CN111267336A - 一种3d静电纺织方法及其设备 - Google Patents

一种3d静电纺织方法及其设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111267336A
CN111267336A CN202010076186.4A CN202010076186A CN111267336A CN 111267336 A CN111267336 A CN 111267336A CN 202010076186 A CN202010076186 A CN 202010076186A CN 111267336 A CN111267336 A CN 111267336A
Authority
CN
China
Prior art keywords
foam
electrostatic
electrostatic spinning
polymer
textile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010076186.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111267336B (zh
Inventor
赖秉豊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen Xiangli Industrial Design Co Ltd
Original Assignee
Xiamen Xiangli Industrial Design Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen Xiangli Industrial Design Co Ltd filed Critical Xiamen Xiangli Industrial Design Co Ltd
Priority to CN202010076186.4A priority Critical patent/CN111267336B/zh
Publication of CN111267336A publication Critical patent/CN111267336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111267336B publication Critical patent/CN111267336B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种3D静电纺织方法，包含以下步骤：S1，将聚合物纺丝液通过气泡发生装置造泡，气泡发生装置为微纳米气泡发生装置；S2，在泡沫施加静电场，所述静电场用于提供电场力以引导泡沫流动进入操作舱体；S3，储存泡沫于操作舱体内，对操作舱体负压操作，使泡沫破裂；S4，得到3D静电纺织物。本发明改变了传统的静电纺织的工作方法，先对纺织液进行造泡处理，再对泡沫通过静电引导进入舱体中，并对舱体内负压操作。泡沫在负压条件下瞬间破裂，泡沫形成3D纺织物。

Description

一种3D静电纺织方法及其设备
技术领域
本发明涉及静电纺织领域，具体指有一种3D静电纺织方法及其设备。
背景技术
传统的静电纺丝法即聚合物喷射静电拉伸纺丝法，首先将聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高压静电，带电的聚合物液滴在电场力的作用下在毛细管的Taylor锥顶点被加速。当电场力足够大时，聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流。细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终落在接收装置上，形成类似非织造布状的纤维毡。
由于静电纺丝法的局限性，聚合物只能被抽取并降落到接收板上，因而纤维阵列是平面的，无法一体成型，需要依靠多层、多次堆栈后，才能成型，成型缓慢，需要的时间也较长。纺织物的膜向应力也相对较低与厚度孔径不均，并且纺织物作为口罩等材料时，纺织物的阻隔率低。
针对上述的现有技术存在的问题设计一种3D静电纺织方法是本发明研究的目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种3D静电纺织方法，能够有效解决上述现有技术存在的问题。
本发明的技术方案是：
一种3D静电纺织方法，包含以下步骤：
S1，将聚合物纺丝液通过气泡发生装置造泡，气泡发生装置为微纳米气泡发生装置；
S2，在泡沫施加静电场，所述静电场用于提供电场力以引导泡沫流动进入操作舱体；
S3，储存泡沫于操作舱体内，对操作舱体负压操作，使泡沫破裂；
S4，得到3D静电纺织物。
可选地，步骤S2中，所述静电场由恒压源提供。
可选地，步骤S2中，所述静电场由交流源提供。
进一步地，步骤S2中，控制静电场的大小以控制泡沫层的厚度。
进一步提供一种应用于权利要求1至5任意一项所述方法的一种3D静电纺织设备，其特征在于：所述设备包含：
筒体，所述筒体设置有可启闭的密封盖，所述筒体连接到相应的负压发生装置；
功能腔，设置于所述筒体的侧壁，并且通过相应的连通槽连通所述筒体，其中，所述功能腔设置有：
气泡发生器，连接到相应的气源和聚合物纺织液源，所述气泡发生器的出泡端朝向所述筒体的内部，所述气泡发生器的出泡端的角度可调；
若干电极板，连接到电源，其中至少一个电极板设置于相邻所述连通槽的位置。
进一步地，所述筒体在其中心位置设置有收集轴。
进一步地，所述若干电极板至少包含第一电极板、第二电极板、第三电极板，所述第一电极板设置于所述气泡发生器的出泡端，所述第二电极板设置于所述筒体内壁对应所述功能腔的一侧，所述第二电极板设置有缺口，所述缺口和所述功能腔对应形成所述连通槽，所述功能腔相邻所述缺口的一端设置有所述第三电极板。
可选地，所述电源为恒压源，控制恒压源的电压的大小以控制泡沫层的厚度。
可选地，所述电源为交流源，控制交流源的频率使泡沫层的厚度为相应频率的波浪状。
进一步地，所述聚合物纺织液源包含聚合物纺织液，所述聚合物纺织液添加有具离子性化合物。
因此，本发明提供以下的效果和/或优点：
本发明改变了传统的静电纺织的工作方法，先对纺织液进行造泡处理，再对泡沫通过静电引导进入舱体中，并对舱体内负压操作。泡沫在负压条件下瞬间破裂，泡沫形成3D纺织物。
本发明可采用交流或直流两种电源。通过控制直流电源的电压对静电场的电场力大小的影响，可改变泡沫的进入到舱体内的速度，从而改变泡沫的厚度。通过控制交流源的频率，可使泡沫的厚度在宏观下产生波浪状的表面，从而使后续的静电纺织物拥有更强的韧性。
本发明在聚合物纺织液中添加了离子性化和物与功能性性材料，可以是银离子、含有金属离子的石墨烯等，不仅可以起到杀菌、灭病毒的作用，还能在静电场的作用下，相比无极性的聚合物，可对聚合物纺织液/泡起到更大的作用力，各个极板之间的距离可以更大，增加出泡速率。
本发明产生的纺织物是3D立体的，相较于传统的静电造丝的平面结构再进行堆叠，可起省略多次堆叠的过程，大大加快了生产速率。
本发明包含的设备，气泡发生器的出泡端的角度可调，调整气泡发生器的角度，从而改变电场力对气泡作用的力方向，连续成型时进而产生拉力上的变化，对气泡能在在定型前根据产品需求塑型为橄榄球形，将泡沫破裂方向集中于相对薄的上下两端。
本发明产生气泡后再进行负压等操作，可以使纺织物内部的宏观孔径大大减小。
应当明白，本发明的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本发明的进一步的解释。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的剖视图。
图3为本发明的剖视图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：
实施例一
一种3D静电纺织方法，包含以下步骤：
S1，将聚合物纺丝液通过气泡发生装置造泡，聚合物纺丝液中添加有具离子性化合物；
S2，在泡沫施加静电场，所述静电场由恒压源，所述静电场用于提供电场力以引导泡沫流动进入操作舱体；
S3，储存泡沫于操作舱体内，对操作舱体负压操作，使泡沫破裂；
S4，得到3D静电纺织物。
进一步地，步骤S2中，控制静电场的大小以控制泡沫层的厚度。
实施例二
一种3D静电纺织方法，
本实施例与实施例一的不同在于：
所述静电场由交流源提供，并且控制静电场的大小以控制泡沫层的形状。
实施例三
提供一种应用于权利要求1至5任意一项所述方法的一种3D静电纺织设备，所述设备包含：
筒体1，所述筒体1设置有可启闭的密封盖2，所述筒体1连接到相应的负压发生装置(未画出)；
功能腔3，设置于所述筒体1的侧壁，并且通过相应的连通槽连通所述筒体1，其中，所述功能腔设置有：
气泡发生器5，连接到相应的气源和聚合物纺织液源，所述气泡发生器5的出泡端朝向所述筒体1的内部，所述气泡发生器的出泡端的角度可调；
若干电极板6，连接到电源，其中至少一个电极板6设置于相邻所述连通槽的位置。
进一步地，所述筒体1在其中心位置设置有收集轴4。
进一步地，所述若干电极板6至少包含第一电极板601、第二电极板602、第三电极板603，所述第一电极板601设置于所述气泡发生器5的出泡端，所述第二电极板602设置于所述筒体1内壁对应所述功能腔的一侧，所述第二电极板602设置有缺口，所述缺口和所述功能腔3对应形成所述连通槽，所述功能腔3相邻所述缺口的一端设置有所述第三电极板603。
所述电源为恒压源，控制恒压源的电压的大小以控制泡沫层的厚度。
工作原理：
S1，将聚合物纺丝液通过气泡发生装置造泡；
S2，在泡沫施加静电场，所述静电场由恒压源提供，所述静电场用于提供电场力以引导泡沫流动进入筒体；
S3，储存泡沫于筒体内，关闭密封盖，通过负压发生装置对操筒体内部负压操作，使泡沫破裂；
S4，得到3D静电纺织物。
电极板的所连接的极性为：第一电极板601连接恒压源正极，第二电极板602、第三电极板603连接恒压源负极。
此时，静电场的电场方向为第一电极板601射向第二电极板602、第三电极板603，聚合物纺丝液在静电场的作用下，从缺口进入筒体1内并进行负压操作后得到纺织物。。
实施例四
本实施例与实施例三的不同点在于，所述聚合物纺织液源包含聚合物纺织液，所述聚合物纺织液添加有具离子性化合物。
工作原理：
S1，将聚合物纺丝液通过气泡发生装置造泡；
S2，在泡沫施加静电场，所述静电场由恒压源提供，所述静电场用于提供电场力以引导泡沫流动进入筒体；
S3，储存泡沫于筒体内，关闭密封盖，通过负压发生装置对操筒体内部负压操作，使泡沫破裂；
S4，得到3D静电纺织物。
电极板连接的极性为：第一电极板601连接恒压源负极，第二电极板602、第三电极板603连接恒压源正极。
聚合物纺丝液含有的具离子性化合物为银负离子。
此时，静电场的电场方向为第二电极板602、第三电极板603射向第一电极板601，但是，由于聚合物纺丝液中含有负离子，其产生的泡沫也带有负离子，在静电场的作用下，负离子带动泡沫往第二电极板602和第三电极板603的方向运动，并从缺口进入筒体1内并进行负压操作后得到纺织物。
静电场的作用下，相比无极性的聚合物，银负离子可对聚合物纺织液/泡起到更大的作用力，各个极板之间的距离可以更大，增加出泡速率。
实施例五
提供一种应用于权利要求1至5任意一项所述方法的一种3D静电纺织设备，本实施例与实施例三的不同在于：
所述电源为交流源，控制交流源的频率使泡沫层的厚度为相应频率的波浪状。
泡沫的厚度在宏观下产生波浪状的表面，从而使后续的静电纺织物拥有更强的韧性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种3D静电纺织方法，其特征在于：包含以下步骤：
S1，将聚合物纺丝液通过气泡发生装置造泡；
S2，在泡沫施加静电场，所述静电场用于提供电场力以引导泡沫流动进入操作舱体；
S3，储存泡沫于操作舱体内，对操作舱体负压操作，使泡沫破裂；
S4，得到3D静电纺织物。
2.根据权利要求1所述的一种3D静电纺织方法，其特征在于：步骤S1中，聚合物纺丝液中添加有具离子性化合物。
3.根据权利要求1所述的一种3D静电纺织方法，其特征在于：步骤S2中，所述静电场由恒压源或交流源其中的一种提供。
4.根据权利要求1所述的一种3D静电纺织方法，其特征在于：步骤S2中，控制静电场的大小以控制泡沫层的厚度。
5.一种应用于权利要求1至5任意一项所述方法的一种3D静电纺织设备，其特征在于：所述设备包含：
筒体，所述筒体设置有可启闭的密封盖，所述筒体连接到相应的负压发生装置；
功能腔，设置于所述筒体的侧壁，并且通过相应的连通槽连通所述筒体，其中，所述功能腔设置有：
气泡发生器，连接到相应的气源和聚合物纺织液源，所述气泡发生器的出泡端朝向所述筒体的内部，所述气泡发生器的出泡端的角度可调；
若干电极板，连接到电源，其中至少一个电极板设置于相邻所述连通槽的位置。
6.根据权利要求5所述的一种3D静电纺织设备，其特征在于：所述筒体在其中心位置设置有收集轴。
7.根据权利要求5所述的一种3D静电纺织设备，其特征在于：所述若干电极板至少包含第一电极板、第二电极板、第三电极板，所述第一电极板设置于所述气泡发生器的出泡端，所述第二电极板设置于所述筒体内壁对应所述功能腔的一侧，所述第二电极板设置有缺口，所述缺口和所述功能腔对应形成所述连通槽，所述功能腔相邻所述缺口的一端设置有所述第三电极板。
8.根据权利要求7所述的一种3D静电纺织设备，其特征在于：所述电源为恒压源，控制恒压源的电压的大小以控制泡沫层的厚度。
9.根据权利要求7所述的一种3D静电纺织设备，其特征在于：所述电源为交流源，控制交流源的频率使泡沫层的厚度为相应频率的波浪状。
10.根据权利要求1所述的一种3D静电纺织设备，其特征在于：所述聚合物纺织液源包含聚合物纺织液，所述聚合物纺织液添加有具离子性化合物。
CN202010076186.4A 2020-01-23 2020-01-23 一种3d静电纺织方法及其设备 Active CN111267336B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010076186.4A CN111267336B (zh) 2020-01-23 2020-01-23 一种3d静电纺织方法及其设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010076186.4A CN111267336B (zh) 2020-01-23 2020-01-23 一种3d静电纺织方法及其设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111267336A true CN111267336A (zh) 2020-06-12
CN111267336B CN111267336B (zh) 2022-03-29

Family

ID=70996935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010076186.4A Active CN111267336B (zh) 2020-01-23 2020-01-23 一种3d静电纺织方法及其设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111267336B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1141848A (zh) * 1995-06-02 1997-02-05 佳能株式会社 液体喷射装置和方法
JP2008025057A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Hirose Seishi Kk 微細繊維集合体の製造方法
US20090220579A1 (en) * 2006-04-24 2009-09-03 Jens Hassingboe Gelatin Non-Woven Structures Produced by a Non-Toxic Dry Solvent Spinning Process
US20090233057A1 (en) * 2005-10-31 2009-09-17 Aksay Iihan A Electrohydrodynamic printing and manufacturing
CN105350088A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 广东工业大学 一种超声多孔气泡静电纺丝装置
CN105350090A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 广东工业大学 一种负压气泡静电纺丝装置
US20160318226A1 (en) * 2006-03-10 2016-11-03 Amesbury Group, Inc. Systems and Methods for Manufacturing Reinforced Weatherstrip
CN107557884A (zh) * 2017-08-25 2018-01-09 苏州大学 气流气泡喷射制备纳米颗粒的装置
CN109423610A (zh) * 2017-08-24 2019-03-05 京东方科技集团股份有限公司 一种蒸镀装置及蒸镀方法
CN209468530U (zh) * 2019-01-21 2019-10-08 苏州大学 多孔气泡静电纺丝装置
CN214937992U (zh) * 2021-03-02 2021-11-30 苏州大学 气泡静电纺丝装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1141848A (zh) * 1995-06-02 1997-02-05 佳能株式会社 液体喷射装置和方法
US20090233057A1 (en) * 2005-10-31 2009-09-17 Aksay Iihan A Electrohydrodynamic printing and manufacturing
US20160318226A1 (en) * 2006-03-10 2016-11-03 Amesbury Group, Inc. Systems and Methods for Manufacturing Reinforced Weatherstrip
US20090220579A1 (en) * 2006-04-24 2009-09-03 Jens Hassingboe Gelatin Non-Woven Structures Produced by a Non-Toxic Dry Solvent Spinning Process
JP2008025057A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Hirose Seishi Kk 微細繊維集合体の製造方法
CN105350088A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 广东工业大学 一种超声多孔气泡静电纺丝装置
CN105350090A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 广东工业大学 一种负压气泡静电纺丝装置
CN109423610A (zh) * 2017-08-24 2019-03-05 京东方科技集团股份有限公司 一种蒸镀装置及蒸镀方法
CN107557884A (zh) * 2017-08-25 2018-01-09 苏州大学 气流气泡喷射制备纳米颗粒的装置
CN209468530U (zh) * 2019-01-21 2019-10-08 苏州大学 多孔气泡静电纺丝装置
CN214937992U (zh) * 2021-03-02 2021-11-30 苏州大学 气泡静电纺丝装置

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国腐蚀与防护学会: "《纺织工业中的腐蚀与防护》", 31 August 1989 *
何吉欢, 李晓霞, 田丹: "气泡纺技术及其纳米纤维的工业化生产", 《纺织学报》 *
王志才，白培康: "三维间隔连体织物复合材料研究进展", 《化工新型材料》 *
覃小红: "《纳米度纺织纤维科学工程》", 31 January 2019 *
陈鹏, 金李静芳， 袁媛: "批量化制备纳米纤维静电纺丝装置的专利技术综述", 《现代纺织技术》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111267336B (zh) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101290019B1 (ko) 향상된 전기블로잉 섬유 방사 방법
KR101434092B1 (ko) 패턴 형성 장치
JP4670714B2 (ja) 静電噴霧装置及び静電噴霧方法
AU2019234581A1 (en) Electrohydrodynamic bioprinter system and method
CN103898620B (zh) 高压静电动力梭纳米纺丝装置
JP7011131B2 (ja) 環状静電紡糸機構及び静電紡糸装置
KR20080035007A (ko) 향상된 섬유 하전 장치
WO2017158875A1 (ja) ノズルヘッドモジュール、および電界紡糸装置
US20160175803A1 (en) Method and generator for generation of Hydrogen Peroxide
Haider et al. Electrohydrodynamic processes and their affecting parameters
CN105730006A (zh) 一种基于电流体动力的多功能微加工平台
KR20130106673A (ko) 전기 방사 및 정전기 스프레이 방식을 이용한 혼합 코팅 장치
CN111267336B (zh) 一种3d静电纺织方法及其设备
JP2008174867A (ja) 高分子ファイバ生成方法と装置、これらを用いた高分子ウエブ製造方法と装置
Valipouri Production scale up of nanofibers: a review
Karatay et al. Modelling of electrospinning process at various electric fields
JP2021500494A (ja) エレクトロスピニング装置及びエレクトロスピニング方法
CN204474806U (zh) 一种射流可控的气泡静电纺丝装置
KR101965395B1 (ko) 미세선 제조용 전기방사장치
Kim et al. On-demand electrohydrodynamic jetting with meniscus control by a piezoelectric actuator for ultra-fine patterns
KR20090104404A (ko) 독립전위 추출판을 갖는 다중 홈 노즐 정전분무장치 및정전 분무방법
TWI445855B (zh) 無針式熱融電紡設備
JP2011025192A (ja) 静電霧化装置および静電霧化方法
CN108642574B (zh) 一种批量化复合三维结构亚微米纤维膜的制备装置与方法
CN114178067B (zh) 纳米压印胶体溅射装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant