一种静电纺丝调节系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种静电纺丝调节系统及其方法。该系统包括至少一个静电纺装置和收集端调节装置。该方法包括：在设于各静电纺装置与收集端调节装置之间的电场下，使第一组分以微小射流的方式从其至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获；利用收集端调节装置对相邻两个静电纺装置彼此间形成的相对传送速度差异进行监测；在监测到该相对传送速度差异时，利用收集端调节装置以增大或减小其预储调控量的方式保持各静电纺装置内纺丝层的预定张紧程度；两端分别传送入彼此相邻的两个静电纺装置内的纺丝层的第一有效长度大于该彼此相邻的两个静电纺装置间在传送方向上的第一宽度。宽度。宽度。

【技术实现步骤摘要】
一种静电纺丝调节系统及其方法


[0001]本专利技术涉及静电纺丝
，尤其涉及一种静电纺丝调节系统及其方法。

技术介绍

[0002]静电纺丝工艺的基本原理是通过施加高压来产生电荷，以产生相互排斥的力来克服带电聚合物液体中的表面张力，主要通过与电纺丝射流相关的弯曲不稳定性来完成带电射流的减薄作用。在喷丝板和收集器之间施加电压，表面电荷在溶液表面累积。当电场超过一定值时，表面电荷的静电排斥力克服了表面张力，电荷流体射流从泰勒锥的尖端喷出，并在静电纺丝设备中的收集衬底上形成纤维。在静电纺丝过程中，许多因素包括溶液特性(例如粘度、浓度、电导率等)，加工条件(例如电压、流速、收集距离等)以及环境条件(温度、湿度、大气、压力等)对最终产品的直径、组织/排列、表面形态以及润湿性有不同的影响。通过调整静电纺丝参数，可以达到所需的纳米纤维特性。
[0003]目前已有相关研究提出通过监测静电纺过程以适应性调节静电纺参数的方式来达到所需的纺丝要求的技术方案，例如：公开号为CN103243483A的专利文献提出了一种熔体微分式注射静电纺丝装置，主要包括塑化系统、合模系统、机架、注射静电纺丝系、卷取装置以及控制器。塑化系统和合模系统的组成及结构与常规注射成型机相同，合模系统为上下开合模方式，塑化系统水平布置，与合模系统垂直，注射静电纺丝系统安装在合模系统之间，由驱动电机、联轴器、绝缘板、熔体微分泵、分流板、温度传感器、喷嘴、毛细管、制品接收台、尖端电极、静电发生器和加热装置组成，卷取装置安装在合模系统的导柱之间，基体材料可利用卷曲装置进行放送和收取。该装置对纺丝物料的适用性广，便于操作控制，对于无纺布产品的生产具有显著效果，可根据生产需要调节各种工艺参数，以生产不同厚度的无纺布产品。
[0004]该技术方案中采用了若干对传送滚筒等设备用以保持收集衬底的连续传送，并直接对位于纺丝设备两端的纺丝层进行卷取收集，然而由于传送长度较长，使得收集衬底在各处传送滚筒上所形成的传送速度可能出现传送速度误差，该误差可能导致静电纺装置内收集衬底的过度张紧或过度松弛，影响纺丝效果。
[0005]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0006]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种静电纺丝调节系统。所述系统包括至少一个静电纺装置和收集端调节装置。各静电纺装置用于在设于其与收集端调节装置之间的电场下使第一组分以微小射流的方式从其至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获。所述收集端调节装置被配置为对相邻两个静电纺装置彼此间形成的相对传送速度差
异进行监测。所述收集端调节装置被配置为在监测到该相对传送速度差异时以增大或减小其预储调控量的方式保持各静电纺装置内纺丝层的预定张紧程度。所述收集端调节装置被配置为在其预储调控量的设置下使得两端分别传送入彼此相邻的两个静电纺装置内的纺丝层的第一有效长度大于该彼此相邻的两个静电纺装置间在传送方向上的第一宽度。
[0007]该静电纺丝调节系统中不同静电纺装置之间存在若干对传送滚筒等设备用以保持收集衬底的连续传送，由于传送长度较长而使得收集衬底在各处传送滚筒上所形成的传送速度可能出现传送速度误差，该误差可能导致静电纺装置内收集衬底的过度张紧或过度松弛，影响纺丝效果。对此，本申请所提出的该系统中的传送滚筒上设置有压力监测部件，通过监测纺丝层与传送滚筒之间的压力变化，可实现对各装置间的相对传送速度差异进行监测的目的，从而及时监测到相对传送速度差异的出现，及时采取相应措施消除该差异，提高纺丝效果。该系统中预储调控量的设置保障了系统更好的可调节能力，虽然能够通过调节传送滚筒的速度的方式消除传送速度差异，但调节时间以及响应时间相对较慢，对此，本申请中预储调控量可调节其量的多少，直接地更快速地将传送速度差导致收集衬底过度张紧或过度松弛的影响消除。优选地，预储调控量可以是通过改变传送滚筒的相对位置而实现的，传送滚筒间距离的增大可消除收集衬底的过度松弛，传送滚筒间距离的减小可补偿收集衬底的过度张紧。
[0008]优选地，在所述第一组分处于第一相态的情况下，第一组分能够至少克服第一组分间所形成的表面张力在所述电场下以微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而以第二相态形成厚度可调控的纺丝层。该纺丝层通过收集端调节装置的处理及传送而以第三相态进入下一静电纺装置并作为下一纺丝层的纺丝基底。
[0009]本申请中提及的第一有效长度可以指实际的位于彼此相邻的两个静电纺装置之间的纺丝层的长度。优选地，彼此相邻的两个静电纺装置之间设置有至少四个传送滚筒，其中两个第一传送滚筒分别位于彼此相邻的两个静电纺装置上的进口端和出口端，用以保持各静电纺装置内纺丝层的预定张紧程度。预定张紧程度可以是通过纺丝层与传送滚筒之间的压力数值来判断。而另外两个第二传送滚筒位于相对第一传送滚筒在竖向上更低的位置，并且两个第二传送滚筒之间的距离以及各自相对地面的高度均可调节，从而形成可调控的预储调控量。
[0010]该系统是由两个或多个静电纺装置串联而形成的规模化系统。多个静电纺装置之间相对独立，收集衬底依次经过多个静电纺装置来收集各静电纺装置形成的纺丝层。该静电纺丝系统也可以是单个包含若干个子纺丝件的静电纺装置。不同的静电纺装置可选择不同的纺丝方式，例如使用高压静电场将聚合物溶液牵引批量拉丝形成纤维、通过高压气流将聚合物溶液鼓吹批量拉丝形成纤维、通过使用高压静电场将熔融态聚合物或单质牵引批量拉丝形成纤维。该静电纺丝系统中不同静电纺装置可以使用相同或不同的纺丝溶液，从而根据不同的生产要求，使用不同的纺丝溶液进行多层覆膜。该静电纺系统中的静电纺装置之间设置有加热设备，保证进入下一静电纺装置前的上一纺丝层已经固化，防止收集衬底上未固化的待纺丝液之间产生粘连。
[0011]优选地，所述系统还包括分别对应地设置在相邻静电纺装置之间的至少一个子纺丝单元。子纺丝单元将处于第一相态或第二相态下的第二组分以其非完全覆盖纺丝层或非均匀覆盖纺丝层的方式形成至来自位于该子纺丝单元之前的静电纺装置的纺丝基底上，并
使其以保持第一相态或第二相态的方式被来自位于该子纺丝单元之后的静电纺装置的纺丝层所覆盖。本申请提及的子纺丝单元可以即为单个的静电纺装置，也可以是相对静电纺装置较小型的纺丝设备。子纺丝单元可以用于喷涂纳米斑块层。纳米斑块层可采用高分子聚合物溶液或熔融态高分子材料通过高压喷溅液滴的方法形成。子纺丝单元可以同静电纺装置进行纺丝层的制备，通过调控其中不同子纺丝件的纺丝工作参数以形成非完全覆盖的或非均匀覆盖的斑块层。第二组分可以是与第一组分相同或不同的组分。第二组分在第一相态或第二相态下具有一定的黏性，能够更好地将下一静电纺装置形成的纺丝层粘结至上一纺丝层上。为实现一定厚度的纺丝层，目前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静电纺丝调节系统，其特征在于，包括至少一个静电纺装置(4)和收集端调节装置，各静电纺装置(4)用于在设于其与收集端调节装置之间的电场下使第一组分以微小射流的方式从其至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获，其中，所述收集端调节装置被配置为对相邻两个静电纺装置(4)彼此间形成的相对传送速度差异进行监测，并在监测到该相对传送速度差异时以增大或减小其预储调控量的方式保持各静电纺装置(4)内纺丝层(5)的预定张紧程度，在其预储调控量的设置下使得两端分别传送入彼此相邻的两个静电纺装置(4)内的纺丝层(5)的第一有效长度大于该彼此相邻的两个静电纺装置(4)间在传送方向上的第一宽度。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述第一组分处于第一相态的情况下，第一组分能够至少克服第一组分间所形成的表面张力在所述电场下以微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而以第二相态形成厚度可调控的纺丝层(5)或形成位于上一纺丝层(5)上的纺丝斑块，该纺丝层(5)通过收集端调节装置的处理及传送而以第三相态进入下一静电纺装置(4)并作为下一纺丝层(5)的纺丝基底，或该纺丝斑块通过收集端调节装置的处理及传送而以与其所在的该上一纺丝层(5)不同的相态进入下一静电纺装置(4)并作为下一纺丝层(5)的纺丝基底。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括分别对应地设置在相邻静电纺装置(4)之间的至少一个子纺丝单元，子纺丝单元将处于第一相态或第二相态下的第二组分以其非完全覆盖纺丝层(5)或非均匀覆盖纺丝层(5)的方式形成至来自位于该子纺丝单元之前的静电纺装置(4)的纺丝基底上，并使其以保持第一相态或第二相态的方式被来自位于该子纺丝单元之后的静电纺装置(4)的纺丝层(5)所覆盖。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，提供至静电纺装置(4)的至少一个子纺丝件的纺丝液中包含感光组分，在设于静电纺装置(4)与收集端调节装置之间的电场下，在所述待纺丝液内含有感光组分的情况下，待纺丝液能够以裹携有感光颗粒并至少克服待纺丝液间所形成的表面张力的微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而形成纺丝层(5)。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，提供至静电纺装置(4)的至少两个子纺丝件所分别对应的感光组分不同，不同感光组分在吸收光线能量后所呈现的显色间形成一定的对比度，该对比度...

【专利技术属性】
技术研发人员：于淼，
申请(专利权)人：聚纳达青岛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：