CN110168150B - 无针静电纺丝装置、驱动连续电极线及收集纤维网的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于无针静电纺丝装置的连续线驱动系统，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在静电纺丝外壳内，从涂覆在穿过静电纺丝外壳的多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。连续线驱动系统包括主线驱动筒和从线驱动筒，主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽。连续线驱动系统在静电纺丝装置的外部，并且连续线驱动系统驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳。

Description

无针静电纺丝装置、驱动连续电极线及收集纤维网的方法

技术领域

本发明涉及一种无针静电纺丝装置、用于该装置以及收集纤维网的方法，并且更具体地，涉及一种包括连续线驱动系统的无针静电纺丝装置、用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法以及用于从无针静电纺丝装置的静电纺丝外壳收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法。

背景技术

纳米级或亚微米级的纤维可用于各种应用，包括过滤、组织工程、防护服、复合材料、电池隔膜、储能等。静电纺丝是用于在该规模上生成高质量纤维的方法之一。然而，虽然静电纺丝相对容易进行，但是它具有非常低的产量以及随后的非常高的生产成本。因此，大量静电纺丝纳米级和/或亚微米级纤维是不经济的。因此，除了高价值的应用外，纳米纤维的静电纺丝已被广泛地包含在学术研究中。

在当前的注射喷嘴、针头喷射和纺丝喷射制造工艺中的生产率通常在约0.05克/小时(g/hr)至约0.15g/hr/喷嘴/喷射的范围内。已经研究和/或使用了多种方法来提高生产率。这些方法包括气体辅助静电纺丝；使用多喷嘴系统；使用无喷嘴/无针系统；和增加纺丝喷射总数。然而，这些方法中的每一种都有其问题，导致每台(商业可用)机器的最大持续生产率不超过2公斤/小时(kg/hr)。与喷嘴/针系统相关的问题包括：喷嘴/针孔堵塞；难以优化喷嘴阵列；并且难以保持通过每个喷嘴的均匀进料速率。与无喷嘴/无针系统相关的问题包括：无法控制溶液储存器中的溶剂蒸发，导致溶液浓度和粘度变化；以及聚合物层涂层积聚在静电纺丝元件的表面上，导致纤维纺丝速率的显著降低。

这些和其它缺点通过本发明的各方面来解决。

发明内容

本发明的各方面涉及用于无针静电纺丝装置的连续线驱动系统，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在静电纺丝外壳内，从涂覆在穿过静电纺丝外壳的多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。连续线驱动系统包括主线驱动筒和从线驱动筒，主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽。连续线驱动系统在静电纺丝装置的外部，并且连续线驱动系统驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳。

本发明的各方面还涉及用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在该静电纺丝外壳内，从涂覆在多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。该方法包括：将多根连续电极线布置在主线驱动筒和从线驱动筒上；以及旋转主线驱动筒，以驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳。主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽。主线驱动筒和从线驱动筒位于静电纺丝装置的外部。

本发明的进一步的方面涉及用于从静电纺丝外壳收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法，静电纺丝外壳包括静电纺丝区，并且在静电纺丝区内，从涂覆在多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网。该方法包括：从基板供应辊上展开基板；用基板张紧器张紧基板；驱动基板通过静电纺丝外壳和基本上平行于其上涂覆有液体聚合物层的多根连续电极线的静电纺丝区；从涂覆在静电纺丝区中的多根连续电极线上的液体聚合物层静电纺丝纳米级或亚微米级聚合物纤维；收集基板上的纳米级或亚微米级聚合物纤维作为聚合物纤维网；以及将聚合物纤维网和基板驱出静电纺丝外壳。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，类似的数字可以在不同的视图中描述类似的组件。具有不同字母后缀的类似数字可以表示类似组件的不同实例。附图以示例的方式而不是以限制的方式，大体上示出了在本文档中讨论的各个方面。

图1是根据本发明的一个方面的简化的静电纺丝装置的侧视图。

图2是根据本发明的一个方面的用于将液体聚合物层施加到多根连续电极线上的液体聚合物涂覆装置的侧视图。

图3是沿图2的线A-A截取的剖面的细节。

图4A是沿图2的线B-B截取的剖面的细节。

图4B是根据本发明的一个方面的示例性电极线清洁组件的侧视图。

图5是示出包括静电纺丝外壳、线驱动系统和线张紧系统的多根连续电极线的行进路径的简化图的侧视图。

图6是沿图5的线A-A截取的剖面的细节。

图7是沿图6的线B-B截取的剖面的细节。

图8是示出根据本发明的方面的静电纺丝装置的辅助系统的示意图。

图9是根据本发明的一个方面的静电纺丝装置的详细示意图。

图10是示出图9的剖面A的静电纺丝装置的局部示意图。

图11是示出图9的剖面B的静电纺丝装置的局部示意图。

图12是示出图9的剖面C的静电纺丝装置的局部示意图。

图13是示出根据本发明的一个方面的用于将液体聚合物源连续无针静电纺丝成纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法的框图。

图14是示出根据本发明的一个方面的用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法的框图。

图15是示出根据本发明的一个方面的用于从静电纺丝外壳收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法的框图。

图16是示出用于操作用于将纳米级或亚微米级聚合物纤维网连续无针静电纺丝到基板上的静电纺丝装置的方法的框图。

具体实施方式

通过参考本发明的以下详细描述和其中包括的示例，可以更容易地理解本发明。在各个方面，本发明涉及用于将聚合物纤维网静电纺丝到基板上并将其收集到辊上的装置和方法。本文描述的装置和方法允许以相对于现有可用的和已知的静电纺丝方法高得多的产量和生产强度生产纳米级或亚微米级纤维，并且具有低得多的资本投资和生产成本。

在本复合物之前，组合物、物品、系统、装置、和/或方法被公开和描述，应当理解，除非另有说明，否则它们不限于特定的聚合物材料，或聚合物材料的特定状态(即，熔体或溶液)，或用于制备聚合物溶液的特定类型的溶剂，或特定的操作条件(例如，溶液中的聚合物wt％、聚合物溶液中的添加剂、温度、电压、电场的距离等)，或特定的装置尺寸和结构材料(例如，电极线的组成、连续电极线的数目、电极线的长度、平行电极线之间的距离、一个电极线通路中的聚合物涂覆装置的数目、两个液体聚合物涂覆装置之间的距离等)，并且这些参数可以变化。还应当理解，本文所使用的术语仅用于描述特定方面，而不旨在限制。

本发明包括本发明的元件的各种组合，例如，来自依赖于相同独立权利要求的从属权利要求的元件的组合。

此外，应当理解，除非另有明确说明，否则决不意图将本文所述的任何方法解释为要求以特定顺序执行其步骤。因此，当一个方法权利要求实际上没有叙述其步骤所要遵循的顺序，或者在权利要求或描述中没有另外具体地说明这些步骤将限于特定顺序时，在任何方面都不旨在推断出顺序。这适用于任何可能的非明示解释依据，包括：关于步骤安排或操作流程的逻辑问题；源于语法组织或标点符号的普通意义；以及说明书中描述的各方面的数量或类型。

本文提及的所有出版物通过引用结合于此，以公开和描述与引用这些出版物相关的方法和/或材料。

静电纺丝装置

参照图1至图12，本发明的各方面涉及用于将聚合物纤维网110静电纺丝到基板120上的装置100。装置100的简化示意图在图1中示出。装置的特定组件包括静电纺丝外壳300、至少一个液体聚合物涂覆装置400、线驱动系统600、线张紧系统700、导电接地板800和至少一个向多根连续电极线1000施加高电压的高压电源单元820。基板120从基板供给辊200展开并被驱动通过静电纺丝外壳。多根连续电极线1000通过线驱动系统600和线张紧系统700驱动通过大致平行于移动基板120的表面的静电纺丝外壳。多根连续电极线1000和基板120的移动方向可以是并流或逆流。多根连续电极线1000在至少一个液体聚合物涂覆装置400中的每一个中涂覆有液体聚合物层，并且由至少一个高压电源单元820施加到多根连续电极线1000的高压与导电接地板800之间的电压差导致多个液体泰勒锥射流840从多根连续电极线1000的表面喷发，接触基板120，并在基板120上形成聚合物纤维网110。聚合物纤维网110和基板120离开静电纺丝外壳300，并且通过例如将它们卷绕到组合辊210(如图1中所示)上而被收集，或者在其他方面通过将聚合物纤维网110从基板120分离并将它们卷绕到本文描述的分离纤维网辊中。线清洁组件500从多根连续电极线1000的表面去除过量的液体聚合物以及任何固化的聚合物。下面将进一步详细描述装置100的组件和操作。

静电纺丝外壳300是封闭的外壳，以容纳静电纺丝处理并最小化潜在有害物质向工作环境的释放。除了允许多根连续电极线1000穿过静电纺丝外壳300的最小尺寸的孔和允许基板120(和形成在其上的聚合物纤维网110)进出静电纺丝外壳300的窄孔之外，静电纺丝外壳300基本上被封闭并在大气压下操作。如本文中进一步详细描述的，在静电纺丝处理中生成的蒸汽包含在静电纺丝外壳300内，并且随后收集在蒸汽收集和溶剂回收系统1600中。在一些方面中，静电纺丝外壳300在相对于大气压的负压下操作，使得静电纺丝外壳300附近的大气/空气被吸入静电纺丝外壳300中并由蒸汽收集和溶剂回收系统1600收集，这防止静电纺丝外壳300中的潜在有害蒸汽逃逸到大气中。多根连续电极线1000通过其直径略大于所使用的电极线直径的孔被驱动进入并且然后离开静电纺丝外壳300，并且如本文进一步描述的，涂覆有液体聚合物层，该液体聚合物层为静电纺丝聚合物纤维网110中的纤维提供聚合物源。

静电纺丝外壳300包括至少一个液体聚合物涂覆装置400。至少一个液体聚合物涂覆装置400提供液体聚合物源以涂覆多根连续电极线1000。在示例性方面，至少一个液体聚合物涂覆装置400包括液体聚合物涂覆歧管410和液体聚合物溢流储存器420。

液体聚合物涂覆歧管410包括多个线入口孔430和对应于线入口孔430的数目的多个线出口孔440。线入口孔430和线出口孔在一些方面可以具有从液体聚合物涂覆歧管410的外表面向远侧延伸一定长度“L”的部分，或者它们可以具有零长度L，在这种情况下，孔的厚度对应于液体聚合物涂覆歧管的厚度。孔的直径和长度可以根据待控制的液体聚合物溢流的水平而变化。液体聚合物通过液体聚合物再循环和进料系统1200通过液体聚合物供应端口450提供给液体聚合物涂覆歧管410。液体聚合物再循环和进料系统1200在下文中进一步详细描述。在本文更全面地解释的操作的一些方面中，多根连续电极线1000中的每根连续电极线在连续环路中被驱动到至少一个液体聚合物涂覆装置400中，通过线入口孔430，并且被驱动到液体聚合物涂覆歧管410中，在该液体聚合物涂覆歧管410中，其涂覆有液体聚合物层。然后，每个涂覆的连续线1000通过对应于其线入口孔430的线出口孔440(其与线入口孔430对准)离开液体聚合物涂覆歧管410，并离开液体聚合物涂覆装置400。

液体聚合物溢流储存器420接收来自液体聚合物涂覆歧管410的液体聚合物溢流和从离开液体聚合物涂覆歧管410的多根连续电极线1000滴下的任何液体聚合物。当液体聚合物溢流储存器420填充时，液体聚合物再循环端口455将收集在储存器中的液体聚合物再循环到液体聚合物再循环和进料系统1200。在一些方面，液体聚合物再循环端口455通过重力流将液体聚合物再循环到液体聚合物再循环和进料系统1200。

本文描述的液体聚合物可以是任何适用于静电纺丝应用的聚合物，并且包括纯熔融液态或通过将聚合物溶解到纯溶剂或溶剂混合物中形成的液体溶液中的天然存在的和合成的聚合物。此外，液体聚合物可以包括混合在一起的一种或多种聚合物。适用于本发明各方面的示例性天然存在的聚合物包括但不限于蛋白质、纤维素、木质素、胶原、DNA和橡胶。适用于本发明各方面的示例性合成聚合物包括但不限于聚酰胺、聚氨酯、聚苯并咪唑、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯-共-醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸酯、聚环氧乙烷、聚苯胺、聚苯乙烯、聚乙烯基苯酚、聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、聚芳酰胺和合成橡胶。在一些方面，一种或多种不同类型的聚合物源可形成为具有不同纤维层的单个聚合物纤维网110。例如，在包括多个液体聚合物涂覆装置400的系统中，可以向每个液体聚合物涂覆装置400供应不同的液体聚合物源，因此使得聚合物纤维网110将包括在基板120上具有多层的多个聚合物。

线驱动系统600使多根连续电极线1000移动通过静电纺丝外壳300。在某些方面，线驱动系统包括主线驱动筒610和从线驱动筒620，从线驱动筒620拉动多根连续电极线1000。主线驱动筒610的驱动力直接来自诸如变频驱动(VFD)的电源单元，而从线驱动筒620的驱动力来自主线驱动筒610。主从线驱动筒布置的一个特定优点是可以传递到每根连续电极线的拉力的量的显著增加，而不会在线和筒之间滑动或打滑。

主线驱动筒610包括主齿轮板630，并且从线驱动筒620包括耦接到主齿轮板630的从齿轮板640，使得当主线驱动筒610旋转时，从线驱动筒620在相反方向上旋转。主线驱动筒610耦接到马达驱动轴650，马达驱动轴650旋转主线驱动筒610。在一些方面，变速马达驱动主线驱动筒610。在一些方面主线驱动筒610的速度可以变化，以从约1米/分钟(m/min)到约200m/min的速度驱动多根连续电极线1000。在某些方面，固定速度马达可以驱动主线驱动筒610。

从线驱动筒620耦接到自由旋转轴660，该自由旋转轴660允许其响应于主线驱动筒610的旋转而自由旋转。在另一个方面，从线驱动筒620可以由主线驱动筒610通过链而不是通过耦接的齿轮板(630,640)驱动，诸如本文所述的那些齿轮板。

如图6所示，主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件670，以分离多根连续电极线1000。多个线引导件中的每一个包括用于引导多根电极导线1000中的一根电极导线的通道或凹槽。如图5所示(仅对于一根线)，连续电极线1000由主线驱动筒610和从线驱动筒620拉动。连续电极线1000可由这些线筒中的每一个上的线引导件670引导。连续电极线可以从从线驱动筒620通过线张紧系统700进行环路。

线张紧系统700向多根连续电极线1000提供所需的张紧量。在某些方面，线张紧系统独立地张紧多根连续电极线1000中的每根连续电极线。这可以通过使每根连续电极线1000由向连续电极线提供独立张力的独立线张紧器710引导来实现。图5提供了用于一根线的示例，并示出了一个线张紧器710；应当认识到，在一些方面，每根连续电极线1000将具有其自己的线张紧器710。因此，包括250根线的装置将包括250个单独的张紧器。在某些方面，各个张紧器可以被分成安装在不同位置的组，以解决与安装空间限制有关的问题。例如，可能难以将示例性的250个单独的张紧器安装在单行中，其中期望将连续电极线彼此间隔短距离(例如，间隔5毫米(mm)，或间隔10mm，或间隔15mm，或间隔20mm)。因此，在一个方面，连续电极线可以分成5组：其中组1包括用于线1、6、11、16、…和246的张紧器；组2包括用于线2、7、12、17、…和247的张紧器；组3包括用于线3、8、13、18、…和248的张紧器；组4包括用于线4、9、14、19、…和249的张紧器；以及组5包括用于线5、10、15、20、…和250的张紧器。以这种方式，用于每根线的张紧器之间的可用距离增加到25mm。

多根连续电极线1000可以是任何合适的线类型，包括但不限于编织、绞合、钢琴和拉延。可能希望选择提供相对高表面积的线，使得更多的液体聚合物可以涂覆线的表面并可用于静电纺丝，尽管更大的表面的线可以提供更多的表面以保留残留的未反应聚合物，但这可能引起污染/清洁问题。

本文描述的装置100和相关组件——包括但不限于线驱动系统600；具有单独的线张紧器710的线张紧系统700；和包含至少一个液体聚合物涂覆装置400的静电纺丝外壳300，液体聚合物涂覆装置400包括液体聚合物涂覆歧管410，液体聚合物涂覆歧管410具有多个线入口孔430和相应的线出口孔440，静电纺丝外壳300允许几十根或者甚至数百根连续电极线1000被驱动通过静电纺丝外壳300，在静电纺丝外壳300中它们可以涂覆液体聚合物并用于静电纺丝处理。此外，这些多根(几十根/几百根)连续电极线1000在无尽的环路中连续循环通过静电纺丝外壳300，因此用于形成聚合物纤维网110的静电纺丝处理可以以比当前已知的静电纺丝处理大得多的容量(多个更大数量级)进行。

装置包括至少一个高压电源单元820，该高压电源单元820为静电纺丝处理提供所需的电场强度。至少一个高压电源单元820中的每一个具有负电压源和正电压源。通常，负电压源布线并连接到位于静电纺丝外壳300内且邻近基板120的第一侧810的导电接地板800，同时正电压源布线并连接到与多根连续电极线1000接触的至少一个导电自由旋转轴850，如图1和图10所示，其位于基板120的第二边830附近。在一些方面，至少一个导电自由旋转轴850包括均匀分布在其表面上的多个凹槽(例如，V形凹槽)。每个凹槽接收连续电极线1000中的一个。通过调节相应的线张紧器710，凹槽和电极线之间保持良好的接触，使得来自至少一个高压电源单元820的正电压传递到每个电极线1000。在操作期间，导电自由旋转轴850随着电极线1000的移动而自由旋转。在一些方面，至少一个高压电源单元820的正电源和负电源可以在导电接地板800和连续电极线1000之间切换。在这些方面，考虑了负电压静电纺丝处理。

至少一个高压电源单元820，如图1所示，在静电纺丝外壳300的外部，在导电接地板800和多根连续电极线1000之间施加电压差。在操作期间，施加到液体聚合物涂覆的连续电极线1000的正电压穿过静电纺丝外壳300的静电纺丝区Z中的导电接地板800，产生电场，该电场使得连续电极线1000上的液体聚合物带电，导致带电液体泰勒锥射流840从连续电极线1000的表面朝向导电接地板800的负电压源喷发。液体泰勒锥射流840在飞行中伸长并部分干燥，形成具有纳米级或亚微米级直径的聚合物纤维。纤维接触基板120并聚集在其上，基板120还以大致平行于多根连续电极线1000并沿与多根连续电极线1000相同或相反的方向移动通过静电纺丝外壳300。当该处理重复通过导电接地板800的长度时，其可能被称为静电纺丝区Z，在基板120上形成聚合物纤维网110。虽然本文中聚合物纤维被描述为具有纳米级直径或亚微米级直径，并且这些纤维通常被称为纳米纤维或亚微米纤维，但是应当认识到，通过本文描述的装置和方法生产的纤维不需要是纳米纤维尺寸或亚微米尺寸，并且可以修改处理条件以便形成具有其它尺寸的纤维。

虽然至少一个高压电源单元820在图1中示出为静电纺丝外壳300的外部，但是它不需要是。如果需要，它可以位于静电纺丝外壳300内。

具体参照图3所示，在某些方面，线入口孔430和线出口孔440中的一个或多个包括设置在线入口孔430/线出口孔440与其相应的连续电极线1000之间的毛细管460。如图所示，毛细管460可以从液体聚合物涂覆歧管410向外延伸长度L，并且可以被定尺寸为使得毛细管460的内径略大于穿过毛细管460的连续电极线1000的直径，从而产生小间隙470。毛细管460的内径被定得足够大以允许连续电极线1000以最小摩擦量通过液体聚合物涂覆歧管410，但足够小以防止液体聚合物从液体聚合物涂覆歧管410过度损失。此外，毛细管的长度L在液体聚合物涂覆歧管中提供液体背压，从而进一步最小化来自毛细管460的液体聚合物的损失。如本文所述，离开毛细管460(及其相应的线入口孔/线出口孔)的液体聚合物排放到液体聚合物溢流储存器420。

在一些方面，液体聚合物涂覆装置400还可以包括液体聚合物溢流端口480。液体聚合物溢流端口480可提供液体聚合物溢流到如本文所述的液体聚合物溢流储存器420中的其他源。在一些方面中，液体聚合物溢流端口480可以被配置为提供恒定的溢流量，以确保液体聚合物涂覆装置400中的液体聚合物连续移动并且具有相对恒定的温度。

在某些方面，液体聚合物涂覆装置400可包括至少一组线定位滑轮490。至少一组线定位滑轮490可位于多个线入口孔430附近，如图2所示，并且可以起到将多根连续电极线1000引导到液体聚合物涂覆歧管410的多个线入口孔430中的作用。

装置100在某些方面可以包括线清洁组件500。线清洁组件500可被包括以从多根连续电极线1000的表面去除残余液体聚合物或其它静电纺丝残余物。线清洁组件500可以包括，但不必包括，与本文所述的液体聚合物涂覆装置400类似的特征。示例性的线清洁组件500在图4B中示出，并且包括溶剂涂覆歧管510，溶剂涂覆歧管510包括对应于连续电极线1000的数目的多个溶剂歧管线入口孔530和溶剂歧管线出口孔540。溶剂涂覆歧管510还可以包括溶剂溢流储存器520，该溶剂溢流储存器520接收来自溶剂歧管线入口孔530和溶剂歧管线出口孔540的溢流溶剂。新鲜溶剂可经由与溶剂供应流1420相关联的溶剂涂覆端口550，提供给线清洁组件500，并且如果包括溶剂涂覆歧管510，则提供给线清洁组件500。收集在溶剂溢流储存器520中的过量溶剂可经由与溶剂再循环流1430相关联的溶剂再循环端口555返回到溶剂储存和供应系统1400。因此，溶剂涂覆歧管510可以以与液体聚合物涂覆歧管410相同的方式操作，但是向多根连续电极线1000提供溶剂溶液以从连续电极线1000中除去残余的液体聚合物或其它静电纺丝残余物。溶剂可以是用于制备液体聚合物(例如，聚合物溶液)的相同种类，也可以是任何其它合适的溶剂。在一些方面，溶剂再循环端口555通过重力流将溶剂再循环到溶剂存储和供应系统1400。

线清洁组件500可位于如图5所示的静电纺丝外壳300内或者静电纺丝外壳300外部(未示出)，尽管应认识到，在任何一种情况下，线清洁组件500通常位于静电纺丝区Z之后，或静电纺丝区Z下游。如本文所使用的，“上游”及其对应术语“下游”涉及在装置操作期间相对于多根连续电极线1000的行进方向，一个组件相对于另一个组件的位置。在一些方面，当连续电极线1000离开线清洁组件500并且在它们离开静电纺丝外壳300之前，可以在溶剂干燥步骤中蒸发线表面上的任何残留溶剂，这防止连续电极线1000将潜在有害溶剂携带到环境中。

在一些方面，装置100还包括导电电阻测量系统560。电阻测量系统包括诸如欧姆表570的装置，该欧姆表570被配置成在上游接触点580(即，在液体聚合物涂覆之前)和下游接触点590(即，在静电纺丝区Z和/或线清洁组件500之后)测量多根连续电极线1000中的一根或多根的电阻。测量的电阻可以指示离开静电纺丝外壳300的多根连续电极线1000中的一根或多根在它们的相应表面上可能包含固体聚合物，并且可能需要通过更严格的清洁方法(诸如用线洗涤器1900或其它清洁系统)进一步清洁。在特定方面，电阻测量系统被配置为在特定时间间隔(例如，每5毫秒(ms))上在上游接触点580和下游接触点590处测量多根连续电极线1000中的每根连续电极线。

参照图8，并且如上所述，装置可以包括液体聚合物再循环和进料系统1200。液体聚合物再循环和进料系统1200通过设置在每个液体聚合物涂覆装置400中的液体聚合物涂覆歧管410的液体聚合物供应端口450向至少一个液体聚合物涂覆装置400中的每个提供液体聚合物。此外，液体聚合物再循环和进料系统1200通过设置在其中的液体聚合物再循环端口455，接收从至少一个液体聚合物涂覆装置400中的每一个接收的液体聚合物溢流。液体聚合物再循环和进料系统1200包括再循环和进料槽1210、液体聚合物循环和供应泵1220和液体聚合物热交换器1230，再循环和进料槽1210用于从至少一个液体聚合物涂覆装置400中的每一个接收再循环的液体聚合物并向其输送液体聚合物进料，液体聚合物循环和供应泵1220将液体聚合物泵送到至少一个液体聚合物涂覆装置400中的每一个(例如通过液体聚合物分配歧管(未示出))，液体聚合物热交换器1230操作以保持期望的液体聚合物温度。应当注意，图8中的示意图示出了各种泵(“M”)、流量计(“F”)、阀(“V”)、成分分析器/变送器(“CA”)和热交换器/冷却器(“HC”)，其正确的选择和操作对于本领域技术人员是已知的并且本文未具体描述。

液体聚合物再循环和进料系统1200通过液体聚合物进料流1305从液体聚合物制备系统1300接收液体聚合物。液体聚合物再循环和进料系统1200操作以在必要的浓度和温度下提供用于静电纺丝处理的液体聚合物。液体聚合物制备系统1300包括液体聚合物制备槽1310，其在一些方面包括搅拌器和聚合物存储和装料单元1320。在一些方面，液体聚合物制备系统1300以间歇过程操作，并且包括以下步骤：(a)通过溶剂进料流1350从溶剂储存和供应系统1400接收预定量的溶剂到液体聚合物制备槽1310中；(b)从聚合物存储和装料单元1320将预定量的聚合物接收到液体聚合物制备槽1310中；(c)将液体聚合物制备槽中的溶剂和聚合物混合并加热至预定温度，直到固体聚合物完全溶解在溶剂中；以及(d)将制备的聚合物溶液批料转移到再循环和进料槽1210。在一些方面，液体聚合物制备槽可包括搅拌和加热特征，以促进液体聚合物的制备。如图8所示，液体聚合物制备系统还可以在某些方面包括液体聚合物制备转移泵1330，该液体聚合物制备转移泵1330使液体聚合物在液体聚合物制备槽1310中循环通过聚合物制备热交换器1340，并且在批料完成时，通过液体聚合物进料流1305将液体聚合物从聚合物制备槽1310转移到再循环和进料槽1210。

在某些方面，装置100还可以包括溶剂存储和供应系统1400。溶剂存储和供应系统1400操作以存储溶剂并将溶剂供应到液体聚合物制备系统1300和线清洁组件500。在一些方面中，溶剂存储和供应系统的溶剂的主要来源是在蒸汽收集和溶剂回收系统1600中回收的溶剂，如下文进一步详细解释的。在这些方面，可以从另一个来源(未示出)添加新的补充溶剂，以平衡在电线清洁组件500的操作和其它溶剂处理期间损失的任何溶剂。溶剂储存和供应系统1400包括溶剂储存箱1410。来自溶剂储存箱1410的溶剂通过溶剂供应流1420提供给线清洁组件500，并且通过溶剂再循环流1430接收来自线清洁组件的溢流溶剂。此外，如果需要稀释液体聚合物再循环和进料系统1200中液体聚合物的浓度，则可以通过液体聚合物稀释流1440向液体聚合物再循环和进料系统1200提供溶剂。溶剂供应泵1450将溶剂泵送到线清洁组件500、液体聚合物再循环和进料系统1200和液体聚合物制备系统1300。

在其他方面，装置100包括蒸汽收集和溶剂回收系统1600，在一些方面，该系统包括其操作和功能在下面进一步详细描述的几个子系统。

在一些方面，蒸汽收集和溶剂回收系统1600向静电纺丝外壳300提供必要水平的真空，使得接近静电纺丝外壳300的大气/空气被吸入静电纺丝外壳300，这防止静电纺丝外壳300中潜在有害的蒸汽逃逸到环境中。在某些方面，并且如图8所示，蒸汽收集和溶剂回收系统包括五个鼓风机(鼓风机#1 1505、鼓风机#2 1510、鼓风机#3 1515、鼓风机#4 1520和鼓风机#5 1525)，用于将蒸汽和气体从静电纺丝外壳300吸入蒸汽收集和溶剂回收系统1600中。鼓风机#1 1505在各个入口点(环境空气入口点#1 1610A、#2 1610B和#3 1610C)将环境空气吸入静电纺丝外壳300中，入口点包括多根连续电极线1000进入和离开静电纺丝外壳300的开口(排放控制箱1800A)、基板120进入静电纺丝外壳300的开口(排放控制箱1800B)以及基板120离开静电纺丝外壳300的开口(排放控制箱1800C)。环境空气和一些聚合物和溶剂(经由排放控制箱排气流1605A、1605B和1605C)被抽吸通过鼓风机#1 1505，收集并最终处置在焚烧炉1620中以除去有害的残余蒸汽。排放控制箱排气流在一些方面可以通过已知的机械附接方法附接或耦接到排放控制箱。在一些方面，鼓风机#1 1505在约-2”水柱表(WCG)至约-10”WCG的真空下操作排放控制箱1800A、1800B和1800C。

焚烧炉1620的输出可以排放到大气中。在某些方面，鼓风机#3 1515通过溶剂蒸汽流1630收集产生的溶剂蒸汽和排出气体(如果使用的话)，溶剂蒸汽流1630具有相对较低的温度并且富含溶剂蒸汽。另一方面，鼓风机#2 1510通过具有较高温度和较低蒸汽浓度的热气体排气流1605D收集从纤维干燥产生的蒸汽和用于纤维干燥的热干燥气体。来自鼓风机#2 1510的蒸汽/气体穿过热交换器#1 1540以经由鼓风机#5 1525与来自溶剂冷凝器1640的排气流交换热量。在热交换器#1之后，来自鼓风机#2 1510出口的流(具有降低的温度)与来自鼓风机#3 1515出口的溶剂蒸汽流1630合并。该合并的蒸汽/气流进入文丘里混合器1565和溶剂冷凝器1640。文丘里混合器1565混合来自泵#1 1535的蒸汽/气流和冷液体循环流，使得蒸汽/气体温度进一步冷却到大约溶剂冷凝器1640内溶剂液体的操作温度。因此，蒸汽/气流中的大部分溶剂蒸汽冷凝成液体。通过蒸汽冷凝释放的热量被进入文丘里混合器的冷溶剂液体循环流吸收，并且随后通过热交换器#2 1545使用冷却介质除去这种热量，诸如但不限于冷却水和冷冻水。未通过文丘里混合器1565的操作冷凝的任何溶剂蒸汽将在溶剂冷凝器1640的排出气体通过热交换器#5 1560时进一步冷凝。溶剂冷凝器1640内回收的液体溶剂通过溶剂冷凝流1650返回溶剂储存和供应系统1400。在一些方面，返回速率可由溶剂冷凝器1640内的液位控制。

在热交换器#5 1560之后，排出气体在气体中具有较低的蒸汽含量。排气流可以分成两个单独的流，一个到鼓风机#5 1525，以及另一个到鼓风机#4 1520。从鼓风机#5 1525排出的排气进一步分成两股流，一股流向焚烧炉1620，以及另一股流向热交换器#1 1540。排出流到焚烧炉1620的流速可基于所需的气体净化量来控制，气体净化量可基于溶剂蒸汽流1630和热气供应流1670中测量的氧浓度与预设值的偏差来计算。在一些方面，预设值名义上是溶剂蒸汽具有其下被点燃的潜力的氧浓度的20-30％。随着偏差增加，更多的排出流气体被吹扫到焚烧炉1620，以及反之亦然。来自鼓风机#5 1525的其他排气流的温度在通过热交换器#2 1545之后升高。该加热的排气返回到静电纺丝外壳300，并作为静电纺丝处理的导引气体再使用。通向鼓风机#4 1520的排出流进一步分成两个单独的流，一个通向热交换器#3 1550，以及另一个通向吸附床1660。从热交换器#3 1550排出的排出流的温度增加到预设值，该预设值在某些方面是用于在静电纺丝外壳300内干燥纤维网的主要干燥气体的温度。

本文描述的装置100的各方面通过允许有毒或易燃聚合物的静电纺丝而提供比当前静电纺丝处理至少额外的优点，因为在大气压下操作的静电纺丝外壳防止有毒和/或易燃蒸汽逸出到大气/工作环境中。如本文所讨论的，这些蒸汽被收集并安全地处理。更具体地，在一些方面中，静电纺丝外壳300包括一个或多个氧传感器，以测量和/或监视外壳中的氧含量。如果检测到的氧含量高于预设的低值，则来自鼓风机#5 1525的更多排气被送至焚烧炉1620，并且新的惰性气体(诸如但不限于氮)可被充入静电纺丝外壳300，直到静电纺丝外壳300内的氧含量下降到预设的低值以下。在其他方面中，如果检测到的氧含量变得高于预设的高值，则高压电源单元820可以作为安全特征自动关闭。安全特征可以包括，例如，将高压电源单元820的触点切换到接地系统和/或将大量新的氮气充到静电纺丝外壳300中。以这种方式，这些特征可将静电纺丝外壳内的氧浓度调节在从预设低值到预设高值的范围内，在一些方面，该值约为气体/蒸汽混合物可在其下用点火源点燃的氧浓度的30％。

如图8所示，吸附床1660在一些方面是碳吸附床，其将残留溶剂蒸汽从鼓风机#41520移至预定的低水平，该预定的低水平适合于用于干燥静电纺丝外壳300内的纤维网的二次干燥气体。二次干燥气体的所需温度可以通过使来自吸附床1660的气流通过热交换器#4 1555来获得。该加热的气体具有非常低的溶剂蒸汽含量，被送入静电纺丝外壳300并用作干燥气体的来源。静电纺丝外壳300可以包括一个或多个用于监测其中的压力的压力传感器。如所讨论的，静电纺丝外壳中的操作压力保持在低于大气压的压力，该压力通过在热交换器1555之前将所需量的新的补充气体发送到气流来控制。例如，如果所测量的静电纺丝外壳300内的压力小于预设值，则更多的新的补充气体将被充入系统，并且反之亦然。另一方面，如果所测量的静电纺丝外壳300内的压力高于预设值(即使在新的补充气体流量为零的情况下)，则从鼓风机#5 1525到焚烧炉1620的排气量可以相应地增加。以这种方式，静电纺丝外壳内的操作压力可被控制在从预设低值到预设高值的范围内。

图9至图12提供了装置100的详细示意图，该装置100更一般地在图1中示出。总体装置如图9所示，并分为如图所示的三个剖面。剖面A在图10中示出，剖面B在图11中示出，并且剖面C在图12中示出。在某些方面，装置100可以包括除了上述一个或多个组件之外的其它特征。

可以通过包括导引气体源1710(图11所示)的导引气体供应系统将导引气体吹到静电纺丝外壳300中的多根连续电极线1000上，导引气体源1710包括图8所示的热气供应流1670以及导引气体分配歧管1720。导引气体分配歧管1720可通过一系列通风口、喷嘴或其它合适的开口将导引气体分配到多根连续电极线1000。导引气体供应系统在从多根连续电极线1000的表面喷发的液体泰勒锥射流840上提供向上的力，以帮助确保由液体泰勒锥射流840形成的聚合物纤维到达基板120的表面。在一些方面中，可以调节导引气体的温度(通过热交换器#1 1540)和流量(通过热交换器#1 1540上方的控制阀)中的一个或两者，以获得期望的性能。可以通过本文描述的鼓风机#3 1515(在图8中示出)经由排气歧管1680除去导引气体。

形成在基板120上的聚合物纤维网110在形成时可能不完全干燥，并且可能包括残留溶剂。在本发明的一些方面中，两个干燥步骤，即一次干燥步骤和二次干燥步骤，可用于干燥聚合物纤维网110。在每个干燥步骤中，使用热气体作为干燥介质。在一次干燥步骤(一次干燥气体)中使用离开热交换器#3 1550的热气作为干燥介质，而在二次干燥步骤(二次干燥气体)中使用离开热交换器#4 1555的热气作为干燥介质。二次干燥气体比一次干燥气体具有相对较低的溶剂蒸汽含量和较高的温度。

一次干燥气体通过一次分配歧管1690A(见图11)进入一次干燥区域，而二次干燥气体通过二次分配歧管1690B(见图10)进入二次干燥区域。一次干燥气体和二次干燥气体都通过图8所示的鼓风机#2 1510通过热气体排气流1605D离开静电纺丝外壳300。一次分配歧管1690A和二次分配歧管1690B可通过一系列排出口、喷嘴或其它合适的开口将热气分配到基材120/聚合物纤维网110。在一些方面中，一次干燥气体的温度和流速可以通过热交换器#3 1550及其相关控制阀来调节和控制。以同样的方式，二次干燥气体的温度和流速可以通过热交换器#4 1555及其相关的控制阀来调节和控制。

如本文所述，装置100包括用于使基板移动通过静电纺丝外壳300的基板传送系统150。在一些方面中，形成在其上的基材120和聚合物纤维网110可以离开静电纺丝外壳300并且通过将其卷绕到组合辊210上而被收集(如图1所示)。然而，在图10所示的其它方面中，聚合物纤维网110可以从基板120上剥离并卷绕到纤维网辊220上，并且基板卷绕到单独的基板精整辊230上。在进一步的方面(未示出)中，基板可以是连续的基板，并且随着聚合物纤维网从基板移除并卷绕到纤维网辊上，基板可以连续循环回到装置100中(以与连续操作多根连续电极线1000大致相同的方式)。

基板120优选地是多孔/可渗透材料，其重量轻并且允许来自一次分配歧管1690A和二次分配歧管1690B的热气体通过并干燥聚合物纤维网110。然而，它应该具有足够的强度，以便在不撕裂的情况下通过装置100/静电纺丝外壳300运输。此外，基板120可以是任何合适的材料，其可以卷绕到本文所述的辊上并且将接收在静电纺丝处理中形成的聚合物纤维。基板120可以包括基板张紧器130，当基板120离开静电纺丝外壳300时，基板张紧器130向基板120提供张力。可以设置基板重定向辊135，以在基板120从基板供应辊200展开时改变基板120的行进方向。

在一些方面，装置100可以包括排放控制箱1800A，多根连续电极线1000在进入和离开静电纺丝外壳300之前和之后穿过排放控制箱1800A。排放控制箱1800A包括用于多根连续电极线1000的优化间隙空间，以便在装置100的操作期间最小化静电纺丝外壳300附近的环境/空气进入静电纺丝外壳300。

在进一步的方面中，装置100可以包括线洗涤器1900。线洗涤器1900可以在一些合适的位置处与多根连续电极线1000接触，诸如靠近多根连续电极线1000进入静电纺丝外壳(参见图12)的位置，并且可以提供额外的机构来清洁多根连续电极线1000的表面。在某些方面，线洗涤器位于静电纺丝外壳的外部。在一个方面，线洗涤器是研磨材料，诸如砂纸。线洗涤器1900物理接触多根连续电极线1000，并且研磨去除残留在线表面上的任何沉积和/或涂覆的聚合物，从而提高电极线的效率。其它线洗涤材料和其它研磨材料是已知的，并且可以在线洗涤器1900中使用。

如图所示，装置100可以包括多个滑轮P，用于保持和/或改变多根连续电极线1000、基板120和聚合物纤维网110中的一个或多个的移动方向。

本文描述的装置100的各方面还通过允许使用几十根或甚至几百根连续电极线进行数百kg/hr或更多的大规模工业生产来提供与常规静电纺丝处理相比的实质优势。在一些方面中，该装置可以包括超过25根连续电极线，或超过50根连续电极线，或超过100根连续电极线，或超过150根连续电极线，或超过200根连续电极线，或超过300根连续电极线，或超过400根连续电极线，或甚至达到或超过500根连续电极线。此外，多根连续电极线可以具有极长的长度。在本发明的某些方面中可以使用5米(m)至甚至50m或更长的连续电极线长度，具有在使用批处理系统操作的常规系统中无法实现的连续聚合物纤维生产速率。

液体聚合物源的连续无针静电纺丝成纳米或亚微米级聚合物纤维网的方法

本发明还涉及将液体聚合物源连续无针静电纺丝成纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法。这些方法结合了本文描述的装置100的组件，其描述和操作将不会在这里重复，并且当涉及将这些组件结合到方法中时，将使用这些组件的附图标记。参照图13，在一个方面中，方法2000包括，在2100处，利用位于静电纺丝外壳外部的线驱动系统驱动多条连续电极线通过静电纺丝外壳，静电纺丝外壳包括至少一个液体聚合物涂覆装置和静电纺丝区。步骤2200包括利用位于静电纺丝外壳外部的基板传送系统驱动基板穿过静电纺丝外壳和基本上平行于多根连续电极线的静电纺丝区。在步骤2300处，在至少一个液体聚合物涂覆装置中，将液体聚合物层涂覆到多根连续电极线的表面上。在步骤2400处，从涂覆到多根连续电极线表面上的液体聚合物在静电纺丝区中形成纳米级或亚微米级聚合物纤维。步骤2500包括收集基板上的纳米级或亚微米级聚合物纤维作为聚合物纤维网。在步骤2600处，使用位于静电纺丝装置内的线清洁组件从多根连续电极线的表面去除残留聚合物。

其它方面可以包括，但不必包括在本文所述的方法2000中，包括但不限于：使用电阻测量系统560测量多根连续电极线中的一根或多根的电阻；再循环液体聚合物并使用液体聚合物再循环和进料系统1200提供液体聚合物进料；使用液体聚合物制备系统1300制备液体聚合物；使用溶剂储存和供应系统1400存储和供应溶剂；使用蒸汽收集和溶剂回收系统1600收集、洗涤和/或清洁蒸汽；如上所述，将导引气体吹到多根连续电极线上和/或将干燥气体/热气体吹到基板/聚合物纤维网上；使用基板传送系统150，用于将基板移动通过静电纺丝外壳，并将基板和聚合物纤维网(单独地或组合地)卷绕到辊上；使用排放控制箱1800A、1800B、1800C以最小化空气进入静电纺丝外壳；以及用线洗涤器1900洗涤多根连续电极线。

用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法

本发明还涉及用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法。这些方法结合了本文描述的装置100的组件，其描述和操作将不会在这里重复，并且当涉及将这些组件结合到方法中时，将使用这些组件的附图标记。静电纺丝装置100包括静电纺丝外壳300，在静电纺丝外壳300内，从涂覆在多根连续电极线1000上的液体聚合物层在基板120上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网110。参照图14，在一些方面，方法3000包括，在3100处将多根连续电极线布置在主线驱动筒和从线驱动筒上。主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，并且线引导件中的每一个包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽。在步骤3200处，旋转主线驱动筒，以驱动多根连续电极线穿过静电纺丝外壳。主线驱动筒和从线驱动筒位于静电纺丝装置的外部。

其他方面可以包括，但不必包括在方法3000中，包括但不限于操作本文描述的那些系统和组件的方法。

用于从静电纺丝外壳收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法

本发明还涉及从静电纺丝外壳收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法。这些方法结合了本文描述的装置100的组件，其描述和操作将不会在这里重复，并且当涉及将这些组件结合到方法中时，将使用这些组件的附图标记。静电纺丝装置100包括静电纺丝外壳300和静电纺丝区Z，在静电纺丝区Z内，从涂覆在多条连续电极线1000上的液体聚合物层在基板120上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网110。参照图15，在一些方面中，方法4000包括，在4100处从基板供应辊展开基板。在步骤4200处，用基板张紧器张紧基板。在4300处，驱动基板通过静电纺丝外壳和基本上平行于其上涂覆有液体聚合物层的多根连续电极线的静电纺丝区。在步骤4400处，在静电纺丝区中，从涂覆在多根连续电极线上的液体聚合物层静电纺丝纳米级或亚微米级聚合物纤维。在步骤4500处，收集基板上的纳米级或亚微米级聚合物纤维作为聚合物纤维网。在步骤4600处，将聚合物纤维网和基板驱出静电纺丝外壳。

其他方面可以包括，但不必包括在方法4000中，包括但不限于操作本文描述的那些系统和组件的方法。

用于操作静电纺丝装置的方法，静电纺丝装置用于将纳米级或亚微米级聚合物纤维网连续无针静电纺丝到基板上

本发明还涉及用于操作静电纺丝装置的方法，静电纺丝装置用于将纳米级或亚微米级聚合物纤维网连续无针静电纺丝到基板上。这些方法结合了本文描述的装置100的组件，其描述和操作将不会在这里重复，并且当涉及将这些组件结合到方法中时，将使用这些组件的附图标记。静电纺丝装置100包括静电纺丝外壳300，该静电纺丝外壳300包括至少一个液体聚合物涂覆装置400和静电纺丝区Z，以及位于静电纺丝外壳300外部的线驱动系统600。线驱动系统600驱动多根连续电极线1000通过静电纺丝外壳300和位于其中的至少一个液体聚合物涂覆装置400和静电纺丝区Z。参照图16，在一些方面中，方法5000包括，在5100处向至少一个液体聚合物涂覆装置提供液体聚合物进料，其中液体聚合物再循环和进料系统位于静电纺丝外壳外部。在步骤5200处，在静电纺丝外壳中生成的蒸汽在位于静电纺丝外壳外部的蒸汽收集和溶剂回收系统中被收集并处理。蒸汽收集和溶剂回收系统在静电纺丝外壳中保持低于大气压的压力。

其他方面可以包括，但不必包括在方法5000中，包括但不限于操作本文描述的那些系统和组件的方法。

本发明包括本发明的元件的各种组合，例如，来自依赖于相同独立权利要求的从属权利要求的元件的组合。

本发明的示例

在各个方面中，本发明涉及并包括至少以下示例。

示例1：一种用于无针静电纺丝装置的连续线驱动系统，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在静电纺丝外壳内，从涂覆在穿过静电纺丝外壳的多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网，

连续线驱动系统包括主线驱动筒和从线驱动筒，主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽，

其中，连续线驱动系统位于静电纺丝装置的外部，并且连续线驱动系统驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳。

示例2：根据示例1的连续线驱动系统，还包括用于向多根连续电极线提供张力的线张紧系统。

示例3：根据示例2的连续线驱动系统，其中，线张紧系统独立地张紧多根连续电极线中的每根连续电极线。

示例4：根据示例3的连续线驱动系统，其中，线张紧系统包括用于多根连续电极线中的每根连续电极线的独立张紧器。

示例5：根据示例1至4中任一项的连续线驱动系统，其中，多根连续电极线中的每根连续电极线具有约5米至约50米的长度。

示例6：根据示例1至5中任一项的连续线驱动系统，其中，主线驱动筒包括主齿轮板，并且从线驱动筒包括耦接到主齿轮板的从齿轮板，使得主线驱动筒在第一旋转方向上的旋转导致从线驱动筒在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。

示例7：根据示例6的连续线驱动系统，其中，主线驱动筒耦接到马达驱动轴，马达驱动轴使主线驱动筒在第一旋转方向上旋转。

示例8：根据示例7的连续线驱动系统，其中，马达驱动轴在第一旋转方向上以一种速度旋转主线驱动筒，使得多根连续电极线以约1米/分钟(m/min)至约200m/min的速度被驱动通过静电纺丝外壳。

示例9：根据示例1至5中任一项的连续线驱动系统，其中，主线驱动筒通过链条耦接到从线驱动筒，使得主线驱动筒在第一旋转方向上的旋转导致从线驱动筒在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。

示例10：根据示例9的连续线驱动系统，其中，主线驱动筒耦接到马达驱动轴，马达驱动轴使主线驱动筒在第一旋转方向上旋转。

示例11：根据示例1至10中任一项的连续线驱动系统，其中，多根连续电极线包括至少25根线。

示例12：根据示例1至11中任一项的连续线驱动系统，其中，多根连续电极线包括25至500根线。

示例13：根据示例1至12中任一项的连续线驱动系统，其中，多根连续电极线间隔在5毫米(mm)和50mm之间。

示例14：根据示例1至13中任一项的连续线驱动系统，其中，

静电纺丝外壳包括至少一个液体聚合物涂覆装置，液体聚合物涂覆装置包括液体聚合物的供应源，以及

连续线驱动系统驱动多根连续电极线通过至少一个液体聚合物涂覆装置，以使得多根连续电极线涂覆有液体聚合物层。

示例15：一种用于驱动多根连续电极线通过静电纺丝装置的方法，静电纺丝装置包括静电纺丝外壳，并且在静电纺丝外壳中，从涂覆在多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网，方法包括：

将多根连续电极线布置到主线驱动筒和从线驱动筒上，主线驱动筒和从线驱动筒中的每一个包括多个线引导件，每个线引导件包括用于接收多根连续电极线中的一根连续电极线的通道或凹槽，以及

旋转主线驱动筒以驱动多根连续电极线通过静电纺丝外壳，

其中，主线驱动筒和从线驱动筒位于静电纺丝装置的外部。

示例16：根据示例15的方法，还包括用线张紧系统张紧多根连续电极线。

示例17：根据示例15或16的方法，还包括用线张紧系统独立地张紧多根连续电极线中的每根连续电极线。

示例18：根据示例17的方法，其中，线张紧系统包括用于多根连续电极线中的每根连续电极线的独立张紧器。

示例19：根据示例15至18中任一项的方法，其中，多根连续电极线中的每根连续电极线具有约5米至约50米的长度。

示例20：根据示例15至19中任一项的方法，其中，主线驱动筒包括主齿轮板，并且从线驱动筒包括耦接到主齿轮板的从齿轮板，使得在第一旋转方向上旋转主线驱动筒导致从线驱动筒在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。

示例21：根据示例20的方法，其中，主线驱动筒耦接到使主线驱动筒在第一旋转方向上旋转的马达驱动轴。

示例22：一种用于从静电纺丝外壳收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网的方法，静电纺丝外壳包括静电纺丝区，并且在静电纺丝区内从涂覆在多根连续电极线上的液体聚合物层在基板上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网，该方法包括：

将基板从基板供应辊上展开；

用基板张紧器张紧基板；

驱动基板通过静电纺丝外壳和基本上平行于其上涂覆有液体聚合物层的多根连续电极线的静电纺丝区；

从涂覆在静电纺丝区中的多根连续电极线上的液体聚合物层静电纺丝纳米级或亚微米级聚合物纤维；

收集基板上的纳米级或亚微米级聚合物纤维作为聚合物纤维网；以及

将聚合物纤维网和基板驱出静电纺丝外壳。

示例23：根据示例22的方法，还包括将基板和聚合物纤维网卷绕到组合辊上。

示例24：根据示例22的方法，还包括将聚合物纤维网与基板分离，将聚合物纤维网卷绕到纤维网辊上，以及将基板卷绕到基板精整辊上。

示例25：根据示例22至24中任一项的方法，还包括将干燥气体施加到静电纺丝外壳中的基板，以促进基板及其上形成的聚合物纤维网的干燥。

示例26：根据示例25的方法，其中，干燥气体包括通过一次分配歧管施加在一次干燥区域中的一次干燥气体。

示例27：根据示例26的方法，其中，干燥气体还包括通过二次分配歧管施加在二次干燥区域中的二次干燥气体。

示例28：根据示例27的方法，其中，二次干燥气体具有比一次干燥气体相对低的溶剂蒸汽含量和相对高的温度。

示例29：根据示例22至28中任一项的方法，还包括使用至少一个基板重定向辊来在基板从基板供应辊展开时改变基板的行进方向。

这些非限制性示例中的每一个可以独立存在，或者可以与一个或多个其它示例以各种排列或组合方式组合。

以上详细描述包括对附图的引用，附图形成详细描述的一部分。附图以图示的方式示出了可以实践本发明的具体方面。这些方面在本文中也称为“示例”。这些示例可以包括除了所示出或描述的那些元件之外的元件。然而，本发明人还考虑其中仅提供所示出或描述的那些元件的示例。此外，本发明人还考虑使用所示出或描述的那些元件(或其一个或多个方面)的任意组合或置换的示例，或者关于特定示例(或其一个或多个方面)，或者关于本文所示出或描述的其它示例(或其一个或多个方面)。

在此文档与通过引用结合的任何文档之间的用法不一致的情况下，控制此文档中的用法。

在本文档中，术语“一”或“一个”用于包括与“至少一个”或“一个或多个”的任何其它实例或用法无关的一个或多个，这在专利文献中是常见的。在本文档中，术语“或”用于指非排他性的或，使得“A或B”包括“A但不包括B”、“B但不包括A”和“A和B”，除非另有说明。在本文档中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的普通英语等同物。此外，在所附权利要求中，术语“包括(including)”和“包括(comprising)”是开放式的，即，除了权利要求中在该术语之后列出的那些元素之外还包括其它元素的系统、装置、制品、组合物、制剂或处理仍然被认为落入该权利要求的范围内。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，而不旨在对其对象施加数字要求。

本文描述的方法示例可以至少部分地是机器或计算机实现的。一些示例可以包括计算机可读介质或机器可读介质，计算机可读介质或机器可读介质编码有指令，指令可操作以配置电子设备以执行如以上示例中描述的方法。这种方法的实现可以包括代码，诸如微码、汇编语言代码、高级语言代码等。这种代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。该代码可以形成计算机程序产品的一部分。此外，在示例中，代码可以有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上，诸如在执行期间或在其他时间。这些有形计算机可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，压缩盘和数字视频盘)、磁带、存储卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。

以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此结合使用。可以使用其它方面，诸如由本领域普通技术人员在审阅上述描述时使用。提供摘要是为了符合37C.F.R.§1.72(b)，允许读者快速确定本技术公开的性质。提交本申请时应理解，本申请将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在上面的详细描述中，各种特征可以被分组在一起以简化本发明。这不应被解释为意在没有要求保护的公开的特征对于任何权利要求都是必要的。相反，本发明的主题可以位于比特定公开的方面的所有特征更少的特征中。因此，将所附权利要求作为示例或方面结合到详细描述中，其中每个权利要求作为单独的方面独立存在，并且可以考虑这些方面可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应当参照所附权利要求以及这些权利要求有权享有的等同物的全部范围来确定。

Claims (20)

1.一种包括连续线驱动系统(600)的无针静电纺丝装置(100)，所述静电纺丝装置(100)包括静电纺丝外壳(300)，并且在所述静电纺丝外壳(300)内，从液体聚合物层静电纺丝纳米级或亚微米级聚合物纤维，所述纳米级或亚微米级聚合物纤维在基板(120)上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网(110)，所述液体聚合物层涂覆在穿过所述静电纺丝外壳(300)的多根连续电极线(1000)上，

所述连续线驱动系统(600)包括主线驱动筒(610)和从线驱动筒(620)，所述主线驱动筒(610)和从线驱动筒(620)中的每一个包括多个线引导件(670)，每个所述线引导件(670)包括用于接收所述多根连续电极线(1000)中的一根连续电极线的通道或凹槽，

其中，所述连续线驱动系统(600)位于所述静电纺丝装置(100)的外部，并且所述连续线驱动系统(600)驱动所述多根连续电极线(1000)通过所述静电纺丝外壳(300)。

2.根据权利要求1所述的无针静电纺丝装置，还包括用于向所述多根连续电极线(1000)提供张力的线张紧系统(700)。

3.根据权利要求1所述的无针静电纺丝装置，其中，所述多根连续电极线(1000)中的每根连续电极线具有约5米至约50米的长度。

4.根据权利要求1所述的无针静电纺丝装置，其中，所述主线驱动筒(610)包括主齿轮板(630)，并且所述从线驱动筒(620)包括耦接到所述主齿轮板(630)的从齿轮板(640)，使得所述主线驱动筒(610)在第一旋转方向上的旋转导致所述从线驱动筒(620)在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。

5.根据权利要求4所述的无针静电纺丝装置，其中，所述主线驱动筒(610)耦接到马达驱动轴(650)，所述马达驱动轴(650)使所述主线驱动筒(610)在所述第一旋转方向上旋转。

6.根据权利要求5所述的无针静电纺丝装置，其中，所述马达驱动轴(650)在所述第一旋转方向上以一种速度旋转所述主线驱动筒(610)，使得所述多根连续电极线(1000)以约1米/分钟(m/min)至约200m/min的速度被驱动通过所述静电纺丝外壳(300)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的无针静电纺丝装置，其中，所述主线驱动筒(610)通过链条耦接到所述从线驱动筒(620)，使得所述主线驱动筒(610)在第一旋转方向上的旋转导致所述从线驱动筒(620)在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。

8.根据权利要求7所述的无针静电纺丝装置，其中，所述主线驱动筒(610)耦接到马达驱动轴(650)，所述马达驱动轴(650)使所述主线驱动筒(610)在所述第一旋转方向上旋转。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的无针静电纺丝装置，其中，所述多根连续电极线(1000)包括25至500根线。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的无针静电纺丝装置，其中，所述多根连续电极线(1000)间隔在5毫米(mm)和50mm之间。

11.一种用于驱动多根连续电极线(1000)通过静电纺丝装置(100)的方法，所述静电纺丝装置(100)包括静电纺丝外壳(300)，并且在所述静电纺丝外壳(300)内，由液体聚合物层静电纺丝纳米级或亚微米级聚合物纤维，所述纳米级或亚微米级聚合物纤维在基板(120)上形成纳米级或亚微米级聚合物纤维网(110)，所述液体聚合物层涂覆在所述多根连续电极线(1000)上，所述方法包括：

将多根连续电极线(1000)布置到主线驱动筒(610)和从线驱动筒(620)上，所述主线驱动筒(610)和从线驱动筒(620)中的每一个包括多个线引导件(670)，每个所述线引导件包括用于接收所述多根连续电极线(1000)中的一根连续电极线的通道或凹槽，以及

旋转所述主线驱动筒(610)以驱动所述多根连续电极线(1000)通过所述静电纺丝外壳(300)，

其中，所述主线驱动筒(610)和所述从线驱动筒(620)位于所述静电纺丝装置(100)的外部。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括用线张紧系统(700)张紧所述多根连续电极线(1000)。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述主线驱动筒(610)包括主齿轮板(630)，并且所述从线驱动筒(620)包括耦接到所述主齿轮板(630)的从齿轮板(640)，使得在第一旋转方向上旋转所述主线驱动筒(610)导致所述从线驱动筒(620)在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述主线驱动筒(610)耦接到马达驱动轴(650)，所述马达驱动轴(650)使所述主线驱动筒(610)在所述第一旋转方向上旋转。

15.一种用于从权利要求1至10中任一项所述的无针静电纺丝装置(100)的所述静电纺丝外壳(300)收集纳米级或亚微米级聚合物纤维网(110)的方法，其中，所述静电纺丝外壳(300)包括静电纺丝区(Z)，所述方法包括：

将所述基板(120)从基板供应辊(200)上展开；

用基板张紧器(130)张紧所述基板(120)；

驱动所述基板(120)通过所述静电纺丝外壳(300)和基本上平行于其上涂覆有所述液体聚合物层的所述多根连续电极线(1000)的静电纺丝区(Z)；

从所述液体聚合物层静电纺丝纳米级或亚微米级聚合物纤维，所述液体聚合物层涂覆在所述静电纺丝区(Z)中的所述多根连续电极线(1000)上；

收集所述基板(120)上的所述纳米级或亚微米级聚合物纤维作为聚合物纤维网(110)；以及

将所述聚合物纤维网(110)和所述基板(120)驱出所述静电纺丝外壳(300)。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述基板(120)和所述聚合物纤维网(110)卷绕到组合辊上。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述聚合物纤维网(110)与所述基板(120)分离，将所述聚合物纤维网(110)卷绕到纤维网辊上，以及将所述基板(120)卷绕到基材精整辊(230)上。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，还包括将干燥气体施加到所述静电纺丝外壳(300)中的所述基板(120)，以促进所述基板(120)及其上形成的所述聚合物纤维网(110)的干燥。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述干燥气体包括通过一次分配歧管(1690A)施加在一次干燥区域中的一次干燥气体。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述干燥气体还包括通过二次分配歧管(1690B)施加在二次干燥区域中的二次干燥气体。

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