一种可结合挤出机的高速离心纺丝机

本发明涉及一种纺丝设备，尤其是可结合挤出机的高速离心纺丝机。

背景技术：

1、离心纺丝技术克服了很多熔体和溶液静电纺丝的缺点，为纳米纤维的制备提供了新的发空间，所制备的纳米纤维更在生物制药和电池隔膜领域发挥了广泛应用。然而，离心纺丝技术及产品有待进入更多的领域，将离心纺丝技术与挤出机相结合，更有效便捷的探究材料性能，对纳米纤维今后深入的研究有着重要意义。

2、纤维是指由连续或者不连续的细丝组成的结构化纺织材料，在应用方面历史悠久，早期人们在自然界中可以获取天然的纤维材料，将其加工后用于自身的遮体保暖。如今，随着科技的迅速发展，一系列高分子纤维层出不穷，这不仅丰富了人们对服装以及家纺的需求，还在生物医疗、环境、能源等高新技术领域得到了应用。其中，纳米纤维因独特的结构和性能在各个行业广泛使用，其因高的孔隙率和比表面积，有着好的透湿透气性能，同时也具备了较强的吸附力和优异的过滤性和阻隔性。

3、目前，生产纳米纤维常用的方法层出不穷，现有拉伸法、相分离法、自组装法和静电纺丝法等，但这些生产方法都存在一定的局限性。而离心纺丝是一种制备纳米纤维的新型技术，工艺可以有效弥补上述制备方法中的局限，为纳米纤维的制备提供新的发展空间。该方法原料不需有特殊的介电性能，也不需要外加高压电场，同时更不需要熔喷纺丝中的气流，这些都可节约大量成本。对于离心纺丝设备，美国专利usl500931最早提出；后期chisholm等人发表了美国专利us3358323，并对其进行了多方面研究与改进，为离心纺丝技术的进一步研究奠定了基础。北京化工大学专利cn201310359386.0提供了一种离心静电纺纳米捻线高速制备装置，主要由进料挤出装置、电机、电磁加热圈、轴承、锥环带孔电极、离心旋转伞形喷头、空气压缩机、旋风真空发生器、辊筒接收装置、高压静电发生器、同步齿形带和机架组成，电机带动离心旋转伞形喷头高速旋转，电磁加热圈与离心旋转伞形喷头为非接触式连接，通过辐射进行加热，进料挤出装置通过离心旋转伞形喷头中心的孔向离心旋转伞形喷头供料，锥环带孔电极固定于机架的中部的中间位置，结合静电纺丝技术和离心纺丝技术，并由空气压缩机和旋风真空发生器联合使用在腔室内形成旋转气流，引导纤维形成捻线，实现纳米纤维的取向可控性，解决了纤维形式多为单一纳米纤维，强度差、取向可控性差和无法制得连续的纳米长纤维等不足。但是该工艺方法原料需有特殊外加高压电场，成本较高。

4、另外，“一种离心纺丝成絮成型设备” ( cn 208219029 u) 和“一种熔喷非织造布挤出装置离心纺丝设备” (cn 212669862 u)等，所提供的设备大多是传输螺杆与离心喷头连接使用，电机带动螺杆通过螺杆传输物料并带动离心喷头进行工作。但是单螺杆运转和离心喷头同步后，结果很难同时满足材料的有效混合和离心喷头的高速离心。

5、对于离心造纤大部分工艺都是先制备纺丝液，然后输送到储料腔中再进行离心造纤，预处理需要投入一定的人力和物力。并且喷头很难进行替换，无法改变不同孔径的喷头以应对不同产品要求。因此为了实现制备不同材质、直径要求的纤维，实现离心纺丝的批量生产必须解决原料可调可控，方便批量输送并喷头可替换的问题。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可结合挤出机的高速离心纺丝机，利用离心纺丝技术，搭配挤出机混料技术，方便不同材料改性，且克服挤出机螺杆与高速喷头同步带来的缺陷。

2、本实用新型的通过下述方案解决技术问题：一种可结合挤出机的高速离心纺丝机，包括带纺丝喷头的高速离心设备，该高速离心设备与挤出机连接，由挤出机进行物料混合，混合均匀的物料进入高速离心设备的空心轴内，经空心轴末端的纺丝喷头离心造纤。特点是物料的配比可控，可任意调配。离心喷头的转速不需要与挤出机螺杆的转速同步。

3、上述方案基础上，所述的高速离心设备的转速可调，在动力系统中，采用伺服电机与同步带轮、皮带控制连接纺丝喷头的空心轴。采用了高转速电机与变频器配合，调节转速方便且精确。

4、在上述方案基础上，为了满足市场对纤维直径的需求，所述的纺丝喷头为可调换喷头，可拆卸的安装在空心轴末端。

5、在上述方案基础上，在所述的纺丝喷头处设置了空气喷头，外接空气压缩机或者储气罐，通过空气进口输入调温空气，该空气喷头通入不同温度的气体，对纤维材料结晶性能进行调控。

6、在上述方案基础上，所述同步带轮的主动轮和从动轮的半径比为1：1~3：1，所述的从动轮的转速为0~9000r/min。

7、优选的，所述的主动轮和从动轮的半径比为3：1时，转速可达到9000r/min。

8、进一步的，所述的高速离心设备与挤出机法兰接头连接，各纤维原料在挤出机中熔融混合，在挤出机螺杆工作压力下，熔融物料经法兰接头进入高速离心设备的空心轴中，触发高速离心电机，调节转速，在离心力的作用下，通过可更换的纺丝喷头产出纤维产物。

9、优选的，在法兰接头的外部设有加热片，以保持物料的熔融状态。

10、本实用新型提供的一种所述可结合挤出机的高速离心纺丝机，可根据纤维性能和应用场景，选择合适的纤维原料进行配料；然后，在挤出机中进行熔融混料；混匀后的熔融材料在高速离心设备中进行高速离心纺丝。

11、本发明不需要高压静电场，对设备要求低。纤维原料配料方便，配料后在挤出机中熔融混合，在高速离心设备中离心造纤，喷头可根据纤维直径要求进行设计和调换，而且高速喷头不需要与挤出机螺杆的转速同步，混料均匀可控。

12、本发明将离心纺丝技术和挤出机混料技术结合，具有工业化、连续化大工业生产的应用前景，其独特的技术优点使其具有广阔的发展前景和市场潜力。

13、利用本发明制备的纤维产品，可用于多种行业，尤其是：

14、在制衣行业中的应用，如聚酯纤维是一种人工合成纤维，目前在服装行业应用范围最为广泛，聚酯纤维具有优良的抗皱性、尺寸稳定性、耐晒能力，所以深受大牌服装欢迎。如今，衣服面料创新不仅体现在款式上，还体现在环保、可持续属性的纤维的运用上，所以本发明可以有效提高纤维改性的研究进展。

15、在医疗卫生行业中的应用，如纳米纤维具有特殊的多孔结构和较高的比表面积，能有效地改善药物溶解性和生物可利用性。离心纺丝技术可以纺制较为蓬松且适用的医疗卫生行业用纤维制品。

16、在电化学领域中应用，如电极材料的电池隔膜，复合纤维具有较高的锂离子存储能力、较好的催化活性，可以提高电极的稳定性。离心纺丝技术制备复合纤维产出率高、工艺简单，近年来复合材料被越来越多地应用于电极材料的制备中。

17、本实用新型利用离心纺丝的技术搭配挤出机混合的特点，制备出具有不同结构形态和性能的纤维产物，可以满足不同领域的产品要求。

技术特征：

1.一种可结合挤出机的高速离心纺丝机，包括带纺丝喷头的高速离心设备，其特征在于，该高速离心设备与挤出机连接，由挤出机进行物料混合，混合均匀的物料进入高速离心设备的空心轴内，经空心轴末端的纺丝喷头离心造纤。

2.根据权利要求1所述的可结合挤出机的高速离心纺丝机，其特征在于，所述的高速离心设备的转速可调，在动力系统中，采用伺服电机与同步带轮、皮带控制连接纺丝喷头的空心轴。

3.根据权利要求1所述的可结合挤出机的高速离心纺丝机，其特征在于，所述的纺丝喷头为可调换喷头，可拆卸的安装在空心轴末端。

4.根据权利要求1所述的可结合挤出机的高速离心纺丝机，其特征在于，在所述的纺丝喷头处设置了空气喷头，外接空气压缩机或者储气罐，通过空气进口输入调温空气，该空气喷头通入不同温度的气体，对纤维材料结晶性能进行调控。

5.根据权利要求2所述的可结合挤出机的高速离心纺丝机，其特征在于，所述同步带轮的主动轮和从动轮的半径比限定为1：1~3：1，所述从动轮的转速为0~9000r/min。

6.根据权利要求5所述的可结合挤出机的高速离心纺丝机，其特征在于，所述的主动轮和从动轮的半径比为3：1时，转速可达到9000r/min。

7.根据权利要求1至4任一项所述的可结合挤出机的高速离心纺丝机，其特征在于，所述的高速离心设备与挤出机法兰接头连接，各纤维原料在挤出机中熔融混合，在挤出机螺杆工作压力下，熔融物料经法兰接头进入高速离心设备的空心轴中，触发高速离心电机，调节转速，在离心力的作用下，通过可更换的纺丝喷头产出纤维产物。

8.根据权利要求7所述的可结合挤出机的高速离心纺丝机，其特征在于，在法兰接头的外部设有加热片，以保持物料的熔融状态。

技术总结本技术涉及一种纺丝设备，尤其是一种可结合挤出机的高速离心纺丝机，包括带纺丝喷头的高速离心设备，该高速离心设备与挤出机连接，由挤出机进行物料混合，混合均匀的物料进入高速离心设备的空心轴内，经空心轴末端的纺丝喷头离心造纤。本技术利用离心纺丝的技术搭配挤出机混合的特点，制备出具有不同结构形态和性能的纤维产物，可以满足不同领域的产品要求。技术研发人员：潘正彬,孔博,傅品毅受保护的技术使用者：广东以色列理工学院技术研发日：20231011技术公布日：2024/4/29