纳米纤维膜膜厚测量装置制造方法及图纸

纳米纤维膜膜厚测量装置，涉及一种纳米纤维膜。设有气压泵、空气过滤器、定值减压阀、节流阀、气动开关阀、气缸、压力传感器、支撑网、密封圈、运动机构、数据采集与处理系统；气压泵用于提供气源，气压泵通过导气管与空气过滤器连接；定值减压阀、节流阀、气动开关阀依次通过导气管连接在空气过滤器与气缸之间；在线产生的纳米纤维薄膜置于气缸底部与运动机构的工作平台之间；压力传感器与气缸缸体下端的螺纹孔连接；工作平台上正对气缸的下方设有通孔，通孔上铺设支撑网；压力传感器的输出端接数据采集与处理系统输入端，压力传感器安装在气缸底部。原理简单，容易实现，能够快速的检测出纳米纤维膜某处的膜厚，仅需数秒时间。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】纳米纤维膜膜厚测量装置，涉及一种纳米纤维膜。设有气压泵、空气过滤器、定值减压阀、节流阀、气动开关阀、气缸、压力传感器、支撑网、密封圈、运动机构、数据采集与处理系统；气压泵用于提供气源，气压泵通过导气管与空气过滤器连接；定值减压阀、节流阀、气动开关阀依次通过导气管连接在空气过滤器与气缸之间；在线产生的纳米纤维薄膜置于气缸底部与运动机构的工作平台之间；压力传感器与气缸缸体下端的螺纹孔连接；工作平台上正对气缸的下方设有通孔，通孔上铺设支撑网；压力传感器的输出端接数据采集与处理系统输入端，压力传感器安装在气缸底部。原理简单，容易实现，能够快速的检测出纳米纤维膜某处的膜厚，仅需数秒时间。【专利说明】纳米纤维膜膜厚测量装置
本专利技术涉及一种纳米纤维膜，尤其是涉及一种在线检测电纺纳米纤维膜膜厚均匀性的纳米纤维膜膜厚测量装置。
技术介绍
纳米纤维以其优越的力学、光学与电学等特性，在过滤、消音、传感器、防护服装、药物控释、生物支架、柔性电子以及新能源等诸多领域广泛应用，其产业化应用的关键是实现纳米纤维的批量化制造。目前，可大规模制造纳米纤维的批量电纺技术主要包括滚筒电纺、离心电纺等，其中捷克科研人员利用滚筒电纺技术开发出“纳米蜘蛛”设备并成功实现商业化。电纺纳米纤维膜的厚度均匀性是纳米纤维膜的一个重要指标，因此，纳米纤维膜厚度在线测量成为纤维膜电纺制造过程中的一个重要环节。由于纤维直径(纳米级)一般比光波长小(亚微米级)，因此不能采用光学测量的方法进行检测，而采用电子显微镜(SEM)方法需要在很高真空度下检测，速度慢，不适用于纳米纤维批量生产制造过程中的在线检测。纤维膜制造巨头Donaldson公司(Dmitry M.Luzhansky, Quality Control in Manufacturing of Electrospun NanofiberComposites, International Nonwovens Technical Conference, Baltimore, Maryland, 2003)报道了一种纳米纤维膜厚度检测方法，采用专用喷头在膜的一边喷射低数量密度的微小颗粒后，通过膜两侧的激光计数器分别检测纤维膜的颗粒密度，进而推算出膜的厚度。这种方法能够实现在线检测，但其成本高，对环境要求苛刻。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有纳米纤维膜生产中厚度以及均匀性难以在线判断等问题，提供一种在线的纳米纤维膜膜厚测量装置。本专利技术设有气压泵、空气过滤器、定值减压阀、节流阀、气动开关阀、气缸、压力传感器、支撑网、密封圈、运动机构、数据采集与处理系统；所述气压泵用于提供气源，气压泵通过导气管与空气过滤器连接；空气过滤器用于净化空气，减少粉尘等杂质对膜透气性的影响；定值减压阀、节流阀、气动开关阀依次通过导气管连接在空气过滤器与气缸之间，用于稳定和降低气压泵出口的气流压力；在线产生的纳米纤维薄膜置于气缸底部与运动机构的工作平台之间，测量时由气缸压紧于工作平台上；压力传感器与气缸缸体下端的螺纹孔连接，用于测量气缸下部端口处的压力；工作平台上正对气缸的下方设有用于将气流通入外界大气的通孔，通孔边缘设有密封圈，通孔上铺设支撑网，支撑网和密封圈分别用于在通气时支撑纳米纤维膜和防止气流泄漏；压力传感器的输出端接数据采集与处理系统输入端，压力传感器安装在气缸底部，数据采集与处理系统用于收集处理压力传感器变送的压力数据；工作平台由驱动装置驱动，工作平台的运动方向与纤维膜运动方向一致，且两者保持相同速度，以此保证在在线测量的过程中，不会影响生产环节。所述支撑网的网线直径可小于0.1mm,网线间隔可大于0.5mm。所述压力传感器的量程不超过5kPa。本专利技术可测量的膜厚范围为I~200 μ m。本专利技术主要利用一定压强的气体低速通过纳米纤维膜时气体压强发生变化，变化后的气体压强与纳米纤维膜厚度呈近似线性关系。将在线测量的压强与通过大量实验测量得压强与纳米纤维膜厚的关系数据库比对，即可得到实际膜厚。同时也可将厚度反馈回制造环节，根据工艺数据库调整电纺参数，保证纳米纤维膜膜厚的均匀性。本专利技术的特色在于:1、快速检测:本专利技术的原理简单，而且很容易实现，能够快速的检测出纳米纤维膜某处的膜厚，仅需数秒时间。2、在线检测:一般的膜厚采用离线测量方式，无法适用于大规模的批量制造场合。3、装置简单:装置部件多为标准件，容易实现，成本低廉，且易集成于生产线。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例的结构组成示意图。图2为本专利技术实施例的工作平台、支撑网和密封圈的结构组成示意图。图3为通入不同压力气体的条件下电流(用以表征压强)与膜厚的关系。在图3中，横坐标为膜厚(μ m)，纵坐标为电流(mA);标记为0.6MPa ;为0.4MPa ;为0.2MPa。【具体实施方式】参见图1和2，本专利技术涉及一种在线的纳米纤维膜膜厚测量装置，设有气压泵1、空气过滤器2 (螺纹规格:Gl/4)、定值减压阀3 (AR2000)、节流阀4 (LSA8调节阀，直径:8mm)、HVFF8气动开关阀5、气缸6、压力传感器7(测量范围:0 — 2.5KPa)、数据采集和处理系统8、工作平台10、升降杆11、丝杆12、光杆13、支撑网14、密封圈15。气压泵I输出的气体分别按顺序经过空气过滤器2、定值减压阀3、节流阀4以及气动开关阀5得到预定压强气体后，再通入气缸6，气缸6的下部螺纹孔接压力传感器7。压力传感器7与数据采集与处理系统8相连。气缸6由升降杆11固定置于工作平台10的圆通孔正上方。在圆通孔上固定有支撑网14和密封圈15。工作平台10水平放置在运动机构上，与丝杠12、光杠13如图1所示连接。丝杠12连接一个小型驱动装置，由驱动装置带动的工作平台10与聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜保持相同的方向和速度前进。升降杆11固定在工作平台10上如图1所示位置，由液压缸的活塞杆带动其升降来控制气缸6与工作平台10的分离与压紧。检测纳米纤维膜厚度的过程如下:一、首先打开气压泵1，开始通入气体；同时打开驱动丝杠12的驱动装置，带动工作平台10运动；二、然后启动升降杆11的液压系统，液压缸作动使升降杆11下降。升降杆11下降带动气缸6下降，并将纳米纤维膜压紧在工作平台10上，当压紧力达到一定值时，升降杆11停止下降。压力传感器7随后开始采集压力值，并将数据自动传送到数据采集和处理系统8 ;三、然后再次启动升降杆11的液压系统，液压缸作动使升降杆11上升。升降杆11上升带动气缸6上升；四、最后，升降杆11上升到顶端时停止，驱动丝杠12的驱动装置反转回到初始位置，准备下一次测量。测试结果如图3所示，本专利技术单个数据测量仅需数秒即可。【权利要求】1.纳米纤维膜膜厚测量装置，其特征在于设有气压泵、空气过滤器、定值减压阀、节流阀、气动开关阀、气缸、压力传感器、支撑网、密封圈、运动机构、数据采集与处理系统；所述气压泵用于提供气源，气压泵通过导气管与空气过滤器连接；空气过滤器用于净化空气，减少粉尘等杂质对膜透气性的影响；定值减压阀、节流阀、气动开关阀依次通过导气管连接在空气过滤器与气缸之间，用于稳定和降低气压泵出口的气流压力；在线产生的纳米纤维薄膜置于气缸底部与运动机构的工作平台本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米纤维膜膜厚测量装置，其特征在于设有气压泵、空气过滤器、定值减压阀、节流阀、气动开关阀、气缸、压力传感器、支撑网、密封圈、运动机构、数据采集与处理系统；所述气压泵用于提供气源，气压泵通过导气管与空气过滤器连接；空气过滤器用于净化空气，减少粉尘等杂质对膜透气性的影响；定值减压阀、节流阀、气动开关阀依次通过导气管连接在空气过滤器与气缸之间，用于稳定和降低气压泵出口的气流压力；在线产生的纳米纤维薄膜置于气缸底部与运动机构的工作平台之间，测量时由气缸压紧于工作平台上；压力传感器与气缸缸体下端的螺纹孔连接，用于测量气缸下部端口处的压力；工作平台上正对气缸的下方设有用于将气流通入外界大气的通孔，通孔边缘设有密封圈，通孔上铺设支撑网，支撑网和密封圈分别用于在通气时支撑纳米纤维膜和防止气流泄漏；压力传感器的输出端接数据采集与处理系统输入端，压力传感器安装在气缸底部，数据采集与处理系统用于收集处理压力传感器变送的压力数据；工作平台由驱动装置驱动，工作平台的运动方向与纤维膜运动方向一致，且两者保持相同速度，以此保证在在线测量的过程中，不会影响生产环节。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德志，文杰，汪洋涛，温磊，邱小椿，林立伟，
申请(专利权)人：厦门大学，厦门大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：