本發明涉及一種靜電紡絲裝置，具體涉及一種制取絲素納米纖維絲及纖維紗的紡絲裝置。

背景技術：

靜電紡絲就是高分子流體靜電霧化的特殊形式，此時霧化分裂出的物質不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以運行相當長的距離，最終固化成纖維。

至今為止，靜電紡絲技術已經成為制備納米纖維最為簡單、有效的方式。靜電紡納米纖維因為具有高比表面積，高孔隙率，優良的力學性能等優勢，已經在過濾吸附，生物組織工程，生物醫學，個體防護等領域得到了廣泛應用。其中，絲素納米纖維因為具有良好的生物相容性，被廣泛應用在生物醫學領域，但是運用靜電紡絲技術制備絲素納米纖維時，因為絲素濃度過大，經常存在針頭堵塞的問題，紡絲效率低下。而現階段在科研等領域對于絲素纖維有著較大需求，現有裝置幾乎不可能有效制造出大量的絲素納米纖維。

此外，仿生支架材料中的納米纖維結構大都為不同類型的纖維氈，大都存在力學性能差，難以重復加工等問題。納米纖維紗中的纖維將沿著紗的軸向平行排列，相對于纖維氈具有較好的力學性能，而且可利用機織或針織技術加工成不同形式的結構材料，但傳統技術難以大量制備纖維紗，無法滿足工業需求。

因此，鑒于以上問題，有必要提出一種新型的紡絲裝置，用來有效生產絲素納米纖維絲及纖維紗，避免制備過程中針頭堵塞的問題，提高生產效率，以滿足現有工業的需求。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了一種制取絲素納米纖維絲及纖維紗的紡絲裝置，通過采用金屬棱錐體的噴頭，并在噴頭的頂部及棱邊上設置噴孔，使得纖維絲最大程度的向外噴出，有效提高纖維絲成型率，通過結合吹風槍的設置，吹動纖維絲由外向內聚攏，大量成型纖維紗，滿足工業需求。

根據本發明的目的提出的一種制取絲素納米纖維絲的紡絲裝置，包括纖維發生器與纖維接收器，所述纖維發生器包括噴頭以及容納紡絲液的儲液池，儲液池內部紡絲液連接電源，所述噴頭為中空棱錐體，所述噴頭頂部以及至少一棱邊上設置有噴孔，所述噴頭內部與儲液池連通；

所述纖維發生器還包括一驅動機構，通電后，所述紡絲液在該驅動機構擠壓作用力下，在噴頭頂部以及棱邊位置處逐步壓縮后自噴孔向外噴薄出纖維絲，并收集在纖維接收器上。

優選的，所述噴頭為金屬三棱錐結構，所述噴頭的三條棱邊上均開設有噴孔。

優選的，所述棱邊自上至下均勻的開設有噴孔。

優選的，所述噴孔朝向纖維接收器的方向設置，且噴孔的中心線向噴頭的中心側靠攏。

優選的，所述噴頭至少一側面為內凹的曲面形式或至少一側面向噴頭中心側彎折，使得棱錐體底面各頂角的外角和大于360°。

優選的，所述驅動機構包括一注射器與驅動該注射器注射的流量泵，所述注射器前端與儲液池連接。

優選的，所述纖維接收器為接收滾筒。

優選的，所述纖維接收器為多組平行電極組成的旋轉格柵機構，所述格柵機構轉動設置形成所述接收滾筒，纖維沉積于所述格柵機構的外周上。

一種制取絲素納米纖維紗的紡絲裝置，采用所述的紡絲裝置，所述噴頭外側與各棱邊對應位置處設置有吹風槍，吹風槍朝向噴頭頂部吹出氣流，自噴孔噴出的多束纖維絲經吹風槍吹向噴頭頂部位置處聚攏形成纖維紗，并收集在纖維接收器上。

優選的，所述吹風槍通過一支架固定，所述吹風槍向噴頭中心側傾斜設置，所述支架的高度可調。

與現有技術相比，本發明公開的制取絲素納米纖維絲及纖維紗的紡絲裝置的優點是：

通過采用金屬棱錐體的噴頭，并在噴頭的頂部及棱邊上設置噴孔，使得紡絲液導電效果達到最佳狀態，并結合驅動機構使得紡絲液在噴頭頂部與棱邊處進一步擠壓收縮，使得纖維絲最大程度的向外噴出，纖維絲生產效率高。有效解決了傳統技術中針頭堵塞的問題。

棱錐體的各棱邊均對應設置吹風槍，吹風槍吹動纖維絲由外向內聚攏，使纖維絲最終聚合成紗，大量成型纖維紗，滿足工業需求。

此外，通過采用接收滾筒收集纖維，接收滾筒垂直設置于噴頭的正上方，對纏繞在一起的納米纖維紗能夠起到卷繞、拉伸作用，進一步加強了絲素纖維的平行效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明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發明的一些實施例，對于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為制取纖維絲的紡絲裝置的結構示意圖。

圖2為制取纖維紗的紡絲裝置的結構示意圖。

圖3為噴頭與吹風槍配置的俯視圖。

圖4、5為噴頭的俯視圖。

圖中的數字或字母所代表的相應部件的名稱：

1、纖維發生器 2、纖維接收器

11、噴頭 12、儲液池 13、噴孔 14、電源 15、注射器 16、流量泵 17、吹風槍 18、支架

具體實施方式

正如背景技術部分所述，絲素納米纖維因為具有良好的生物相容性，被廣泛應用在生物醫學領域，但是運用靜電紡絲技術制備絲素納米纖維時，因為絲素濃度過大，經常存在針頭堵塞的問題，紡絲效率低下。且納米纖維紗中的纖維沿著紗的軸向平行排列，相對于纖維氈具有較好的力學性能，但傳統技術難以大量制備纖維紗，無法滿足工業需求。

本發明針對現有技術中的不足，提供了一種制取絲素納米纖維絲及纖維紗的紡絲裝置，通過采用金屬棱錐體的噴頭，并在噴頭的頂部及棱邊上設置噴孔，使得纖維絲最大程度的向外噴出，有效提高纖維絲成型率，通過結合吹風槍的設置，吹動纖維絲由外向內聚攏，大量成型纖維紗，滿足工業需求。

下面將通過具體實施方式對本發明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發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，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，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1

請參見圖1，一種制取絲素納米纖維絲的紡絲裝置，該紡絲裝置包括纖維發生器1與纖維接收器2，纖維發生器1包括噴頭11以及容納紡絲液的儲液池12，噴頭內部與儲液池連通，液池內部紡絲液連接電源；儲液池中的紡絲液可輸送至噴頭內進行紡絲處理，該噴頭為中空棱錐體，噴頭頂部以及至少一棱邊上設置有噴孔13。該噴頭為金屬材質，本實施例中優選采用銅質材料。采用銅質噴頭，不僅使紡絲液導電效果達到最佳狀態，而且通過結合棱錐形式的結構使得紡絲液在至噴頭頂部及棱邊時得到進一步壓縮加強，有助于纖維最大程度快速的向外噴出，避免出現堵塞噴頭的問題，大量成型纖維絲。

纖維發生器還包括一驅動機構，通電后，紡絲液在該驅動機構擠壓作用力下，在噴頭頂部以及棱邊位置處逐步壓縮后自噴孔向外噴薄出纖維絲，并收集在纖維接收器上。

本實施例中優選噴頭為中空的三棱錐結構，噴頭的三條棱邊上均開設有噴孔。優選的，棱邊自上至下均勻的開設有噴孔。通過大量噴孔的設置可同一時間成型出大量纖維束。多個噴孔的設置相比傳統納米纖維的生產裝置紡絲效率得到大大提升。其中噴頭除采用三棱錐結構外，還可為四棱錐或五棱錐或多棱錐等形式。經試驗得出，三棱錐結構形式較其他結構形式簡單，且棱邊角度較小，壓縮效果較好，因此，通常選擇采用三棱錐形式。

此外，噴頭棱邊的傾斜角度設計有助于纖維自下向上運動過程中纖維絲的平行度，同時也為后續更好的纏繞成紗提供基礎。

優選的，噴孔朝向纖維接收器的方向設置，且噴孔的中心線向噴頭的中心側靠攏。噴孔的設置形式對于纖維絲噴出的方向有一個導向作用，通過將噴孔朝向纖維接收器設置，使得纖維束進一步的向中間靠攏，避免纖維束過于發散而影響收集，同時為下一步聚攏形成纖維紗做準備。

本實施例中驅動機構包括一注射器15與驅動該注射器注射的流量泵16，注射器15前端與儲液池12連接。通過調節流量泵的大小推動注射器，注射器在流量泵的推力下推動紡絲液在噴頭內向上噴出。驅動機構可以為任意能夠給予紡絲液擠壓作用力的結構，具體形式不做限制。

其中，纖維接收器為接收滾筒。接收滾筒轉動設置，連續旋轉的接收滾筒垂直放置于噴頭上方，相比傳統靜電紡絲技術而言，對納米纖維絲具有很好的拉伸作用，進一步的加強了絲素纖維的平行效果。而且在成型纖維紗后，接收滾筒對纏繞在一起的納米纖維紗能夠起到卷繞，拉伸，平行的效果，提高纖維紗的質量。

優選的，纖維接收器為多組平行電極組成的旋轉格柵機構，格柵機構轉動設置形成所述接收滾筒，纖維沉積于格柵機構的外周上。

如圖2、3所示，本發明還公開了一種制取絲素納米纖維紗的紡絲裝置，采用上述制取絲素納米纖維絲的紡絲裝置，此外，在噴頭11外側與各棱邊對應位置處設置有吹風槍17，吹風槍17朝向噴頭頂部吹出氣流，噴出的多束纖維絲經吹風槍吹向噴頭頂部處聚攏形成纖維紗，并收集在纖維接收器上。

由于本實施例優選采用三棱錐結構形式的噴嘴，因此底部配有環繞三棱錐一周的三組吹風槍，每組吹風槍設置于一支架18上，可以隨意調節高度與旋轉角度，并且吹風槍氣流溫度可以隨意調節，方便探索最佳紡絲條件使絲素纖維最快最好纏繞成紗。

該吹風槍向噴頭中心側傾斜設置，便于將噴孔處噴出的纖維絲盡可能的吹向中心側，使得纖維絲纏繞成紗，具體傾斜角度根據需要設定。

本發明的工作原理如下：

紡絲過程中紡絲液經注射器推入棱錐式的噴頭內，調節流量泵流量大小，打開高壓電源，調節電壓大小，使噴頭四周能夠噴出均勻的納米纖維絲，調節吹風槍角度與吹風槍氣流大小使絲素納米纖維絲在向上運動過程中在吹風槍作用下向內聚攏纏繞成紗，得到最理想的紗線最終卷繞在接收滾筒上。

實施例2

請參見圖4，其余與實施例1相同，不同之處在于，噴頭的至少一個側面為內凹的曲面形式，通過將側面內凹形成曲面，可保證紡絲液在棱邊處進一步的壓縮，保證自噴孔噴出的纖維絲呈噴射狀，速度較快，同時結合轉動設置的接收滾筒，便于收集大量的有序的絲素納米纖維。

實施例3

請參見圖5，其余與實施例1相同，不同之處在于，至少一側面向噴頭中心側彎折，使得棱錐體底面各頂角abc的外角和大于360°。一般的棱錐底面各邊角的外角和為360°，在彎折后，使得底面各頂角的內角收縮變小，進一步的起到收縮擠壓紡絲液的作用，使得紡絲液自噴孔中噴射出。

本發明公開了一種制取絲素納米纖維絲的紡絲裝置，通過采用金屬棱錐體的噴頭，并在噴頭的頂部及棱邊上設置噴孔，使得紡絲液導電效果達到最佳狀態，并結合驅動機構使得紡絲液在噴頭頂部與棱邊處進一步擠壓收縮，使得纖維絲最大程度的向外噴出，纖維絲生產效率高。有效解決了傳統技術中針頭堵塞的問題。

棱錐體的各棱邊均對應設置吹風槍，吹風槍吹動纖維絲由外向內聚攏，使纖維絲最終聚合成紗，大量成型纖維紗，滿足工業需求。

此外，通過采用接收滾筒收集纖維，接收滾筒垂直設置于噴頭的正上方，對纏繞在一起的納米纖維紗能夠起到卷繞、拉伸作用，進一步加強了絲素纖維的平行效果。

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發明。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發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于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范圍。