專利名稱：用于靜電紡絲的注射噴嘴及使用該噴嘴的靜電紡絲設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種用于靜電紡絲的注射噴嘴及使用該噴嘴的靜電紡絲設(shè)備，尤其涉及一種用于選擇性地進(jìn)行純靜電紡絲、空氣靜電紡絲或熱空氣靜電紡絲的方法。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，靜電紡絲用于通過(guò)擠壓帶電壓的纖維源液來(lái)制造細(xì)直徑纖維。靜電紡絲可以追溯到靜電噴涂，采用靜電噴涂時(shí)，在毛細(xì)管頂端由于水表面張力作用形成的水滴帶有高電壓時(shí)，細(xì)直徑的長(zhǎng)絲從水滴表面噴出。靜電紡絲基于以下現(xiàn)象向具有足夠高粘度的聚合物溶液或聚合物熔體施加靜電力時(shí)，溶液或熔體形成纖維。由于靜電紡絲可利用纖維源液制造細(xì)直徑纖維，因此靜電紡絲近年來(lái)被用來(lái)制造直徑為幾納米至幾百納米的納米纖維。與傳統(tǒng)超細(xì)纖維相比，納米纖維本身具有較高的表面積_體積比以及各種表面和結(jié)構(gòu)特征，因此，納米纖維是高科技產(chǎn)業(yè)如電氣、電子、環(huán)保和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)中必不可少的材料，納米纖維的應(yīng)用正擴(kuò)大到包括用作環(huán)保產(chǎn)業(yè)中的過(guò)濾器，電氣電子產(chǎn)業(yè)的材料，醫(yī)用生物材料等。通常利用靜電紡絲注射噴嘴來(lái)制造納米纖維，該噴嘴利用空氣擠壓纖維源液。靜電紡絲注射噴嘴包括形成在噴絲板本體中并擠出纖維源液的源液擠壓?jiǎn)卧?以及繞噴絲板本體中的源液擠壓?jiǎn)卧纬傻牟⒕哂袕脑匆簲D壓?jiǎn)卧耐鈬蛳卵由斓目諝庾⑸淇椎目諝鈬娮靻卧?，其中從源液擠壓?jiǎn)卧獢D出的纖維源液連同通過(guò)空氣注射孔從源液擠壓?jiǎn)卧耐鈬蛳滤腿氲膲嚎s空氣一起注射。靜電紡絲設(shè)備還包括收集從靜電紡絲注射噴嘴抽出的纖維的收集器。在靜電紡絲設(shè)備中，靜電紡絲注射噴嘴與正極連接，收集器與負(fù)極連接，以便在噴嘴和收集器之間產(chǎn)生使靜電紡絲成為可能的電壓差。通過(guò)注射纖維源液和壓縮空氣，靜電紡絲噴嘴可制造直徑為幾納米至幾百納米的納米纖維。在傳統(tǒng)靜電紡絲噴嘴中，為了實(shí)現(xiàn)有效注射，源液擠壓?jiǎn)卧亩瞬堪既肟諝庾⑸淇?。然而，傳統(tǒng)靜電紡絲噴嘴用于進(jìn)行只注射纖維源液的一般靜電紡絲時(shí)，通過(guò)注射纖維源液而形成的纖維可能會(huì)被空氣注射孔夾住并堵塞該空氣注射孔。因此，傳統(tǒng)靜電紡絲噴嘴的問(wèn)題在于僅限于通過(guò)注射高壓縮空氣來(lái)制造直徑為幾納米至幾百納米的納米纖維。進(jìn)一步地，提出了另一種靜電紡絲噴嘴，其中源液擠壓?jiǎn)卧亩瞬客怀鲈诳諝庾⑸淇椎耐饷?。然而，在該靜電紡絲噴嘴中，為了實(shí)現(xiàn)無(wú)誤差靜電紡絲，源液擠壓?jiǎn)卧耐怀鲩L(zhǎng)度限制為1 3mm。由于突出長(zhǎng)度有限，該靜電紡絲噴嘴不能進(jìn)行只注射纖維源液而不注射空氣的純靜電紡絲。換句話說(shuō)，在相關(guān)技術(shù)中，通過(guò)只注射纖維源液進(jìn)行純靜電紡絲的純靜電紡絲噴嘴以及通過(guò)送入空氣進(jìn)行空氣靜電紡絲的空氣靜電紡絲噴嘴是單獨(dú)制造并單獨(dú)使用的。因此，當(dāng)靜電紡絲設(shè)備用于利用通過(guò)只注射纖維源液進(jìn)行純靜電紡絲的純靜電紡絲噴嘴以及通過(guò)送入空氣進(jìn)行空氣靜電紡絲的靜電紡絲噴嘴制造具有多個(gè)由不同直徑纖維制成的結(jié)構(gòu)層的產(chǎn)品時(shí)，有必要單獨(dú)使用兩種類型的靜電紡絲噴嘴，這增加了設(shè)備成本并要求在靜電紡絲過(guò)程中在兩種類型的靜電紡絲噴嘴之間頻繁進(jìn)行更換。此外，在傳統(tǒng)靜電紡絲噴嘴中，電極直接與噴絲板本體連接并允許電流在送入源液擠壓?jiǎn)卧睦w維源液中流動(dòng)，這使得磁場(chǎng)可能從噴絲板本體泄漏到外面。因此，傳統(tǒng)靜電紡絲噴嘴的問(wèn)題在于噴嘴也許不能進(jìn)行穩(wěn)定的或有效的靜電紡絲并要求施加高電壓以補(bǔ)償磁場(chǎng)泄漏。傳統(tǒng)靜電紡絲噴嘴的另一個(gè)問(wèn)題在于為了能直接連接電極，需要使用導(dǎo)電的金屬材料來(lái)制造噴嘴，因此噴嘴較重，且增加了其制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題有鑒于此，在考慮到現(xiàn)有技術(shù)中存在上述問(wèn)題的情況下提出本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種靜電紡絲注射噴嘴及使用該噴嘴的靜電紡絲設(shè)備，其可形成具有細(xì)直徑的納米纖維并可選擇性地進(jìn)行只注射纖維源液的一般靜電紡絲(純靜電紡絲， Pure Electrospirming)、或纖維源液連同高壓縮的空氣一起注射的空氣靜電紡絲(Air Electrospirming)、或纖維源液連同高壓縮的熱空氣一起注射的熱空氣靜電紡絲(Hot Air Electrospinning)。技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于靜電紡絲的注射噴嘴，包括第一噴嘴本體，具有用于從外面接收纖維源液的源液送入通道；噴嘴構(gòu)件，設(shè)置為從所述第一噴嘴本體的下端向下突出并向下排出通過(guò)所述源液送入通道送入的纖維源液；以及第二噴嘴本體，可拆卸地安裝在所述第一噴嘴本體的下側(cè)，其中所述第二噴嘴本體將所述噴嘴構(gòu)件容納在其中并在其中設(shè)置有插入孔，所述噴嘴構(gòu)件插入所述插入孔內(nèi)，在所述插入孔下方的位置形成有注射孔以將所述噴嘴構(gòu)件的下部容納在其中，在所述第二噴嘴本體內(nèi)形成有空氣通道以將空氣送入所述注射孔。此外，本發(fā)明提供一種靜電紡絲設(shè)備，包括第一噴嘴本體，具有用于從外面接收纖維源液的源液送入通道；噴嘴構(gòu)件，設(shè)置為從所述第一噴嘴本體的下端向下突出并向下排出通過(guò)所述源液送入通道送入的纖維源液；第二噴嘴本體，可拆卸地安裝在所述第一噴嘴本體的下側(cè)，所述第二噴嘴本體將所述噴嘴構(gòu)件容納在其中并在其中設(shè)置有插入孔，所述噴嘴構(gòu)件插入所述插入孔內(nèi)，在所述插入孔下方的位置形成有注射孔以將所述噴嘴構(gòu)件的下部容納在其中，在所述第二噴嘴本體內(nèi)形成有空氣通道以將空氣送入所述注射孔；
電壓施加單元，與所述第一噴嘴本體的源液送入通道連接、臨時(shí)將纖維源液儲(chǔ)存在其中并向儲(chǔ)存在其中的纖維源液施加電壓；源液供應(yīng)單元，纖維源液從所述源液供應(yīng)單元供應(yīng)至所述電壓施加單元；空氣供應(yīng)單元，空氣從所述空氣供應(yīng)單元供應(yīng)至所述空氣通道；以及收集器，用于收集所述噴嘴構(gòu)件紡制的纖維網(wǎng)。有益效果如上所述，本發(fā)明可選擇性地進(jìn)行一般靜電紡絲(純靜電紡絲)、空氣靜電紡絲或熱空氣靜電紡絲，從而根據(jù)產(chǎn)品的納米網(wǎng)結(jié)構(gòu)和類型隨意控制紡絲模式。進(jìn)一步地，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在一個(gè)單線工藝中可選擇性地使用不同的紡絲模式，因此本發(fā)明可用于制造多個(gè)結(jié)構(gòu)層層疊的產(chǎn)品。進(jìn)一步地，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于向纖維源液施加電壓，從而利用低電壓進(jìn)行無(wú)誤差靜電紡絲。


圖1和圖2為根據(jù)本發(fā)明的靜電紡絲注射噴嘴的截面圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的靜電紡絲設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，軸向通道穿過(guò)本發(fā)明的噴嘴構(gòu)件10形成，以便纖維源液可通過(guò)軸向通道排入安裝在噴嘴構(gòu)件10的下端的針狀構(gòu)件11。針狀構(gòu)件11設(shè)置有細(xì)直徑通孔，通孔的直徑小于軸向通道的直徑，通孔與軸向通道連通。針狀構(gòu)件11插入第二噴嘴本體30 (將在下文描述)的注射孔32內(nèi)。進(jìn)一步地， 該針狀構(gòu)件11這樣安裝在注射孔32中使針狀構(gòu)件的頂端相對(duì)于注射孔32凹入。針狀構(gòu)件11可拆卸地安裝在噴嘴構(gòu)件10的端部以便針狀構(gòu)件損壞或斷裂時(shí)用新構(gòu)件替換。因?yàn)獒槧顦?gòu)件11的直徑狹窄，所以針狀構(gòu)件受沖擊后容易彎曲變形或斷裂，因此針狀構(gòu)件最好配置為在損壞或斷裂時(shí)易于用新構(gòu)件替換。利用螺旋式鎖固法將針狀構(gòu)件11可拆卸地安裝在噴嘴構(gòu)件10的端部?？刹鹦兜貙⑨槧顦?gòu)件安裝到噴嘴構(gòu)件的方法可從多種傳統(tǒng)方法中進(jìn)行選擇。噴嘴構(gòu)件10由能實(shí)現(xiàn)有效靜電紡絲的導(dǎo)電材料制成。噴嘴構(gòu)件10安裝在第一噴嘴本體20的下部并從第一噴嘴本體20的下端向下突出。噴嘴構(gòu)件10的突出部插入第二噴嘴本體30。第二噴嘴本體30可拆卸地安裝在第一噴嘴本體20上。在第一噴嘴本體20的下部形成噴嘴鎖固部件21，噴嘴構(gòu)件10的上部插入噴嘴鎖固部件21并被鎖固在那里。在噴嘴鎖固部件21中設(shè)置螺旋式鎖固部件21a，噴嘴構(gòu)件10用螺旋式鎖固法安裝在螺旋式鎖固部件21a上，以便噴嘴構(gòu)件10可通過(guò)螺旋式鎖固部件21a可拆卸地安裝在噴嘴鎖固部件上。在第一噴嘴本體20中，形成有源液送入通道22和第一空氣通道23，其中，源液送入通道22用于將纖維源液送入噴嘴構(gòu)件10，即送入噴嘴構(gòu)件的軸向通道；第一空氣通道23 延伸至第一噴嘴本體的下表面并與第二空氣通道33 (將在下文描述)連通。
進(jìn)一步地，在第一噴嘴本體20的下部，可通過(guò)排成一列并彼此間隔開的方式形成多個(gè)噴嘴鎖固部件21，以便將多個(gè)噴嘴構(gòu)件10插入并安裝在各個(gè)噴嘴鎖固部件上。
源液送入通道22包括多個(gè)主送入通道22a和多個(gè)連接送入通道22b，其中，多個(gè)主送入通道22a與插入多個(gè)噴嘴鎖固部件21的多個(gè)噴嘴構(gòu)件10的軸向通道連通；多個(gè)連接送入通道22b與多個(gè)主送入通道22a連通。將與源液供應(yīng)單元70 (將在下文描述)相連的各第一管道接頭20a安裝在連接送入通道22b上。第一管道接頭20a將來(lái)自源液供應(yīng)單元的纖維源液送入主送入通道22a。進(jìn)一步地，多個(gè)噴嘴構(gòu)件10可安裝成使其上端突入源液送入通道22或主送入通道22a預(yù)定距離。這里，利用能夾持噴嘴構(gòu)件10的噴嘴安裝夾具(未示出)將噴嘴構(gòu)件10這樣安裝到噴嘴鎖固部件21 使噴嘴構(gòu)件的上端突入主送入通道22a預(yù)定距離。當(dāng)噴嘴安裝夾具用于通過(guò)配件安裝噴嘴構(gòu)件10時(shí)，第一噴嘴本體20的下部夾住夾持噴嘴構(gòu)件10的夾具的夾持部，噴嘴構(gòu)件10的上端突入主送入通道22a預(yù)定長(zhǎng)度。這里，噴嘴構(gòu)件10突出的長(zhǎng)度根據(jù)纖維源液的粘度可能會(huì)發(fā)生改變，在本發(fā)明中，噴嘴構(gòu)件的突出長(zhǎng)度設(shè)置為3 5mm或更少。當(dāng)噴嘴構(gòu)件10不均勻突入源液送入通道22時(shí)，通過(guò)連接送入通道22b送入的纖維源液按照由短到長(zhǎng)的突出長(zhǎng)度順序注入噴嘴構(gòu)件10。因此，從多個(gè)噴嘴構(gòu)件10靜電紡絲而成并收集在收集器上的纖維層中可能會(huì)存在不期望的偏差。噴嘴構(gòu)件10的上端安裝成上端與主送入通道22a的底面齊平時(shí)，根據(jù)噴嘴構(gòu)件10 的上端靠近連接送入通道22b的程度將纖維源液送入噴嘴構(gòu)件10，因此纖維源液不能由多個(gè)噴嘴構(gòu)件10同步靜電紡絲，且在靜電紡絲而成的并被收集的纖維層中形成有偏差。然而，當(dāng)在噴嘴構(gòu)件10的上端突入主送入通道22a預(yù)定距離的狀態(tài)下將纖維源液送入源液送入通道22時(shí)，纖維源液從主送入通道22a的底面逐漸填充主送入通道22a，之后被同步引入多個(gè)噴嘴構(gòu)件10中至噴嘴構(gòu)件10的上端從主送入通道22a的底面突出的高度。因此，纖維源液被同步注射并由多個(gè)噴嘴構(gòu)件10被靜電紡絲，以便在靜電紡絲而成的并被收集的纖維層中不存在偏差。如上所述，第二噴嘴本體30可拆卸地安裝在第一噴嘴本體20的下側(cè)。第二噴嘴本體30可拆卸地安裝在第一噴嘴本體20的下側(cè)并設(shè)置在帶有插入孔31 的上表面中，各噴嘴構(gòu)件10插入該插入孔。在第二噴嘴本體的插入孔31下方的位置，形成用于從噴嘴構(gòu)件10的下端或從針狀構(gòu)件11的外圍向下注射空氣的注射孔32。這里，噴嘴構(gòu)件10放置在注射孔32中，空氣通過(guò)注射孔和噴嘴構(gòu)件10之間限定的間隙注射。進(jìn)一步地，注射孔32從空氣通道接收空氣并從針狀構(gòu)件11外圍側(cè)限定的間隙向下注射空氣。
空氣通道包括第一空氣通道23和第二空氣通道33，其中，第一空氣通道23形成在第一噴嘴本體20中；第二空氣通道33形成在第二噴嘴本體30中，與第一空氣通道23和注射孔32連通并將空氣送入注射孔32。進(jìn)一步地，第一空氣通道23延伸至第一噴嘴本體20的上表面，第二管道接頭(未示出)安裝在第一空氣通道的上端。第二管道接頭與空氣供應(yīng)單元80 (將在下文描述)連接。第一噴嘴本體20和第二噴嘴本體30彼此組合在一起時(shí)，噴嘴構(gòu)件10暴露在噴嘴鎖固部件21外面的部分插入各插入孔31中。這里，針狀構(gòu)件11放置在形成在插入孔31 下方的注射孔32中。這里，針狀構(gòu)件11的頂端相對(duì)于注射孔32的出口的端部凹入。因此，纖維源液通過(guò)快速流動(dòng)的空氣流從針狀構(gòu)件11的端部排出并連同通過(guò)注射孔32內(nèi)側(cè)限定的間隙強(qiáng)力注射的空氣一起注射，所以不會(huì)形成小珠。進(jìn)一步地，送入注射孔32的空氣被引導(dǎo)集中到針狀構(gòu)件11的軸向孔的端部，以便有效注射纖維源液。第二空氣通道33包括穿過(guò)第二噴嘴本體30橫向形成并與注射孔32連通的第一通道33a，以及從第二噴嘴本體30的上表面延伸至第一通道33a的第二通道33b。分別用塞子40封閉形成在第二噴嘴本體30中的第一通道33a的相對(duì)開口端。為了形成第二空氣通道33，從第二噴嘴本體30的上表面縱向形成第二通道33b以連通第一空氣通道23，第一通道33a橫向形成在第二噴嘴本體30的相對(duì)側(cè)之間以連通第二通道33b和注射孔32。因此，第一通道33a在第二噴嘴本體30的相對(duì)側(cè)開口。如上所述的封閉第一通道33a的相對(duì)開口端的塞子40可防止通過(guò)構(gòu)成第二空氣通道33的第一通道33a和第二通道33b送入注射孔32的空氣泄漏，并通過(guò)注射孔32實(shí)現(xiàn)有效注射。進(jìn)一步地，在第二噴嘴本體30的上表面上，多個(gè)螺栓鎖孔52彼此間隔開地形成在各邊。進(jìn)一步地，對(duì)應(yīng)于螺栓鎖孔52的多個(gè)螺栓通孔形成在第一噴嘴本體20中。第一噴嘴本體20和第二噴嘴本體30利用穿過(guò)螺栓通孔并緊固至螺栓鎖孔52的多個(gè)鎖固螺栓50彼此可拆卸地組合。還可利用除上述鎖固單元外的多種傳統(tǒng)鎖固單元來(lái)實(shí)現(xiàn)第一和第二噴嘴本體的可拆卸組合。在第一噴嘴本體20的下表面以及第二噴嘴本體30的上表面，設(shè)置有鎖固部件。 由于該鎖固部件，第一噴嘴本體和第二噴嘴本體可通過(guò)槽舌接合的方式(grooving and tonguing manner)彼此鎖固，其中噴嘴本體中形成的第一空氣通道23和第二空氣通道33 彼此連通。鎖固部件包括形成在第二噴嘴本體30的上表面的鎖定導(dǎo)向突出部34，第二空氣通道33形成在鎖定導(dǎo)向突出部中，以及形成在第一噴嘴本體20的下表面以將鎖定導(dǎo)向突出部34容納在其中的鎖孔24，第一空氣通道23形成在鎖孔中。通過(guò)將鎖定導(dǎo)向突出部34以以下方式插入鎖孔24來(lái)使第一噴嘴本體20和第二噴嘴本體30彼此組合第一空氣通道23和第二空氣通道33能夠精確對(duì)準(zhǔn)，并且第一空氣通道23和第二空氣通道33之間的接合處能被密封。鎖定導(dǎo)向突出部34可形成為從第一噴嘴本體20的下表面突出，第一空氣通道23形成在鎖定導(dǎo)向突出部中，鎖孔24可形成在第二噴嘴本體30的上表面，第二空氣通道33 形成在鎖孔中。如上所述，鎖定導(dǎo)向突出部34可以通過(guò)從第一噴嘴本體20的下表面或第二噴嘴本體30的上表面突出來(lái)形成，鎖孔24可形成在剩余的第一噴嘴本體20的下表面或第二噴嘴本體30的上表面中。第一噴嘴本體20和第二噴嘴本體30可由合成樹脂材料制成且可由聚醚醚酮 (PEEK)，乙縮醛(聚甲醛；POM)以及澆鑄尼龍(MC尼龍)中的任何一種制成。聚醚醚酮(PEEK)，乙縮醛(聚甲醛；POM)以及澆鑄尼龍(MC尼龍)為機(jī)械性能如耐熱性、耐化學(xué)性及耐久性優(yōu)良的工程塑料材料。上述材料中，最適宜的是PEEK，其是能夠進(jìn)行溶解成型工藝(dissolved molding process)的結(jié)晶樹脂并具有最高的耐熱性。第一噴嘴本體20和第二噴嘴本體30由聚醚醚酮(PEEK)，乙縮醛(聚甲醛；Ρ0Μ) 以及澆鑄尼龍(MC尼龍)制成，所以噴嘴本體可進(jìn)行利用高壓縮的熱空氣注射纖維源液的熱空氣靜電紡絲。熱空氣靜電紡絲可以制備具有細(xì)直徑的納米纖維。換句話說(shuō)，在根據(jù)本發(fā)明的第二噴嘴本體30安裝在第一噴嘴本體20上的靜電紡絲注射噴嘴中，纖維源液被送入噴嘴構(gòu)件10并且高壓縮的空氣被送入注射孔32，以便纖維源液可以連同空氣一起注射。這里，根據(jù)本發(fā)明的靜電紡絲注射噴嘴可選擇性地進(jìn)行能夠制備具有細(xì)直徑的納米纖維的空氣靜電紡絲或熱空氣靜電紡絲。進(jìn)一步地，如圖2所示，在根據(jù)本發(fā)明的靜電紡絲注射噴嘴中從第一噴嘴本體20 拆下第二噴嘴本體30時(shí)，噴嘴構(gòu)件10的針狀構(gòu)件11被暴露在外面。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的靜電紡絲注射噴嘴可進(jìn)行不注射空氣而只注射纖維源液的純靜電紡絲，其中，纖維源液從針狀構(gòu)件11注射。在第二噴嘴本體30安裝在第一噴嘴本體20的狀態(tài)下針狀構(gòu)件11的頂端凹入注射孔32時(shí)，在不注射空氣的情況下進(jìn)行靜電紡絲是不可能的。在不注射空氣而只注射纖維源液時(shí)，通過(guò)從針狀構(gòu)件11的凹入頂端注射纖維源液而形成的纖維可能被注射孔32夾住并堵塞該注射孔，所以不能有效進(jìn)行靜電紡絲。因此，可通過(guò)分離第二噴嘴本體30與噴嘴構(gòu)件10從而將針狀構(gòu)件11暴露在外面來(lái)實(shí)現(xiàn)不注射空氣的無(wú)誤差純靜電紡絲。進(jìn)一步地，如圖3所示，本發(fā)明的利用上述靜電紡絲噴嘴的靜電紡絲設(shè)備包括設(shè)置有從外面接收纖維源液的源液送入通道22的第一噴嘴本體20 ；通過(guò)向下突出的方式安裝在第一噴嘴本體20的下端的噴嘴構(gòu)件10，噴嘴構(gòu)件10 從源液送入通道22接收纖維源液并向下排出纖維源液；可拆卸地安裝在第一噴嘴本體20的下側(cè)且其中設(shè)置有插入孔31的第二噴嘴本體 30，噴嘴構(gòu)件10插入插入孔內(nèi)，注射孔32形成在插入孔下方的位置以將噴嘴構(gòu)件10的下部容納在其中，空氣通道形成在第二噴嘴本體內(nèi)以將空氣送入注射孔32 ；與第一噴嘴本體20的源液送入通道22連接，將纖維源液暫時(shí)儲(chǔ)存在其中并向儲(chǔ)存在其中的纖維源液施加電壓的電壓施加單元60 ；將纖維源液供應(yīng)至電壓施加單元60的源液供應(yīng)單元70 ；
將空氣供應(yīng)至空氣通道的空氣供應(yīng)單元80 ；以及收集噴嘴構(gòu)件10紡制的纖維網(wǎng)的收集器90。本發(fā)明的靜電紡絲設(shè)備進(jìn)一步包括電壓供應(yīng)單元100，其中用于施加電壓的一個(gè)電極與儲(chǔ)存在電壓施加單元60中的纖維源液連接，另一電極接地，由此產(chǎn)生電壓差。源液供應(yīng)單元70包括儲(chǔ)存纖維源液的源液儲(chǔ)罐71，從源液儲(chǔ)罐71延伸至電壓施加單元60的第一軟管72以及從電壓施加單元60延伸至源液送入通道22的第二軟管73。 源液供應(yīng)單元70通過(guò)電壓施加單元60將纖維源液送入源液送入通道22。進(jìn)一步地，優(yōu)選將控制所供應(yīng)的纖維源液的量的流量控制閥安裝在第一軟管72 或第二軟管73上，從而控制供應(yīng)到源液送入通道22的纖維源液的量。第二軟管73與安裝在第一噴嘴本體20的上表面中的源液送入通道22的第一管道接頭20a連接。第二軟管73將有電流流過(guò)的纖維源液送入到源液送入通道22。如上所述，在本發(fā)明的靜電紡絲設(shè)備中，將自源液儲(chǔ)罐71送入的纖維源液暫時(shí)儲(chǔ)存在電壓施加單元60中，并向所儲(chǔ)存的纖維源液施加電壓。在電壓供應(yīng)單元100中，一個(gè)電極與儲(chǔ)存在電壓施加單元60中的纖維源液連接， 另一電極接地，從而在噴嘴構(gòu)件10和收集由噴嘴構(gòu)件10靜電紡絲而成的纖維網(wǎng)的收集器 90之間產(chǎn)生能夠?qū)崿F(xiàn)靜電紡絲的電壓差。收集器90包括第一卷盤91，圍繞第一卷盤纏繞有纖維收集板91a，如紡犢皮紙板、無(wú)紡織物板、或薄膜板，以收集靜電紡絲而成的纖維；第二卷盤92，其放置在與第一卷盤91間隔開的位置，繞第一卷盤91纏繞的纖維收集板91a的端部與第二卷盤連接，第二卷板通過(guò)電機(jī)而被旋轉(zhuǎn)并卷繞纖維收集板91a ；多個(gè)導(dǎo)向輥93，以彼此間隔預(yù)定距離的方式放置在第一卷盤91和第二卷盤92之間并引導(dǎo)被從第一卷盤91送入第二卷盤92的纖維收集板91a的運(yùn)動(dòng)；以及第三卷盤94，放置在第二卷盤92附近的位置，通過(guò)電機(jī)而被旋轉(zhuǎn)并卷繞纖維收集板上收集的靜電紡絲而成的纖維。在本發(fā)明中，通過(guò)向纖維源液施加電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)靜電紡絲，因此本發(fā)明可防止靜電紡絲在磁場(chǎng)泄漏到第一噴嘴本體20和第二噴嘴本體30外面時(shí)可能發(fā)生的變化或無(wú)效，而且即便針狀構(gòu)件和收集器90之間的電壓差較小也可實(shí)現(xiàn)無(wú)誤差靜電紡絲。進(jìn)一步地，在纖維收集板91a的表面上，以網(wǎng)狀形式收集由噴嘴構(gòu)件10的針狀構(gòu)件11進(jìn)行靜電紡絲得到的纖維，纖維與纖維收集板91a —起移動(dòng)并繞第三卷盤94卷繞。這里，第二卷盤92卷繞的纖維收集板91a可從第二卷盤上拆去并安裝在第一卷盤 91上，以便重復(fù)利用。進(jìn)一步地，第二噴嘴本體30可與第一噴嘴本體20組合或從第一噴嘴本體20拆除，以便本發(fā)明可選擇性地進(jìn)行一般靜電紡絲(純靜電紡絲)、空氣靜電紡絲或熱空氣靜電紡絲。進(jìn)一步地，本發(fā)明的靜電紡絲設(shè)備包括的第一噴嘴本體20、第二噴嘴本體30和噴嘴構(gòu)件10與之前描述的一樣，因此省略進(jìn)一步闡述以免重復(fù)。空氣供應(yīng)單元80包括將空氣儲(chǔ)存在其中的儲(chǔ)氣罐81 ；從儲(chǔ)氣罐81延伸至第一空氣通道23的送氣管82 ；安裝在送氣管82上，打開或關(guān)閉送氣管82的空氣控制閥83 ；
設(shè)置在第一噴嘴本體20和第二噴嘴本體30的接合處，檢測(cè)第二噴嘴本體30的鎖固或分離狀態(tài)的傳感器84 ；以及響應(yīng)于傳感器84輸出的信號(hào)配合傳感器84和空氣控制閥83并打開或關(guān)閉空氣控制閥83的閥控制單元85。閥控制單元85還與第一軟管72和第二軟管73的流量控制閥配合，從而打開或關(guān)閉流量控制閥并控制流量控制閥的開口率。進(jìn)一步地，傳感器84采用接觸式傳感器，接觸式傳感器這樣安裝在第一噴嘴本體 20的下表面使傳感器接觸第二噴嘴本體30的上表面。傳感器84主要用來(lái)檢測(cè)第二噴嘴本體30相對(duì)于第一噴嘴本體20的下表面的鎖固或分離狀態(tài)，可利用傳統(tǒng)傳感器對(duì)傳感器84進(jìn)行不同改進(jìn)。指示第二噴嘴本體30的分離狀態(tài)的信號(hào)被從傳感器84輸出至閥控制單元85時(shí)， 空氣控制閥83關(guān)閉送氣管82。因此，當(dāng)?shù)诙娮毂倔w30與第一噴嘴本體20分離時(shí)，不將空氣送入噴嘴構(gòu)件，只從針狀構(gòu)件11注射纖維源液，因此可以進(jìn)行純靜電紡絲。然而，當(dāng)?shù)诙娮毂倔w30鎖固到第一噴嘴本體時(shí)，傳感器84檢測(cè)第二噴嘴本體的鎖固狀態(tài)并輸出指示鎖固狀態(tài)的信號(hào)給閥控制單元85。響應(yīng)于輸入信號(hào)，閥控制單元85驅(qū)動(dòng)空氣控制閥83并打開送氣管82。因此，當(dāng)?shù)诙娮毂倔w30鎖固到第一噴嘴本體20時(shí)，空氣或熱空氣被送入注射孔 32并且纖維源液被送入噴嘴構(gòu)件10，以便進(jìn)行空氣靜電紡絲或熱空氣靜電紡絲。本發(fā)明的靜電紡絲設(shè)備可通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)第二噴嘴本體30的鎖固或分離狀態(tài)來(lái)控制供氣，因此本發(fā)明可選擇性地進(jìn)行無(wú)誤差純靜電紡絲或空氣靜電紡絲而不需要另外控制 {共飛。盡管為了說(shuō)明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解， 在不背離所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下可進(jìn)行各種修改、添加及替代。
權(quán)利要求
1.一種用于靜電紡絲的注射噴嘴，包括第一噴嘴本體，具有用于從外面接收纖維源液的源液送入通道；噴嘴構(gòu)件，設(shè)置為從所述第一噴嘴本體的下端向下突出并向下排出通過(guò)所述源液送入通道送入的纖維源液；以及第二噴嘴本體，可拆卸地安裝在所述第一噴嘴本體的下側(cè)，其中所述第二噴嘴本體將所述噴嘴構(gòu)件容納在其中并在其中設(shè)置有插入孔，所述噴嘴構(gòu)件插入所述插入孔內(nèi)，在所述插入孔下方的位置形成有注射孔以將所述噴嘴構(gòu)件的下部容納在其中，在所述第二噴嘴本體內(nèi)形成有空氣通道以將空氣送入所述注射孔。
2.如權(quán)利要求1所述的用于靜電紡絲的注射噴嘴，進(jìn)一步包括可拆卸地安裝在所述第一噴嘴本體的下側(cè)并放置在所述注射孔內(nèi)的針狀構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求1所述的用于靜電紡絲的注射噴嘴，其中所述空氣通道包括形成在所述第一噴嘴本體內(nèi)的第一空氣通道；以及形成在所述第二噴嘴本體內(nèi)以連通所述第一空氣通道和所述注射孔并將空氣送入所述注射孔的第二空氣通道，所述第二空氣通道包括橫向貫穿形成在所述第二噴嘴本體的相對(duì)側(cè)之間以與所述插入孔連通的第一通道；以及從所述第二噴嘴本體的上表面縱向形成以與所述第一通道連通的第二通道。
4.如權(quán)利要求3所述的用于靜電紡絲的注射噴嘴，進(jìn)一步包括塞子，安裝在所述第一通道的相對(duì)端，從而封閉所述第一通道在所述第二噴嘴本體的相對(duì)側(cè)開口的開口端。
5.如權(quán)利要求1所述的用于靜電紡絲的注射噴嘴，其中在分別具有第一空氣通道和第二空氣通道的所述第一噴嘴本體的下表面和所述第二噴嘴本體的上表面中設(shè)置鎖固部件，彼此以槽舌接合方式組合以使所述第一和第二空氣通道相互連通。
6.如權(quán)利要求1所述的用于靜電紡絲的注射噴嘴，其中所述第一噴嘴本體以及所述第二噴嘴本體由聚醚醚酮(PEEK)，乙縮醛(聚甲醛；POM) 以及澆鑄尼龍(MC尼龍)中的任何一種制成。
7.如權(quán)利要求1所述的用于靜電紡絲的注射噴嘴，其中用于鎖固多個(gè)噴嘴構(gòu)件的多個(gè)噴嘴鎖固部件以彼此間隔開的方式形成在所述第一噴嘴本體的下部，所述源液送入通道與鎖固到所述多個(gè)噴嘴鎖固部件的所述多個(gè)噴嘴構(gòu)件的通道連通并包括將纖維源液送入所述噴嘴構(gòu)件的主送入通道，其中所述多個(gè)噴嘴構(gòu)件安裝成使得所述噴嘴構(gòu)件的上端突入所述主送入通道預(yù)定距罔。
8.如權(quán)利要求1所述的用于靜電紡絲的注射噴嘴，其中在所述第一噴嘴本體和所述第二噴嘴本體之間設(shè)置有傳感器以檢測(cè)所述第二噴嘴本體的分離或鎖固狀態(tài)。
9.一種靜電紡絲設(shè)備，包括第一噴嘴本體，具有用于從外面接收纖維源液的源液送入通道；噴嘴構(gòu)件，設(shè)置為從所述第一噴嘴本體的下端向下突出并向下排出通過(guò)所述源液送入通道送入的纖維源液；第二噴嘴本體，可拆卸地安裝在所述第一噴嘴本體的下側(cè)，所述第二噴嘴本體將所述噴嘴構(gòu)件容納在其中并在其中設(shè)置有插入孔，所述噴嘴構(gòu)件插入所述插入孔內(nèi)，在所述插入孔下方的位置形成有注射孔以將所述噴嘴構(gòu)件的下部容納在其中，在所述第二噴嘴本體內(nèi)形成有空氣通道以將空氣送入所述注射孔；電壓施加單元，與所述第一噴嘴本體的源液送入通道連接、將纖維源液儲(chǔ)存在其中并向儲(chǔ)存在其中的纖維源液施加電壓；源液供應(yīng)單元，纖維源液從所述源液供應(yīng)單元供應(yīng)至所述電壓施加單元；空氣供應(yīng)單元，空氣從所述空氣供應(yīng)單元供應(yīng)至所述空氣通道；以及收集器，用于收集所述噴嘴構(gòu)件紡制的纖維網(wǎng)。
10.如權(quán)利要求9所述的靜電紡絲設(shè)備，其中所述空氣供應(yīng)單元包括用于將空氣儲(chǔ)存在其中的儲(chǔ)氣罐；從所述儲(chǔ)氣罐延伸至所述空氣通道的送氣管；安裝在所述送氣管上，打開或關(guān)閉所述送氣管的空氣控制閥；用于檢測(cè)所述第二噴嘴本體相對(duì)于所述第一噴嘴本體的鎖固或分離狀態(tài)的傳感器；以及響應(yīng)于所述傳感器輸出的信號(hào)配合所述傳感器和所述空氣控制閥并打開或關(guān)閉所述空氣控制閥的閥控制單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于靜電紡絲的注射噴嘴及使用該噴嘴的靜電紡絲設(shè)備，該注射噴嘴包括彼此可拆卸地結(jié)合的第一噴嘴本體和第二噴嘴本體以及插入所述第一和第二噴嘴本體的噴嘴構(gòu)件。所述靜電紡絲設(shè)備主要進(jìn)行空氣靜電紡絲，其中纖維源液連同空氣一起注射，并且纖維源液通過(guò)所述噴嘴構(gòu)件排出，通過(guò)如下方式分離所述第二噴嘴本體可有效進(jìn)行無(wú)空氣注射的純靜電紡絲使所述噴嘴構(gòu)件的下端暴露預(yù)定長(zhǎng)度或更長(zhǎng)。因此，根據(jù)本發(fā)明，可選擇性地進(jìn)行純靜電紡絲、空氣靜電紡絲或熱空氣靜電紡絲。
文檔編號(hào)D01D5/00GK102459719SQ201080035112
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者徐寅踴, 徐尚哲, 李承勛, 趙炳光, 金哲賢, 金材環(huán), 金燦 申請(qǐng)人:阿莫綠色技術(shù)有限公司