CN115961496B - 纳米纤维成形装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种纳米纤维成形装置，其为全封闭式结构，包括依次连接的扩展式流道布浆器、流道、可调上唇板机构；其中扩展式流道布浆器为直升单流道式，垂直于浆流方向的流道截面积逐渐扩大，从进浆口处相同于浆管直径的圆孔，扩大到相等于接近流浆箱处的矩形面积，以保证超低浓纳米纤维浆料沿幅宽方向形成稳定的等压分布；流道进口呈矩形，截面积进一步突变变大，且流道内的高度是可以调节的；可调上唇板机构可调节位移，在实现唇口开口高度的局部微调的同时，还能作前后的平移调节。本发明结构简单，适用于0.01%—0.05%超低浓的纳米纤维浆料成形，采用全封闭式结构，可以避免纳米纤维接触到空气，从而避免产生大量气泡。随着纳米纤维这一热点领域的应用持续升温，将拥有巨大的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米纤维成形装置，主要用于以纳米纤维为原料的特种材料（如纳米纤维隔膜材料、纳米芳纶材料、纳米碳纳米管材料等）的生产领域。
背景技术
特殊的材料特性，成为目前国内外开发的新热点。纳米纤维可应用于复合材料增强，如碳纳米纤维、碳纳米管，也可应用于高效过滤介质，能显著提高过滤效率，还可应用于生物医药领域、精密电子和光学器件，这些新领域拥有巨大的市场潜力。因此，纳米纤维成形是目前亟待解决的难题。
发明内容
本发明提供一种用于纳米纤维原料的成形装置，该装置适用于0.01%—0.05%超低浓的纳米纤维浆料成形，其为全封闭式结构，包括依次连接的扩展式流道布浆器、流道、可调上唇板机构；其中扩展式流道布浆器为直升单流道式，垂直于浆流方向的流道截面积逐渐扩大，从进浆口处相同于浆管直径的圆孔，扩大到相等于接近流浆箱处的矩形面积，以保证超低浓纳米纤维浆料沿幅宽方向形成稳定的等压分布；流道进口呈矩形，截面积进一步突变变大，达到防止纤维絮聚、促进纤维分散，提高成形匀度的目的，且流道内的高度是可以调节的，从而对浆流有增速或减速的作用，提高流浆箱对工艺的适应性；可调上唇板机构可调节位移，在实现唇口开口高度的局部微调的同时，还能作前后的平移调节，从而适度地控制上网浆流的方向和位置，更有利于纳米纤维浆料的成形，更易消除液面波动、控制浆流轨迹，提高浆流纵向稳定性，更有利于提高成形匀度。
作为优选方案，扩展式流道布浆器的直升单流道的水平倾斜角度小于或等于60°，倾斜角度过大会造成扩展过快，会使浆流发生分离，在侧壁处发生旋涡，造成纤维进一步絮聚。
作为优选方案，流道高度的可调节范围为5mm—80mm，通过调节流道的高度，提高流浆箱对工艺的适应性。
本发明用于生产纳米纤维原料的特种材料，结构简单，特别适用于纳米纤维原料的新产品研发。由于纳米纤维极大的比表面积等特殊的材料特性，浓度越高，极易絮聚和产生大量气泡，因此为提高纳米纤维的成形匀度质量，最佳方法是采用超低浓成形和全封闭式结构，在浆料成形过程中，一方面采用0.01%—0.05%超低浓成形可以降低纳米纤维之间的絮聚，此成形浓度是传统造纸成形浓度的十分之一甚至百分之一。另一方面采用全封闭式结构可以避免纳米纤维接触到空气，从而避免产生大量气泡。随着纳米纤维这一热点领域的应用持续升温，将拥有巨大的市场前景。
附图说明。
图1 是本发明的结构示意图。
图中：1. 扩展流道布浆器；2. 流道；3. 可调上唇板机构；4. 扩展流道布浆器进口；5. 唇口。
具体实施方式。
一种纳米纤维成形装置主要用于纳米纤维原料的成形，该装置适用于0.01%—0.05%超低浓的纳米纤维浆料成形，其为全封闭式结构，包括依次连接的扩展式流道布浆器、流道、可调上唇板机构；其中扩展式流道布浆器为直升单流道式，由不锈钢焊接而成，不变形、尺寸稳定、内壁光滑不挂浆、易清洗。扩展式流道布浆器垂直于浆流方向的流道截面积逐渐扩大，从进浆口处相同于浆管直径的圆孔，扩大到相等于接近流浆箱处的矩形面积，以保证超低浓纳米纤维浆料沿幅宽方向形成稳定的等压分布；流道进口呈矩形，截面积进一步突变变大，达到防止纤维絮聚、促进纤维分散，提高成形匀度的目的，且流道内的高度是可以调节的，从而对浆流有增速或减速的作用，提高流浆箱对工艺的适应性；可调上唇板机构可调节位移，在实现唇口开口高度的局部微调的同时，还能作前后的平移调节，从而适度地控制上网浆流的方向和位置，更有利于纳米纤维浆料的成形，更易消除液面波动、控制浆流轨迹，提高浆流纵向稳定性，更有利于提高成形匀度。
超低浓的纳米纤维浆料从扩展流道布浆器进口4流入，浆料沿着垂直于浆流方向的流道截面积逐渐扩展开，形成稳定的等压分布，各流股具有相同的压力损失，全幅宽均匀分布进入流道2，流道2进口是矩形，截面积进一步扩大，且截面积是突变的，类似于阶梯扩散器的作用，达到防止纤维絮聚、促进纤维分散的目的，为成形提供有利条件。同时，其流道内的高度可调，通过调节流道的高度，提高流浆箱对工艺的适应性。最后，纳米纤维浆料流送至唇口5，经可调的上唇板机构3消除液面波动和控制好浆流轨迹后，将进一步提高纳米纤维成形匀度质量。
Claims (2)
1.一种纳米纤维成形装置，其特征在于：其为全封闭式结构，包括依次连接的扩展式流道布浆器、流道、可调上唇板机构；其中扩展式流道布浆器为直升单流道式，垂直于浆流方向的流道截面积逐渐扩大，从进浆口处相同于浆管直径的圆孔，扩大到相等于接近流浆箱处的矩形面积，以保证超低浓纳米纤维浆料沿幅宽方向形成稳定的等压分布；流道进口呈矩形，截面积进一步突变变大，且流道内的高度是可以调节的；可调上唇板机构可调节位移，在实现唇口开口高度的局部微调的同时，还能作前后的平移调节；流道高度的可调节范围为5mm—80mm。
2.根据权利要求1所述的纳米纤维成形装置，其特征在于：扩展式流道布浆器的直升单流道的水平倾斜角度小于或等于60°。
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