專利名稱：滾筒式電紡設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種電紡設(shè)備，且特別是有關(guān)一種滾筒式電紡設(shè)備。
背景技術(shù)：
電紡技術(shù)為可產(chǎn)生納米纖維(Nanofibers)制造技術(shù)之一，其原理主要是利用 正負(fù)電極間的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力，克服高分子的電紡液的表面張力與黏度，使電紡液形成纖細(xì) 的纖維?，F(xiàn)有技術(shù)中，是由發(fā)射電極施加高電壓于高分子的電紡液，帶電的電紡液經(jīng)過(guò) 噴嘴(Spinneret)噴出后，因帶同電性而互相排斥，而分散成絲狀，絲狀的電紡液再借助 正負(fù)電極間的吸引力，牽引至收集器。電紡液中的溶劑揮發(fā)后，即可得極細(xì)的電紡纖維 (Electrostatic spinning Fibers)。相較于傳統(tǒng)紡絲法，電紡技術(shù)所紡出的纖維極細(xì)，所織成的布料有較高的孔隙度， 表面積較大，因而受到青睞。然而，現(xiàn)有電紡技術(shù)中，帶電的電紡液多半是利用噴嘴射出至 負(fù)極的接收器，由于噴嘴的孔徑極細(xì)，使用多次后常會(huì)因殘存物造成噴嘴或管路阻塞的情 形。且在更換不同種類的電紡液時(shí)，須配合清洗管路及噴嘴，因而降低了電紡液的使用范圍。中國(guó)臺(tái)灣專利第TW200827501號(hào)提出了一種電紡設(shè)備，其采用了滾筒式的進(jìn)料機(jī) 構(gòu)，并搭配線狀發(fā)射電極，以解決噴嘴堵塞的問(wèn)題。但是此種電紡設(shè)備在形成電紡纖維時(shí)所 需要臨界電壓較噴嘴型的電紡設(shè)備高，如何有效地降低此類型的電紡設(shè)備的臨界電壓便成 為一個(gè)重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的就是提供一種滾筒式電紡設(shè)備，用以降低形成電紡纖維時(shí)所需 要的臨界電壓。根據(jù)本發(fā)明一方面提出了一種滾筒式電紡設(shè)備，包含一電紡液含浸機(jī)構(gòu)、至少一 線狀發(fā)射電極、一接收電極組件，以及一高壓電產(chǎn)生器。電紡液含浸機(jī)構(gòu)包含一原料槽與一 上漿滾筒，原料槽用以放置電紡液，上漿滾筒于原料槽中轉(zhuǎn)動(dòng)。線狀發(fā)射電極與上漿滾筒接 觸，以使電紡液附著于線狀發(fā)射電極上。接收電極組件包含一箱體、設(shè)置于箱體的多個(gè)抽氣 孔，設(shè)置于箱體面對(duì)電紡液含浸機(jī)構(gòu)一面的多個(gè)狹縫，以及設(shè)置于狹縫一側(cè)的多個(gè)鋸齒狀 接收電極，其中每一鋸齒狀接收電極包含有面向電紡液含浸機(jī)構(gòu)的多個(gè)凸點(diǎn)。高壓電產(chǎn)生 器為分別與線狀發(fā)射電極與鋸齒狀接收電極連接。鋸齒狀接收電極上的凸點(diǎn)可為線狀排列。鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)的分布密度可為 2個(gè)/時(shí)至9個(gè)/時(shí)。鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)可為等高排列。其中凸點(diǎn)的高度為介于0.5 毫米(mm)至100毫米(mm)。滾筒式電紡設(shè)備還包含有抽氣裝置，抽氣裝置為連接至抽氣 孔。鋸齒狀接收電極可為一對(duì)一地設(shè)置在狹縫一側(cè)。滾筒式電紡設(shè)備中還包含有一輸送帶， 輸送帶經(jīng)過(guò)箱體與線狀發(fā)射電極之間，以收集電紡液所形成的電紡纖維。輸送帶表面有一 織物，電紡纖維為覆蓋于織物上，以形成復(fù)合紡織品結(jié)構(gòu)。箱體的材料可為金屬。箱體的高度為5厘米至15厘米。滾筒式電紡設(shè)備中還包含有多個(gè)高壓絕緣礙子，高壓絕緣礙子為配 置于線狀發(fā)射電極與接收電極組件之間，以避免漏電。滾筒式電紡設(shè)備中還包含有一高度 控制閥，高度控制閥與接收電極組件相連，以通過(guò)高度控制閥調(diào)整接收電極組件與上漿滾 筒間的間距。根據(jù)本發(fā)明的另一方面提供一種滾筒式電紡設(shè)備的接收電極組件，包含一箱體、 設(shè)置于箱體上的多個(gè)抽氣孔、設(shè)置于箱體一面的多個(gè)狹縫，以及設(shè)置于狹縫一側(cè)的多個(gè)鋸 齒狀接收電極，其中鋸齒狀接收電極包含有多個(gè)凸點(diǎn)。鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)可為線狀排 列。鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)的分布密度可為2個(gè)/時(shí)至9個(gè)/時(shí)。鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn) 為等高排列。凸點(diǎn)的高度為介于0. 5毫米(mm)至100毫米(mm)。鋸齒狀接收電極可為一 對(duì)一地設(shè)置在狹縫一側(cè)。接收電極組件中還包含一輸送帶，輸送代為經(jīng)過(guò)箱體，以收集電紡 液所形成的電紡纖維。本發(fā)明所采用的滾筒式電紡設(shè)備使用具有凸點(diǎn)的鋸齒狀接收電極，藉以降低形成 電紡纖維時(shí)所需要的臨界電壓。此外，滾筒式電紡設(shè)備使用線狀發(fā)射電極取代噴嘴作為噴 射電極，因此，可有效地減少現(xiàn)有技術(shù)中因噴嘴或管路阻塞所造成的不便。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下將配合附圖對(duì)本發(fā) 明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中圖1繪示本發(fā)明的滾筒式電紡設(shè)備一實(shí)施例的示意圖。圖2繪示本發(fā)明的滾筒式電紡設(shè)備的接收電極組件另一實(shí)施例的側(cè)視圖。圖3A與圖3B分別繪示圖2中的鋸齒狀接收電極不同實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將以附圖及詳細(xì)說(shuō)明清楚說(shuō)明本發(fā)明的精神，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常 知識(shí)者在了解本發(fā)明的較佳實(shí)施例后，當(dāng)可由本發(fā)明所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并 不脫離本發(fā)明的精神與范圍。參照?qǐng)D1，其是繪示本發(fā)明的滾筒式電紡設(shè)備一實(shí)施例的示意圖。滾筒式電紡設(shè)備 100包含有一電紡液含浸機(jī)構(gòu)110，至少一線狀發(fā)射電極120、一接收電極組件130，與一高 壓電產(chǎn)生器140。電紡液含浸機(jī)構(gòu)110包含有一原料槽112與一上漿滾筒114，原料槽112 為用以放置電紡液，上漿滾筒114為在原料槽112之中滾動(dòng)。線狀發(fā)射電極120為與上漿 滾筒114接觸，使原料槽112中的電紡液附著在線狀發(fā)射電極120上。接收電極組件130中包含有箱體132、設(shè)置于箱體132上的多個(gè)抽氣孔134、設(shè)置 于箱體132上的多個(gè)狹縫136，以及設(shè)置于狹縫136 —側(cè)的多個(gè)鋸齒狀接收電極138。其中 狹縫136與鋸齒狀接收電極138為設(shè)置在箱體132面對(duì)電紡液含浸機(jī)構(gòu)110的一面。本實(shí) 施例中，鋸齒狀接收電極138為一對(duì)一地設(shè)置在狹縫136 —側(cè)，而鋸齒狀接收電極138之間 為彼此相互連接。鋸齒狀接收電極138則包含有面向電紡液含浸機(jī)構(gòu)110的多個(gè)凸點(diǎn)139。 接收電極組件130還包含有一抽氣裝置135，抽氣裝置135為與抽氣孔134相連，以抽走箱 體132中的空氣，使電紡纖維的牽引更為順暢。高壓電產(chǎn)生器140則是分別連接至線狀發(fā)射電極120與鋸齒狀接收電極138，使線狀發(fā)射電極120與鋸齒狀接收電極138分別帶有相異的電性。本實(shí)施例中，線狀發(fā)射電極 120通過(guò)高壓電產(chǎn)生器140帶有正電，鋸齒狀接收電極138則通過(guò)高壓電產(chǎn)生器140而帶有 負(fù)電。線狀發(fā)射電極120與上漿滾筒114接觸，使原料槽112中的電紡液借助上漿滾筒114 附著于線狀發(fā)射電極120上。線狀發(fā)射電極120上的電紡液受到高壓正電的相斥力，而脫 離上漿滾筒114，并散開為絲狀的電紡液。此帶正電的電紡液受到帶負(fù)電的鋸齒狀接收電極 138的吸引，而牽引至鋸齒狀接收電極138形成電紡纖維。滾筒式電紡設(shè)備100中可還包含一高度控制閥150，高度控制閥150為與接收電極 組件130相連。滾筒式電紡設(shè)備100可通過(guò)高度控制閥150調(diào)整接收電極組件130與線狀 發(fā)射電極120間的間距。滾筒式電紡設(shè)備100可還包含多個(gè)高壓絕緣礙子160，配置于線 狀發(fā)射電極120與接收電極組件130之間，以避免電紡時(shí)漏電的情形產(chǎn)生滾筒式電紡設(shè)備 100的電場(chǎng)強(qiáng)度可借助高度控制閥150與高壓電產(chǎn)生器140控制。接收電極組件130與線 狀發(fā)射電極120間的間距越近，則電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)。由于鋸齒狀接收電極138具有多個(gè)凸點(diǎn)139，因此可透過(guò)尖端放電的效應(yīng)大幅地 降低形成電紡纖維的臨界電壓，達(dá)到節(jié)能的目的，使得人員操作更為安全?；蛘撸谙嗤?工作電壓之下，可提高電紡過(guò)程線狀發(fā)射電極120與鋸齒狀接收電極138之間的距離，使得 電紡電紡纖維過(guò)程中可充分地延伸，使電紡纖維更加細(xì)致，提升膜材的強(qiáng)度與形成更細(xì)小 的電紡絲膜孔洞。參照?qǐng)D2，其是繪示本發(fā)明的滾筒式電紡設(shè)備的接收電極組件另一實(shí)施例的側(cè)視 圖。接收電極組件200中包含有箱體210、設(shè)置于箱體210上狹縫220，設(shè)置于狹縫220 — 側(cè)的鋸齒狀接收電極230，設(shè)置于箱體210上的抽氣孔240，以及與抽氣孔240連接的抽氣 裝置250。箱體210的材料可為金屬。箱體210的高度約在5厘米到15厘米之間。狹縫220 為設(shè)置于箱體210 —面的長(zhǎng)條形開口。鋸齒狀接收電極230設(shè)置于狹縫220 —側(cè)，鋸齒狀 接收電極230包含有多個(gè)凸點(diǎn)232，凸點(diǎn)232為線狀排列，鋸齒狀接收電極230的凸點(diǎn)232 為沿著狹縫220分布。其中鋸齒狀接收電極230的凸點(diǎn)232為等高排列，凸點(diǎn)232的高度 約介于0. 5毫米(mm)至100毫米(mm)之間。鋸齒狀接收電極230的凸點(diǎn)232的分布密度 為2個(gè)/時(shí)至9個(gè)/時(shí)，即每時(shí)長(zhǎng)度的鋸齒狀接收電極230上設(shè)置有2個(gè)到9個(gè)不等的凸 ；232ο接收電極組件200還包含有一輸送帶260，輸送帶260為經(jīng)過(guò)箱體210的下方，尤 其是經(jīng)過(guò)設(shè)置于箱體210的鋸齒狀接收電極230。輸送帶260是用以收集在電紡過(guò)程中所 形成的電紡纖維。輸送帶260上可包含有織物262，使收集到的電紡纖維覆蓋在輸送帶260 的織物262上，以形成復(fù)合紡織品結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D3Α與圖3Β，其是分別繪示圖2中的鋸齒狀接收電極不同實(shí)施例的示意圖。 圖3Α中的鋸齒狀接收電極230a的凸點(diǎn)232a分布密度大于圖3B中的鋸齒狀接收電極230b 的凸點(diǎn)232b的分布密度，即圖3A中的鋸齒狀接收電極230a具有排列較密的凸點(diǎn)232a、而 圖3B中的鋸齒狀接收電極230b具有排列較疏的凸點(diǎn)232b。圖3A中的凸點(diǎn)232a的高度 hi小于圖3B中的凸點(diǎn)232b的高度h2。圖3B中的鋸齒狀接收電極230b的凸點(diǎn)232b的高度h2較圖3A中的鋸齒狀接收 電極230a的凸點(diǎn)232a的高度hi為高，因此，在電紡過(guò)程中，使用鋸齒狀接收電極230b降低臨界電壓的效果會(huì)比使用鋸齒狀接收電極230a降低臨界電壓的效果來(lái)得更為明顯。為進(jìn)一步地凸顯本發(fā)明的進(jìn)步性，以下以多個(gè)實(shí)驗(yàn)例比較使用傳統(tǒng)平板式接收電 極的滾筒式電紡設(shè)備與使用鋸齒狀接收電極的滾筒式電紡設(shè)備在制成上與所形成的電紡 纖維的差異。實(shí)驗(yàn)例1所使用的電紡液原料是長(zhǎng)春化工PVA BF-17，其中PVA BF-17的重量百分 濃度為8%。實(shí)驗(yàn)例1中所使用的鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)高度為2毫米，鋸齒狀接收電極的 凸點(diǎn)密度為每時(shí)9個(gè)凸點(diǎn)。表一采用不同電極間距的實(shí)驗(yàn)例1 實(shí)驗(yàn)例2所使用的電紡液原料是使長(zhǎng)春化工PVA BF-17，其中PVA BF-17的重量百 分濃度為8%。實(shí)驗(yàn)例2中所使用的鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)高度為3毫米，鋸齒狀接收電極 的凸點(diǎn)密度為每時(shí)9個(gè)凸點(diǎn)。表二采用不同電極間距的實(shí)驗(yàn)例2 實(shí)驗(yàn)例3所使用的電紡液原料是長(zhǎng)春化工PVA BF-17，其中PVA BF-17的重量百分 濃度為8%。實(shí)驗(yàn)例1中所使用的鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)高度為2毫米，鋸齒狀接收電極的 凸點(diǎn)密度為每時(shí)6個(gè)凸點(diǎn)。
表三采用不同電極間距的實(shí)驗(yàn)例3 實(shí)驗(yàn)例1、2、3中，電極間距是指平板狀接收電極或是鋸齒狀接收電極與線狀發(fā)射 電極之間的距離。臨界電壓是指形成電紡纖維所需要的最低電壓，絕緣崩潰電壓則是指在 此電壓下會(huì)發(fā)生電擊穿效應(yīng)而無(wú)法再生成電紡纖維，換言之，臨界電壓與絕緣崩潰電壓分 別可視為可產(chǎn)生電紡纖維的最低電壓與最高電壓。平均纖維細(xì)度為在由臨界電壓起至絕緣 崩潰電壓之間所形成的電紡纖維的平均細(xì)度。由表一、表二、表三中所提供的實(shí)驗(yàn)例1、實(shí)驗(yàn)例2、實(shí)驗(yàn)例3可以得知，相較于使用 傳統(tǒng)的平板狀接收電極，本發(fā)明在使用鋸齒狀接收電極之后，可有效地降低臨界電壓，以及 提升電紡纖維的細(xì)度。參照實(shí)驗(yàn)例1與實(shí)驗(yàn)例2，實(shí)驗(yàn)例1中所使用的鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)高度為2毫 米，實(shí)驗(yàn)例2中所采用的鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)高度為3毫米。由表一和表二中的實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)得知，實(shí)驗(yàn)例2降臨界電壓的效果大致上較實(shí)驗(yàn)例1來(lái)得明顯，而實(shí)驗(yàn)例1提升電紡纖維 細(xì)度的效果大致上較實(shí)驗(yàn)例2明顯。參照實(shí)驗(yàn)例1與實(shí)驗(yàn)例3，實(shí)驗(yàn)例1中所使用的鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)密度為每 時(shí)9個(gè)凸點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)例3中所使用的鋸齒狀接收電極的凸點(diǎn)密度為每時(shí)6個(gè)凸點(diǎn)。由表一和 表三中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，實(shí)驗(yàn)例1的降低臨界電壓的功效與提升電紡纖維細(xì)度的功效大致 上均較實(shí)驗(yàn)例3明顯。由上述本發(fā)明較佳實(shí)施例可知，應(yīng)用本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所采用的滾筒 式電紡設(shè)備使用具有凸點(diǎn)的鋸齒狀接收電極，藉以降低形成電紡纖維時(shí)所需要的臨界電 壓。此外，滾筒式電紡設(shè)備使用線狀發(fā)射電極取代噴嘴作為噴射電極，因此，可有效地減少 現(xiàn)有技術(shù)中因噴嘴或管路阻塞所造成的不便。雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉 此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種等同的改變或替換，因此本發(fā)明的 保護(hù)范圍當(dāng)視后附的本申請(qǐng)權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種滾筒式電紡設(shè)備，包含一電紡液含浸機(jī)構(gòu)，包含一原料槽與一上漿滾筒，該原料槽用以放置一電紡液，該上漿滾筒于該原料槽中轉(zhuǎn)動(dòng)；至少一線狀發(fā)射電極，與該上漿滾筒接觸，以使該電紡液附著于該至少一線狀發(fā)射電極；一接收電極組件，包含一箱體，多個(gè)抽氣孔，設(shè)置于該箱體，多個(gè)狹縫，設(shè)置于該箱體面對(duì)該電紡液含浸機(jī)構(gòu)的一面，以及多個(gè)鋸齒狀接收電極，設(shè)置于所述狹縫的一側(cè)，其中每一所述鋸齒狀接收電極包含面向該電紡液含浸機(jī)構(gòu)的多個(gè)凸點(diǎn)；以及一高壓電產(chǎn)生器，分別與該至少一線狀發(fā)射電極與所述鋸齒狀接收電極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾筒式電紡設(shè)備，其特征在于，每一所述鋸齒狀接收電極的 所述凸點(diǎn)為線狀排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾筒式電紡設(shè)備，其特征在于，每一所述鋸齒狀接收電極的 所述凸點(diǎn)為等高排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滾筒式電紡設(shè)備，其特征在于，所述凸點(diǎn)的一高度為介于0.5 毫米至100毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾筒式電紡設(shè)備，其特征在于，還包含一抽氣裝置，連接至所 述抽氣孔。
6.一種滾筒式電紡設(shè)備的接收電極組件，包含 一箱體；多個(gè)抽氣孔，設(shè)置于該箱體； 多個(gè)狹縫，設(shè)置于該箱體的一面；以及多個(gè)鋸齒狀接收電極，設(shè)置于所述狹縫的一側(cè)，其中每一所述鋸齒狀接收電極包含多 個(gè)凸點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾筒式電紡設(shè)備的接收電極組件，其特征在于，每一所述鋸 齒狀接收電極的所述凸點(diǎn)為線狀排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾筒式電紡設(shè)備的接收電極組件，其特征在于，每一所述鋸 齒狀接收電極的所述凸點(diǎn)為等高排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的滾筒式電紡設(shè)備的接收電極組件，其特征在于，所述凸點(diǎn)的 一高度為介于0. 5毫米至100毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾筒式電紡設(shè)備的接收電極組件，其特征在于，每一所述鋸 齒狀接收電極的所述凸點(diǎn)的分布密度為2個(gè)/時(shí)至9個(gè)/時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明是一種滾筒式電紡設(shè)備，包含具有上漿滾筒的電紡液含浸機(jī)構(gòu)、設(shè)置于上漿滾筒上的線狀發(fā)射電極、接收電極組件，以及高壓電產(chǎn)生器。接收電極組件包含箱體、設(shè)置于箱體的多個(gè)抽氣孔，設(shè)置于箱體的多個(gè)狹縫，以及設(shè)置于狹縫一側(cè)的多個(gè)鋸齒狀接收電極，其中每一鋸齒狀接收電極包含多個(gè)凸點(diǎn)。高壓電產(chǎn)生器為分別與線狀發(fā)射電極與鋸齒狀接收電極連接。
文檔編號(hào)D01D13/02GK101928995SQ20091014985
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者張浩哲, 李仁雄 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人紡織產(chǎn)業(yè)綜合研究所