[發明專利]靜電紡絲方法和設備

在審

• 申請號: 201980074761.2
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN113015825A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 拉蒙·胡伯爾特斯·馬蒂斯·索爾伯格
• 申請（專利權）人: 創新機械工程技術公司
• 主分類號: D01D1/09
• 分類號: D01D1/09;D01D5/00;D01D11/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;王艷春

用于通過從靜電紡絲設備的噴嘴出口(3a)噴射紡絲材料來進行材料靜電紡絲的靜電紡絲設備和方法。靜電紡絲設備包括紡絲材料供應單元(6)、具有噴嘴出口(3a)的噴嘴單元(3)、用于收集在靜電紡絲設備的操作期間形成的纖維(8)的收集器單元(1)以及用于在噴嘴單元(3)與收集器單元(1)之間施加電壓差的電壓供應單元(2)。還包括用于拍攝在操作期間形成的圓錐部(7)和纖維(8)的圖像的成像裝置(4)、以及連接至成像裝置(4)、紡絲材料供應單元(6)和電壓供應單元(2)的處理單元(5)。處理單元(5)布置成確定圓錐部(7)的形狀，并且基于確定的圓錐部(7)的形狀來控制靜電紡絲設備的操作。

技術領域

本發明涉及一種通過從靜電紡絲設備的噴嘴出口噴射紡絲材料來對材料進行靜電紡絲的方法，噴嘴出口具有外徑。另外，本發明涉及一種靜電紡絲設備，該靜電紡絲設備包括：紡絲材料供應單元；噴嘴單元，與具有噴嘴出口的紡絲材料供應單元連通；收集器單元，用于收集在靜電紡絲設備的操作期間形成的纖維；以及電壓供應單元，用于在噴嘴單元與收集器單元之間施加電壓差。

背景技術

國際專利公開WO2017/182560描述了一種靜電紡絲設備和方法。將包括聚合物熔體或聚合物溶液的液體供應到噴嘴，以及通過在噴嘴與目標電極之間施加電場，將形成非常纖薄和連續的纖維，該纖維可用于例如形成纖維結構。在該公開中，提供了一種光學測量系統，該光學測量系統布置成測量所形成的纖維結構的厚度。

中國專利公開CN-A-104309338公開了一種靜電紡絲直接寫技術的閉環控制方法。根據實際噴射時的流體變化，噴嘴處的液體分成泰勒錐和噴射流進行控制。利用高速攝像頭進行形狀檢測，以及將信息直接反饋給控制器，以調節和控制基板移動速度和影響射流和泰勒錐的噴涂電壓。

美國專利公開US2016/325480公開了一種用于生產移植物設備的自診斷移植物生產系統。提供了一種用于輸送紡絲聚合物材料的纖維基質的聚合物輸送組件。

中國專利公開CN-A-105839202公開了一種控制靜電紡絲聚丙烯腈纖維直徑和結構的方法。在聚丙烯腈的靜電紡絲過程中，通過減小泰勒錐的尺寸，可減小制備的靜電紡絲聚丙烯腈纖維的直徑，以及可改善靜電紡絲聚丙烯腈纖維的纖維結構。通過實時觀察泰勒錐，可實時控制制備的纖維的直徑和結構。

發明內容

本發明旨在提供一種改進的靜電紡絲方法和設備，從而允許可再現的形成紡制纖維和纖維結構。

根據本發明的第一方面，提供了一種如上限定的方法，該方法包括：根據在靜電紡絲設備的操作使用期間捕獲的圖像，確定從噴嘴出口出來的流體紡絲材料的圓錐部的形狀，其中，確定圓錐部的形狀包括：使用靜電紡絲設備的參考部分(諸如噴嘴出口)的預定尺寸和捕獲圖像中的邊緣檢測來校準捕獲圖像，以及基于所確定的圓錐部的形狀與圓錐部的期望形狀之間的差，控制靜電紡絲設備的操作參數。在另一組實施方式中，該方法還包括：根據圓錐部的形狀確定捕獲圖像中的紡絲線直徑確定區域，確定在紡絲線直徑確定區域處的實際紡絲線直徑，以及基于實際紡絲線直徑與期望紡絲線直徑之間的差，控制靜電紡絲設備的操作參數。

根據本發明的第二方面，提供了一種如上所限定的靜電紡絲設備，該設備還包括：成像裝置，用于捕獲在操作期間形成的圓錐部和纖維的圖像；處理單元，連接至成像裝置；紡絲材料供應單元和電壓供應單元，其中，處理單元布置成通過使用靜電紡絲設備的參考部分的預定尺寸和所述捕獲的圖像中的邊緣檢測來校準所述捕獲的圖像，確定圓錐部的形狀，以及基于確定的圓錐部的形狀，控制靜電紡絲設備的操作。

本文所述的本發明實施方式可用于增強一般靜電紡絲方法的纖維再現性，并且還允許對所形成的纖維結構的纖維形態進行質量控制。

附圖說明

下面將參照附圖來更詳細地討論本發明，在附圖中：

圖1示出根據本發明的實施方式的靜電紡絲設備的框圖；