TWI422718B - 具大量生產效果的靜電紡絲裝置 - Google Patents

Description

具大量生產效果的靜電紡絲裝置

本發明是一種紡絲裝置，尤其是一種靜電紡絲裝置。

靜電紡絲是一種利用施加高電位差於呈熔融或溶液狀態的高分子，使高分子受遠端具有不同電位的一收集器之吸引而抽絲產生高分子纖維於該收集器上。靜電紡絲(紡織)所生產的纖維之直徑可達奈米等級，因此靜電紡絲纖維之成品具備高孔洞性、高表面積、高透濕性，高活性(纖維表面存在許多的化學官能基)等優點，因此非常適合用於生醫產品或傳統製造業，諸如抗菌口罩或人造纖維組織等。

目前比較常見的靜電紡絲(electron-spinning)係以溶劑型之靜電紡絲為主，其通常將高分子溶液填裝於一針筒內緩慢擠出，其中該針筒與一收集板分別接高靜電壓與接地，使針筒與收集板之間存在一高靜電壓差，使高分子液體受到靜電吸引而抽絲至該收集板。然而，目前的靜電紡絲均是利用針筒作為高分子溶液載體，其限制了靜電紡絲之生產速度，無法快速與大量的生產。

為了解決既有靜電紡絲結構配置限制生產效率而無法快速且大量生產的技術問題，本發明係利用新穎的結構配置，使靜電紡絲過程可以同時、隨機產生多個靜電紡絲源，藉以達到快速且大量生產靜電紡絲的目的。

配合解決前述的技術問題及達成發明目的，本發明提供一種具大量生產效果的靜電紡絲裝置，其包含一高分子液體輸出模組以及與該高分子液體輸出模組維持一高靜電壓差之一收集模組，其中：該高分子液體輸出模組包含一轉盤以及一高分子液體注入單元；該轉盤為可以對一軸心轉動的盤體；該高分子液體注入單元為將一高分子液體導引至該轉盤之對應位置，並將高分子液體滴至該轉盤之表面之注入單元；及該收集模組外型與該轉盤之外緣對應並等距間隔設於該轉盤外緣之外部。

其中，該轉盤為圓形盤體，該收集模組為一弧形環。

其中，該轉盤電性連接一高電壓靜電產生器藉以供給轉盤一相對高壓，該收集模組則接地而維持該高靜電壓差。

其中，該高分子液體注入單元包含一填充槽及一具有定量滴定功能的噴嘴，該填充槽與該噴嘴形成連通，該噴嘴的位置與轉盤位置對應。

藉此，本發明具備如下優點：

1.轉盤上的高分子液體有機會產生複數個靜電紡絲源，因此可以快速及大量的進行靜電紡絲。

2.藉由控制轉速、滴定速率高靜電壓差則可以達到有效、高產量的靜電紡絲效果。

請參考圖1~2，其為本發明具大量生產效果的靜電紡絲裝置的較佳實施例，其包含一高分子液體輸出模組10以及與該高分子液體輸出模組10維持一高靜電壓差之一收集模組20。

該高分子液體輸出模組10包含一轉盤12以及一高分子液體注入單元14；該轉盤12為可以對一軸心轉動的盤體，其截面可以為任意外型，諸如多邊形或圓形，本實施例之該轉盤12為圓形盤體。

該高分子液體注入單元14為可將一高分子液體導引至該轉盤12之對應位置，並將高分子液體滴至該轉盤12之表面。本實施例之該高分子液體注入單元14的一自由端具有定量滴定功能的噴嘴，其將高分子液體滴至該轉盤12之中心位置，由於該轉盤12持續轉動，因此所滴入的該高分子液體漸漸的流向該轉盤12之邊緣處。在實用面方面，該高分子液體注入單元14可以包含一填充槽係用於連續填充高分子液體，且該填充槽與該噴嘴形成連通，使所填充之高分子液體可以持續輸往該噴嘴而滴在該轉盤12上。另外，配合不同的高分子特性(如黏度)，可以使用不同的手段將高分子液體滴在該轉盤12上，例如，若所欲製作紡絲之高分子液體之黏度很高，可以配合使用具備加熱功能或推進擠出機構的該高分子液體注入單元14讓高分子液體順利滴於該轉盤12表面。

該收集模組20配合該轉盤12之外緣之造型間隔設於該轉盤12之外緣處，本實施例之該收集模組20為一弧形環係等距間隔設於該轉盤12之外緣處。為了讓該收集模組20與該轉盤12之間能維持該高靜電壓差，本實施例之該轉盤12電性連接一高電壓靜電產生器40藉以供給轉盤12一相對高壓，相應地，該收集模組20則電性連接一接地50而可維持該高靜電壓差。因此，當高分子液體滴在該轉盤12表面後，除了溶解高分子材料之溶劑持續揮發之外，高分子液體也會持續流動至該轉盤12之邊緣，而至邊緣之高分子液體因為受到該高電壓差之作用，產生一靜電紡絲S而噴塗於該收集模組20。如果欲收集該靜電紡絲S，可於該收集模組20與該轉盤12位置相對之一內環面表面鋪設一基材60，如此，該靜電紡絲S即可順利塗附於該基材60之內環面，達到可收集靜電紡絲S收目的，如圖3所示。

由於本實施例之該轉盤12為盤狀且持續轉動，且該轉盤12包含有高分子液體的邊緣係成連續而非單一點，且該轉盤12之邊緣與該收集模組20之內環面相對，因此，該轉盤12邊緣之每一點均有可能形成紡絲產生點，因此可以大量的增加靜電紡絲S之生產效率，有別於習用既有之單點對收集面無法快速量產靜電紡絲的技術問題。而且，由於該收集模組20之外形為圓弧狀而使其與該轉盤12之間的高靜電壓差之電場分佈相對對稱，因此可以有效提升靜電紡絲S塗附於該基材60之均勻性。

本實施例產生靜電紡絲S之生成效果與品質，不僅與前述的各種因素有關之外，也與該轉盤12轉速、高靜電壓差、高分子液體滴於該轉盤12之滴定速率及該收集模組20之長度有直接或間接之關係。如果以相同黏度的高分子液體為例說明，該轉盤12之轉速及滴定速度過慢則使該靜電紡絲S之生產斷斷續續，反之，轉速太快之轉盤12可能會讓高分子液體來不及產生靜電紡絲S而直接噴灑於該收集模組12之內環面，因此，藉由控制得宜的轉速、滴定速率高靜電壓差則可以達到有效、高產量的靜電紡絲效果。

10．．．高分子液體輸出模組

12．．．轉盤

14．．．高分子液體注入單元

20．．．收集模組

40．．．高電壓靜電產生器

50．．．接地

60．．．基材

S．．．靜電紡絲

圖1為本發明較佳實施例之上視示意圖。

圖2為本發明較佳實施例之局部剖面前視示意圖。

圖3為本發明較佳實施例之局部放大剖面示意圖。

10．．．高分子液體輸出模組

12．．．轉盤

14．．．高分子液體注入單元

20．．．收集模組

40．．．高電壓靜電產生器

50．．．接地

Claims (4)

1. 一種具大量生產效果的靜電紡絲裝置，其包含一高分子液體輸出模組以及與該高分子液體輸出模組維持一高靜電壓差之一收集模組，其中：該高分子液體輸出模組包含一轉盤以及一高分子液體注入單元；該轉盤為可以對一軸心轉動的盤體；該高分子液體注入單元為將一高分子液體導引至該轉盤之對應位置，並將高分子液體滴至該轉盤之表面之注入單元；及該收集模組間隔設於該轉盤外緣之外部。
2. 如申請專利範圍第1項所述的具大量生產效果的靜電紡絲裝置，該轉盤為圓形盤體，該收集模組外型與該轉盤之外緣對應並等距間隔設於該轉盤外緣之外部。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的具大量生產效果的靜電紡絲裝置，該轉盤電性連接一高電壓靜電產生器藉以供給該轉盤一相對高壓，該收集模組則接地而維持該高靜電壓差。
4. 如申請專利範圍第3項所述的具大量生產效果的靜電紡絲裝置，該高分子液體注入單元包含一填充槽及一具有定量滴定功能的噴嘴，該填充槽與該噴嘴形成連通，該噴嘴的位置與轉盤位置對應。