[发明专利]一种多尺度短纤维制备装置及方法

说明书

本发明公开了一种多尺度短纤维制备装置，包括储液箱、上溶液泵、喷头、高压静电发生器、收集装置、下溶液泵以及电机。电机的输出轴上安装有旋转喷头，旋转喷头的外壁上设置有若干个喷口，喷口用于喷出收集液，旋转喷头的内壁上装有加热器，加热器用于控制旋转喷头的温度。加热器对旋转喷头喷出的收集液的温度进行控制，同时，通过电机对转速的控制，进而实现对旋转喷头转速的控制，达到能够使形成在长度和直径上都具有较大的尺度范围的短纤维，缩减了制作工序，具有自动化程度高的特点。还公开了一种利用多尺度短纤维制备装置制备短纤维的方法，可以一次性形成短纤维，避免后期剪切，简化生产工序，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，尤其涉及一种多尺度短纤维制备装置及方法。

背景技术

静电纺丝是一种利用电液耦合技术进行纤维制备的纺丝技术，其原理是溶液输送装置将纺丝溶液输送至喷头末端，在高压静电场力的作用下，溶液凸尖形变成泰勒锥，溶液从喷头喷射并形成射流，带电射流在电场力的作用下加速向收集装置运动，经电场力的拉伸、溶剂挥发、射流间电荷的相互作用，最终以纤维形式沉积于收集装置。电纺设备包括高压静电发生器、溶液输送和喷射装置、收集装置，设备结构简单，使用操作简便。

短纤维又称切断纤维，其长度范围为35-150mm，是一种常见的生产原料。生产短纤维的现有技术中，较常见的为：先加工生产长纤维束，然后利用剪切装置将长纤维束切断成短纤维，如发明专利CN102071479B。此方法在生产过程中需要剪切、漂洗等设备，在剪切时会导致纤维表面质量差、纤维体带上静电，还需进一步处理才能形成单根短纤维。

所以，现有技术会增加制造的工序及设备的复杂性，增加生产成本，并会降低短纤维的收集效率。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种多尺度短纤维制备装置，可一次性制备出多尺度的短纤维。

本发明的上述技术方案是通过以下方式实现的：

一种多尺度短纤维制备装置，其特征在于：包括储液箱、上溶液泵、喷头、高压静电发生器、收集装置、下溶液泵以及电机。储液箱的出口与上溶液泵的进口连接，上溶液泵的出口与喷头的进口连接，喷头的中部与高压静电发生器电连接，喷头在高压静电发生器产生高压静电的作用下喷出纺丝溶液。收集装置位于喷头正下方，收集装置用于收集短纤维。

电机位于收集装置下方，电机的输出端与下溶液泵连接，下溶液泵的进口伸入收集液箱中，下溶液泵的出口与收集装置连接，下溶液泵用于抽取收集液箱内的收集液输送至收集装置中。

电机的输出轴伸入收集装置中，电机的输出轴上安装有旋转喷头，旋转喷头的外壁上设置有若干个喷口，喷口用于喷出收集液。旋转喷头的内壁上装有加热器，加热器用于控制旋转喷头的温度。

与现有技术相比，本发明的优点是：通过加热器对旋转喷头喷出的收集液的温度进行控制，同时，通过电机对转速的控制，进而实现对旋转喷头转速的控制，达到能够使形成在长度和直径上都具有较大的尺度范围的短纤维，缩减了制作工序，具有自动化程度高的特点。

进一步优化为：旋转喷头的安装高度低于收集装置的高度，旋转喷头的工作面积小于收集装置的开口面积。

采用上述技术方案，以便喷出的收集液随着短纤维一起落入收集装置中，防止短纤维洒落在收集装置的外部。

进一步优化为：加热器单独控制每个旋转喷头的温度。

采用上述技术方案，从而实现控制旋转喷头喷出的收集液的温度。

进一步优化为：电机选用两相步进电机。

采用上述技术方案，以达到精确控制旋转喷头转速的目的。

进一步优化为：加热器采用智能温控器。