ES2534491B1 - System and method for producing electro-spun fibers - Google Patents
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- ES2534491B1 ES2534491B1 ES201300654A ES201300654A ES2534491B1 ES 2534491 B1 ES2534491 B1 ES 2534491B1 ES 201300654 A ES201300654 A ES 201300654A ES 201300654 A ES201300654 A ES 201300654A ES 2534491 B1 ES2534491 B1 ES 2534491B1
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Abstract
Sistema y método para producir fibras por electrohilado.#El sistema comprende:#- unos medios de dispensación que incluyen una aguja (1) por la punta de la cual dispensar, por electrohilado, una substancia en solución (P),#- un colector (3) para recibir la substancia dispensada por la aguja (1) una vez solidificada formando unas fibras (Pt), y#- unos medios de suministro de disolvente que comprenden un contenedor (2) de disolvente en estado líquido (Ls) dispuesto cerca de la punta de la aguja (1), para suministrar disolvente en estado gaseoso (Gs) al entorno de salida de la misma, incluyendo la zona del cono de Taylor (Ct), mediante la evaporación del disolvente en estado líquido (Ls).#El método comprende suministrar disolvente en estado gaseoso (Gs) al entorno de salida de la punta de la aguja (1), mediante la evaporación localizada, en las proximidades de la zona de creación del cono de Taylor (Ct), de un disolvente en estado líquido (Ls).System and method for producing electro-spun fibers. # The system comprises: # - dispensing means including a needle (1) by the tip from which to dispense, by electro-spinning, a substance in solution (P), # - a collector (3) to receive the substance dispensed by the needle (1) once solidified forming fibers (Pt), and # - solvent supply means comprising a solvent container (2) in liquid state (Ls) arranged nearby of the tip of the needle (1), to supply solvent in the gaseous state (Gs) to the outlet environment thereof, including the area of the Taylor cone (Ct), by evaporation of the solvent in the liquid state (Ls). #The method comprises supplying solvent in the gaseous state (Gs) to the exit environment of the needle tip (1), by means of localized evaporation, in the vicinity of the Taylor cone (Ct) creation zone, of a solvent in liquid state (Ls).
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Sistema y metodo para producir fibras por electrohilado.System and method to produce fibers by electrowinning.
Sector de la tecnicaTechnology Sector
La presente invention concierne en general, en un primer aspecto, a un sistema para producir fibras por electrohilado, y mas en particular a un sistema que incluye unos medios para suministrar disolvente en estado gaseoso, mediante la evaporation localizada de un disolvente en estado llquido, al entorno de salida de la punta de una aguja por la que se dispensa la substancia que solidificara en forma de fibras.The present invention relates in general, in a first aspect, to a system for producing fibers by electrowinning, and more particularly to a system that includes means for supplying solvent in the gaseous state, by localized evaporation of a solvent in the liquid state, to the exit environment of the tip of a needle through which the substance that solidifies in the form of fibers is dispensed.
Un segundo aspecto de la invencion concierne en general a un metodo para producir fibras por electrohilado, y mas en particular a un metodo que comprende el suministro de disolvente en estado gaseoso al entorno de salida de la punta de una aguja por la que se dispensa la substancia que solidificara en forma de fibras, mediante la evaporacion localizada de un disolvente en estado llquido.A second aspect of the invention concerns in general a method for producing fibers by electrowinning, and more in particular a method comprising the supply of solvent in a gaseous state to the exit environment of the tip of a needle through which the substance that will solidify in the form of fibers, by localized evaporation of a solvent in the liquid state.
Estado de la tecnica anteriorState of the prior art
El electrohilado, conocido popularmente por su denomination en ingles "electrospinning", es un proceso que permite obtener, a partir de un pollmero fundido o en solution con un disolvente, mediante la aplicacion de una carga electrica, fibras en forma de filamentos continuos muy finos (hasta una escala nanometrica, en general desde 20 nm hasta 1 pm aproximadamente).Electro-spinning, popularly known by its English name "electrospinning", is a process that allows, from the application of an electric charge, fibers in the form of very fine continuous filaments to be obtained from a molten polymer or in solution with a solvent. (up to a nanometric scale, generally from 20 nm to approximately 1 pm).
Uno de los problemas principales de los que adolecen los sistemas de electrohilado convencionales es el de que, justo a la salida del tubo capilar o aguja por el que se extrae la fibra, es decir en la zona conocida como de creation del cono de Taylor (durante o antes de la creacion del mismo) se produzca una solidification prematura de la fibra debida a la evaporacion demasiado rapida del disolvente con el cual el pollmero se encuentra disuelto, ya que tal disolvente suele tener un punto de ebullition bajo, lo que provoca que se cree un deposito de pollmero parcialmente solidificado que puede llegar a caer sobre la membrana de nanofibras que se esta formando sobre el colector, bloquea la salida de la aguja haciendo que el proceso sea discontinuo o incluso llegar a bloquear completamente tal salida, necesitando de la intervention de un operario para desbloquearla.One of the main problems that conventional electro-spinning systems suffer from is that, just at the exit of the capillary tube or needle through which the fiber is extracted, that is, in the area known as the creation of the Taylor cone ( during or before the creation of the same) premature solidification of the fiber occurs due to the too rapid evaporation of the solvent with which the polymer is dissolved, since such solvent usually has a low boiling point, which causes a partially solidified polymer deposit is created that can fall on the nanofiber membrane that is being formed on the collector, block the needle exit making the process discontinuous or even completely block such exit, needing the intervention of an operator to unlock it.
Con el fin de evitar tal solidificacion prematura se conocen diferentes soluciones, tales como la de anadir a la mezcla de pollmero y disolvente un co-disolvente con el fin de aumentar el punto de ebullicion, aunque esta alternativa resulta compleja por lo dificultosa y laboriosa que resulta la election del co-disolvente y determinar la proportion adecuada a anadir, o la consistente en hacer disminuir la temperatura del entorno.In order to avoid such premature solidification, different solutions are known, such as adding a co-solvent to the polymer and solvent mixture in order to increase the boiling point, although this alternative is complex because of the difficult and laborious It is the choice of the co-solvent and determine the appropriate proportion to add, or that consisting of lowering the surrounding temperature.
Otra alternativa menos intrusiva consiste en saturar con disolvente en estado gaseoso la zona de salida de la aguja donde se genera el cono de Taylor, la cual se lleva a cabo de diferentes maneras en el estado de la tecnica.Another less intrusive alternative is to saturate the outlet area of the needle where the Taylor cone is generated with solvent in a gaseous state, which is carried out in different ways in the state of the art.
Tanto en el artlculo "Use of Coaxial Gas Jackets to stabilize Taylor Cones of Volatile Solutions and to Induce Particle-to-Fiber Transitions", de Gustavo Larsen, Ruben Spretz and Raffet Velarde-Ortiz, Advanced Materials, 16 de Enero 2004, 16, No. 2, como en laBoth in the article "Use of Coaxial Gas Jackets to stabilize Taylor Cones of Volatile Solutions and to Induce Particle-to-Fiber Transitions", by Gustavo Larsen, Ruben Spretz and Raffet Velarde-Ortiz, Advanced Materials, January 16, 2004, 16, No. 2, as in the
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solicitud US2010084793A1 se propone realizar la mencionada saturacion de la zona de salida de la aguja mediante la disposition de un segundo tubo o canal, en general capilar, dispuesto de manera coaxial a la aguja, portador del disolvente en estado gaseoso, desde un punto remoto, y con una salida dispuesta y configurada para que este sea suministrado justo a la salida de la aguja.Application US2010084793A1 intends to perform the aforementioned saturation of the needle exit zone by means of the provision of a second tube or channel, generally capillary, arranged coaxially to the needle, solvent carrier in a gaseous state, from a remote point, and with an outlet arranged and configured so that it is supplied just at the needle outlet.
Si bien los resultados conseguidos con los mecanismos propuestos en tales documentos son buenos (aunque mejorables), en terminos de evitacion de la solidification prematura del pollmero a la salida de la aguja, los mismos son complejos, laboriosos y no son aplicables a un sistema de electrohilado convencional, ya que es necesario sustituir (o modificar) la aguja de electrohilado por la incluida en tales mecanismos. Tales mecanismos requieren, asimismo, de un suministro activo del disolvente en estado gaseoso a traves de las conducciones dispuestas para tal fin.Although the results achieved with the mechanisms proposed in such documents are good (although improvable), in terms of preventing the premature solidification of the polymer at the exit of the needle, they are complex, laborious and are not applicable to a system of conventional electro-spinning, since it is necessary to replace (or modify) the electro-spinning needle with the one included in such mechanisms. Such mechanisms also require an active supply of the solvent in a gaseous state through the pipes arranged for this purpose.
Otras soluciones menos eficientes y que adolecen de una serie de problemas adicionales, son las que realizan la mencionada saturacion con disolvente en estado gaseoso no de manera localizada alrededor de la salida de la aguja, sino de manera global en la camara que aloja a todo el sistema.Other less efficient solutions that suffer from a series of additional problems are those that perform the mentioned saturation with solvent in a gaseous state not in a localized way around the needle outlet, but in a global manner in the chamber that houses the entire system.
Obviamente, tal solution es mucho menos eficiente que la consistente en saturar de manera localizada, ya que es necesario proporcionar una cantidad de disolvente mucho mayor para conseguir unos resultados comparables. Ademas, la presencia de tal clase de disolventes en toda la camara genera un ambiente potencialmente peligroso por su caracter toxico y/o inflamable.Obviously, such a solution is much less efficient than that consisting of saturating in a localized way, since it is necessary to provide a much greater amount of solvent to achieve comparable results. In addition, the presence of such solvents in the entire chamber creates a potentially dangerous environment due to its toxic and / or flammable nature.
En general, tal saturacion global tambien se hace introduciendo al disolvente en estado gaseoso en el interior de la camara desde un deposito exterior, mediante unas correspondientes conducciones.In general, such global saturation is also done by introducing the solvent in a gaseous state inside the chamber from an external tank, by means of corresponding conduits.
Con todo, la patente US7297305B2 si que propone saturar de disolvente en estado gaseoso toda la camara mediante la evaporacion de un disolvente en estado liquido dispuesto en el interior de la misma, en general en el fondo de la camara.However, US7297305B2 patent does propose that the entire chamber be saturated with a solvent in a gaseous state by evaporating a solvent in a liquid state disposed therein, generally at the bottom of the chamber.
Sin embargo, el objetivo de US7297305B2 no es el de evitar la solidificacion prematura del pollmero a la salida de la aguja, sino el de controlar el ambiente gaseoso de toda la camara, con el fin de homogeneizar el tamano y distribution de las fibras, incidiendo en todo el recorrido de las fibras. Tal objetivo tambien se lleva a cabo, voluntaria o involuntariamente, en todas las propuestas que saturan de disolvente globalmente toda la camara.However, the objective of US7297305B2 is not to prevent premature solidification of the polymer at the exit of the needle, but to control the gaseous environment of the entire chamber, in order to homogenize the size and distribution of the fibers, affecting throughout the fiber journey. This objective is also carried out, voluntarily or involuntarily, in all proposals that globally saturate the entire chamber with solvent.
El hecho de tener saturada de disolvente toda la camara de electrohilado resulta contraproducente en la necesaria solidificacion de la fibra antes de llegar al colector, pudiendo llegar a impedirse esta en funcion del tipo y densidad de disolvente utilizado, as! como de las condiciones ambientales en el interior de la camara.The fact that the entire electro-spinning chamber is saturated with solvent is counterproductive in the necessary solidification of the fiber before reaching the collector, being able to prevent this depending on the type and density of solvent used, as well! as of the environmental conditions inside the chamber.
Explication de la inventionExplanation of the invention
Aparece necesario ofrecer una alternativa al estado de la tecnica que cubra las lagunas halladas en el mismo, en particular aquellas de las que adolecen los mecanismos de saturacion localizada conocidos, y que han sido indicadas en el apartado anterior.It seems necessary to offer an alternative to the state of the art that covers the gaps found therein, in particular those that suffer from the known localized saturation mechanisms, and which have been indicated in the previous section.
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Con tal fin, la presente invention concierne, en un primer aspecto, a un sistema para producir fibras por electrohilado, que comprende, de manera en si conocida:To this end, the present invention concerns, in a first aspect, a system for producing fibers by electro-spinning, which comprises, in a manner known per se:
- unos medios de dispensation que incluyen un tubo capilar o aguja por la punta de la cual dispensar, por electrohilado, una substancia en solucion,- dispensing means including a capillary tube or needle through the tip from which to dispense, by electro-spinning, a substance in solution,
- un colector ubicado a una cierta distancia de la salida de la aguja, dispuesto y configurado para recibir la substancia dispensada por la aguja una vez solidificada en su recorrido hacia dicho colector formando unas fibras, y- a collector located at a certain distance from the needle outlet, arranged and configured to receive the substance dispensed by the needle once solidified in its path towards said collector forming fibers, and
- unos medios de suministro de disolvente configurados y dispuestos para suministrar disolvente en estado gaseoso al entorno de salida de la punta de dicha aguja, incluyendo la zona de creation del cono de Taylor.- solvent supply means configured and arranged to supply solvent in the gaseous state to the outlet environment of the tip of said needle, including the creation zone of the Taylor cone.
A diferencia de los sistemas conocidos en el estado de la tecnica, en el propuesto por el primer aspecto de la invencion, de manera caracterlstica, los medios de suministro de disolvente comprenden un contenedor de disolvente en estado llquido dispuesto en las proximidades de la punta de la aguja, estando el contenedor y el disolvente contenido en el mismo configurados para realizar dicho suministro del disolvente en estado gaseoso mediante la evaporation de al menos parte del disolvente en estado llquido contenido en el contenedor.Unlike the systems known in the state of the art, in that proposed by the first aspect of the invention, characteristically, the solvent supply means comprise a solvent container in a liquid state disposed in the vicinity of the tip of the needle, the container and the solvent contained therein being configured to perform said solvent supply in the gaseous state by evaporation of at least part of the solvent in the liquid state contained in the container.
Segun un ejemplo de realization, el contenedor esta configurado y dispuesto para refrigerar a la aguja por el intercambio termico producido debido a la evaporacion del disolvente, con lo que se consigue as! retrasar aun mas la evaporacion del disolvente en el que se encuentra disuelta la substancia, y por tanto retrasar tambien la solidificacion prematura de la misma.According to an example of realization, the container is configured and arranged to cool the needle by the thermal exchange produced due to the evaporation of the solvent, which is thus achieved! further delay the evaporation of the solvent in which the substance is dissolved, and therefore also delay its premature solidification.
Otro efecto que provoca la mencionada refrigeration de la aguja es que se necesita menos cantidad de disolvente en estado gaseoso para saturar su enlomo de salida, por lo que el disolvente en estado llquido del contenedor se gastara mas despacio. Tal refrigeracion constituye un sistema pasivo, que no necesita de valvulas ni bombas para suministrar el vapor.Another effect caused by the aforementioned refrigeration of the needle is that less solvent is needed in the gaseous state to saturate its outlet, so that the solvent in the liquid state of the container will be spent more slowly. Such refrigeration constitutes a passive system, which does not need valves or pumps to supply the steam.
El sistema comprende un generador de alta tension dispuesto y configurado para aplicar una alta tension entre la aguja y el colector, los cuales son metalicos, que produzca la dispensacion por electrohilado de la substancia en solution desde la aguja hasta el colector de manera que solidifique en su recorrido formando las fibras, que se depositan en el colector.The system comprises a high voltage generator arranged and configured to apply a high tension between the needle and the collector, which are metallic, which produces the electro-spinning dispensing of the substance in solution from the needle to the collector so that it solidifies in its path forming the fibers, which are deposited in the collector.
Para un ejemplo de realizacion, el contenedor tiene forma anular, alojando al disolvente en estado llquido entre una pared anular interior y una pared anular exterior, y se encuentra dispuesto alrededor de una parte distal de la aguja que incluye a su punta, rodeandola con la pared cillndrica anular interior.For an exemplary embodiment, the container has an annular shape, housing the solvent in a liquid state between an inner annular wall and an outer annular wall, and is arranged around a distal part of the needle that includes its tip, surrounding it with the inner annular cylindrical wall.
Para otro ejemplo de realizacion, el contenedor de disolvente en estado llquido se encuentra dispuesto adyacente a una parte distal de la aguja que incluye a su punta, con una abertura de salida para el disolvente evaporado encarada hacia la zona de creacion del cono de Taylor.For another exemplary embodiment, the solvent container in the liquid state is disposed adjacent to a distal part of the needle that includes its tip, with an outlet opening for the evaporated solvent facing the creation zone of the Taylor cone.
Segun un ejemplo de realizacion, la aguja esta dispuesta apuntando hacia arriba.According to an example of embodiment, the needle is arranged pointing upwards.
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Para una variante de dicho ejemplo de realization, la aguja esta dispuesta de manera que su eje longitudinal transcurre en vertical o sustancialmente en vertical.For a variant of said embodiment example, the needle is arranged so that its longitudinal axis runs vertically or substantially vertically.
Esta disposition vertical, o sustancialmente vertical, tiene el efecto adicional de que, en el caso de que se llegase a formar el deposito de pollmero parcialmente solidificado en la punta de la aguja (por ejemplo porque se agotase el disolvente en estado llquido del contenedor), este no caerla sobre las fibras ya depositadas en el colector ubicado por encima de la aguja, sino hacia abajo, por lo que no perjudicarla la homogeneidad, y en definitiva la calidad, del producto de fibras finalmente obtenido.This vertical, or substantially vertical, disposition has the additional effect that, in the event that the partially solidified polymer deposit at the tip of the needle is formed (for example, because the solvent is exhausted in the liquid state of the container) , this does not fall on the fibers already deposited in the collector located above the needle, but down, so that the homogeneity, and ultimately the quality, of the fiber product finally obtained is not impaired.
Con esta disposition vertical tampoco caerlan sobre el colector gotas de disolucion (comun en fases de inicio y final de electrohilado o debido a un caudal de disolucion excesivo).With this vertical arrangement, drops of dissolution will not fall on the collector either (common in the start and end phases of electro-spinning or due to an excessive dissolution rate).
La refrigeration de la aguja arriba mencionada tambien refrigerara a parte el entorno de la misma, por lo que para la disposicion vertical, o sustancialmente vertical, descrita, el disolvente evaporado que se encuentre en dicho entorno refrigerado puede condensarse y volver a caer dentro del contenedor.The refrigeration of the aforementioned needle will also partially refrigerate the environment thereof, so that for the vertical, or substantially vertical, described arrangement, the evaporated solvent found in said refrigerated environment can condense and fall back into the container. .
Cuando la aguja esta dispuesta apuntando hacia arriba, segun una realizacion el contenedor anular esta dispuesto en relation a la aguja de manera que el nivel del disolvente en estado llquido queda por debajo de la punta de la aguja, teniendo el contenedor una abertura de salida para el disolvente evaporado encarada hacia arriba.When the needle is arranged pointing upwards, according to one embodiment the annular container is arranged in relation to the needle so that the level of the solvent in the liquid state is below the tip of the needle, the container having an outlet opening for evaporated solvent facing up.
Para otro ejemplo de realization, la aguja esta dispuesta apuntando hacia abajo, y el contenedor anular esta dispuesto en relation a la aguja de manera que el nivel del disolvente en estado llquido queda por encima de la punta de la aguja, teniendo el contenedor una abertura de salida para el disolvente evaporado encarada hacia abajo.For another example of realization, the needle is arranged pointing downwards, and the annular container is arranged in relation to the needle so that the level of the liquid solvent is above the tip of the needle, the container having an opening outlet for evaporated solvent facing down.
Segun otro ejemplo de realization mas, la aguja esta dispuesta de manera que su eje longitudinal transcurre en horizontal o sustancialmente en horizontal, quedando dispuesto el contenedor de disolvente en estado llquido por debajo de la aguja con su abertura de salida encarada hacia la zona de creation del cono de Taylor.According to another example of further embodiment, the needle is arranged so that its longitudinal axis runs horizontally or substantially horizontally, the solvent container being arranged in a liquid state below the needle with its outlet opening facing the creation zone of Taylor's cone.
Todos los anteriores ejemplos de realization relativos a las distintas orientaciones de la aguja son, en general, alternativos, aunque estos son complementarios si se incorporan en un sistema de electrohilado que incluya mas de una aguja de electrohilado con diferentes orientaciones, sistema el cual queda cubierto por la presente invencion, para un ejemplo de realization.All the previous examples of realization related to the different orientations of the needle are, in general, alternative, although these are complementary if they are incorporated in an electro-spinning system that includes more than one electro-spun needle with different orientations, which system is covered by the present invention, for an example of realization.
El sistema propuesto por el primer aspecto de la invention comprende, segun un ejemplo de realization, unos medios de control del proceso de evaporation del disolvente llquido del contenedor, los cuales, para una variante, comprenden una fuente de alta tension conectada al contenedor para aplicarle una tension independiente al contenedor con el fin de modificar el campo electrostatico en las proximidades de la aguja.The system proposed by the first aspect of the invention comprises, according to an example of realization, control means of the evaporation process of the liquid solvent from the container, which, for a variant, comprise a high voltage source connected to the container for application. an independent tension to the container in order to modify the electrostatic field in the vicinity of the needle.
De acuerdo a otro ejemplo de realization mas, el sistema del primer aspecto de la invention comprende un dispositivo de control de la presion de inyeccion de la substancia en solucion a la aguja, que permite controlar la regularidad de la inyeccion de disolucion (que afecta a la regularidad de las nanofibras producidas) y detectar obstrucciones en elAccording to another embodiment, the system of the first aspect of the invention comprises a device for controlling the injection pressure of the substance in solution to the needle, which allows to control the regularity of the solution injection (which affects the regularity of the nanofibers produced) and detect obstructions in the
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tubo capilar de salida (como las que puede generar el deposito solido que la presente invention pretende evitar).capillary outlet tube (such as those generated by the solid deposit that the present invention intends to avoid).
La presente invencion tambien concierne, de acuerdo con un segundo aspecto, a un metodo para producir fibras por electrohilado, que comprende:The present invention also concerns, according to a second aspect, a method of producing fibers by electrowinning, which comprises:
a) dispensar, por electrohilado, una substancia en solution, por la punta de un tubo capilar o aguja, hacia un colector, de manera que la substancia solidifique en su recorrido hacia el colector y forme unas fibras; ya) dispensing, by electro-spinning, a substance in solution, through the tip of a capillary tube or needle, towards a collector, so that the substance solidifies on its way to the collector and forms fibers; Y
b) generar, en la zona de creation del cono de Taylor, una atmosfera saturada de disolvente que retrase la evaporacion del disolvente incluido en dicha substancia en solucion, con el fin de evitar la solidificacion prematura de la substancia en solucion, mediante el suministro de disolvente en estado gaseoso al entorno de salida de la punta de dicha aguja, incluyendo la zona de creacion del cono de Taylor.b) generate, in the zone of creation of the Taylor cone, a saturated atmosphere of solvent that delays the evaporation of the solvent included in said substance in solution, in order to avoid premature solidification of the substance in solution, by supplying solvent in a gaseous state to the exit environment of the tip of said needle, including the creation zone of the Taylor cone.
El metodo propuesto por el segundo aspecto de la invencion comprende, a diferencia de los metodos conocidos, y de manera caracterlstica, realizar dicho suministro de disolvente en estado gaseoso de la etapa b) mediante la evaporacion localizada, en las proximidades de la zona de creacion del cono de Taylor, de un disolvente en estado llquido.The method proposed by the second aspect of the invention comprises, unlike known methods, and characteristically, making said solvent supply in the gaseous state of step b) by means of localized evaporation, in the vicinity of the creation zone of the Taylor cone, of a solvent in a liquid state.
Segun un ejemplo de realization preferido, el metodo propuesto por el segundo aspecto de la invencion comprende realizar la etapa b) mediante la disposition y utilization de un contenedor de disolvente en estado llquido en las proximidades de la punta de la aguja, consistiendo la evaporation localizada en la evaporation de como mlnimo parte del disolvente en estado llquido contenido en el contenedor.According to an example of preferred embodiment, the method proposed by the second aspect of the invention comprises carrying out step b) by means of the disposition and utilization of a solvent container in a liquid state in the vicinity of the needle tip, consisting of localized evaporation in the evaporation of at least a part of the solvent in the liquid state contained in the container.
Para un ejemplo de realizacion, el metodo comprende llevar a cabo la refrigeration de la aguja mediante el intercambio termico producido por la evaporacion del disolvente del contenedor, por lo que se consigue retrasar aun mas la solidification prematura de la misma, as! como el resto de ventajas anteriormente indicadas en relation al sistema del primer aspecto.For an exemplary embodiment, the method comprises carrying out the refrigeration of the needle by means of the thermal exchange produced by the evaporation of the solvent from the container, whereby premature solidification of the same is further delayed, as well! as the other advantages indicated above in relation to the first aspect system.
Segun un ejemplo de realizacion, el metodo propuesto por el segundo aspecto de la invencion se lleva a cabo utilizando el sistema del primer aspecto.According to an embodiment example, the method proposed by the second aspect of the invention is carried out using the system of the first aspect.
Breve descripcion de los dibujosBrief description of the drawings
Las anteriores y otras ventajas y caracterlsticas se comprenderan mas plenamente a partir de la siguiente descripcion detallada de unos ejemplos de realizacion con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a titulo ilustrativo y no limitativo, en los que:The foregoing and other advantages and characteristics will be more fully understood from the following detailed description of some examples of embodiment with reference to the attached drawings, which should be taken by way of illustration and not limitation, in which:
la Fig. 1 ilustra al sistema propuesto por el primer aspecto de la invencion para un ejemplo de realizacion para el que la aguja de electrohilado esta dispuesta en vertical, apuntando hacia arriba, y el contenedor se encuentra dispuesto alrededor de la misma, incluyendose un detalle ampliado del contenedor y de la punta de la aguja;Fig. 1 illustrates the system proposed by the first aspect of the invention for an exemplary embodiment for which the electro-spun needle is arranged vertically, pointing upwards, and the container is arranged around it, including a detail enlarged container and needle tip;
la Fig. 2 muestra a los mismos elementos de la Fig. 1 y a un elemento adicional, constituido por una fuente de tension conectada al contenedor para aplicarle una tensionFig. 2 shows the same elements of Fig. 1 and an additional element, consisting of a voltage source connected to the container to apply a tension
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independiente al contenedor con el fin de modificar el campo electrostatico en las proximidades de la aguja, para otro ejemplo de realization;independent of the container in order to modify the electrostatic field in the vicinity of the needle, for another example of realization;
la Fig. 3 ilustra al sistema propuesto por el primer aspecto de la invention para un ejemplo de realizacion para el que la aguja de electrohilado esta dispuesta en vertical, apuntando hacia abajo, y el contenedor se encuentra dispuesto alrededor de la misma, incluyendose tambien un detalle ampliado del contenedor y de la punta de la aguja; yFig. 3 illustrates the system proposed by the first aspect of the invention for an exemplary embodiment for which the electro-spun needle is arranged vertically, pointing down, and the container is arranged around it, also including a enlarged detail of the container and needle tip; Y
la Fig. 4 ilustra al sistema propuesto por el primer aspecto de la invencion para un ejemplo de realizacion para el que la aguja de electrohilado esta dispuesta en horizontal y el contender se encuentra dispuesto por debajo de la misma, incluyendose esta figura tambien un detalle ampliado del contenedor y de la punta de la aguja.Fig. 4 illustrates the system proposed by the first aspect of the invention for an exemplary embodiment for which the electro-spun needle is arranged horizontally and the container is arranged below it, this figure also including an enlarged detail of the container and the tip of the needle.
Description detallada de unos ejemplos de realizacionDetailed description of some examples of realization
En las Figuras adjuntas se ilustra al sistema propuesto por el primer aspecto de la invencion, para diferentes ejemplos de realizacion, el cual comprende:The attached Figures illustrate the system proposed by the first aspect of the invention, for different embodiments, which comprises:
- unos medios de dispensation que incluyen un dispensador J, que incluye un dosificador D, para dispensar una substancia en solution P, o disolucion de pollmero, un tubo capilar o aguja 1 por la punta de la cual dispensar, por electrohilado, la substancia en solucion P,- dispensing means including a dispenser J, which includes a dispenser D, to dispense a substance in solution P, or polymer solution, a capillary tube or needle 1 through the tip from which to dispense, by electro-spinning, the substance into solution P,
- un colector 3, ubicado a una cierta distancia de la salida de la aguja 1, dispuesto y configurado para recibir la substancia dispensada por la aguja 1 una vez solidificada en su recorrido hacia dicho colector 3 formando unas fibras Pt, que se depositan en el colector 3;- a collector 3, located at a certain distance from the exit of the needle 1, arranged and configured to receive the substance dispensed by the needle 1 once solidified in its path towards said collector 3 forming Pt fibers, which are deposited in the collector 3;
- un generador de alta tension F dispuesto y configurado para aplicar una alta tension entre la aguja 1 y el colector 3, los cuales son metalicos, que produzca la dispensacion por electrohilado de la substancia en solucion P desde la aguja 1 hasta el colector 3 de manera que solidifique en su recorrido formando las fibras Pt; y- a high voltage generator F arranged and configured to apply a high tension between the needle 1 and the manifold 3, which are metallic, which produces the electro-spinning dispensing of the substance in solution P from the needle 1 to the manifold 3 of so that it solidifies in its path forming the Pt fibers; Y
- unos medios de suministro de disolvente configurados y dispuestos para suministrar disolvente en estado gaseoso Gs al entorno de salida de la punta de la aguja 1, especialmente a la zona de creation del cono de Taylor Ct, que comprenden un contenedor 2 de disolvente en estado llquido Ls dispuesto en las proximidades de la punta de la aguja 1.- solvent supply means configured and arranged to deliver solvent in gaseous state Gs to the outlet environment of the needle tip 1, especially to the creation zone of the Taylor Ct cone, comprising a solvent container 2 in the state Liquid Ls arranged in the vicinity of the needle tip 1.
En particular, en la Fig. 1 se ilustra al sistema propuesto por el primer aspecto de la invencion para un ejemplo de realizacion preferido para el que la aguja de electrohilado 1 esta dispuesta en vertical, apuntando hacia arriba, y el contenedor 2 tiene una forma anular, alojando al disolvente en estado llquido Ls entre una pared cillndrica anular interior 2i y una pared anular exterior 2e, y se encuentra dispuesto alrededor de una parte distal de la aguja 1 que incluye a su punta, rodeandola con la pared cillndrica anular interior 2i.In particular, in Fig. 1 the system proposed by the first aspect of the invention is illustrated for a preferred embodiment example for which the electrowinning needle 1 is arranged vertically, pointing upwards, and the container 2 has a shape annular, housing the solvent in liquid state Ls between an inner annular cylindrical wall 2i and an outer annular wall 2e, and is disposed around a distal part of the needle 1 that includes its tip, surrounding it with the inner annular cylindrical wall 2i .
Tal y como se aprecia en dicha Fig. 1, el contenedor anular 2 esta dispuesto en relacion a la aguja 1 de manera que el nivel del disolvente en estado llquido Ls queda por debajo de la punta de la aguja 1, e incluye una abertura de salida A encarada hacia arriba para la salida del disolvente evaporado Gs en direction a la zona de creacion del cono de TaylorAs can be seen in said Fig. 1, the annular container 2 is arranged in relation to the needle 1 so that the level of the solvent in the liquid state Ls is below the tip of the needle 1, and includes an opening of outlet A facing up for the evaporated solvent outlet Gs in the direction of the Taylor cone creation zone
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Ct, mejorandose el direccionamiento de Gs hacia Ct gracias a las paredes superiores inclinadas 2a del contenedor 2 que delimitan la abertura A.Ct, improving the direction of Gs towards Ct thanks to the inclined upper walls 2a of the container 2 that delimit the opening A.
Al estar en contacto la pared interior 2i del contenedor 2 con la parte distal de la aguja 1, o muy proximas entre si, esta es refrigerada al enfriarse el contenedor 2 por el intercambio termico producido debido a la evaporation del disolvente llquido Ls, lo cual tiene los beneficios ya indicados en un apartado anterior de retrasar aun mas la evaporacion del disolvente en el que se encuentra disuelta la substancia P, gastar mas despacio el disolvente Ls, as! como, en este caso, volver a recoger el disolvente Gs que se condense por la disminucion de la temperatura y caiga a traves de la abertura A.When the inner wall 2i of the container 2 is in contact with the distal part of the needle 1, or very close to each other, it is cooled by cooling the container 2 by the thermal exchange produced due to the evaporation of the liquid solvent Ls, which It has the benefits already indicated in a previous section to further delay the evaporation of the solvent in which the substance P is dissolved, spend more slowly the solvent Ls, as! as, in this case, re-collect the solvent Gs that condenses due to the decrease in temperature and falls through the opening A.
Para los ejemplos de realization de las Figuras 1, 3 y 4 la evaporacion del disolvente Ls se produce de manera pasiva.For the examples of realization of Figures 1, 3 and 4 the evaporation of the solvent Ls occurs passively.
Para otros ejemplos de realizacion, el sistema propuesto por la presente invention, comprende una fuente de tension V conectada al contenedor 2 para aplicarle una tension independiente con el fin de modificar el campo electrostatico en las proximidades de la aguja 1, tal y como se ilustra en la Fig. 2 con relation a la disposition ilustrada en la Fig. 1, aplicandose de igual forma a cualquiera de las disposiciones ilustradas en las figuras 3 y 4.For other embodiments, the system proposed by the present invention comprises a voltage source V connected to the container 2 to apply an independent tension in order to modify the electrostatic field in the vicinity of the needle 1, as illustrated in Fig. 2 in relation to the arrangement illustrated in Fig. 1, being applied equally to any of the arrangements illustrated in Figures 3 and 4.
En el ejemplo de realizacion de la Fig. 3, la aguja 1 esta dispuesta apuntando hacia abajo, el contenedor es anular 2, tiene una abertura de salida A para el disolvente evaporado Gs encarada hacia abajo y que en este caso esta definida por la propia pared anular interior 2i, y el contenedor 2 esta dispuesto en relacion a la aguja 1 de manera que el nivel del disolvente en estado llquido Ls queda por encima de la punta de la aguja 1, es decir que la aguja 1 no sobresale por la abertura A.In the example of embodiment of Fig. 3, the needle 1 is arranged pointing downwards, the container is annular 2, has an outlet opening A for the evaporated solvent Gs facing downwards and which in this case is defined by the own inner annular wall 2i, and the container 2 is arranged in relation to the needle 1 so that the level of the solvent in liquid state Ls is above the tip of the needle 1, that is to say that the needle 1 does not protrude through the opening TO.
En este caso, la pared superior del contenedor 2 esta cerrada, por lo que el disolvente en estado gaseoso Gs se acumula alrededor de la punta de la aguja 1, ocupando tambien el espacio que incluye la zona del cono de Taylor Ct.In this case, the upper wall of the container 2 is closed, whereby the solvent in the gaseous state Gs accumulates around the tip of the needle 1, also occupying the space that includes the area of the Taylor Ct cone.
Finalmente, para el ejemplo de realizacion de la Fig. 4, la aguja 1 esta dispuesta en horizontal, y el contenedor 2 de disolvente en estado llquido Ls esta dispuesto por debajo de la aguja 1, adyacente a una pared distal de la misma, tiene una estructura igual o similar al de la Fig. 1, con su abertura de salida A encarada hacia la zona de creation del cono de Taylor Ct, dirigiendose el disolvente en estado gaseoso Gs hacia la zona de creacion del cono de Taylor Ct al salir por la abertura A.Finally, for the exemplary embodiment of Fig. 4, the needle 1 is arranged horizontally, and the solvent container 2 in liquid state Ls is disposed below the needle 1, adjacent to a distal wall thereof, has a structure equal to or similar to that of Fig. 1, with its outlet opening A facing the creation zone of the Taylor Ct cone, the solvent in the gaseous state Gs being directed towards the creation zone of the Taylor Ct cone when exiting through the opening A.
Debe indicarse que las Figuras adjuntas son esquematicas, no habiendose incluido en ellas algunos elementos auxiliares y/o de tipo convencional, tales como unos soportes adecuados para los contenedores 2, cuando estos sean necesarios ya que para el ejemplo de realizacion de la Fig. 1 el contenedor 2 puede ir directamente encajado en la aguja 1 sin la necesidad de un soporte para el mismo.It should be noted that the attached Figures are schematic, not having included some auxiliary and / or conventional elements, such as suitable supports for the containers 2, when these are necessary since for the embodiment example of Fig. 1 the container 2 can be directly embedded in the needle 1 without the need for a support for it.
Un experto en la materia podrla introducir cambios y modificaciones en los ejemplos de realizacion descritos sin salirse del alcance de la invencion segun esta definido en las reivindicaciones adjuntas.A person skilled in the art could make changes and modifications in the described embodiments described without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.
Claims (18)
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| ES201300654A ES2534491B1 (en) | 2013-07-11 | 2013-07-11 | System and method for producing electro-spun fibers |
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