一种离心螺旋纺丝装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种离心螺旋纺丝头和使用该纺丝头的离心螺旋纺丝装置。离心螺旋纺丝头包括中空螺杆和与之相连接的同轴螺旋叶片两部分，螺旋叶片外缘端面垂直于轴向均匀分布有喷丝孔，螺杆高速旋转时料液在离心力作用下流经中空螺杆，从螺旋叶片尖端喷丝孔喷出。该离心螺旋纺丝装置克服了现有离心纺丝设备结构复杂、密封性差、纺丝均匀性不好等缺点，能很好的满足实际需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于离心纺丝
，具体涉及一种离心螺旋纺丝装置。
技术介绍
离心纺丝和静电纺丝是目前制备超细纤维的两种最主要的方法。离心纺丝法是聚合物熔体或溶液借助高速旋转的装置所产生的离心力和剪切力由细孔甩出而成纤的方法。相较于传统的静电纺丝法，新的离心纺丝纳米技术的生产效率约提高了1000倍，成本低、纺丝效率高，可用来制备高聚物、金属、陶瓷、复合材料纤维等。随着科学技术的发展，离心纺丝已由最初的用来制备人造丝发展到现在的制备纳米纤维膜。随着离心纺丝的不断发展，离心静电纺丝应运而生，离心静电纺丝是将离心纺丝与静电纺丝相结合的一种新纺丝形式。随着研究的逐渐深入，离心纺丝的一些突出问题也日益显现出来，例如高速旋转对电机的高要求以及轴承的质量、寿命、减震等问题；当高速离心纺熔体时，加热装置以及测温、控温系统的设计与选择复杂；接收装置为筒状，难以连续化生产；纤维直径较粗达不到相关超细纤维的要求等等。相关科研人员针对离心纺丝的缺点进行了一系列探索，尽管一定程度上改善了装置缺陷，但是专利技术本身仍存在着一定问题：如CN103215666A公开了一种新型离心熔体静电纺丝的装置，它利用高压电场力和高速离心力的共同作用，使高分子熔体纺出纳米级超细纤维，通过多层喷嘴设计提高纺丝效率，但是收集装置扔为收集桶，产品为桶装纤维膜，不利于连续化生产。同时多层喷嘴的一个突出问题是喷丝不均，当对产品的厚度均匀性要求较高时，该专利的实用性将大打折扣。CN102061530A描述了一种离心式无针头静电纺丝方法，原理是利用金属网制成的甩桶作为纺丝电极和纺丝头，得到筒状纳米纤维非织造布，结构复杂，所得纳米纤维直径在5nm～1000nm，离散较大，产品结构极为不匀，难以满足实际应用要求。CN102828260A提供一种纺丝装置：内圆辊、外圆筒和中心轴组成，内圆辊的外表面均布有外凸钉，可由中心轴带动进行旋转运动，外圆筒为一个静态或固装的薄壁空心圆筒，外圆桶与内圆辊同轴组合配装，最高上表面处轴向均布开有1-3排纺丝孔。纺丝时仅通过最高上表面射流纺丝，相比其他相同规格离心纺丝，纺丝速率较低，尽管该专利通过纺丝头一边连续纺丝，一边沿幅宽方向进行往复运动的方式一定程度上解决了纺丝不均匀现象，但是装置本身结构复杂，制备成本和制作精度要求较高，往复运动的方式也决定了难以实现绝对均匀。
技术实现思路
为了解决离心纺丝结构复杂、密封性差、均匀性不好等缺点，本专利技术旨在提供一种离心螺旋纺丝头和使用该纺丝头的离心螺旋纺丝装置。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种离心螺旋纺丝头，包括中空螺杆和与之相连接的同轴螺旋叶片两部分，螺旋叶片外缘端面垂直于轴向均匀分布有喷丝孔，所述喷丝孔与所述中空螺杆连通。进一步地，螺旋叶片外缘端面上的喷丝孔直径小于0.5mm。进一步地，螺旋叶片的螺距为5-500mm；螺旋叶片的外径为10～1000mm；中空螺杆的外径不大于螺旋叶片的外径。进一步地，螺旋叶片的螺距为20～100mm；螺旋叶片的外径为50～200mm。本专利技术还提供了一种离心螺旋纺丝装置，包括上述离心螺旋纺丝头，动力系统，料液槽和连续接收装置；所述动力系统分别与离心螺旋纺丝头和料液槽连接。进一步地，所述连续接收装置为相互平行的两组收卷机，离心螺旋纺丝头的轴向与连续接收装置轴向平行，且离心螺旋纺丝头位于两组收卷机之间。进一步地，所述连续接收装置为涡流凝固接收装置，所述涡流凝固收卷装置包括环状注水装置、涡流池、集液池、循环水泵和收卷装置，循环水泵分别连接集液池和环状注水装置，环状注水装置环绕在离心螺旋纺丝头周围，涡流池设置在离心螺旋纺丝头的下方，收卷装置设置在涡流池下方。进一步地，还包括外加电场装置，所述外加电场装置设置于螺旋离心喷丝头和连续接收装置之间。进一步地，还包括感应加热器，所述感应加热器用于加热离心螺旋纺丝头和料液槽。进一步地，所述离心螺旋纺丝头水平放置，或与水平面成一定角度放置，其中夹角θ的取值范围是：0°＜θ≤90°。本专利技术具有如下有益效果：(1)普适性：该离心螺旋纺丝设备适用于绝大部分可溶可熔材料，采用该设备可以制备出各种材料的纤维制品，应用领域较广。(2)均匀性：该设备的纺丝头采用螺旋结构这样的特殊设计，纺丝过程中横向均匀性优异，可形成具有一定幅宽且面密度均匀的纳米纤维膜结构，有利于连续工业化纺丝制膜。(3)高效率：通过离心作用输出料液，比多针挤出和无针沾取，生产效率大幅提高1-3个数量级；同时可通过将离心螺旋纺丝头并排放置，多螺杆并联设置，进一步提高生产效率。(4)拓展性强：螺旋结构有利于电荷富集，离心纺丝时可外加电场，通过静电作用可进一步提高生产效率并降低纤维直径。(5)密闭结构：该设备采用全封闭供液结构，减少纺丝过程中料液中溶剂的挥发和料液的粘度变化，有利于产品质量的稳定性。(6)感应加热：熔融纺丝时，采用感应加热这样非接触的形式对螺杆进行加热，精确控制纺丝温度，解决了熔体纺丝在装置上由于加热部分导致的难控制的问题。(7)维护成本低：高速旋转可提高足够离心力，挤出熔体实现纺丝，无需外加挤出设备和相关连接装置、密封装置，设备结构简单，制造和维护成本较低。(8)供液速率可控：供液速率、离心速度、外加电场三者共同调控纤维物理性质，实现纤维形貌的精确控制，改善无针纺静电纺丝中供液速率对材料表面能和料液粘度的依赖。(9)通过涡流离心收集，可得到高度有序化的特种纤维束。附图说明图1为离心螺旋纺丝头的结构示意图；图2为实施例1中离心螺旋纺丝设备结构示意图；图3为实施例3中离心螺旋纺丝设备结构示意图。图中，1-中空螺杆，2-螺旋叶片，3-喷丝孔，4-离心螺旋纺丝头，5-料液槽，6-动力系统，7-连续接收装置，8-环状注水装置，9-循环水泵，10-涡流池，11-集液池，12-收卷装置。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种离心螺旋纺丝装置，主要用于将聚合物溶液或者熔体加工成纳米纤维。该离心螺旋纺丝装置包括上述离心螺旋纺丝头4，动力系统6，料液槽5和连续接收装置7；离心螺旋纺丝头4的螺旋叶片外缘端面垂直于轴向均匀分布有喷丝孔3。离心螺旋纺丝头4的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心螺旋纺丝头，其特征在于，包括中空螺杆和与之相连接的同轴螺旋叶片两部分，螺旋叶片外缘端面垂直于轴向均匀分布有喷丝孔，所述喷丝孔与所述中空螺杆连通。

【技术特征摘要】
1.一种离心螺旋纺丝头，其特征在于，包括中空螺杆和与之相连接的同轴
螺旋叶片两部分，螺旋叶片外缘端面垂直于轴向均匀分布有喷丝孔，所述喷丝
孔与所述中空螺杆连通。
2.根据权利要求1所述的一种离心螺旋纺丝头，其特征在于，所述螺旋叶
片外缘端面上的喷丝孔直径小于0.5mm。
3.根据权利要求1和2所述的一种离心螺旋纺丝头，其特征在于，所述螺
旋叶片的螺距为5-500mm；所述螺旋叶片的外径为10～1000mm；所述中空螺杆
的外径不大于螺旋叶片的外径。
4.根据权利要求3所述的一种离心螺旋纺丝头，其特征在于，所述螺旋叶
片的螺距为20～100mm；所述螺旋叶片的外径为50～200mm。
5.一种离心螺旋纺丝装置，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述
的离心螺旋纺丝头、动力系统、料液槽和连续接收装置；所述动力系统分别与
离心螺旋纺丝头和料液槽连接。
6.根据权利要求5所述的一种离心螺旋纺丝装置，其特征在于，所述连续
接收装置为相互...

【专利技术属性】
技术研发人员：段晓博，刘向文，邱凯丽，
申请(专利权)人：烟台森森环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37