一种用于无针静电纺丝装置的连续线驱动系统，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在静电纺丝外壳内，从涂覆在穿过静电纺丝外壳的多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。连续线驱动系统包括主线驱动筒和从线驱动筒，主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽。连续线驱动系统在静电纺丝装置的外部，并且连续线驱动系统驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳。
Continuous Line Driving System for Needle-free Electrospinning Device
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无针静电纺丝装置的连续线驱动系统
本公开涉及一种用于将液体聚合物静电纺丝成纳米级或亚微米级纤维的装置和方法，并且更具体地，涉及在不使用常规喷嘴或针的情况下将液体聚合物静电纺丝成纳米级或亚微米级纤维的装置和方法。
技术介绍
纳米级或亚微米级的纤维可用于各种应用，包括过滤、组织工程、防护服、复合材料、电池隔膜、储能等。静电纺丝是用于在该规模上生成高质量纤维的方法之一。然而，虽然静电纺丝相对容易进行，但是它具有非常低的产量以及随后的非常高的生产成本。因此，大量静电纺丝纳米级和/或亚微米级纤维是不经济的。因此，除了高价值的应用外，纳米纤维的静电纺丝已被广泛地包含在学术研究中。在当前的注射喷嘴、针头喷射和纺丝喷射制造工艺中的生产率通常在约0.05克/小时(g/hr)至约0.15g/hr/喷嘴/喷射的范围内。已经研究和/或使用了多种方法来提高生产率。这些方法包括气体辅助静电纺丝；使用多喷嘴系统；使用无喷嘴/无针系统；和增加纺丝喷射总数。然而，这些方法中的每一种都有其问题，导致每台(商业可用)机器的最大持续生产率不超过2公斤/小时(kg/hr)。与喷嘴/针系统相关的问题包括：喷嘴/针孔堵塞；难以优化喷嘴阵列；并且难以保持通过每个喷嘴的均匀进料速率。与无喷嘴/无针系统相关的问题包括：无法控制溶液储存器中的溶剂蒸发，导致溶液浓度和粘度变化；以及聚合物层涂层积聚在静电纺丝元件的表面上，导致纤维纺丝速率的显著降低。这些和其它缺点通过本公开的各方面来解决。
技术实现思路
本公开的各方面涉及用于无针静电纺丝装置的连续线驱动系统，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在静电纺丝外壳内，从涂覆在穿过静电纺丝外壳的多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。连续线驱动系统包括主线驱动筒和从线驱动筒，主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽。连续线驱动系统在静电纺丝装置的外部，并且连续线驱动系统驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳。本公开的各方面还涉及用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在该静电纺丝外壳内，从涂覆在多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。该方法包括：将多根连续电极线布置在主线驱动筒和从线驱动筒上；以及旋转主线驱动筒，以驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳。主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽。主线驱动筒和从线驱动筒位于静电纺丝装置的外部。本公开的进一步的方面涉及用于从静电纺丝外壳收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法，静电纺丝外壳包括静电纺丝区，并且在静电纺丝区内，从涂覆在多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。该方法包括：从基板供应辊上展开基板；用基板张紧器张紧基板；驱动基板通过静电纺丝外壳和基本上平行于其上涂覆有液体聚合物层的多根连续电极线的静电纺丝区；从涂覆在静电纺丝区中的多根连续电极线上的液体聚合物层静电纺丝纳米级或亚微米级聚合物纤维；收集基板上的纳米级或亚微米级聚合物纤维作为聚合物纤维网；以及将聚合物纤维网和基板驱出静电纺丝外壳。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，类似的数字可以在不同的视图中描述类似的组件。具有不同字母后缀的类似数字可以表示类似组件的不同实例。附图以示例的方式而不是以限制的方式，大体上示出了在本文档中讨论的各个方面。图1是根据本公开的一个方面的简化的静电纺丝装置的侧视图。图2是根据本公开的一个方面的用于将液体聚合物层施加到多根连续电极线上的液体聚合物涂覆装置的侧视图。图3是沿图2的线A-A截取的剖面的细节。图4A是沿图2的线B-B截取的剖面的细节。图4B是根据本公开的一个方面的示例性电极线清洁组件的侧视图。图5是示出包括静电纺丝外壳、线驱动系统和线张紧系统的多根连续电极线的行进路径的简化图的侧视图。图6是沿图5的线A-A截取的剖面的细节。图7是沿图6的线B-B截取的剖面的细节。图8是示出根据本公开的方面的静电纺丝装置的辅助系统的示意图。图9是根据本公开的一个方面的静电纺丝装置的详细示意图。图10是示出图9的剖面A的静电纺丝装置的局部示意图。图11是示出图9的剖面B的静电纺丝装置的局部示意图。图12是示出图9的剖面C的静电纺丝装置的局部示意图。图13是示出根据本公开的一个方面的用于将液体聚合物源连续无针静电纺丝成纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法的框图。图14是示出根据本公开的一个方面的用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法的框图。图15是示出根据本公开的一个方面的用于从静电纺丝外壳收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法的框图。图16是示出用于操作用于将纳米级或亚微米级聚合物纤维网连续无针静电纺丝到基板上的静电纺丝装置的方法的框图。具体实施方式通过参考本公开的以下详细描述和其中包括的示例，可以更容易地理解本公开。在各个方面，本公开涉及用于将聚合物纤维网静电纺丝到基板上并将其收集到辊上的装置和方法。本文描述的装置和方法允许以相对于现有可用的和已知的静电纺丝方法高得多的产量和生产强度生产纳米级或亚微米级纤维，并且具有低得多的资本投资和生产成本。在本复合物之前，组合物、物品、系统、装置、和/或方法被公开和描述，应当理解，除非另有说明，否则它们不限于特定的聚合物材料，或聚合物材料的特定状态(即，熔体或溶液)，或用于制备聚合物溶液的特定类型的溶剂，或特定的操作条件(例如，溶液中的聚合物wt％、聚合物溶液中的添加剂、温度、电压、电场的距离等)，或特定的装置尺寸和结构材料(例如，电极线的组成、连续电极线的数目、电极线的长度、平行电极线之间的距离、一个电极线通路中的聚合物涂覆装置的数目、两个液体聚合物涂覆装置之间的距离等)，并且这些参数可以变化。还应当理解，本文所使用的术语仅用于描述特定方面，而不旨在限制。本公开包括本公开的元件的各种组合，例如，来自依赖于相同独立权利要求的从属权利要求的元件的组合。此外，应当理解，除非另有明确说明，否则决不意图将本文所述的任何方法解释为要求以特定顺序执行其步骤。因此，当一个方法权利要求实际上没有叙述其步骤所要遵循的顺序，或者在权利要求或描述中没有另外具体地说明这些步骤将限于特定顺序时，在任何方面都不旨在推断出顺序。这适用于任何可能的非明示解释依据，包括：关于步骤安排或操作流程的逻辑问题；源于语法组织或标点符号的普通意义；以及说明书中描述的各方面的数量或类型。本文提及的所有出版物通过引用结合于此，以公开和描述与引用这些出版物相关的方法和/或材料。静电纺丝装置参照图1至图12，本公开的各方面涉及用于将聚合物纤维网110静电纺丝到基板120上的装置100。装置100的简化示意图在图1中示出。装置的特定组件包括静电纺丝外壳300、至少一个液体聚合物涂覆装置400、线驱动系统600、线张紧系统700、导电接地板800和至少一个向多根连续电极线1000施加高电压的高压电源单元820。基板120从基板供给辊200展开并被驱动通过静电纺丝外壳。多根连续电极线1000通过线驱动系统600和线本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于无针静电纺丝装置的连续线驱动系统，所述静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在所述静电纺丝外壳内，从涂覆在穿过所述静电纺丝外壳的多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网，所述连续线驱动系统包括主线驱动筒和从线驱动筒，所述主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个所述线引导件包括用于接收所述多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽，其中，所述连续线驱动系统位于所述静电纺丝装置的外部，并且所述连续线驱动系统驱动所述多根连续电极线通过所述静电纺丝外壳。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.06 US 62/443,1111.一种用于无针静电纺丝装置的连续线驱动系统，所述静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在所述静电纺丝外壳内，从涂覆在穿过所述静电纺丝外壳的多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网，所述连续线驱动系统包括主线驱动筒和从线驱动筒，所述主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个所述线引导件包括用于接收所述多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽，其中，所述连续线驱动系统位于所述静电纺丝装置的外部，并且所述连续线驱动系统驱动所述多根连续电极线通过所述静电纺丝外壳。2.根据权利要求1所述的连续线驱动系统，还包括用于向所述多根连续电极线提供张力的线张紧系统。3.根据权利要求1或2所述的连续线驱动系统，其中，所述多根连续电极线中的每根连续电极线具有约5米至约50米的长度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的连续线驱动系统，其中，所述主线驱动筒包括主齿轮板，并且所述从线驱动筒包括耦接到所述主齿轮板的从齿轮板，使得所述主线驱动筒在第一旋转方向上的旋转导致所述从线驱动筒在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。5.根据权利要求4所述的连续线驱动系统，其中，所述主线驱动筒耦接到马达驱动轴，所述马达驱动轴使所述主线驱动筒在所述第一旋转方向上旋转。6.根据权利要求5所述的连续线驱动系统，其中，所述马达驱动轴在所述第一旋转方向上以一种速度旋转所述主线驱动筒，使得所述多根连续电极线以约1米/分钟(m/min)至约200m/min的速度被驱动通过所述静电纺丝外壳。7.根据权利要求1至6中任一项所述的连续线驱动系统，其中，所述主线驱动筒通过链条耦接到所述从线驱动筒，使得所述主线驱动筒在第一旋转方向上的旋转导致所述从线驱动筒在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。8.根据权利要求7所述的连续线驱动系统，其中，所述主线驱动筒耦接到马达驱动轴，所述马达驱动轴使所述主线驱动筒在所述第一旋转方向上旋转。9.根据权利要求1至8中任一项所述的连续线驱动系统，其中，所述多根连续电极线包括25至500根线。10.根据权利要求1至9中任一项所述的连续线驱动系统，其中，所述多根连续电极线间隔在5毫米(mm)和50mm之间。11.一种用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法，所述静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：金学志，理查德·彼得斯，伊夫林·皮尔逊，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL
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