CZ201874A3

CZ201874A3 - Electrode for surface electrostatic processing of polymeric materials

Info

Publication number: CZ201874A3
Application number: CZ2018-74A
Authority: CZ
Inventors: Matěj Buzgo; Miroslav Doupník; Martin Doupník
Original assignee: Inocure S.R.O.
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2019-09-11
Also published as: WO2019158135A1

Abstract

Předkládané řešení se týká elektrody pro hladinové elektrostatické zpracování polymerních materiálů, která je tvořená zvlákňovací lištou a nanášecím elementem, kterým je přiváděný a roztíraný zvlákňovaný roztok tak, že působením elektromagnetického pole generovaného napěťovým zdrojem s potenciálovým rozdílem dochází k tvorbě vlákenných nebo částicových nanosystémů. Působením elektrostatických sil dochází k tvorbě materiálů vhodných pro použití zejména v oblastech kosmetiky, medicíny, biologie, elektrotechniky, potravinářství a chemie.The present invention relates to an electrode for surface electrostatic treatment of polymeric materials comprising a spinning bar and a coating element, which is a fed and spreaded spinning solution such that fibril or particulate nanosystems are formed by the electromagnetic field generated by a voltage source with potential difference. Electrostatic forces create materials suitable for use especially in the areas of cosmetics, medicine, biology, electrical engineering, food and chemistry.

Description

Metody elektrostatického zvlákňování a sprej ování jsou známou metodikou přípravy materiálu s funkcí v oblasti medicíny a biotechnologie. Technické řešení je založeno na využití hladinového zvlákňování pomocí nové elektrody pro elektrostatické zvlákňování a sprej ování zvyšujícím produkční kapacitu a efektivitu stávajících řešení. Technické řešení se zabývá i popisem technologického využití předkládané elektrody.Electrospinning and spraying methods are a well-known method of material preparation with a function in medicine and biotechnology. The technical solution is based on the use of surface spinning by means of a new electrode for electrostatic spinning and spraying increasing the production capacity and efficiency of existing solutions. The technical solution also deals with the description of technological use of the presented electrode.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době je majorita nanovlákenných substrátů připravovaná pomocí jehlových zvlákňovacích systémů. Dochází při nich k tvorbě vláken z kapaliny nebo taveniny přivedené kapilárou (jehlou) a vystavené působení silného elektrického pole. Nevýhodami dosavadních řešení je zejména nízká produkční kapacita eliminující komerční uplatnitelnost produktů. Příkladem je řešení popsané v EP 1709218, EP 2045375, EP 2447396, JP 2008248422, US 67535454, US 7575707, US 8088324, US 2014353882.At present, the majority of nanofibrous substrates are prepared by needle spinning systems. They produce fibers from a liquid or melt introduced by a capillary (needle) and exposed to a strong electric field. The disadvantages of the existing solutions are especially low production capacity eliminating the commercial applicability of the products. An example is the solution described in EP 1709218, EP 2045375, EP 2447396, JP 2008248422, US 67535454, US 7575707, US 8088324, US 2014353882.

Řešením je tvorba tzv. hladinových elektrod, kde dochází k tvorbě nanovláken samoorganizací z povrchu tenké polymemí vrstvy. Hladinové elektrody vykazují různorodost konstrukčních řešení z pohledu řešení homogenity elektrického pole, způsobu nánosu kapaliny, eliminace mrtvého objemu polymemích roztoků a odstraňování přebytečných roztoků.The solution is the formation of so-called surface electrodes, where nanofibres are formed by self-organization from the surface of the thin polymer layer. Level electrodes show a variety of design solutions in terms of solution of electric field homogeneity, liquid deposition method, dead volume elimination of polymer solutions and removal of excess solutions.

Nejjednodušším řešením je aplikace tyčových elektrod, které umožňují zvlákňování z kapky polymemí kapaliny přivedení na tyčovitý element. Příkladem může být elektroda popsaná například v patentu CZ 304097. Toto řešení jsou vhodné zejména pro tvorbu malých množství polymemích částic nebo vláken. Důvodem je omezení plochy volné hladiny, které tudíž umožňuje samoorganizací jen omezeného počtu polymemích trysek a tím i omezenou produkci. Příkladem je i tvorba vláken z polymemího roztoku ve formě pěny. Při tvorbě bublin dochází na jejich povrchu k samoorganizací vlákenných trysek a tím i procesu zvlákňování. Řešení je popsáno například v EP 2142687.The simplest solution is to apply rod electrodes that allow spinning from a drop of polymer liquid to the rod element. An example may be an electrode as described, for example, in CZ 304097. These solutions are particularly suitable for the formation of small amounts of polymer particles or fibers. This is due to the limitation of the free surface area, which therefore allows only a limited number of polymer nozzles to be self-organized and thus limited production. An example is the formation of fibers from the polymer solution in the form of a foam. When bubbles are formed on their surface self-organization of the fiber nozzles and thus the spinning process. The solution is described, for example, in EP 2142687.

Problém omezené efektivní zvlákňovací plochy tyčových elektrod je řešen elektrodami lineárními. Typicky, lineární elektrody jsou tvořené soustavou dvou lišt, mezi kterými proudí polymemí kapalina. Polymemí kapalina je do aktivní zvlákňovací zóny přiváděna štěrbinou (tzv. štěrbinové elektrody).The problem of limited effective spinning surface of the rod electrodes is solved by linear electrodes. Typically, the linear electrodes are formed by a system of two strips between which a polymeric liquid flows. The polymeric liquid is supplied to the active spinning zone by means of a slot (so-called slot electrodes).

Štěrbinová elektroda se segmentací kanálů je popsána v patentu CN 2037754858. Štěrbinovou elektrodu s alternativním působením stlačeného vzduchu popisuje patent CZ 2012514, US 20151522572 a EP 2617879. Podobné řešení, s rozdílem v oddělení tlakových vzduchových štěrbinových difůzorů a štěrbinových zvlákňovacích elektrod do samostatných elementů, je popsáno vpatentu JP 5383937 a JP 2013124426. Řešení popsané vpatentu CZ 302876 je založené na tvorbě nanovláken z elektrody, která obsahuje jednu nebo několik štěrbin, které přivádějí materiál na zvodivěnou lištu, přes kterou kapalina přetéká. Při přepadu dochází k zahájení zvlákňování a tvorbě vláken. Obdobné řešení s kruhově uspořádanou přepadovou hranou je popsáno vpatentu CN 103572388. Řešení s přepadem skrz lištu s trojúhelníkovým průřezem je popsáno vpatentu JP 201548540. Podobné řešení s přepadem skrz elektrodu strojúhelníkovým průřezem je uvedeno i vpatentu US8968626, které umožňuje i současné zpracování několika kapalin. Patent US 9034240 rozvíjí technologii štěrbinových elektrod o další tvary od lineárních, přes konkávně anebo konvexně tvarované.A slotted electrode with channel segmentation is described in patent CN 2037754858. A slotted electrode with alternative compressed air treatment is described in patent CZ 2012514, US 20151522572 and EP 2617879. A similar solution, with the difference described in patent JP 5383937 and JP 2013124426. The solution described in patent CZ 302876 is based on the formation of nanofibres from an electrode, which contains one or more slits, which feed the material to the conducting bar through which the liquid overflows. During the overflow, spinning and fiber formation are initiated. A similar solution with a circularly arranged overflow edge is described in patent CN 103572388. A solution with an overflow through a triangular bar is described in patent JP 201548540. A similar solution with an overflow through an electrode with a triangular cross-section is disclosed in patent US8968626. U.S. Patent No. 9034240 develops slotted electrode technology for additional shapes from linear, concave or convex shaped.

Řešení popsané vprihlášce EP2173930, WO 2012139533, CN 103603065 a CZ20110212 pojednává o způsobu výroby nanovláken pomocí nanášení polymemího roztoku na stranu.The solution described in the application EP2173930, WO 2012139533, CN 103603065 and CZ20110212 deals with a method of production of nanofibres by applying a polymer solution to the side.

- 1 CZ 2018 - 74 A3- 1 GB 2018 - 74 A3

Řešení popisuje elektrodu v podobě drátu stacionárního nebo s pohyblivou zvlákňovací zónou, na který je nanášený polymer.The invention describes an electrode in the form of a stationary wire or a movable spinning zone on which a polymer is applied.

Námi předkládané technické řešení se principielně liší od výše uvedených zařízení a to ve způsobu nanášení na lištu, která odstraňuje riziko přetrhnutí struny Dále polymemí roztok není nanášený na elektrodu ze všech stran jako v dokumentu CZ 20110212 a WO 20122139533, ale dochází kjeho nanášení jenom na vrchní stranu lišty Dochází tak k eliminaci okapávaní a dosažení homogennější vrstvy jako u daného řešení. Dále předkládané řešení se zabývá řešením okrajových jevů díky nelineárnímu tvaru elektrody. Na rozdíl od pasivního způsobu nanášení ve WO 2012139533 a CZ 20110212, kde je zvlákňovací struně nanesen jenom materiál adherující ke struně a množství je definováno velikostí průvlaku dávkovacího elementu, tj. rozdílem průsečíků příčné plochy struny a příčné plochy otvoru v nanášecím zařízení. Dochází tak k omezené možnosti regulace tloušťky vrstvy a množství naneseného polymeru. V našem řešení dochází k definovanému objemu nanesenému na povrch lišty To umožňuje zvýšení dávkovaného objemu i pro viskózní a slabě adherující kapaliny a vyšší kontrolu nad objemem nanesené kapaliny v čase. Zařízení umožňuje změnu množství naneseného materiálu bez nutnosti hardwarového zásahu do aparatury. Dále, předkládané technické řešení umožňuje stírání přebytečného polymeru a jeho uspořádání do definovaného tvaru na povrchu zvlákňovací lištyIn principle, the present technical solution differs from the above-mentioned devices in the way of applying to the bar, which eliminates the risk of string breakage. Furthermore, the polymer solution is not applied to the electrode from all sides as in CZ 20110212 and WO 20122139533. This eliminates dripping and achieves a more homogeneous layer than the solution. Further, the present solution deals with the solution of boundary effects due to the non-linear shape of the electrode. In contrast to the passive application method in WO 2012139533 and CZ 20110212, where the spinning teat is only applied to the teat adhering material and the amount is defined by the size of the feed element die, i.e. the difference of intersections of the line cross-section and the cross-section. There is a limited possibility of controlling the layer thickness and the amount of polymer applied. In our solution, there is a defined volume applied to the surface of the bar. The device allows changing the amount of deposited material without the need for hardware intervention in the apparatus. Further, the present technical solution allows for wiping off the excess polymer and its arrangement into a defined shape on the surface of the spinner

Dokument CZ 2007485 popisuje zařízení k zvlákňování pomocí elektrod se strunou umístněnou rovnoběžně se směrem ukládání vláken na podkladovou textilii. Zvlákňování je dosaženo dopravením polymemího roztoku na strunu. Struny jsou umístněné ve stálé poloze vůči sběrné elektrodě. Posuvné nanášecí zařízení napomáhá distribuci kapaliny na struně, stírání kapaliny vystavené působení environmentálních podmínek a umožňuje optimalizaci zvlákňovacího procesu. Technické řešení popsané v předkládané přihlášce vynálezu navíc zvyšuje stabilitu elektrody díky použití pevné lišty, která se na rozdíl od struny pohybem nanášecího elementu nerozvibrovává ani neprohýbá.Document CZ 2007485 discloses an electrospinning device with a string positioned parallel to the direction of depositing the fibers on the underlying fabric. The spinning is achieved by conveying the polymer solution to the string. The strings are positioned in a fixed position relative to the collecting electrode. The sliding applicator aids in the distribution of the liquid to the inlet, the wiping of the liquid exposed to environmental conditions, and allows the spinning process to be optimized. In addition, the technical solution described in the present invention increases the stability of the electrode by using a rigid bar which, unlike the string, does not vibrate or bend as the application element moves.

DE 10136255 popisuje zařízení pro výrobu vláken pomocí elektrody tvořené soustavou rovnoběžných drátů uložených na dvojici nekonečných pásů kolem dvou vodících válců, přičemž v dolní části dochází k nanesení polymeru na dráty a po vynesení drátů do elektrického pole dochází k procesu zvlákňování. Popsané řešení v dokumentu DE 10136255 má nevýhodu v otevřené zásobní nádobě způsobující odpař rozpouštědel a změny polymemích roztoků.DE 10136255 discloses an apparatus for producing fibers by means of an electrode consisting of a set of parallel wires supported on a pair of endless bands around two guide rollers, in which the polymer is deposited on the wires at the bottom and the spinning process takes place. The solution described in DE 10136255 has the disadvantage of an open storage vessel causing evaporation of solvents and changes in polymer solutions.

Dokument US 7967588 popisuje zvlákňování z pásové elektrody, která se točí v nekonečném páse mezi nádobou na zvlákňovací roztok a aktivní zónou elektrostatického zvlákňování. Obdobné řešení je prezentováno v dokumentu US 8366986. Nevýhodou je rozdílná kvalita vláken na začátku a konci aktivní zóny z důvodu vyvláčení a odpaření rozpouštědel na elektrodě. Řešení popsané v této přihlášce překonává technologii díky stabilnějšímu zvlákňovacímu procesu a homogenní zvlákňovacím vlastnostem po celé délce aktivní zvlákňovací zóny elektrody.US 7967588 discloses spinning from a band electrode that rotates in an endless belt between the spinning solution container and the electrospinning core. A similar solution is presented in US 8366986. A disadvantage is the different fiber quality at the beginning and the end of the core due to the extrusion and evaporation of solvents on the electrode. The solution described in this application outperforms the technology due to a more stable spinning process and homogeneous spinning properties along the entire active spinning zone of the electrode.

Podobné nedostatky vykazují i dokumenty CZ 20032421, EP 1673493, CZ 2006545, US 20140302245, KR 1020110078016 a WO 2007111477, které pojednávají o hladinovém zvlákňování z válcové elektrody rotující v zásobníku polymemího roztoku. Nevýhodou řešení je nízká fokusace elektrického pole a nedostatky zásobníků polymerů. Jelikož se zvlákňovací válcová elektroda musí před vstupem do aktivní zvlákňovací zóny dostat do kontaktu s polymemím roztokem, dochází u těkavých roztoků k odpaření rozpouštědla ještě před vstupem do aktivní zvlákňovací zóny. Dále z konstrukčního pohledu dochází i k zvýšení mrtvého obejmu ve srovnání s předkládaným řešením, což snižuje užitnou hodnotu řešení. Obdobné řešení, s elektrodou, která obsahuje místo rotačních válců rotační prstence, resp. disky, popisuje dokument CN 102828259 a CN 103484953. Dokument CZ 305037 popisuje zvlákňovací elektrodu válcového tvaru vyrobenou z nevodivých materiálů. Dokument JP 2015132028 popisuje zvlákňování z dvou vzájemně se posouvajících válců, kde jeden válec je namáčen ve zvlákňovací kapalině a rotací nanáší kapalinu na druhý válec, která ji vynáší do zvlákňovací zóny Dokument US 8545207 popisuje elektrodu koulového nebo polygonního tvaru rotujícíSimilar deficiencies are also shown in the documents CZ 20032421, EP 1673493, CZ 2006545, US 20140302245, KR 1020110078016 and WO 2007111477, which deal with surface spinning from a cylindrical electrode rotating in a polymer solution reservoir. The disadvantage of the solution is the low focus of the electric field and the drawbacks of the polymer reservoirs. Since the spinning electrode has to come into contact with the polymer solution prior to entering the active spinning zone, the volatile solutions evaporate the solvent before entering the active spinning zone. Furthermore, from the constructional point of view, there is also an increase in dead volume compared to the present solution, which reduces the utility value of the solution. A similar solution, with an electrode that includes rotating rings, respectively, instead of rotating cylinders. The disc CZ 305037 describes a spinning electrode of cylindrical shape made of non-conductive materials. JP 2015132028 discloses spinning from two mutually displaceable rollers, wherein one roll is dipped in a spinning liquid and rotates to apply the liquid to the other roller that carries it to the spinning zone US 8545207 discloses a spherical or polygonal electrode rotating

-2CZ 2018 - 74 A3 v polymemí kapalině.-2GB 2018 - 74 A3 in polymer liquid.

Dokument CZ 2010648 se věnuje prostorové optimalizaci umístnění elektrod protáhlého tvaru. Zařízení se skládá z elektrod protáhlého tvaru s umístněným pod sebou, tak že každé z nich je z obou stran a ve stejné vzdálenosti přirazena sběrná elektroda. Dochází tak ke zvlákňováni mezi zvlákňovací elektrodou a alespoň dvěma jí přirazenými sběrnými elektrodami. Dochází tak ke zvýšení účinnosti procesu a současnému povlákňování obou elektrod. Technické řešení nárokované touto přihláškou umožňuje kombinaci s jedním kolektorem válcovitého, deskového, děrovaného deskového nebo strunového tvaru.The document CZ 2010648 is devoted to spatial optimization of elongated electrode placement. The device consists of elongated electrodes with underneath each other, so that each of them is assigned a collecting electrode from both sides and at the same distance. Thereby spinning occurs between the spinning electrode and at least two collecting electrodes assigned to it. This increases the efficiency of the process and simultaneously spins both electrodes. The technical solution claimed by this application allows a combination with a single collector of cylindrical, plate, perforated plate or string shape.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstatou předkládaného technického řešení je nová konstrukce elektrody pro elektrostatické zvlákňováni a sprejování zvyšujícím produkční kapacitu a efektivitu stávajících řešení.The essence of the present invention is a new electrode structure for electrostatic spinning and spraying increasing the production capacity and efficiency of existing solutions.

Systém se skládá ze dvou základních částí, zvlákňovací lišty 2, na kterou je nanášen polymer a dochází z něho k procesu zvlákňováni nebo sprejování a nanášecího zařízení 1 pro přívod polymeru na zvlákňovací lištu.The system consists of two basic parts, a spinning bar 2 onto which the polymer is applied and from which a spinning or spraying process occurs and a coating device 1 for feeding the polymer to the spinning bar.

Elektroda pracuje na principu jedné nebo několika zvodivěných lišt 2 na které je nanášen polymer, pomoci pohyblivého nanášecího mechanizmu. Lišta 2 je vyrobená z vodivých (zejména slitiny Fe, Ni, Zn, Sn, Cr, AI anebo Cu) nebo nevodivých materiálů (zejména sklo, plasty polyoxymetylen, polyethylen, polyetherketon). Lišta 2 poskytuje výhodu oproti stávajícím řešením mechanické zlepšení stability elektrody a minimalizaci opotřebení při dlouhodobém provozu. Lišta 2 je uspořádaná do radiálního tvaru tak, aby docházelo k minimalizaci okrajových efektů. V případě plného zakřivení zvlákňovací lišty 2 dochází k tvorbě kruhového nebo elipsoidního elementu (Obr. 2 A, B). Element může mít i neuzavřený zakřivený tvar v podobě jednoho nebo několika panelů (Obr. 2 C). Element může mít lineární neuzavřený tvar v podobě lineární lišty 2 bez zakřivení pro depozici lineárních vrstev vláken (Obr. 2 D). Díky optimálnímu rozložení elektrického pole na zvlákňovací liště 2 dochází k zvýšení homogenity produkce a zvýšení produkční kapacity.The electrode operates on the principle of one or more conductive bars 2 on which the polymer is applied by means of a movable coating mechanism. The strip 2 is made of conductive (especially Fe, Ni, Zn, Sn, Cr, Al or Cu alloys) or non-conductive materials (especially glass, polyoxymethylene, polyethylene, polyetherketone plastics). The bar 2 provides an advantage over existing solutions to mechanically improve electrode stability and minimize wear during long-term operation. The bar 2 is arranged in a radial shape so as to minimize the edge effects. When the spinner 2 is fully curved, a circular or ellipsoidal element is formed (Fig. 2 A, B). The element may also have a non-closed curved shape in the form of one or more panels (Fig. 2C). The element may have a linear, non-curved shape in the form of a linear strip 2 without curvature for the deposition of linear layers of fibers (Fig. 2 D). Due to the optimal distribution of the electric field on the spinning bar 2, the production homogeneity and the production capacity are increased.

Lišta 2 může mít v průřezu tvar skládající se z kombinace tvarů:The bar 2 may have a cross-sectional shape consisting of a combination of shapes:

- Obdélník nebo čtverec (Obr. 3 A) definovaný jeho šířkou a v rozsahu 0,1 mm - 1000 mm. Výška tvaru může být 1 mm - 10 000 mm;- A rectangle or square (Fig. 3A) defined by its width and in the range 0.1 mm - 1000 mm. The height of the shape can be 1 mm - 10 000 mm;

- Mnohoúhelník tvořený n vrcholy, kde n se rovná 2-50 a spojnice vrcholů vytváří plochy s průměrem 0,1-1000 mm (Obr. 3 B);- A polygon made up of n vertices, where n equals 2-50 and the vertex connection forms surfaces with a diameter of 0.1-1000 mm (Fig. 3 B);

- Konkávní nebo konvexní radiální plocha s průměrem 0,1 mm - 10 000 mm (Obr. 3 C);- Concave or convex radial surface with a diameter of 0.1 mm - 10 000 mm (Fig. 3 C);

- Kombinace dílčích tvarů v podobě mnohoúhelníků, konkávních a dalších tvarů. (Obr. 3 D).- Combination of partial shapes in the form of polygons, concave and other shapes. (Fig. 3 D).

Polymer je na lišty 2 nanášen zeshora, zespodu nebo z boku pomocí mechanického členu propojeného se zásobníkem polymemího roztoku. Nanášení polymeru na povrch lišty 2 je zajištěný vzájemným posunem lišty a nanášecího elementu. Nanášecí element je tvořený zpolymemích materiálů (např. polyoxymetylen, polyethylen, polyetherketon), skla, keramiky nebo kovových materiálů (zejména slitiny Fe, Ni, Zn, Sn, Cr, AI anebo Cu). Nanášecí element je propojen se zdrojem polymeru a umožňuje zejména v konfiguraci s dávkovacím čerpadlem přesnou regulaci množství polymeru naneseného na elektrodu. Systém se vyznačuje tím, že umožňuje na metalickou lištu 2 nanášet přesnou vrstvu polymeru pomocí přímého dávkování a tím ovlivňovat tloušťku nanesené polymemí vrstvy. Dávkovacím zařízením může pracovat na principu toku kapaliny díky gravitaci nebo mechanickým silám (např. injekční, peristaltické,The polymer is applied to the slats 2 from above, from the bottom or from the side by means of a mechanical member interconnected with the polymer solution reservoir. The application of the polymer to the surface of the bar 2 is ensured by the relative movement of the bar and the application element. The coating element consists of polymeric materials (e.g. polyoxymethylene, polyethylene, polyetherketone), glass, ceramics or metal materials (especially Fe, Ni, Zn, Sn, Cr, Al or Cu alloys). The coating element is connected to the polymer source and, in particular with a metering pump configuration, allows precise control of the amount of polymer deposited on the electrode. The system is characterized in that it makes it possible to apply a precise polymer layer to the metal strip 2 by direct metering and thus to influence the thickness of the applied polymer layer. The dosing device can operate on the principle of liquid flow due to gravity or mechanical forces (eg injection, peristaltic,

-3 CZ 2018 - 74 A3 piezoelektrické, centrifúgační nebo tlakové). Díky vzájemnému periodickému pohybu po elektrodě umožňuje taky její čištění od zbývajícího polymeru a prodlužuje zvlákňovací časy ve srovnání s metodou nánosu bez pohyblivých částí (např. jehlová elektroda).(Piezoelectric, centrifugal or pressure). Due to the mutual periodic movement along the electrode, it also allows cleaning of the remaining polymer and extends spinning times compared to the deposition method without moving parts (eg needle electrode).

Elektroda je integrovaná do zařízení pro elektrostatické zvlákňování a sprej ování. Zvodivění elektrody je dosaženo propojením se zdrojem stejnosměrného nebo střídavého proudu schopného vytvořit napětí 0-250 kV. Nabitá elektroda, na kterou je nanesený polymemí roztok umožňuje atomizaci roztoku nebo taveniny do podoby částic nebo vláken. Pohyb mechanických částí je zajištěný pomocí odstíněného pohybového ústrojí typicky tvořeného motorem. Pohybové ústrojí pohání rotační mechanické části rychlostí 0-20,000 rpm a lineární části s frekvencí 0-100 Hz. Pohyblivou mechanickou částí je myšlena vzájemně se pohybující lišta 2 elektrody a/nebo nanášecí element.The electrode is integrated into the electrospinning and spraying equipment. Electrode conductivity is achieved by connecting it to a DC or AC power source capable of generating a 0-250 kV voltage. The charged electrode on which the polymer solution is deposited allows atomization of the solution or melt to form particles or fibers. The movement of the mechanical parts is ensured by means of a shielded locomotive typically formed by a motor. The locomotive drives the rotary mechanical parts at 0-20,000 rpm and the linear parts at 0-100 Hz. By the movable mechanical part is meant the mutually moving electrode bar 2 and / or the coating element.

Elektroda umožňuje zpracování polymemích (zejména lipidy, polyestery, polyuretany, polyalkoholy, deriváty polyvinylu, fluorované polymery, polyamidy, polyakryláty, biopolymery, lipidy), organických (zejména roztoky léčiv, vitaminů, kosmetických aditiv) nebo anorganických (zejména soli, oxidy, sulfidy, karbidy, fosforečnany, uhličitany nebo křemičitany) roztoků nebo tavenin. Elektroda je uzpůsobena pro zpracovávání směsí těchto roztoků nebo tavenin. Elektroda je uzpůsobena pro zpracovávání koloidních roztoků ve formě emulze (např. emulze typu voda/olej, olej/voda, voda/olej/voda, olej/voda/olej) a disperze (např. disperze nano a mikročástic). Metodika umožňuje převod složek z podoby roztoků do pevného nebo semifluidního skupenství. Elektroda je uzpůsobena pro enkapsulaci živých systémů jako jsou buňky, bakterie, kvasinky, trombocyty nebo jejich subčásti (organely, lyzáty, sekretované části).The electrode allows processing of polymer (especially lipids, polyesters, polyurethanes, polyalcohols, polyvinyl derivatives, fluorinated polymers, polyamides, polyacrylates, biopolymers, lipids), organic (especially drug solutions, vitamins, cosmetic additives) or inorganic (especially salts, oxides, sulfides, carbides, phosphates, carbonates or silicates) of solutions or melts. The electrode is adapted to process mixtures of these solutions or melts. The electrode is adapted to process colloidal solutions in the form of an emulsion (eg, a water / oil, oil / water, water / oil / water, oil / water / oil emulsion) and dispersion (eg, nano and microparticle dispersion). The methodology allows the components to be converted from solutions into solid or semi-fluoride states. The electrode is adapted to encapsulate living systems such as cells, bacteria, yeast, thrombocytes or their subparts (organelles, lysates, secreted parts).

Příklad uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Uzavřená kruhová nebo elipsoidní lišta 2. Provedení, ve kterém je elektroda tvořená uzavřenou kruhovou nebo elipsoidní lištou 2 (Obr. 4). Lišta 2 je uchycená v zařízení tak, aby umožňoval průtok vzduchu zařízením. Lišta 2 je spojena se zdrojem vysokého napětí a dochází k indukci vysokého napětí. Oproti liště je typicky umístněná sběrná elektroda nabitá opačným nábojem. Roztok je na elektrodu nanášený pomocí pohyblivého nanášecího elementu. Nanášecí element přivádí roztok z rezervoáru tvořeného například tlakovou pumpou. Při aplikaci roztoku dochází k toku materiálu od lištové elektrody ke sběrné elektrodě v důsledku působení elektrostatických sil. Soustava elektrod je umístněná v komoře s Faradayovou klecí. V podobném provedení obsahuje zařízení sérii paralelně nebo radiálně uspořádaných elektrod pro zvýšení produkce systému.Closed round or ellipsoidal strip 2. An embodiment in which the electrode is formed by a closed round or ellipsoidal strip 2 (Fig. 4). The bar 2 is mounted in the device so as to allow air flow through the device. The bar 2 is connected to a high voltage source and high voltage is induced. Opposite the bar is typically a collecting electrode charged with the opposite charge. The solution is applied to the electrode by means of a movable coating element. The application element supplies solution from a reservoir formed, for example, by a pressure pump. When the solution is applied, the material flows from the bar electrode to the collecting electrode due to electrostatic forces. The electrode assembly is housed in a Faraday cage chamber. In a similar embodiment, the device comprises a series of electrodes arranged in parallel or radially to increase the production of the system.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Připravené vlákna a částice si můžou najít rozsáhlé uplatnění v různých oblastech. Nej důležitější jsou medicínské aplikace, jako například mikro nebo nanonosiče pro řízené dodávaní léčiv, proteinů a nukleových kyselin. Další oblasti zahrnuje potravinářský a farmaceutický průmysl.The prepared fibers and particles can be used extensively in various fields. Most important are medical applications, such as micro or nano-carriers for the controlled delivery of drugs, proteins, and nucleic acids. Other areas include the food and pharmaceutical industries.

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

Claims

An electrode and an electrode assembly (2 to 50 electrodes), characterized in that it comprises a bar (2) and a deposition element (1).

The electrode of claim 1, wherein the bar is formed by one or more elements of a circular, ellipsoidal, unclosed circular, unclosed ellipsoidal shape with a diameter of 20 cm to 1000 cm.

-4GB 2018 - 74 A3

Electrode according to claim 1, wherein the bar (2) is formed by a linear element with a length of 10 cm to 1000 cm.

The strip (2) according to claims 1, 2 and 3, consists of a metallic (in particular an alloy of Fe, Mg, Cu, Cr, Al, Ni, Sn) or a non-metallic material (glass, PEEK, POM, PE, PP, ceramics ) with a rectangle, polygon (n> 2, side length 0.1mm to 10,000mm), concave or convex element (diameter 0.1mm to 10,000mm), or any combination thereof.

An electrode deposition device (1) according to claim 1, delivering material for atomization such that the deposition occurs from the top, bottom or side of the bar (2). The application is carried out by mutual displacement of the bar (2) and the application element.

Device according to claim 5, operating on the principle of a static strip (2) and a movable coating device 1 (0 rpm to 20 000 rpm).

Device according to claim 5, operating on the principle of a movable bar (2) and a static coating device (1) (0 rpm to 20 000 rpm).

8. Equipment utilizing electrodes for the manufacture of fibers or particles with applications in the fields of medicine, surface treatment, chemical analysis, cosmetics and the food industry.