專利名稱：由聚合物溶液或熔化物生成納米顆粒層或納米纖維層的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在高強(qiáng)度靜電場中由聚合物溶液或熔化物生成納米顆粒層或 納米纖維層的方法，在此期間，生成的納米顆粒或生成的納米纖維沉積到通 過有源電極定位于其中的有源腔的襯底材料上。
本發(fā)明還涉及從聚合物溶液或熔化物中生成納米顆粒層或納米纖維層的 設(shè)備，該設(shè)備包括有源腔，有源腔中定位有彼此相對的與高壓源相連的有源 電極，以及耦合了用于啟動(dòng)襯底材料向前運(yùn)動(dòng)的裝置的襯底材料。
背景技術(shù)：
目前用于產(chǎn)生可用來從聚合物溶液和熔化物生成納米纖維的靜電場的集 電極，首先設(shè)計(jì)成簡單的金屬片、金屬板。這樣的電極符合靜電場產(chǎn)生的條
件，然而僅僅在于數(shù)量。對于通過比實(shí)驗(yàn)室規(guī)模大的靜電紡絲(electrostatic spinning )方法的納米纖維的生成過程，電場還符合具體的定性參數(shù)是基本的。 依據(jù)DE 10136255 Al,紡絲電極(spinning electrode )由在兩個(gè)相互平 行的循環(huán)帶之間平行布置的紡絲線(spinning wires )的系統(tǒng)形成，循環(huán)帶在 一個(gè)在另一個(gè)上布置的上部圓筒和下部圓筒之間導(dǎo)引。在下部的紡絲線延伸 入聚合物溶液的貯存器中。與從貯存器攜帶出聚合物溶液的紡絲電極的部分 相對，布置有由金屬箔或絲網(wǎng)的導(dǎo)電循環(huán)帶形成的集電極。與紡絲電極相鄰 的集電極表面要比紡絲電極的相應(yīng)表面大。紡絲電極和集電極連接到高壓源 的相反極，使得它們之間感應(yīng)了靜電場，其用于在紡絲線上攜帶出的進(jìn)入到 電場的聚合物溶液的紡絲。襯底織物(substrate fabric )上沉積生成的纖維， 襯底織物在集電極表面上導(dǎo)引。這個(gè)設(shè)備中，電場在紡絲電極的單獨(dú)的紡絲 線和集電極的表面之間感應(yīng)，而紡絲線在乂人聚合物溶液的貝i存器向上的方向 上運(yùn)動(dòng)，以及每個(gè)紡絲線的電場與其一起運(yùn)動(dòng)。這種情況下，其缺點(diǎn)是由于 所有紡絲線有著相同的極性和電壓，尤其是單獨(dú)紡絲線的電場的相互影響。 在形成了集電極的導(dǎo)電帶或者箔的邊緣，形成所謂的三相點(diǎn)，產(chǎn)生電暈，且 因此，產(chǎn)生了紡絲電極和集電極之間的電場均勻性缺陷，電場中形成纖維的
4缺陷和纖維輸送至位于整個(gè)集電極表面的襯底材料的不均衡。
DE10136255A1的權(quán)利要求8和第16段進(jìn)一步揭示了使用兩個(gè)紡絲電 極的可能性,如上所述， 一個(gè)相對另一個(gè)布置，且在紡絲電極之間，在集電 極的位置定位或?qū)б椢?。紡絲電極具有相反的極性，在紡絲電極上生成的 纖維從每一側(cè)沉積到攜帶有束蜂在纖維中的相反電荷的織物的一個(gè)表面。顯 然，在紡絲電極之間感應(yīng)用于靜電紡絲的電場且纖維由于其相反電荷凈皮彼此 吸引且沉積到織物的相反側(cè)。在該實(shí)施例中，感應(yīng)均勻靜電場是幾乎不可能 的，且依據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，上述設(shè)備根本不能工作或工作不規(guī)則，且工作時(shí)間非 常短。
EP1059106A1揭示了一種用于聚合物溶液靜電紡絲的設(shè)備，其紡絲電極 由噴嘴系統(tǒng)或圓盤系統(tǒng)形成，和集電極由接地的導(dǎo)電循環(huán)從動(dòng)帶形成。該實(shí) 施例的電場在紡絲電才及和位于相應(yīng)的紡絲電極相對的導(dǎo)電循環(huán)帶的一部分之 間感應(yīng)。該實(shí)施例的缺點(diǎn)與根據(jù)上述DE10136255A1的帶型集電極的缺點(diǎn)相 同。
專利CZ 294274揭示了一個(gè)圓柱形延長形狀的旋轉(zhuǎn)紡絲電極。圍繞該紡 絲電極圓周的一部分布置了由穿孔金屬片制成的半圓柱形狀的集電極，在集 電極的內(nèi)部圓周導(dǎo)引襯底材料，由于集電^l后面空間的負(fù)壓，襯底材料被壓 到集電極的內(nèi)表面。這種結(jié)構(gòu)從功能觀點(diǎn)上來看是復(fù)雜的，因?yàn)橐r底材料在 運(yùn)動(dòng)過程中很可能從集電極的內(nèi)表面被帶走，且由于此，在襯底材料的表面 上將產(chǎn)生不均勻沉積的纖維。同時(shí)，如果在使用相當(dāng)非導(dǎo)電村底或運(yùn)輸材料 的情況下，這樣的集電極顯示缺點(diǎn)。在圓柱形紡絲電極和半圓柱集電極之間 感應(yīng)的任何一個(gè)電場不具有均勻性，這是由于圓柱形紡絲電極的中間部分中 的電場的強(qiáng)度比邊緣的電場強(qiáng)度低，而集電極邊緣上且非?？赡苓€在用于通 過集電極的金屬片的空氣通路的孔的邊緣上所謂的三相點(diǎn)的存在進(jìn)一 步支持 了非均勻性。
其次，CZ294274揭示了一種板和桿形電極，其由于紡絲電極定位在襯底 材料后面，襯底材料未接觸到它們的表面。電場在圓柱形紡絲電極和形成集 電極的單獨(dú)的桿之間感應(yīng)。由此產(chǎn)生的電場是非均勻的，且遲早會(huì)不穩(wěn)定。 在該過程中和納米纖維層上，這尤其通過性能的不規(guī)則性的下降和升高本身 顯示。
為了克服這些缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了根據(jù)PV2006-477的集電極，該集電極包
5括一導(dǎo)電薄壁體的電極，其中有至少一個(gè)開口且在其周邊布置了邊緣，而電 極體的內(nèi)部空間定位了至少一個(gè)電極保持器，連接于至少一個(gè)豎固在紡絲腔
(spinning chamber)中的支架，而電極的保持器布置在開口邊緣的后面，且 是非導(dǎo)電的。
該集電極這樣的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于其不包含任何銳形狀或者高曲率形狀， 且三個(gè)不同電介質(zhì)固體環(huán)境相接觸的點(diǎn)(三相點(diǎn))隱藏在電極體的內(nèi)部，而 電極體內(nèi)部的電場強(qiáng)度為零。因此，結(jié)果是電極不產(chǎn)生電暈，由此，與其他 電元件一起共同感應(yīng)的電場僅受電極的幾何形狀影響。該事實(shí)顯著地有助于 更好地調(diào)整和控制電場。
根據(jù)背景技術(shù)的集電極的缺點(diǎn)首先是，在當(dāng)使用了非常非導(dǎo)電襯底材料 時(shí)的情況下，如靜電非改性疏水聚丙烯紡粘物和熔噴物，從聚合物溶液和熔 化物產(chǎn)生和沉積納米顆粒和納米纖維的有問題的方法。這些電極的相對材料 和生成復(fù)雜性也應(yīng)該提到的。
本發(fā)明的目的在于提出一種生成納米顆粒層或納米纖維層的方法，其能 夠克服背景技術(shù)中的缺點(diǎn)，以及因此可靠地有助于在啟動(dòng)和運(yùn)行從聚合物溶 液或熔化物生成納米顆粒或聚合物溶液或熔化物的紡絲的過程的區(qū)域在處理 電極上產(chǎn)生限定且穩(wěn)定的所需強(qiáng)度的靜電場。本發(fā)明尤其解決使用極端非導(dǎo) 電襯底材料的問題，因?yàn)樗軌蚴辜{米顆?；蚣{米纖維在靜電紡絲過程中沉 積在這樣的材料上。
本發(fā)明的目的還在于構(gòu)造一種用于生產(chǎn)這類產(chǎn)物的設(shè)備，該設(shè)備簡單， 且長期使用尤其可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的通過根據(jù)本發(fā)明的生成納米顆粒沉積物或?qū)踊蚣{米纖維層 的方法已經(jīng)達(dá)到了，其原理包括，在有源電極和襯底材料之間感應(yīng)用于生成、 傳輸和沉積納米顆?；蛏?、傳輸和沉積納米纖維的靜電場，在襯底材料運(yùn) 動(dòng)的方向上在有源電極前面和/或與有源電極相對以非接觸方式在村底材料 上施加了與有源電極極性相反的電荷，而通過在移動(dòng)的襯底材料上沉積納米 顆?；蚣{米纖維，施加在襯底材料上的電荷部分或者全部地;陂消^^。
該方法的優(yōu)點(diǎn)特別是在于使用甚至相當(dāng)非導(dǎo)電襯底或者運(yùn)輸材料的可能性。根據(jù)權(quán)利要求2,電荷是通過電暈發(fā)射器(corona emitter)施加在襯底材 料上。
與極性相反的啟動(dòng)電極相對定位的電暈發(fā)射器在其附近沿其整個(gè)長度并 在啟動(dòng)電極的方向上產(chǎn)生相應(yīng)帶電粒子流。因此，通過在這樣的電暈發(fā)射器 的附近，在電暈發(fā)射器和啟動(dòng)電極之間導(dǎo)引襯底材料，當(dāng)與電暈發(fā)射器保持 恒定距離時(shí)，均勻量的電荷沿其整個(gè)寬度沉積在襯底材料上，因此，確保襯 底材料和啟動(dòng)電極之間感應(yīng)均勻靜電場。如果電暈發(fā)射器與有源電極相反定 位，啟動(dòng)電極由有源電極來表示。由于均勻靜電場，在具有較高或較小程度 導(dǎo)電性的基于紡織品的襯底材料上沿寬度和長度方向上的納米顆粒沉積物或 層或納米纖維層的產(chǎn)生同樣是均勻的。
通過用于帶電荷的紡織材料的放電的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)元件，如果必要的話，則 可以移除可能殘存的電荷。
依據(jù)本發(fā)明生成納米顆粒沉積物或?qū)踊蚣{米纖維層的設(shè)備的原理包括， 有源腔中未接觸任何帶電荷和/或接地設(shè)備的襯底材料包含足夠在有源電極 與襯底材料之間感應(yīng)高強(qiáng)度靜電場的電荷量，且所述電荷的極性與有源電極 極性相反。
正如上述以其他文字已經(jīng)描述的，有利地，在村底材料上，在納米顆粒 或者納米材料碰撞后，通過帶電荷處理的材料，因此通過納米纖維或納米顆 粒帶來的電荷進(jìn)行襯底材料電荷的全部或部分補(bǔ)償。
根據(jù)權(quán)利要求5,其同時(shí)有利地是，如果有源腔內(nèi)在襯底材料后面與有 源電極相對定位了與有源電極極性相反的電暈發(fā)射器，同時(shí)襯底材料的軌跡 穿過電暈發(fā)射器的輻射場。
根據(jù)權(quán)利要求6,有利地是，如果與有源電極極性相反的電暈發(fā)射器在 襯底材料一側(cè)定位于有源腔的前面，而與電暈發(fā)射器相對在襯底材料的相對 側(cè)上定位有與有源電極極性相同的啟動(dòng)電極，且襯底材料的軌跡穿過電暈發(fā) 射器的輻射場。
同時(shí)，在襯底材料的方向上在有源腔前面定位電暈發(fā)射器的情況下，有 利地是，在有源電極和襯底材料之間感應(yīng)相對于靜電場相同或者相反取向的 靜電場。
有利地是，以與有源電極相反電荷對襯底材料的均勻充電，其結(jié)果有助 于均勻納米纖維層或者納米顆粒沉淀物的產(chǎn)生。有源腔的靜電場有利地在電暈發(fā)射器和在襯底材料相對側(cè)上的有源電 極，在此情況下，同時(shí)啟動(dòng)電極之間感應(yīng)，而襯底材料導(dǎo)引通過電暈發(fā)射器 的輻射場，即，位于其附近，但是并不接觸它。
優(yōu)點(diǎn)在于，這種變化結(jié)合了在襯底材料本身上沉積納米纖維層或納米顆 粒層的過程和為襯底材料充電的靜電場的功能。
其還有利地是，如果有源腔前面的靜電場由定位于襯底材料一側(cè)的電暈 發(fā)射器感應(yīng)，與d目對襯底材料的第二側(cè)上定位了不產(chǎn)生電暈的啟動(dòng)電極， 而襯底材料導(dǎo)引通過電暈發(fā)射器的輻射場，即，位于附近，但是并不接觸它。
電暈發(fā)射器必須 一直產(chǎn)生與有源電極極性相反的電荷，在其上從聚合物 溶液或熔化物啟動(dòng)生成納米顆粒或納米纖維。
在電暈發(fā)射器定位于進(jìn)入有源腔前面的情況下，依據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和/或技 術(shù)要求，電暈發(fā)射器可以相對于有源電極定位在與襯底材料相同或者相反側(cè)。 然而，啟動(dòng)電極必須總是與其相對。
有利地是，紡絲設(shè)備(spinning device )或者用來生成納米顆粒的設(shè)備的 結(jié)構(gòu)是可變的，并且由此導(dǎo)致其技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上最佳安排的可能性。
電暈發(fā)射器必須符合電暈發(fā)射器標(biāo)準(zhǔn)，即其必須包含高曲率的元件。有 利地，可以使用圓形直徑的非常細(xì)的延長單元，即絲或者線。
這樣的電暈發(fā)射器的價(jià)格低廉和技術(shù)簡單是其優(yōu)點(diǎn)。
還有利地是，電暈發(fā)射器垂直于襯底材料運(yùn)動(dòng)方向且平行有源電極的縱 軸線對稱安裝。
這樣的安排確保了襯底材料上電荷的均勻施加，其結(jié)果也是靜電場均勻， 和所施加的納米顆粒沉積物或?qū)泳鶆蚧虺练e的納米纖維層的均勻。


根據(jù)本發(fā)明的由聚合物溶液或熔化物生成納米顆粒層或納米纖維層設(shè)備 在附圖中示意性所示，其中圖l表示包括有源/紡絲電極和電暈發(fā)射器的可選 擇的有源/紡絲腔的基本實(shí)施例，圖2為包含多個(gè)電暈發(fā)射器的依據(jù)圖1的實(shí) 施例，圖3至圖6為包含同樣的有源/紡絲腔和對其預(yù)先布置的輔腔的實(shí)施例， 而依據(jù)圖3,電暈發(fā)射器在輔腔內(nèi)相對于有源/紡絲腔的電暈發(fā)射器定位在襯 底材料的同一側(cè)，根據(jù)圖4，電暈發(fā)射器在輔腔中定位于襯底材料的相對側(cè)， 圖5和圖6相應(yīng)于圖3和圖4，而在有源/紡絲腔中沒有定位有源/紡絲電極。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以后將用由聚合物溶液生成納米纖維層的設(shè)備的實(shí)施例為例 來描述，同時(shí)，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，高強(qiáng)度靜電場中 生成納米纖維或納米顆粒的任何設(shè)備的有源電極和集電極之間有相同情形的 靜電場的感應(yīng)和功能，因此，替代了相對于有源電極與之相對且在襯底材 料后面定位的集電極，所有這樣的設(shè)備能夠使用包含了與有源電極極性相 反的足夠電荷量的襯底材料。
圖1示意性表示聚合物溶液的靜電紡絲設(shè)備的截面，該設(shè)備包括紡絲
腔i,依據(jù)CZ294274生成的紡絲電極1定位于紡絲腔L內(nèi)。紡絲電極丄由 延長的圓柱體形成，該延長的圓柱體可旋轉(zhuǎn)地安裝在聚合物溶液^的l!i存
器1L中且其圓周的部分浸于聚合物溶液中。在距離紡絲電極1的適當(dāng)距離
處布置了導(dǎo)引襯底材料i的通道，該通道穿過紡絲腔l。相對于紡絲電極2 位于襯底材料i的后面對著紡絲電極l布置了電暈發(fā)射器4,在所示的實(shí) 施例中，電暈發(fā)射器￡由線或絲或者其他小直徑的圓柱體形成，并且與紡 絲電極1的旋轉(zhuǎn)軸線平行且沿著整個(gè)襯底材料i的寬度垂直于襯底材料2 的運(yùn)動(dòng)方向定4立。
紡絲電極l以一種公知的方式與高壓源的一極相連接，高壓源例如+20 至+80kv,高壓源的第二極連接電暈發(fā)射器4。電暈發(fā)射器fL也可以接地。 電暈發(fā)射器i安裝在距襯底材料i的適當(dāng)距離，而電暈發(fā)射器i與襯底材 料i的任何接觸都是絕對避免的。電暈發(fā)射器i的長度與紡絲電極的長度 相對應(yīng)。襯底材料1通過紡絲腔L用已知的方式來輸送，如通過沒有示出 的送進(jìn)輥和傳送輥來輸送。紡絲電極l可以通過任何其他已知的方式形成，
根據(jù)WO03/080905 Al的噴嘴電極形成。同樣的，電暈發(fā)射器可以通過任 何其它已知的電暈發(fā)射器，如帶尖的桿等形成。
在才乘作期間，在電暈發(fā)射器￡和紡絲電極2_之間感應(yīng)出電場，通過該 電場的作用，電暈發(fā)射器i;沿其整個(gè)長度在其附近產(chǎn)生輻射場，所謂的電 暈，由與紡絲電極1極性相反的相應(yīng)帶電粒子流形成，而這些粒子指向紡絲 電極1且撞擊襯底材料2。因?yàn)橐r底材料i在其通過紡絲腔1_時(shí)穿過電暈發(fā) 射器i的輻射場且沿整個(gè)寬度與其距離相同，所以在襯底材料i上沿其整個(gè)
9寬度沉積有與紡絲電極極性相反的均勻量的電荷。此電荷在村底材料表面上， 在村底材料i運(yùn)動(dòng)方向以及相反的方向上進(jìn)一步地分布。用來紡絲的靜電場 分別在紡絲電極i和襯底材料i的部分之間感應(yīng)，該部分包含足夠數(shù)量的電 荷用于感應(yīng)出高強(qiáng)度靜電場。
因此，襯底材料i和紡絲電極i之間感應(yīng)出了高強(qiáng)度均勻靜電場，該靜 電場確保沿其整個(gè)寬度在襯底材料上均勻施加納米纖維層，同時(shí)，確4呆所施 加的納米纖維層的長度均勻性。施加在襯底材料l上的電荷通過在移動(dòng)的
:為了增加所i成的納米j維"數(shù)量，;有利地:可以沿著紡絲區(qū)長度一個(gè) 接一個(gè)布置若干個(gè)紡絲電極^，同時(shí)與之相對地布置電暈發(fā)射器4。
為在襯底材料i上提供足夠量的電荷，根據(jù)圖2的實(shí)施例有利的是，該
實(shí)施例包含沿紡絲空間的長度方向 一個(gè)接一個(gè)定位的若干個(gè)電暈發(fā)射器4。
另外一種增加襯底材料i上電荷數(shù)量的方法如圖3和圖4所示，在襯底
材料1運(yùn)動(dòng)的方向上在紡絲腔1_前面，布置了輔腔！包含電暈發(fā)射器化和
位于襯底材料i相對側(cè)上與電暈發(fā)射器1L相對布置的啟動(dòng)電極^。襯底材料
在輔腔i中在電暈發(fā)射器化的附近被導(dǎo)引，因此它穿過了其輻射場。電暈發(fā) 射器化可以通過任何適合的電暈發(fā)射器形成，如上面所述實(shí)施例中的電暈發(fā) 射器。啟動(dòng)電極i通過任意長度足夠而沒有電暈的電極形成。
在才艮據(jù)圖3的實(shí)施例中，電暈發(fā)射器化在輔腔^中與紡絲腔1_中的電
暈發(fā)射器生定位在襯底材料1_同 一側(cè)，并其連接到與紡絲腔l中的電暈發(fā)射
器￡相同的電位，而啟動(dòng)電極￡與紡絲電極i定位在襯底材料i同 一側(cè)且其 連接到與紡絲電極2_相同的電位。輔腔i中的電暈發(fā)射器化的輻射場與紡絲 腔3_中的電暈發(fā)射器￡的輻射場有相同極性的電荷，因此，村底材料i上的 電荷數(shù)量增加了。
在才艮據(jù)圖4的實(shí)施例中，電暈發(fā)射器化在輔腔i中與紡絲電極2_定位 在襯底材料i同一側(cè)，啟動(dòng)電極i定位在襯底材料l的相對側(cè)。同時(shí)，輔腔 中的電暈發(fā)射器1L和與紡絲電極1極性相反的高壓源相連，啟動(dòng)電極i與紡 絲電極|_具有相同的極性。
在此操作期間，在輔腔i中的電暈發(fā)射器！L之間感應(yīng)出電場，通過其 作用，電暈發(fā)射器4L在其附近產(chǎn)生了由與紡絲電極1極性相反的相應(yīng)帶電粒 子流形成的輻射場，而這些粒子都被指向啟動(dòng)電極i并沖撞襯底材料^。襯底材料i進(jìn)入紡絲腔]_之前包括與紡絲電極l極性相反的大量電荷，同時(shí)帶 來來自紡絲腔1_中的電暈發(fā)射器￡的其他量電荷。
依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)變體，且基于根據(jù)圖3和圖4的上述實(shí)施例， 在圖5和圖6中表示。在這些實(shí)施例中，在紡絲腔L中未定位任何電暈發(fā)射 器或集電極。在紡織腔JL中，僅有紡絲電極1和襯底材料！電暈發(fā)射器^L 僅定位于輔腔5，其中還定位有對應(yīng)的啟動(dòng)電極f在才艮據(jù)圖5的實(shí)施例中， 輔腔^_中的電暈發(fā)射器H和啟動(dòng)電極[以與根據(jù)圖3的實(shí)施例的相同方式布 置。在根據(jù)圖6的實(shí)施例中，在輔腔丄中的電暈發(fā)射器化和啟動(dòng)電極￡以與 根據(jù)圖4的實(shí)施例的相同方式布置。同樣，它們的功能與根據(jù)圖3和圖4的 實(shí)施例相同。根據(jù)不同實(shí)施例的變體，襯底材料i進(jìn)入到紡絲腔l中，帶有 足夠在紡絲電極l和襯底材料i之間形成高強(qiáng)度靜電場且與紡絲電極2_相反 極性的電荷量。
如上已經(jīng)所述，可以以同樣的方式在高強(qiáng)度靜電場中配置任何一種用于 生成納米纖維或者納米顆粒的設(shè)備，而使用什么紡絲電極或者其他有源電極 并不重要，所述紡絲電極或有源電極用來輸送由聚合物溶液或聚合物熔化物 形成的紡絲材料。在下述中，因此，對于紡絲腔和用于生成納米顆粒的腔將 使用共同的名稱有源腔，對于紡絲電極和用于生成納米顆粒的電極將使用共 同的名稱有源電極，對于紡絲空間和用于生成納米顆粒的區(qū)域?qū)f吏用共同的 名稱有源區(qū)。
在沉積納米顆?；蛘呒{米纖維到襯底材料i上之后，大多數(shù)情況下有利
后，電荷^皮從有源電J到襯底材料l的納米纖Jl或者、納米顆粒所傳送":荷 所消耗。然而實(shí)際中，襯底材料i經(jīng)常由于沒有被消耗的多余電荷而保持帶 電，這在非導(dǎo)電襯底材料i的情況下意味著襯底材料i由于殘存的電荷而進(jìn) 一步保持帶電。
根據(jù)本發(fā)明，如果納米纖維或者納米顆粒沉積到非導(dǎo)電襯底材料i上， 例如，靜電非改性疏水聚丙烯紡粘物和熔噴物，有利地是乂人襯底材料i上帶 走多余的電荷。因此，有利地在有源腔后面布置了未表示的與離開有源腔的 村底材料i相接觸的接地電極。通過該接地電極將多余的電荷從襯底材料旦 帶走。
依據(jù)本發(fā)明由聚合物溶液或熔化物生成納米顆粒沉積物或?qū)踊蚣{米纖維層的方法和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是將其靜電施加到實(shí)際上非導(dǎo)電襯底材料i上的可能
性。借助相對不昂貴的電暈發(fā)射器4， 41，在襯底材料i上能夠?qū)崿F(xiàn)電荷均
勻分布，因此產(chǎn)生了均勻的納米纖維層或納米顆粒沉積物或?qū)?。靜電場布置 的變化佳—設(shè)備能夠才艮據(jù)半產(chǎn)品性質(zhì)和終端產(chǎn)品的要求來進(jìn)行最優(yōu)適應(yīng)。
附圖標(biāo)記 1紡絲腔 2紡絲電才及
21聚合物溶液貯存器 22聚合物溶液 3襯底材料
4紡絲腔中的電暈發(fā)射器 41輔腔中的電暈發(fā)射器 5輔腔 6啟動(dòng)電相—
權(quán)利要求
1.一種在高強(qiáng)度靜電場中由聚合物溶液或熔化物生成納米顆粒沉積物或?qū)踊蚣{米纖維層的方法，在此期間，生成的納米顆?；蛏傻募{米纖維沉積在通過有源電極(2)定位于其中的有源腔(1)的襯底材料(3)上，其特征在于，在該有源電極(2)和該襯底材料(3)之間，感應(yīng)出用于生成，傳輸和沉積納米顆?；蛏?，傳輸和沉積納米纖維的靜電場，在該襯底材料運(yùn)動(dòng)的方向上在該有源電極(2)前方和/或與該有源電極(2)相對以非接觸方式在該襯底材料上施加與該有源電極(2)極性相反的電荷，而通過在移動(dòng)襯底材料(3)上沉積納米顆粒或納米纖維，施加在該襯底材料(3)上的電荷被部分或者全部地消耗。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過電暈發(fā)射器(4)在該 襯底材料(3)上施加電荷。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特M于，在該襯底材料(3 )上 沉積該納米顆?；蚣{米纖維后，可能殘存的電荷至少部分從該襯底材料(3) 上移除。
4. 一種由聚合物溶液或熔化物生成納米顆粒沉積物或?qū)踊蚣{米纖維層 的設(shè)備，所述設(shè)備包括有源腔，在該有源腔中定位彼此相對的與高壓源相 連的有源電極，以及耦合了用于啟動(dòng)襯底材料向前運(yùn)動(dòng)的裝置的襯底材料， 其特征在于，定位于有源腔(l)中未接觸任何帶電荷和/或接地裝置的襯底 材料(3)包含足夠在該有源電極(2)與該襯底材料(3)之間感應(yīng)出高強(qiáng)度 靜電場的電荷量，所述電荷的極性與該有源電極(2)的極性相反。
5. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，在該有源腔(1 )內(nèi)在該襯 底材料(3)后面與該有源電極(2)相對，定位了與該有源電極(2)極性相 反的電暈發(fā)射器(4),而該襯底材料(3)的軌跡穿過該電暈發(fā)射器(4)的 場。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征在于，在該襯底材料(3 )的 運(yùn)動(dòng)方向上該有源腔(1)前面，在該襯底材料(3)的一側(cè)上定位了與該有 源電極(2)極性相反的電暈發(fā)射器(41 ),與該電暈發(fā)射器(41 )相對的在 襯底材料(3)相對側(cè)上定位了與有源電極(2)極性相同的啟動(dòng)電極(6)， 且襯底材料(3)的軌跡穿過電暈發(fā)射器(41)的輻射場。
7. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，該有源腔(l)前面的電暈發(fā)射器(41)同該有源電極(2)定位于襯底材料(3)的同一側(cè)。
8. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特^于，該有源腔(1)前面的電暈發(fā)射器(41)定位于不同于該有源電極(2)的襯底材料(3)的相反側(cè)。
9. 如權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該電暈發(fā)射器(4， 41)由至少一個(gè)圓形直徑的延長體形成。
10. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，該電暈發(fā)射器(4, 41)由線形成。
11. 如權(quán)利要求5至10中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該電暈發(fā)射器(4, 41 )垂直于該襯底材料(3)運(yùn)動(dòng)方向且平行有源電極(2)的縱軸線定位。
全文摘要
一種在高強(qiáng)度靜電場中由聚合物溶液或熔化物生成納米顆粒沉積物或?qū)踊蚣{米纖維層的方法，在此期間，生成的納米顆粒或生成的納米纖維沉積到穿過有源電極(2)定位于其中的有源腔(1)的襯底材料(3)上。在有源電極(2)與襯底材料(3)之間感應(yīng)用來生成、傳輸和沉積納米顆?；蛏伞鬏敽统练e納米纖維的靜電場，在其運(yùn)動(dòng)方向上在有源電極(2)前方和/或與有源電極相對，在襯底材料上施加了與有源電極(2)極性相反的電荷，而通過在移動(dòng)襯底材料(3)上沉積納米顆?；蚣{米纖維，施加在襯底材料(3)上的電荷部分或者全部地被消耗。在生成設(shè)備中具有一個(gè)相對另一個(gè)定位的與高壓源相連的有源電極(2)以及耦合了用于啟動(dòng)其向前運(yùn)動(dòng)的設(shè)備的襯底材料(3)。襯底材料(3)定位于有源腔(1)中而未接觸任何帶電荷和/或接地的設(shè)備但包含足夠感應(yīng)有源電極(2)與襯底材料(3)之間的高強(qiáng)度靜電場的量的電荷。
文檔編號(hào)B05D1/04GK101680116SQ200880004788
公開日2010年3月24日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
發(fā)明者戴維·佩特拉斯, 拉迪斯拉夫·馬雷斯, 米羅斯拉夫·馬力 申請人:愛勒馬可有限公司