CN102312296B - 滚筒式电纺设备 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种滚筒式电纺设备，包含电纺液含浸机构、链状发射电极、接收电极，以及高压电产生器。电纺液含浸机构包含原料槽与上浆滚筒，原料槽用以放置电纺液，上浆滚筒于原料槽中转动。链状发射电极与上浆滚筒接触，以使电纺液附着于链状发射电极。高压电产生器分别与链状发射电极与接收电极连接。
Description
技术领域
本发明是有关于一种电纺设备，且特别是有关于一种滚筒式电纺设备。
背景技术
电纺技术为可产生纳米纤维(Nanofibers)制造技术之一，其原理主要是利用正负电极间的电场驱动力，克服高分子的电纺液的表面张力与黏度，使电纺液形成纤细的纤维。现有技术中，是由发射电极施加高电压于高分子的电纺液，带电的电纺液经过喷嘴(Spinneret)喷出后，因带同电性而互相排斥，而分散成丝状，丝状的电纺液再借助正负电极间的吸引力，牵引至收集器。电纺液中的溶剂挥发后，即可得极细的电纺纤维(Electrostatic spinning Fibers)。
相较于传统纺丝法，电纺技术所纺出的纤维极细，所织成的布料有较高的孔隙度，表面积较大，因而受到青睐。然而，现有电纺技术中，带电的电纺液多半是利用喷嘴射出至负极的接收器，由于喷嘴的孔径极细，使用多次后常会因残存物造成喷嘴或管路阻塞的情形。且在更换不同种类的电纺液时，须配合清洗管路及喷嘴，因而降低了电纺液的使用范围。
中国台湾专利第TW200827501号提出了一种电纺设备，其采用了滚筒式的进料机构，并搭配线状发射电极，以解决喷嘴堵塞的问题。然而，线状发射电极所需的初始电压较高，且由于其幅宽较大，难以达到全面均匀电纺的效果。
因此，如何解决使用线状发射电极的滚筒式电纺设备的前述缺陷，便成为一个重要的课题。
发明内容
因此本发明的目的就是提供一种使用链状发射电极的滚筒式电纺设备，用以降低初始电压并达成全面纺丝的功效。
依照本发明提出的一种滚筒式电纺设备，包含电纺液含浸机构、链状发射电极、接收电极，以及高压电产生器。电纺液含浸机构包含原料槽与上浆滚筒，原料槽用以放置电纺液，上浆滚筒于原料槽中转动。链状发射电极与上浆滚筒接触，以使电纺液附着于链状发射电极。高压电产生器分别与链状发射电极与接收电极连接。
链状发射电极可为珠链，珠链包含多个珠体及连接珠体的连接线。珠体的截面形状可为圆形、椭圆形、方形、多边形、或是不规则形状。珠体的最大直径可介于0.5毫米至20毫米。链状发射电极可为相互串接的多个环。环的形状可为圆形、椭圆形、三角形、多边形、水滴形、或是不规则形状。环的最大外径介于0.5毫米至20毫米。链状发射电极可包含相互串接的多个碟状结构。链状发射电极包含多个隆起，隆起之间具有间距。链状发射电极可为静止地或是转动地与上浆滚筒接触。链状发射电极的珠体、环、或是碟状结构的材料可为导体或是非导体。
本发明的有益技术效果是：使用链状发射电极的滚筒式电纺设备所需要的初始电压小于使用线状发射电极的滚筒式电纺设备，且能达成全面性均匀纺丝的功效。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点能更明显易懂，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，其中：
图1是绘示本发明的滚筒式电纺设备一实施例的示意图。
图2是绘示本发明的滚筒式电纺设备的链状发射电极的第一实施例的示意图。
图3A至图3I是分别绘示链状发射电极的珠体不同实施例的截面图。
图4是绘示本发明的链状发射电极第二实施例的示意图。
图5是绘示本发明的链状发射电极第三实施例的示意图。
图6是绘示本发明的链状发射电极第四实施例的示意图。
具体实施方式
以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
参照图1，其是绘示本发明的滚筒式电纺设备一实施例的示意图。滚筒式电纺设备100包含有电纺液含浸机构110、链状发射电极120、接收电极130，以及高压电产生器140。其中电纺液含浸机构110包含有原料槽112以及上浆滚筒114，原料槽112为用以放置电纺液，而上浆滚筒114则是在原料槽112的中滚动，使得原料槽112中的电纺液附着于上浆滚筒114。链状发射电极120则是与上浆滚筒114接触，使得电纺液附着于链状发射电极120上。其中上浆滚筒114的材料为绝缘材料，链状发射电极120的材料为导体。链状发射电极120可以为静止地或是转动地与上浆滚筒114接触。链状发射电极120可以为一对一地与上浆滚筒114接触。链状发射电极120可以为多对一地与上浆滚筒114接触。
高压电产生器140分别与链状发射电极120与接收电极130连接，使得链状发射电极120与接收电极130分别带有相异电性。链状发射电极120通过高压电产生器140带有第一电性，接收电极130则通过高压电产生器140而带有第二电性。链状发射电极120与上浆滚筒114接触，使原料槽112中的电纺液通过上浆滚筒114附着于链状发射电极120上。链状发射电极120上的电纺液带有相同电性，受到高压的相同电性的相斥力，而脱离上浆滚筒114，并散开为丝状的电纺液。此带第一电性的电纺液受到带第二电性的接收电极130的吸引，而牵引至接收电极130的一端形成电纺纤维。
滚筒式电纺设备100的接收电极130可为平板电极或圆弧形电极等态样。滚筒式电纺设备100可还包含有输送带132，输送带132位于接收电极130与链状发射电极120之间，输送带132较为邻近接收电极130，以收集被牵引至接收电极130的电纺丝。输送带132可还包含有织物，电纺丝可以与输送带132的织物结合，以形成复合织物。
参照图2，其是绘示本发明的滚筒式电纺设备的链状发射电极的第一实施例的示意图。链状发射电极200可以为珠链。珠链的链状发射电极200包含有多个珠体210以及连接这些珠体210的连接线220。多个珠体210的直径实质上相同。珠体210可为固定式地固定在连接线220上，使珠体210固定在连接线220上的定点。或者，珠体210可以为活动式地穿过连接线220，珠体210可以相对于连接线220滑动。连接线220的材料可为导体或是非导体。珠体210的材料可为导体或是非导体。
由于珠链的链状发射电极200包含具有隆起212的立体结构的珠体210，隆起212之间保持有间距d。借助珠体210的隆起212，可以使得电纺液较易受到电场激发而喷射，可以有效降低形成电纺丝所需要的初始电压。除此之外，电纺液会倾向由珠体210的隆起212喷射，由于链状发射电极200的幅宽所涵盖的范围内，珠体210大致上为平均地分布，因此可以保持链状发射电极200各点稳定的电纺丝纺出，使电纺丝喷射更为均匀而达成大幅宽的全面电纺。
在一实验中，采用重量百分浓度12％的PVA作为电纺液，上浆滚筒与接收电极之间的间距为12.5公分，发射电极的幅宽为160公分。当采用直径为1.5毫米的线状电极作为发射电极时，所需要的初始电压为110千伏特；而当采用珠体的直径均为1.5毫米的珠链作为链状发射电极时，初始电压为85千伏特；当采用珠体的直径均为2.4毫米的珠链作为链状发射电极时，初始电压为93千伏特；当采用珠体的直径均为3.0毫米的珠链作为链状发射电极时，初始电压为91千伏特。由以上实验数据可得知，使用链状发射电极的滚筒式电纺设备所需的初始电压明显小于使用线状发射电极的滚筒式电纺设备所需的初始电压。
参照图3A至图3E，其是分别绘示链状发射电极的珠体不同实施例的截面图。图3A中，珠体210a的截面形状为圆形。图3B中，珠体210b的截面形状为椭圆形。图3C中，珠体210c的截面形状为方形。图3D中，珠体210d的截面形状为多边形。图3E中，珠体210e的截面形状为不规则形状。
参照图3F至图3I，其是绘示珠体不同实施例的立体视图。图3F中，珠体210f可为圆盘形。图3G至图3I中的珠体210g、210h、210i可为表面具有刻纹的多面体。
图2中的珠链的链状发射电极200的珠体210可以为相同形状或是不同形状。珠体210的截面形状是选自于由圆形、椭圆形、方形、多边形、不规则形状及其组合所组成的群组。珠体210的最大直径约介于0.5毫米至20毫米。链状发射电极200上的珠体210的最大直径可以相同或是不同。珠体210的材料可为导体或是非导体。
参照图4，其是绘示本发明的链状发射电极第二实施例的示意图。珠链的链状发射电极300中包含有多的第一珠体310、多个第二珠体320，以及连接第一珠体310、第二珠体320的连接线330。第一珠体310的截面形状可以与第二珠体320的截面形状不同，第一珠体310的最大直径可以与第二珠体320的最大直径不同。
参照图5，其是绘示本发明的链状发射电极第三实施例的示意图。链状发射电极400包含有相互串接的多个环410，其中环410的形状可以为圆形、椭圆形、三角形、多边形、水滴形、或是不规则形状。本实施例中的链状发射电极400的环410的形状与尺寸为实质上相同，但是在其它的实施例中，链状发射电极400可以由两种以上的环410串接而成。环410的最大外径介于0.5毫米至20毫米。环410的材料可为导体或是非导体。
环410包含具有隆起412，隆起412之间保持有间距d。借助环410的隆起412，可以使得电纺液较易受到电场激发而喷射，可以有效降低形成电纺丝所需要的初始电压。除此之外，电纺液会倾向由环410的隆起412喷射，由于链状发射电极400的幅宽所涵盖的范围内，环410的隆起412大致上为平均地分布，因此可以保持链状发射电极400各点稳定的电纺丝纺出，使电纺丝喷射更为均匀而达成大幅宽的全面电纺。
参照图6，其是绘示本发明的链状发射电极第四实施例的示意图。链状发射电极500包含有多个相互串接的碟状结构510，碟状结构510的形状可以为圆形、椭圆形、水滴形、多边形或是其它不规则形状。链状发射电极500可由多个相同的碟状结构510串接而成，或者，链状发射电极500可由多个不同的碟状结构510串接而成。碟状结构510的最大外径介于0.5毫米至5毫米。碟状结构510的材料可为导体或是非导体。
碟状结构510包含具有隆起512，隆起512之间保持有间距d。借助碟状结构510的隆起512，可以使得电纺液较易受到电场激发而喷射，可以有效降低形成电纺丝所需要的初始电压。除此之外，电纺液会倾向由碟状结构510的隆起512喷射，由于链状发射电极500的幅宽所涵盖的范围内，碟状结构510的隆起512大致上为平均地分布，因此可以保持链状发射电极500各点稳定的电纺丝纺出，使电纺丝喷射更为均匀而达成大幅宽的全面电纺。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点。使用链状发射电极的滚筒式电纺设备所需要的初始电压小于使用线状发射电极的滚筒式电纺设备，且能达成全面性均匀纺丝的功效。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。
Claims (4)
1.一种滚筒式电纺设备，包含：
一电纺液含浸机构，包含一原料槽与一上浆滚筒，该原料槽用以放置一电纺液，该上浆滚筒于该原料槽中转动；
一链状发射电极，与该上浆滚筒接触，以使该电纺液附着于该链状发射电极，该链状发射电极包含一珠链，该珠链包含多个珠体及连接所述这些珠体的一连接线，所述这些珠体的最大直径介于1.5毫米至3毫米；
一接收电极；以及
一高压电产生器，分别与该链状发射电极与该接收电极连接。
2.根据权利要求1所述的滚筒式电纺设备，其特征在于，该链状发射电极为静止地与该上浆滚筒接触。
3.根据权利要求1所述的滚筒式电纺设备，其特征在于，该链状发射电极为转动地与该上浆滚筒接触。
4.根据权利要求1所述的滚筒式电纺设备，其特征在于，该链状发射电极的材料为导体或是非导体。
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