[发明专利]电纺装置及方法

说明书

提供了电纺装置(1；30)，包括：‑容器(2)，其用于容纳包含聚合物熔体或聚合物溶液的液体；‑喷嘴(3)，其布置成从容器中排出液体的流；‑收集表面(4)，其用于在电纺过程期间收集来自喷嘴的电纺的材料，以便在收集表面(4)上形成纤维结构(8)；‑电压供应系统(5)，其布置成在喷嘴与收集表面(4)之间产生电压差，‑一个或多个静电发射器(10；38)，其布置成将正离子和/或负离子局部分布在纤维结构上，以及‑一个或多个可旋转的主体(6；36)，其布置成使收集表面(4)轮流面向喷嘴(3)和静电发射器(10；38)。

技术领域

本发明涉及用于产生纤维结构的电纺装置。本发明还涉及电纺的方法。

背景技术

美国专利公开US2005/224999公开了一种用于生产纤维材料的电纺装置。装置具有配置成利用电场从挤出元件的尖端提取物质来电纺物质的挤出元件、收集器和封闭收集器和挤出元件的腔室。存在离子发生器以在装置的操作期间产生用于注入到腔室中的瑞利不稳定性区中的离子。

美国专利公开US2007/042069公开了一种纤维纺丝设备，其用于在操作期间使用邻近液体流的预期路径定位的点电极对含聚合物的液体流充电。例如，通过电晕放电产生离子流以向含聚合物的液体流给予电荷。

美国专利公开US2005/104258公开了一种电纺装置，其允许将聚合物从源极电极引导进入电场中，该电场驱动沉积在收集表面(即对电极或源极电极与对电极之间的收集表面)上的电纺纤维的形成。在对电极下的多个带电区域允许产生区域的图案，在此收集纤维。

电纺是产生直径为几十纳米至几十微米的连续纤维的方法。为了电纺纤维，合适的液化材料可以通过小的导电喷嘴供给。通过在喷嘴与对电极之间施加高电压，可以使液化材料带电。产生的电场引起喷嘴尖端处的液滴的锥形变形。一旦该液滴的表面张力被电力克服，就从液滴中形成射流，并且形成朝向对电极移动的纤维。在朝向对电极飞行期间，纤维通过作用在其上的不同的力被连续地拉伸和拉长，减小其直径并且允许其通过溶剂的蒸发或材料的冷却而固化，使得固体纤维沉积在放置在对电极之前的收集器上或直接用作收集器的对电极上。

电纺使用通过在喷嘴与收集器之间的高电压电势产生的电场，以从喷嘴尖端处的液滴产生纤维。在替代的配置中，例如从液浴、液体覆盖的球、液体填充的开口或液体覆盖的线拉制纤维。

拉伸后，纤维沉积在收集器表面上。然而，即使具有导电的收集器表面，残余电荷也可能保留在沉积的纤维内。这些残余电荷对该过程具有不利影响，因为它们在纤维到达收集器的后续部分中起到排斥力的作用。这些残余电荷不总是容易有效地去除，即使使用导电的收集器。最终，纤维没有与收集器直接接触，而是与下面的导电性差的纤维直接接触。

提出了几种方法来改善沉积的纤维结构处的残余电荷的去除/中和。然而，这些方法或依赖于减少在半空中的纤维上的电荷，或用离子轰击收集器表面以改变纤维结构上的电荷，参见例如专利公开 WO2016/147951。在WO2016/147951中，描述了一种纳米纤维制造设备，其配备有收集单元、排出单元、电源单元和除电单元。收集单元从一个端部分配沉积物接收材料，并且在另一个端部处收集沉积物接收材料。排出单元排出原料液体，并且将纳米纤维沉积在收集表面上。电源单元在排出单元与收集表面之间产生电势差。除电单元去除用来对沉积的纳米纤维进行充电的电荷。可旋转的主体使收集表面交替地面向排出单元和除电单元。除电单元跨收集表面的整个宽度延伸。

发明内容

本发明的目的在于提供改善的电纺装置。

本发明的第一方面提供电纺装置，包括：

-容器，其用于容纳包含聚合物熔体或聚合物溶液的液体；

-喷嘴，其布置成从容器中排出液体的流；

-收集表面，其用于在电纺过程期间收集来自喷嘴的电纺的材料，以便在收集表面上形成纤维结构；