一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法和裝置，主要包括高壓發(fā)生器、儲液裝置、噴絲針頭、輸液泵、負(fù)壓管、網(wǎng)孔基布、網(wǎng)孔基布傳動機(jī)構(gòu)、負(fù)壓氣泵。在靜電紡絲收集側(cè)設(shè)置有負(fù)壓吸風(fēng)口，利用吸風(fēng)口產(chǎn)生的氣流吸附從噴絲針頭端噴射出來的微納米纖維，使其定點或定區(qū)域附著在吸風(fēng)口前的網(wǎng)孔基布上。網(wǎng)孔基布受機(jī)構(gòu)的控制作平面單維方向或雙維方向的運動、或受機(jī)構(gòu)的控制作有規(guī)律的轉(zhuǎn)動與橫動，微納米纖維按噴絲針頭與網(wǎng)孔基布之間的相對運動軌跡、分布在網(wǎng)孔基布上，通過控制網(wǎng)孔基布與噴絲針頭的相對運動軌跡與速度、形成均勻分布的纖維網(wǎng)。
【專利說明】一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬靜電紡絲領(lǐng)域，涉及一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電紡絲已成為批量制備微納米纖維最重要、最有效的方法，廣泛應(yīng)用于過濾、分離膜、藥物緩釋、創(chuàng)傷包覆、小直徑人造血管、神經(jīng)導(dǎo)管等方面。由于靜電紡絲射流本身的不穩(wěn)定性及噴頭之間電場相互干擾，多噴頭靜電紡絲時，采用普通的平板或滾筒式裝置收集的微納米纖網(wǎng)厚度均勻性較差。
[0003]CNl849418A在帶電電極和對電極之間的空間中，利用空氣流對納米纖維施加作用，促進(jìn)納米纖維從帶電電極漂移開，鋪置在帶電電極前用于儲存納米纖維的設(shè)備上。CN102965743A所述的一種帶輔助電極的納米纖維低壓電紡裝置，采用風(fēng)機(jī)設(shè)于收集板上方，通過抽氣作用使纖維沉積在收集板上。該兩項專利通過靜電紡絲收集側(cè)引入負(fù)壓氣流以利于靜電紡絲微納米纖維的導(dǎo)向收集，可以改善纖網(wǎng)均勻性，但難以得到根本性的提升。
[0004]CN202369688U所述的離心式氣流納米纖維束的收集裝置，多噴頭靜電紡纖維沉積在漏斗狀收集裝置內(nèi)部上，并用離心式氣流將纖維引向漏斗下端輸送管道并加捻成紗。CN200981905所述的一種新型靜電紡絲納米纖維束氣流加捻收集裝置，采用渦流管負(fù)壓氣流收集多噴頭靜電紡微納米纖維并加捻成納米纖維束。CN103103642A所述的一種取向靜電紡納米纖維渦流紡成紗裝置及方法，采用尾部與渦流管的輸送孔相連的喇叭形輸送管道產(chǎn)生的負(fù)壓氣流吸附靜電紡微納米纖維，以連續(xù)加工取向納米纖維紗線。該三項專利中涉及到利用負(fù)壓氣流收集納米纖維束，但多噴頭間電場干擾導(dǎo)致外側(cè)噴頭噴出的纖維斜向外擴(kuò)散，易粘附到喇叭狀收集器的開口上，造成纖維的浪費及納米纖維束的斷頭。
[0005]由此可見，靜電紡絲收集裝置中，利用負(fù)壓氣流對每個噴頭噴出的微納米纖維定點或定區(qū)域吸附在吸風(fēng)口前的網(wǎng)孔基布上的收集方法及相關(guān)裝置尚未見報導(dǎo)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的一個目的在于提供一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法，使從噴絲針頭端噴射出來的微納米纖維，定點或定區(qū)域附著在接收基布上，控制接收基布與噴絲針頭的相對運動軌跡與速度，獲取均勻分布排列的微納米纖維網(wǎng)。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的方案是:在靜電紡絲中，紡絲噴射側(cè)的噴絲針頭連接著高壓發(fā)生器的陽極，紡絲接收側(cè)連接著高壓發(fā)生器的陰極，在高壓電場的作用下，陽極噴絲針頭中擠出的紡絲液噴射形成微納米級的纖維，本發(fā)明在紡絲接收側(cè)設(shè)置氣流負(fù)壓吸風(fēng)口，在吸風(fēng)口前放置具有良好通氣性能、帶網(wǎng)格孔的機(jī)織物或針織物作為微納米纖維的接收基布，利用負(fù)壓吸風(fēng)口產(chǎn)生的氣流，吸附控制在高壓靜電場的作用下，從噴絲針頭端噴射出來的微納米纖維，使其定點或定區(qū)域附著在吸風(fēng)口前的網(wǎng)孔基布上，吸風(fēng)口前的網(wǎng)孔基布作勻速的回轉(zhuǎn)運動或勻速的往復(fù)運動，同時作連續(xù)或間歇的橫向移動，從噴絲針頭噴射出的微納米纖維，在負(fù)壓氣流的引導(dǎo)下，連續(xù)定位附著在吸風(fēng)口處的網(wǎng)孔基布上，隨網(wǎng)孔基布的移動，形成均勻分布的微納米纖維網(wǎng)，本發(fā)明方法的特征是在靜電紡絲收集側(cè)設(shè)置有負(fù)壓吸風(fēng)口，利用吸風(fēng)口產(chǎn)生的氣流，吸附控制在高壓靜電場的作用下，從噴絲針頭端噴射出來的微納米纖維，使其定點或定區(qū)域附著在吸風(fēng)口前的網(wǎng)孔基布上，網(wǎng)孔基布受機(jī)構(gòu)的控制作平面單維方向或雙維方向的運動、或受機(jī)構(gòu)的控制作有規(guī)律的轉(zhuǎn)動與橫動，微納米纖維按噴絲針頭與網(wǎng)孔基布之間的相對運動軌跡、分布在網(wǎng)孔基布上，通過控制網(wǎng)孔基布與噴絲針頭的相對運動軌跡與速度、形成均勻分布的纖維網(wǎng)。
[0008]靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法，采用良好透氣性的、帶網(wǎng)孔的機(jī)織物或針織物作為微納米纖維的附著基布，網(wǎng)孔基布的編織紗線均為細(xì)旦化纖長絲，網(wǎng)孔基布貼近于噴絲針頭與吸風(fēng)口之間的吸風(fēng)口側(cè)。
[0009]靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法中，網(wǎng)孔基布采用平面設(shè)置，網(wǎng)孔基布平鋪于基布框中，基布框在機(jī)構(gòu)的帶動下，相對于噴絲針頭，作平面單維方向或雙維方向的運動，運動的動程控制為噴絲針頭相互間隔距離的整數(shù)倍，使多噴絲針頭形成的纖維網(wǎng)分布均勻。
[0010]靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法中，網(wǎng)孔基布采用圈狀形態(tài)，網(wǎng)孔基布繞過負(fù)壓管吸風(fēng)口，通過傳動羅拉帶動，與噴絲針頭之間產(chǎn)生相對運動，通過控制傳動羅拉轉(zhuǎn)動速度，改變網(wǎng)孔基布的速度，調(diào)節(jié)納米纖維的附著形態(tài)，調(diào)整網(wǎng)孔基布的卷繞路徑與羅拉位置，可適應(yīng)不同周長的網(wǎng)孔基布。
[0011]靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法，噴絲針頭與網(wǎng)孔基布相對運動的動程或周期運動動程，是噴絲針頭相互間隔距離的整數(shù)倍，且是往復(fù)循環(huán)的。
[0012]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集裝置，負(fù)壓氣流收集裝置主要包括高壓發(fā)生器、儲液裝置、噴絲針頭、輸液泵、負(fù)壓管、網(wǎng)孔基布、網(wǎng)孔基布傳動機(jī)構(gòu)、負(fù)壓氣泵，所述的噴絲針頭數(shù)量至少一個，噴絲針頭通過輸液泵與儲液裝置相聯(lián)，高壓發(fā)生器的陽極連接噴絲針頭，負(fù)極連接負(fù)壓管，所述的網(wǎng)孔基布傳動機(jī)構(gòu)有平面框式或羅拉傳動式，其特征是裝置設(shè)有負(fù)壓管，負(fù)壓管位于納米纖維接收一側(cè)，負(fù)壓管上開有負(fù)壓孔或負(fù)壓槽，負(fù)壓孔或負(fù)壓槽與噴絲針頭成對設(shè)置，高壓發(fā)生器在噴絲針頭及負(fù)壓管之間產(chǎn)生強(qiáng)電場，儲液裝置中的紡絲液經(jīng)輸液泵通過噴絲針頭擠出，針頭尖端的紡絲液經(jīng)過穩(wěn)定及不穩(wěn)定階段形成發(fā)散狀的微納米纖維，微納米纖維被負(fù)壓管上吸風(fēng)口產(chǎn)生的負(fù)壓氣流收攏，并定點位吸附至網(wǎng)孔基布上，網(wǎng)孔基布通過傳動羅拉和橫動羅拉帶動。
[0013]靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集裝置的噴絲針頭數(shù)量是單個，也可以是多個，采用多個噴絲針頭時，噴絲針頭的排列是單列或是多列。
[0014]靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集裝置的網(wǎng)孔基布固定在基布框中，基布框由凸輪連桿機(jī)構(gòu)擺動，由絲桿機(jī)構(gòu)移動，基布框作平面內(nèi)的單維或雙維方向運動。
[0015]靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集裝置的網(wǎng)孔基布是圈狀，網(wǎng)孔基布套裝在負(fù)壓管和傳動羅拉上，由傳動羅拉帶動回轉(zhuǎn)，傳動羅拉由伺服電機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)速變頻可調(diào)。
[0016]靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集裝置的傳動羅拉的位置可調(diào)，適應(yīng)不同周長的網(wǎng)孔基布。
[0017]本發(fā)明實現(xiàn)的有益效果:電紡過程中噴射細(xì)流經(jīng)過穩(wěn)定階段后以螺旋形彎曲不穩(wěn)定形狀發(fā)散開，形成的微納米纖維散落面積越大紡得纖網(wǎng)厚度越不均勻。多噴頭靜電紡絲噴頭間電場相互干擾導(dǎo)致兩噴頭中間位置收集不到纖維，收集的纖網(wǎng)厚度不勻更加嚴(yán)重。本發(fā)明所述的一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法和裝置利用負(fù)壓氣流對每個噴頭噴出的微納米纖維定點或定區(qū)域吸附在吸風(fēng)口前的網(wǎng)孔基布上，將單針頭靜電紡絲纖維散落面積得到顯著的縮小，并控制接收基布與噴絲針頭的相對運動軌跡與速度，可將多噴頭靜電紡微納米纖網(wǎng)厚度均勻性得到大幅度的提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法和裝置一實施例的原理示意圖；
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合實施例與附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，本實施例的具體方法僅供說明本發(fā)明，本發(fā)明的范圍不受實施例的限制，本發(fā)明在應(yīng)用中可以作各種形態(tài)與結(jié)構(gòu)的修改與變動，這些基于本發(fā)明基礎(chǔ)上的等價形式同樣處于本發(fā)明申請權(quán)利要求保護(hù)范圍。
[0020]實施例
[0021]如圖1所示，靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集裝置主要包括高壓發(fā)生器1、噴絲針頭2、輸液泵3、儲液裝置4、網(wǎng)孔基布5、負(fù)壓管6、負(fù)壓氣泵7、網(wǎng)孔基布傳動羅拉8、橫動羅拉9、張力羅拉10。高壓發(fā)生器I的陽極連接噴絲針頭2，負(fù)極連接負(fù)壓管6，噴絲針頭2通過輸液泵3與儲液裝置4相聯(lián)，網(wǎng)孔基布5套裝在各羅拉上，張力羅拉10保持張緊狀態(tài)，網(wǎng)孔基布傳動羅拉8由伺服電機(jī)帶動，速度變頻可調(diào)，負(fù)壓管處的網(wǎng)孔基布貼近吸風(fēng)口，負(fù)壓管風(fēng)道連接負(fù)壓氣泵7，負(fù)壓管上開有吸風(fēng)口，吸風(fēng)口與噴絲針頭2相對。負(fù)壓管上吸風(fēng)口產(chǎn)生的負(fù)壓氣流定點位吸附微納米纖維至網(wǎng)孔基布5上。網(wǎng)孔基布通過傳動羅拉8和橫動羅拉9帶動作平面二維運動收集到厚度均勻的微納米纖維網(wǎng)。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法，靜電紡絲噴射側(cè)的一個或多個噴絲針頭噴射出的納米纖維，附著于對側(cè)的網(wǎng)孔基布上，其特征是在靜電紡絲收集側(cè)設(shè)置有負(fù)壓吸風(fēng)口，利用吸風(fēng)口產(chǎn)生的氣流，吸附控制在高壓靜電場的作用下，從噴絲針頭端噴射出來的微納米纖維，使其定點或定區(qū)域附著在吸風(fēng)口前的網(wǎng)孔基布上，網(wǎng)孔基布受機(jī)構(gòu)的控制作平面單維方向或雙維方向的運動、或受機(jī)構(gòu)的控制作有規(guī)律的轉(zhuǎn)動與橫動，微納米纖維按噴絲針頭與網(wǎng)孔基布之間的相對運動軌跡、分布在網(wǎng)孔基布上，通過控制網(wǎng)孔基布與噴絲針頭的相對運動軌跡與速度、形成均勻分布的纖維網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法，其特征是采用良好透氣性的、帶網(wǎng)孔的機(jī)織物或針織物作為微納米纖維的附著基布，網(wǎng)孔基布的經(jīng)、緯紗均為細(xì)旦化纖長絲，網(wǎng)孔基布貼近于噴絲針頭與吸風(fēng)口之間的吸風(fēng)口側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法，其特征是網(wǎng)孔基布是平面設(shè)置，網(wǎng)孔基布相對于噴絲針頭，作平面單維方向或雙維方向的運動，運動的動程是噴絲針頭相互間隔距離的整數(shù)倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法，其特征是網(wǎng)孔基布是圈狀形態(tài)，網(wǎng)孔基布繞過負(fù)壓管吸風(fēng)口，通過傳動羅拉帶動，與噴絲針頭之間產(chǎn)生相對運動，通過控制傳動羅拉轉(zhuǎn)動速度，改變網(wǎng)孔基布的速度，調(diào)節(jié)納米纖維的附著形態(tài)，調(diào)整網(wǎng)孔基布的卷繞路徑與羅拉位置，可適應(yīng)不同周長的網(wǎng)孔基布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法，其特征是噴絲針頭與網(wǎng)孔基布相對運動的動程或周期動程，是噴絲針頭相互間隔距離的整數(shù)倍，且是往復(fù)循環(huán)的。
6.一種用于靜 電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法的裝置，負(fù)壓氣流收集裝置主要包括高壓發(fā)生器、儲液裝置、噴絲針頭、輸液泵、負(fù)壓管、網(wǎng)孔基布、網(wǎng)孔基布傳動機(jī)構(gòu)、負(fù)壓氣泵，所述的噴絲針頭數(shù)量至少一個，噴絲針頭通過輸液泵與儲液裝置相聯(lián)，高壓發(fā)生器的陽極連接噴絲針頭，負(fù)極連接負(fù)壓管，所述的網(wǎng)孔基布傳動機(jī)構(gòu)有平面框式或羅拉傳動式，其特征是裝置設(shè)有負(fù)壓氣流收集裝置，負(fù)壓氣流收集裝置位于納米纖維接收一側(cè)，負(fù)壓氣流收集裝置上開有負(fù)壓孔或負(fù)壓槽，負(fù)壓孔或負(fù)壓槽與噴絲針頭成對設(shè)置，高壓發(fā)生器在噴絲針頭及負(fù)壓管之間產(chǎn)生強(qiáng)電場，儲液裝置中的紡絲液經(jīng)輸液泵通過噴絲針頭擠出，針頭尖端的紡絲液經(jīng)過穩(wěn)定及不穩(wěn)定階段形成發(fā)散狀的微納米纖維，微納米纖維被負(fù)壓管上吸風(fēng)口產(chǎn)生的負(fù)壓氣流收攏，并定點位吸附至網(wǎng)孔基布上，網(wǎng)孔基布通過傳動羅拉和橫動羅拉帶動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法的裝置，其特征是噴絲針頭數(shù)量是單個或是多個，多個噴絲針頭的排列是單列或是多列。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法的裝置，其特征是網(wǎng)孔基布固定在基布框中，基布框由凸輪連桿機(jī)構(gòu)擺動，由絲桿機(jī)構(gòu)移動，基布框作平面內(nèi)的單維或雙維方向運動。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法的裝置，其特征是網(wǎng)孔基布是圈狀，網(wǎng)孔基布套裝在負(fù)壓管和傳動羅拉上，由傳動羅拉帶動回轉(zhuǎn)，傳動羅拉由伺服電機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)速變頻可調(diào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于靜電紡微納米纖維的負(fù)壓氣流收集方法的裝置，其特征是傳動羅 拉的位置可調(diào)，適應(yīng)不同周長的網(wǎng)孔基布。
【文檔編號】D01D5/00GK103952780SQ201410209346
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】史晶晶, 陳偉雄, 楊恩龍 申請人:嘉興學(xué)院