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一种有效防止静电荷的静电纺丝设备

2021-02-05 13:38:21

一种有效防止静电荷的静电纺丝设备

  技术领域

  本实用新型涉及一种静电纺丝设备,具体涉及一种有效防止静电荷的静电纺丝设备,属于静电纺丝技术领域

  背景技术

  静电纺丝是利用高压电场的作用,将聚合物溶液或溶体纺成微米到纳米级的超细纤维,溶剂挥发或者溶体凝固后,在接收器上形成各式各样的纳米纤维材料。静电纺丝是一种获得纳米纤维材料简单高效的方法,应用范围广泛。

  静电纺丝最主要的是靠静电场的作用将高聚物拉成丝,对于实验室用的静电纺丝机,在密闭的实验空间内,如果湿度不够,电荷会在实验空间内累积,积累到一定程度会出现电火花或者电弧等现象。而聚合物溶液在纺丝过程中通常会挥发有毒有害的可燃气体,遇到电火花或者电弧容易发生火灾或爆炸,因此存在严重的安全隐患。此外,累积的电荷会对电场产生影响,纺丝受电荷吸引会偏离接收器,不能准确到达接收器,从而影响纺丝质量。

  因此,开发一种能有效防止静电荷累积的静电纺丝设备,是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

  发明内容

  本实用新型的目的是提供一种有效防止静电荷的静电纺丝设备,可以有效减少静电荷的累积,防止发生电弧或电火花现象。

  本实用新型提供一种有效防止静电荷的静电纺丝设备,包括:

  实验舱体,所述实验舱体是由外箱体和内仓组成的密闭空间,所述内仓由数块防静电塑料板相互挤压固定组成;

  注射泵组件,设置于所述内仓,所述注射泵组件包括丝杠、导轨、注射泵推进块和注射器,所述注射泵推进块连在所述丝杠和所述导轨之间并在丝杠和导轨上滑动,所述注射器与所述注射泵推进块相接,所述丝杠与设置在实验舱体外的注射泵电机相连;

  往复移动喷头组件,设置于所述内仓,所述往复移动喷头组件包括电机、丝杠、导轨、往复移动台和喷头小板,所述丝杠与所述电机相连,所述往复移动台连在所述丝杠和所述导轨之间并在丝杠和导轨上滑动,所述喷头小板与所述往复移动台相连,所述喷头小板上安装有喷头,所述喷头与所述注射器通过软管相连;

  接收滚筒组件,设置于所述内仓并与所述喷头相对,所述接收滚筒组件包括接收滚筒、同步带和同步带轮,所述接收滚筒与设置在实验舱体外的滚筒电机通过所述同步带和所述同步带轮相连。

  根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案,所述注射泵组件还包括注射器夹具,所述注射器安装在注射器夹具上。

  根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案,所述注射器夹具和所述注射泵推进块使用防静电材料制造。

  根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案,所述注射泵组件还包括防静电的风琴防护罩。

  根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案,所述往复移动喷头组件还包括连杆,所述喷头小板通过所述连杆与所述往复移动台相连,所述喷头小板与所述连杆的角度均可调。

  根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案,所述往复移动台、所述喷头小板和所述连杆使用防静电材料制造。

  根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案,所述往复移动喷头组件还包括防静电的电机防护罩和风琴防护罩。

  根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案,所述接收滚筒组件还包括固定在内仓壁上的滚筒支架,所述接收滚筒安装在所述滚筒支架之间,所述滚筒支架材质为抗静电PTFE;所述同步带由高阻抗材质制造。

  根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案,所述喷头接正高压电源;所述接收滚筒接负高压电源。

  根据本实用新型的一个具体但非限制性的实施方案,所述静电纺丝设备还包括电灯、抽风机、消毒紫外灯、温度传感器和/或插座。

  本实用新型的有益效果主要体现在:

  本实用新型设计了一种无金属件的实验舱,通过使用防静电材料制造静电纺丝设备,将电机设置在实验舱外的控制柜,尽量减少实验舱内金属件的存在,从而有效减少静电荷的累积;同时采用防静电的风琴防护罩包覆必要的金属件,进一步减少静电荷的累积;而且整机设备外壳接地,不仅能减少静电荷的累积,还能将部分电荷导走,从而防止因静电荷累积而产生电火花或者电弧现象,消除了安全隐患,同时大幅减少静电荷对纺丝过程的影响,提高了纺丝质量。本实用新型的静电纺丝设备严格保证实验舱内的电场稳定,适用于各种高要求的实验研究。

  附图说明

  图1是本实用新型静电纺丝设备的内仓结构主视图。

  图2是本实用新型静电纺丝设备的内仓结构俯视图。

  图3是本实用新型静电纺丝设备的实验舱体俯视图。

  图4是图3中A处的放大图。

  图5是本实用新型静电纺丝设备的往复移动喷头组件立体结构示意图。

  图6是本实用新型静电纺丝设备的喷头结构示意图。

  图7是本实用新型静电纺丝设备的接收滚筒组件立体结构示意图。

  具体实施方式

  下文提供了具体的实施方式进一步说明本发明,但本发明不仅仅限于以下的实施方式。

  请参考图1和图2,图1为本实用新型静电纺丝设备的内仓结构主视图,图2为本实用新型静电纺丝设备的内仓结构俯视图。

  如图1和图2所示,在一种具体实施方式中,本实用新型的静电纺丝设备包括实验舱体1,注射泵组件2,往复移动喷头组件3和接收滚筒组件4,其中实验舱体1是用于静电纺丝的密闭空间,实验舱体1由外箱体11和内仓12组成,内仓12由数块防静电塑料板相互挤压固定组成,利用板间的相互固定,减少金属螺丝的使用,从而避免静电荷在金属件上的累积;注射泵组件2设置于内仓壁上,用于推动注射器中的纺丝溶液,注射泵组件2包括丝杠(未示出)、导轨(未示出)、注射泵推进块21和注射器22等,注射泵推进块21连在丝杠和导轨之间并在丝杠和导轨上滑动,注射器22与所述注射泵推进块21相接,丝杠与设置在实验舱体外的注射泵电机24相连,注射泵电机24带动丝杠,丝杠带动注射泵推进块21,注射泵推进块21推动注射器22;往复移动喷头组件3设置于内仓12的底部,往复移动喷头组件3包括电机、丝杠、导轨、往复移动台31和喷头小板32等,丝杠与电机相连,往复移动台31连在丝杠和导轨之间并在丝杠和导轨上滑动,喷头小板32与往复移动台31相连,喷头小板32上安装有喷头39,用于喷射纺丝溶液,喷头39和注射器22通过软管5相连,电机通过丝杠带动往复移动台31、往复移动台31带动喷头小板32和喷头39做一维往复运动;接收滚筒组件4设置于与喷头39相对的内仓壁上,用于接收从喷头喷射出来的纺丝溶液,接收滚筒组件4包括接收滚筒41、同步带42和同步带轮43等,接收滚筒41与设置于实验舱体外的滚筒电机45通过同步带42、同步带轮43相连,滚筒电机45通过同步带轮43、同步带42带动接收滚筒41高速旋转。

  图3是实验舱体结构俯视图。实验舱体1由外箱体11和内仓12组成,外箱体11通常是由铁板等金属板材制造而成的箱体,外箱体11的内部是由数块耐腐蚀、防静电塑料板相互挤压固定组成的内仓12。如图3所示,底板121直接放置于底部,由外箱体11固定其前后左右位置,侧立的板间相互挤压固定,如前侧板123、后侧板122和外箱体11将左侧板124固定,同理,前侧板123、后侧板122和外箱体11将右侧板(未示出)固定;后侧板122通过左侧板124、右侧板和外箱体11固定,同理,左侧板124、右侧板和外箱体11将前侧板123固定住。然后用螺丝钉将顶板126固定在各个侧板上。图4是图3中A处的放大图。通常外箱体11上方高出内仓12一定空间,用于走线;内仓12顶部设有开口,内部的电线通过开口进入内仓与外箱体之间的空间走线。

  如图2所示,注射泵组件2用螺丝钉固定安装在后侧板122上。注射泵组件2包括丝杠、导轨、注射泵推进块21和注射器22等,注射泵推进块21连在丝杠和导轨之间并在丝杠和导轨上滑动;通常注射泵组件2还包括注射器夹具23,注射器22安装在丝杠前端的注射器夹具23上并与注射泵推进块21相接;丝杠通过联轴器(未示出)与安装在实验舱外的注射泵电机24相连;注射泵电机24通过联轴器带动丝杠,丝杠带动注射泵推进块21,注射泵推进块21推动注射器22。通常实验舱外接控制柜,为了减少实验舱内的金属件,将注射泵电机24设置在实验舱外的控制柜里。为减少静电荷的累积,注射器夹具23和注射泵推进块21均使用防静电材料制造。此外,注射泵组件2上还设有防静电的风琴防护罩25,将丝杠、导杆等金属件保护起来,防止金属件裸露在外被腐蚀,同时也防止静电荷在金属件上累积。

  往复移动喷头组件3放置在内仓12的底板121上。图5是往复移动喷头组件的立体结构示意图。如图5所示,往复移动喷头组件3包括电机36、丝杠37、导轨38、往复移动台31和喷头小板32等,其中电机36和丝杠37分别固定在支架33上,电机36通过联轴器与丝杠37相连,往复移动台31连在丝杠37和导轨38之间并在丝杠和导轨上滑动;往复移动喷头组件3还可包括连杆34,喷头小板32通过连杆34与往复移动台31相连,喷头小板32与连杆34的角度均可调;电机36带动丝杠37,丝杠37带动往复移动台31做一维往复运动,同时往复移动台31带动连杆34和喷头小板32移动。喷头小板32上设有多个小孔,喷头39通过小孔安装在喷头小板32上。图6是喷头的结构示意图。喷头39通常是金属材质。如图1所示,喷头39通过软管5与注射器22相连,通常一个注射器连接一个喷头,虽然图1仅画了一个注射器,然而可以理解的是,在实际应用中,可以根据需要设置多个注射器,对应喷头小板上安装的多个喷头,以提高纺丝数量。为了减少实验舱内的金属件,往复移动台31、喷头小板32、电机支架33和连杆34均使用防静电材料制造。如图2,为防静电,电机使用电机防护罩310保护。往复移动喷头组件3上还设有风琴防护罩35,以避免往复移动喷头组件的联轴器、丝杠、导轨、螺丝等金属件裸露在外,防止静电荷在金属件上累积。

  接收滚筒组件4用螺丝钉固定安装在内仓12的右侧板上,与喷头相对,以便接收从喷头喷出的纺丝溶液。图7是接收滚筒组件的立体结构示意图。如图7所示,接收滚筒组件4包括接收滚筒41、同步带42和同步带轮43等,其中接收滚筒41安装在两个固定在内仓壁上的滚筒支架44之间,接收滚筒41与设置于实验舱体外的滚筒电机45通过同步带42、同步带轮43相连,滚筒电机45带动同步带轮43和同步带42,同步带轮43和同步带42带动接收滚筒41高速旋转。为了减少实验舱内的金属件,滚筒电机45设置在实验舱外的控制柜里。通常同步带42选择高阻抗材质制造,滚筒支架44材质为抗静电PTFE,接收滚筒41接负高压电源,能有效防止静电的累积,防止接收滚筒41和滚筒电机45间产生电流。

  本实用新型的静电纺丝设备,根据实际需要,还可以在内仓加装照明用的电灯、将挥发气体抽走的抽风机、消毒紫外灯、温度传感器和/或插座等装置。

  下面介绍本实用新型静电纺丝设备的工作过程。

  将抽取了纺丝溶液的注射器22用注射器夹具23固定到注射泵组件2上,将喷头39安装在喷头小板32上,调整连杆34和喷头小板32,使喷头39达到理想喷丝角度与距离。将正极性高压电源的鳄鱼夹加到喷头39上,将负极性高压电源的鳄鱼夹加到接收滚筒组件4的接线柱上。关闭试验舱门,设置好各参数,启动正负高压电源。静电纺丝机开始工作,注射泵电机24通过丝杠带动注射泵推进块21,推进注射器22,纺丝溶液通过软管5到达喷头39,喷头39连接正高压电源,同时往复移动针头组件3的电机驱动往复移动台31做一维往复运动,带动喷头39沿接收滚筒轴向往复运动,在电场的作用下,喷头39喷出的纺丝溶液形成纳米级纤维,均匀地落到接收滚筒41上,这样接收滚筒就能大面积的接收到纳米纤维。

  本实用新型通过减少实验舱内金属件的存在,有效减少静电荷累积,同时采用风琴防护罩包覆必要的金属件,并且整机设备外壳接地,不仅能减少静电荷的累积,还能将部分电荷导走,防止因电荷累积产生电火花或者电弧现象,不仅消除了安全隐患,也提高了纺丝质量。

  以上实施例为本实用新型的实例性实施,不用于限制本实用新型。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内,对本实用新型做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

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