進氣管6之間的角度。垂直進氣管6固定於圓形通孔5中，吹氣管7設置於圓形底盤1的上方位置。垂直進氣管6和吹氣管7都為單向開口管體，分別具有進氣口和出氣口，且兩者管體內部連通。

導氣管分為一總導氣管8和多個分導氣管9，總導氣管8兩端分別連接氣泵3和多個分導氣管9，分導氣管9連接垂直進氣管6的進氣口，吹氣管7的出氣口朝向納米纖維紗形成區，且至少有一組供風單體吹出的氣流射向納米纖維紗形成區的同一位置處。

一種納米纖維紗的製備裝置，包括如上所述的系統供風裝置，還包括有溶液推進裝置(未示出)和高壓電源(未示出)，溶液推進裝置設置在金屬椎體噴頭2的底部，高壓電源與金屬椎體噴頭2連通。

工作原理如下:

首先，將金屬椎體噴頭2內部充滿納米纖維生產溶液，在其底部設置溶液推進裝置，並將金屬椎體噴頭2與高壓電源連通。根據納米纖維紗的生產要求，選擇合適數量的供風單體，選擇合適的環繞直徑將供風單體插入至圓形底座1上的圓形通孔5內固定，調節收集滾筒的轉速。供風單體的吹氣管7與垂直進氣管6之間調節合適的角度，以使得吹向納米纖維形成區的氣流具有合適的吹風高度和吹風角度。

然後，打開高壓電源、氣泵電源、收集滾筒電源，開始生產。金屬椎體噴頭2底部的推進裝置將金屬椎體噴頭2內的納米纖維生產溶液不斷推進，金屬椎體噴頭2的頂部設置有微米級孔徑大小的噴出孔，且金屬椎體噴頭2連接高壓電源使得納米纖維溶液從噴出金屬椎體噴頭2時就形成納米纖維。納米纖維在射向收集滾筒的過程中經過納米纖維紗形成區，該形成區內受到了來自圓形底座1上的多個供風單體吹出的氣流，使得多根納米纖維進行聚攏成束，最終沉積至收集滾筒上。在收集滾筒高速旋轉的作用下，納米纖維束被拉伸形成納米纖維紗。

本實用新型提供的一種製備納米纖維紗的系統供風裝置，可對供風單體在圓形底座上的設置位置進行調節，若靠近金屬椎體噴頭設置則納米纖維形成區的氣流較大，若遠離金屬椎體噴頭設置則納米纖維形成區的氣流較小，且供風單體可在圓形底座上隨意插拔，調節方便。同樣的，選擇供風單體的數量較多，則氣流較大，反之則氣流較小。供風單體的吹氣管與垂直進行管採用可調節的緊固件緊固，即可調節兩者之間的角度，進一步調整了吹氣管吹出氣流的高度和角度。為了生產安全的考慮，本裝置中的供風單體、圓形底座都採用了高度絕緣材料，防止生產過程中安全事故的發生。故本裝置可通過多次的實驗，進行供風單體的數量、位置、吹風角度、吹風高度調節，以得到最為合適的紡絲參數，以製備獲得穩定性良好的納米纖維紗。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。