[发明专利]一种分体式静电纺丝针头及纺丝组件

说明书

本发明公开了一种分体式静电纺丝针头，包括针头基座、针头以及限位锁紧帽；针头包括安装基座以及针管，安装基座内部设有上细下粗的锥形腔，针管一体成型于安装基座的顶部；针管内设有针孔，针孔与所述锥形腔连通；安装基座的底部周缘向四周延伸形成锁板；针头基座中具有贯通的注液孔，针头基座的上端具有与所述锥形腔匹配的锥形导入部，针头基座的中部具有锁紧螺纹部；当安装基座通过锥形腔插装于锥形导入部上时，限位锁紧帽可螺合于针头基座上的锁紧螺纹部上并压紧安装基座的锁板，从而将针头锁紧于针头基座上。本发明的分体式静电纺丝针头，能够实现高效生产，且得到的覆纳米纤维网或膜的滤材更加高效低阻。

技术领域

本发明涉及静电纺丝设备技术领域，具体涉及一种分体式静电纺丝针头及纺丝组件。

背景技术

1934年，Formhals发明了用静电力制备聚合物纤维的实验装置并申请了专利，其专利公布了聚合物溶液如何在电极间形成射流，这是首次详细描述利用高压静电来制备纤维装置的专利，被公认为是静电纺丝技术制备纤维的开端。Formhals使用了类似于注射器针头的中空管型喷丝头。

高压静电纺纳米纤维为空气过滤方面的应用提供了全新的解决方案。随着纳米纤维在更多空气过滤行业应用的日趋成熟，人们对静电纺纳米纤维的过滤性能压降也不断提出新的要求。特别是口罩、重卡集卡空滤滤纸、小车空调板滤、工业除尘滤芯材料、燃气轮机进气系统、楼宇新风系统更加追求高效低阻的技术特点。高效低阻力决定着口罩佩戴的安全性和舒适性，对于车辆、工业除尘滤芯材料、燃气轮机进气系统、楼宇新风系统进气过滤材料、小车空调板滤材料而言，高效低阻力更体现出经济性和环保性。

影响高效低阻的因素很多，纳米纤维网或膜的制备过程中，纳米纤维直径越细、孔隙越小、孔隙率越高，制备的纳米纤维滤材表现得效率更高，阻力越小。在制备超细纤维中，溶液粘度越低、溶液电导率越高、纺丝针头越细，所生产的纳米纤维直径就越细，从而实现高效低阻。在工业化生产中要做到上述特征，当前的高压静电纺丝设备从无针纺到有针纺都遇到生产效率低下的问题，从而提高了纳米纤维滤材的生产成本。

无针纺丝如专利CN104532482B和CN110230107A中，当溶液粘度过低时，在专利CN104532482B的钢丝上和专利CN110230107A的螺旋叶片上无法附着足够多的溶液，从而造成单位时间纺丝下降，影响整体设备的生产效率，这也是无针高压静电纺丝很难工业化生产超细纳米纤维材料的原因。

在有针纺丝过程中，如专利CN207391604U中，由于溶液体系的粘度低，溶液在缺口和斜口最低处流出，造成针头顶部溶液量不足，严重影响产量。其有针喷丝头采用了市售不锈钢毛细管作为喷丝管，不锈钢毛细管内径的极限最细内径为0.16mm(内径0.16mm，外径0.31mm)，影响供液量的可控性，在无法把内径做得更小的情况下，为了避免供液过量流出污染纺丝环境而只能采用低压供液。而低压供液会影响溶液的流畅度，在长时间连续工作的情况下，不锈钢毛细管过长和内壁糙度过大容易造成毛细管堵塞。纺丝针头组中有针头堵塞就会造成纳米纤维网和膜出现缺针空疵点，从而影响了材料的过滤效率。其次，在长期工产化生产中，停机后毛细管结构很难清洗，采用溶剂性溶液体系清洗的情况下，在清洗过程中要大量使用溶剂，并使用大功率超声波，耗费大量人力物力。另外，不锈钢毛细管植入金属底座，针头在清洗过程中基座容易造成溶剂侵蚀；在针头拆卸过程中，由于不锈钢毛细管不具有外力取直还原性，容易受外力碰弯，造成损耗过大。再者，如果不锈钢毛细管壁有电导率较强的溶液残留，针头间就会出现电势差，随着电荷的不断积累，就会出现爬电起火现象，存在很大的安全隐患。

在规模化生产中，通常要设置数以万计的纺丝针头。在多针头设备中，为了使产品均匀，多个针头以一定的排布方式矩阵排布，在电场的作用下同时进行纺丝。在多针头设备中，喷丝头与喷丝头之间的电场会相互干扰，这就限制了喷丝头排布的最小距离或喷丝头分布的最大密度，而间接影响了设备的生产效率。

发明内容