电流体动力生产方法和系统技术方案

提供了一种改进的电流体动力方法。该方法包括：将电流体动力装置布置在外壳内部(11)，以及在充电周期期间利用特定的限定电力量将正离子和/或负离子分布在外壳内部(12)。执行将正离子和/或负离子分布在外壳(20)内部的步骤，以便在外壳(20)的内部上设置预定量的电荷。在充电周期结束之后的预定时间段内，激活电纺丝装置以形成产品。最后，将产品从装置中移除。本发明专利技术为解决由设备上的任何电荷导致的用于电流体动力过程的初始工艺条件不一致的问题提供了解决方案。

Electrohydrodynamic production method and system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电流体动力生产方法和系统
本专利技术涉及电流体动力生产方法和用于执行这种方法的系统。更具体地，本专利技术涉及使用电流体动力过程的两种具体方法，即电纺丝和电喷涂。
技术介绍
公布号为US2005/224999的美国专利公开了用于生产纤维材料的电纺丝装置。所述装置具有挤出元件、收集器以及包围所述收集器和挤出元件的腔室，其中挤出元件配置成使用物质在挤出元件的尖端处的电场提取物来对该物质进行电纺丝。存在离子生成器，以在装置的操作期间生成用于注入到腔室中的瑞利(Rayleigh)不稳定区中的离子。公布号为WO2014/189375的国际专利公开了一种使用电喷涂涂层材料在医疗装置上沉积涂层材料的方法。所公开的方法还包括在喷涂腔室中提供离子，以使待涂覆的表面受到离子的作用，从而防止在沉积的涂覆材料中形成孔或裂纹。电流体动力生产方法(具体地，电纺丝和电喷涂)是一种利用聚合物溶液的带电射流来生产微米、亚微米和纳米级的纤维或颗粒的容易、低成本且灵活的方法。电纺丝是一种生产直径范围为从数十纳米到数十微米的连续纤维的方法。为了对纤维进行电纺丝，可以通过导电(大多数情况下)的小型喷嘴来进给能够合适的带电的液化材料。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。所生成的电场使得喷嘴尖端处的液滴发生锥形变形。在临界电场下，液滴表面处的静电力超过液体表面张力，并且液体开始以带电的细射流的形式从喷嘴流到对电极。在朝向对电极飞射期间，作用在纤维射流上的不同的力将纤维射流连续地拉伸，从而减小其直径。在该飞射过程中，纤维射流固化(例如，通过溶剂的蒸发或材料的冷却)，使得固体纤维沉积在收集器(其可以放置在纤维飞射路径中，例如紧邻在对电极之前或者对电极直接用作收集器)上。电纺丝使用由喷嘴与收集器之间的高电压电势生成的电场，从喷嘴尖端处的液滴生产纤维。在可替换的配置中，例如从液浴、由液体覆盖的球、由液体填充的开口或由液体覆盖的线中提取纤维。所生成的电场和带电的纤维射流对其周围环境有一些不利影响。当电纺丝过程运行一段时间时，在纤维射流路径周围的设备的部件(例如，机器外壳)可能逐渐积聚静电。只要存在电场(即，只要电纺丝过程正在运行)，在装置的表面和外壳上积聚的电荷量就会随时间而增加。纤维生产过程前后的电荷变化将影响电场的形状，并且这可能在电纺丝过程中出现偏差，例如(但不限于此)吸引射流或使射流偏转，从而使电纺丝射流的路径发生改变。尤其是，这可以改变纤维直径或纤维沉积的位置。静电荷的积聚可以在不同的电纺丝运行过程中有所不同，即电荷积聚也将在不同的运行过程中有所不同。类似的问题可能发生在电喷涂装置中。由于电荷积累会改变每个运行过程的初始条件，因而当需要通过不同的电纺丝或电喷涂运行过程获得相同的结果时，不期望在设备周围具有积累的电荷。当尝试通过擦拭进行清洁来清除这种积累的电荷，或经由接触来转移电荷时，用户也将不幸地在电流体动力环境/系统中引入(局部化)静电荷，因此无法解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种电流体动力生产方法，该方法将在多个运行过程中给出更一致的结果。本专利技术的第一方面提供了一种电流体动力生产方法，该方法包括：-将电流体动力装置布置在外壳内部；-在充电周期期间利用特定的限定电力量将正离子和/或负离子分布在所述外壳内部，其中，执行将正离子和/或负离子分布在所述外壳内部的步骤，使得在所述外壳的内部上设置预定的电荷量；-在充电周期结束之后的预定时间段内，激活电纺丝装置以形成产品；-从电纺丝装置移除产品。本专利技术提供了一种解决由于随时间在设备上预先存在和积累的电荷而导致的用于电流体动力过程的初始工艺条件不一致的问题的解决方案。该方法可以用于在每个电流体动力过程之前在外壳内产生相同的电荷分布，由于在电荷分布方面具有预定且相同的初始条件，因而有效地产生更高的再现性。应注意的是，设置在外壳内部的电荷与外壳内的内部部件(的非导电和/或非消耗型表面)上的电荷有关，诸如与外壳的壁的内表面上的电荷有关。预定的电荷甚至可以用作电流体动力生产方法的静电透镜，甚至进一步增强生产方法的一致性。可选地，重复该方法的第二步骤、第三步骤和第四步骤来形成多个产品。以这种方式，由于在每次重复电流体动力过程之前初始电荷分布条件相同，因而可以生产相同的产品。可选地，该方法包括：-测量电流体动力装置和/或外壳上的电荷，以获得指示所测量的电荷的电荷参数；-使用电荷参数来控制正离子和负离子的分布。通过测量装置和/或外壳上的电荷，可以精确地控制带电离子的分布，以获得用于施加电荷的所需的精度或速度。可选地，该方法还包括交替地生成正离子和负离子。通过交替地生成正负离子，控制系统能够一次性中和预先存在的正电荷和负电荷。可选地，该方法包括控制正离子和负离子的生成，以便在重复的循环周期期间生成离子，其中，一个循环周期包括在期间生成正离子的时间段Tp和在期间生成负离子的时间段Tn。可选地，正离子和负离子分布在外壳内，以便在外壳内部的一个或多个部件上形成电荷Venc，其中，Venc＜100kV或Venc＞-100kV。该范围已经显示出良好的结果，其中可以改变精确的电压来改变射流性能、沉积面积、沉积扩散面积，和/或吸引射流或使射流偏转。可选地，外壳具有多个壁，多个壁中的至少一个由非导电或非消耗型材料制成。由这些材料制成的壁不会作为收集器易于粘附飞行的纤维(射流)，即纤维不易沉积在这些壁上。根据另一方面，提供了一种电流体动力系统，其包括：-外壳；-电流体动力装置，在外壳内部；-一个或多个电荷产生装置，其布置成在外壳中分布正离子和负离子，其中，在所述外壳内部执行正离子和/或负离子的分布，使得在外壳的内部上设置预定量的电荷。外壳的内部例如包括外壳壁的(非导电/非消耗型的)内表面。该装置还可以包括电荷控制器，其布置成控制电荷产生装置，以在每次运行之前在外壳内部的部件上形成预定的电荷水平。该装置可以是电纺丝装置或电喷涂装置。附图说明本专利技术的这些和其它方面从下文描述的实施方式中是显而易见的，并且将参考下文描述的实施方式进行阐述。在附图中，图1示出了根据本专利技术的实施方式的制造纤维结构的方法的流程图；图2示意性地示出了用于执行所描述的方法的系统的实施方式的立体图；图3示出了根据实施方式的电荷控制器；图4A和图4B示出了用于控制电荷产生装置的输出的控制信号；图5示意性地示出了根据现有技术布置在外壳内的电纺丝装置的俯视图；图6示出了在尚未使用所描述的实施方式的情况下，在图5的外壳的壁上可能积聚的电荷的曲线图；图7示出了在使用上述实施方式的情况下，在外壳壁上可能积聚的电荷的曲线图。应注意的是，在不同附图中具有相同附图标记的项具有相同的结构特征和相同的功能，或者是相同的信号。在已对该项的功能和/或结构进行了说明的情况下，在详细描述中不需要对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流体动力的生产方法，所述方法包括：/n-将电流体动力装置布置在外壳内部(11)；/n-在充电周期期间利用特定的限定电力量将正离子和/或负离子分布在所述外壳内部(12)，其中，执行将所述正离子和/或所述负离子分布在所述外壳(20)内部的步骤，以便在所述外壳(20)的内部上设置预定量的电荷；/n-在所述充电周期结束之后的预定时间段内，激活电纺丝装置(13)，以形成产品；/n-从所述电流体动力装置移除所述产品(14)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171019 NL 20197631.一种电流体动力的生产方法，所述方法包括：
-将电流体动力装置布置在外壳内部(11)；
-在充电周期期间利用特定的限定电力量将正离子和/或负离子分布在所述外壳内部(12)，其中，执行将所述正离子和/或所述负离子分布在所述外壳(20)内部的步骤，以便在所述外壳(20)的内部上设置预定量的电荷；
-在所述充电周期结束之后的预定时间段内，激活电纺丝装置(13)，以形成产品；
-从所述电流体动力装置移除所述产品(14)。


2.根据权利要求1的方法，其中，重复所述方法的第二步骤、第三步骤和第四步骤来形成多个产品。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括：
-测量所述电流体动力装置和/或所述外壳上的电荷，以获得指示所测量的电荷的电荷参数；
-使用所述电荷参数来控制所述正离子和所述负离子的分布。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括交替地生成所述正离子和所述负离子。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述方法包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉蒙·胡伯尔特斯·马蒂斯·索尔伯格，马克·西蒙内特，保罗·约翰尼斯·弗朗西斯·玛丽亚·詹森，
申请(专利权)人：创新机械工程技术公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL