CZ303380B6 - Process for producing materials exhibiting anisotropic properties and composed of nanofibers or microfibers and apparatus for making the same - Google Patents
Process for producing materials exhibiting anisotropic properties and composed of nanofibers or microfibers and apparatus for making the same Download PDFInfo
- Publication number
- CZ303380B6 CZ303380B6 CZ20110376A CZ2011376A CZ303380B6 CZ 303380 B6 CZ303380 B6 CZ 303380B6 CZ 20110376 A CZ20110376 A CZ 20110376A CZ 2011376 A CZ2011376 A CZ 2011376A CZ 303380 B6 CZ303380 B6 CZ 303380B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- collector
- electrodes
- fibers
- fiber
- layer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
- D01D5/0076—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the collecting device, e.g. drum, wheel, endless belt, plate or grid
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D7/00—Collecting the newly-spun products
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká způsobu výroby dvojrozměrných nebo trojrozměrných vlákenných materiálů z mikrovláken nebo nanovláken, u něhož se nejprve z roztoku průběžně vytahuje nanovlákno nebo mikrovlákno, které se pomocí elektrostatického pole přitáhne k otočné soustavě n elektrod, io Jednotlivé elektrody jsou přitom uspořádány v pravidelných vzájemných rozestupech a ve stejné vzdálenosti od osy otáčení soustavy elektrod a rovnoběžně s ní. Tato soustava elektrod se otáčí a tím se na ni navíjí nanovlákno nebo mikrovlákno. Po navinutí nanovlákna nebo mikrovlákna se odpojí elektrostatické pole a zastaví otáčení soustavy elektrod a vrstva mikrovláken nebo nanovláken vytvořená v poli mezi dvěma sousedními elektrodami se sejme. Vynález se rovněž týká zařízení pro výrobu dvojrozměrných nebo trojrozměrných vlákenných materiálů z mikrovláken nebo nanovláken. Toto zařízení obsahuje alespoň jednu zvlákňovací trysku, připojenou k prvnímu potenciálu a proti ní soustavu elektrod, uspořádaných v konstantním vzájemném odstupu a připojených ke druhému potenciálu. Dále obsahuje sběrač pro sběr mikrovláken nebo nanovláken usazených mezi dvojicemi sousedících elektrod.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a method for producing two-dimensional or three-dimensional fibrous materials from microfibers or nanofibres, in which a nanofibre or microfibre is continuously pulled out of solution first and pulled by electrostatic field to a rotating electrode array. at the same distance from and parallel to the axis of rotation of the electrode array. This set of electrodes is rotated and the nanofiber or microfiber is wound on it. After winding the nanofiber or microfiber, the electrostatic field is disconnected and the rotation of the electrode set is stopped and the layer of microfibres or nanofibres formed in the field between two adjacent electrodes is removed. The invention also relates to a device for producing two-dimensional or three-dimensional fibrous materials from microfibers or nanofibres. The apparatus comprises at least one spinnerette connected to the first potential and opposed to it by a plurality of electrodes arranged at a constant distance from each other and connected to the second potential. It further comprises a collector for collecting microfibres or nanofibres deposited between pairs of adjacent electrodes.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Výroba nano- nebo mikro- vláken se provádí metodou elektrostatického zvlákňování. V odborné literatuře je metoda uváděna pod názvem „Electrospinning“. U této metody dochází k formování taveniny nebo roztoku polymerů do vlákenných útvarů vlivem účinků vysokého elektrostatického pole. Síly tohoto pole nejprve způsobí vytrysknutí pramínků z kapky polymerního roztoku nebo taveniny a pak aktivují i jeho pohyb k protilehlé elektrodě, během pohybu dochází k tenčení, dloužení a tuhnutí polymeru, který ve formě tuhých vláken dopadá na protilehlou elektrodu, tzv.The production of nano- or micro-fibers is carried out by the electrospinning method. In the literature, the method is referred to as "Electrospinning". In this method, the melt or polymer solution is formed into fibrous formations due to the effects of a high electrostatic field. The forces of this field first cause the strands to spur out of the drop of polymer solution or melt and then activate its movement to the counter electrode. During the motion, the polymer, which in the form of stiff fibers strikes the counter electrode, so-called electrode.
kolektor. Celý tento pohyb vlákna mezi oběma elektrodami je velice komplikovaný a je veden po zcela náhodné trajektorii. Doslova chaotický pohyb letícího vlákna způsobí jeho náhodné ukládání na protilehlou elektrodu, kde se vytváří netkaný vlákenný materiál s vlákny o průměru od deseti nanometrů až po desítky mikrometrů. Tento způsob výroby je známý z patentu US 2048651.collector. All this movement of the fiber between the two electrodes is very complicated and follows a completely random trajectory. The virtually chaotic movement of the flying filament causes it to be accidentally deposited on the counter electrode, where a nonwoven fibrous material is formed with fibers having diameters ranging from ten nanometers to tens of micrometers. This production method is known from U.S. Pat. No. 2,048,651.
Nanovlákenné nebo mikrovlákenné materiály s velice jemnou vnitřní strukturou nacházejí četná uplatnění v mnoha oblastech moderní medicíny, ale také mikroelektroniky, optiky a energetiky. Mezi základní přednosti těchto materiálů patří jejich obrovský povrch vytvořený v poměrně velmi malém objemu; a také mají tyto materiály velmi malou velikost mezivlákenných prostorů (pórů). Materiál s jemnou vnitřní nanostrukturou nebo mikrostrukturou získává zcela nové vlastnosti, které se mohou výrazně lišit od vlastností objemového vzorku stejného materiálu. Navíc kontrolovanou výrobou lze tyto jedinečné vlastnosti řídit a přizpůsobovat je požadavkům konkrétních aplikací, budoucí aplikace počítají s využitím takových materiálů v různých oborech moderní medicíny, protože v živých tkáních takový materiál zajišťuje pro buňky velice příznivé a přirozené podmínky pro jejich růst, pohyb a reprodukci, bohužel využitelnost takového materiálu je značně omezena právě kvůli své vnitřní neuspořádané struktuře. Aplikace tkáňového inženýrství specifikují své požadavky na pravidelné 3D struktury, které jsou dále využívány jako náhrady chrupavek, kostí, nervových, cévních a kardiovaskulárních transplantátů, apod. Právě vnitřní osová uspořádanost materiálu výrazně podporuje směrový růst a pohyb buněk, tkání a též podporuje regeneraci dlouhých nervových poruch. Uspořádaná struktura zajišťuje potřebnou flexibilitu materiálu při jeho namáhání v aplikacích, jako jsou náhrady svalových a pojivových tkání. Mechanické vlastnosti materiálu lze velmi dobře kontrolovat právě výběrem osové uspořádanosti vnitřní struktury. Potřeba nových materiálů s precizní vnitřní morfologií je vyžadována četnými aplikacemi, a to nejen v oblasti moderní medicíny. Pravidelná struktura je zcela zásadníNanofibrous or microfibrous materials with a very fine internal structure find numerous applications in many areas of modern medicine, but also microelectronics, optics and energy. Among the basic advantages of these materials is their huge surface created in a relatively small volume; and also these materials have a very small interfiber space (pore) size. A material with a fine internal nanostructure or microstructure acquires completely new properties that may differ significantly from those of a bulk sample of the same material. In addition, controlled production can control these unique properties and adapt them to the needs of specific applications, future applications envisage the use of such materials in various fields of modern medicine, since in living tissues such material provides very favorable and natural conditions for cells to grow, move and reproduce. unfortunately, the usability of such a material is greatly limited precisely because of its internal disordered structure. Tissue engineering applications specify their requirements for regular 3D structures, which are further used as a substitute for cartilage, bone, nerve, vascular and cardiovascular transplants, etc. It is the inner axial arrangement of the material that significantly supports the directional growth and movement of cells, tissues and disorders. The structured structure ensures the necessary flexibility of the material for its stress in applications such as muscle and connective tissue replacements. The mechanical properties of the material can be very well controlled by selecting the axial arrangement of the inner structure. The need for new materials with precise internal morphology is required by numerous applications, not only in the field of modern medicine. A regular structure is essential
CZ 30338« B6 také například pro miniaturní elektronické anebo optické spoje, které mohou zajistit nanovlákna nebo mikrovlákna vyrobená postupem uvedeným v tomto vynálezu.Also, for example, for miniature electronic and / or optical links that can provide nanofibers or microfibers produced by the process of the present invention.
Současné způsoby a výrobní metody depozice orientovaných nanovláken nebo míkrovláken jsou řešeny pomocí rotujícího kolektoru, který je poháněn na vysokých otáčkách. Povrch takového kolektoru, nejčastěji ve tvaru válce nebo tenké tyče, jak je popsán v US 4552707 nebo US 20020084178, zachytává letící vlákno a mechanicky ho unáší ve směru vlastního pohybu, vlákno je prakticky namotáváno na rotující válec. Nanovlákna nebo mikrovlákna jsou nanášena přímo na povrch válce, nebo se formují v mezeře mezi dvěma otáčivými tyčemi, které jsou umíslo těny v jedné ose rotace, viz US 20070269481. Povrch takového kolektoru tvoří jednu z elektrod, proto musí být vyroben z vodivého materiálu. Pokud není kolektor přímo spojen s jedním z pólů vysokonapěťového zdroje, viz US 20090108503, US 4689186, nebo je jeho povrch překryt nevodivým substrátem, dochází k významným ztrátám účinnosti výrobního procesu, neboť se prakticky vkládá izolující materiál mezi dvě hlavní elektrody a tím dochází k degradaci a také naruše15 ní homogenity elektrického pole. Snížená efektivita se projevuje při delší depozici vláken, neboť silnější nanesená vrstva působí také jako nežádoucí izolant a tím jsou další vlákna odpuzována jiným směrem od kolektoru. V oblasti již nanesených vláken dochází k akumulaci náboje, který má stejnou polaritu jako náboj nesený vláknem před dopadem na kolektor. Mezi těmito náboji stejné polarity působí odpudivé síly, které negativně ovlivňují uspořádání nově nanesených vlá20 ken. Negativní účinky tohoto náboje se zvyšují při nanášení silnějších vlákenných vrstev tím, že vlákna ve vrchních vrstvách jsou ukládána již náhodně a nerespektují osovou uspořádanost, tak jako je tomu u vláken nanesených v nižších vrstvách. Dále má vzniklá vlákenná vrstva částečně omezený stupeň uspořádání způsobený tím, že letící vlákno je zachytáváno také pod jiným úhlem než právě kolmým k povrchu rotujícího válce. Principiálně uvedené metody fungují dobře, nic25 méně výsledky, s cílem dosažení precizní orientace vnitřní struktury vlákenných materiálů, jsou obecně neuspokojivé, neboť ve vytvářených materiálech se stále vyskytuje značné procento vláken, která nerespektují žádný z preferovaných směrů.Current methods and production methods of deposition of oriented nanofibres or microfibers are solved by means of a rotating collector which is driven at high speed. The surface of such a collector, most often in the form of a cylinder or thin rod, as described in US 4552707 or US 20020084178, captures the flying filament and mechanically entrains it in the direction of its own movement, the filament being practically wound on a rotating cylinder. Nanofibers or microfibers are deposited directly on the surface of the roll, or are formed in the gap between two rotating rods, which are positioned in one axis of rotation, see US 20070269481. The surface of such a collector forms one of the electrodes, therefore it must be made of conductive material. If the collector is not directly connected to one of the poles of the high-voltage source, see US 20090108503, US 4689186, or its surface is covered with a non-conductive substrate, there is a significant loss of efficiency of the manufacturing process by virtually inserting the insulating material between the two main electrodes. and also disturbing the homogeneity of the electric field. Reduced efficiency results in longer fiber deposition, since a thicker deposited layer also acts as an undesirable insulator and thus further fibers are repelled in a different direction from the collector. In the area of the already deposited fibers, a charge accumulation occurs which has the same polarity as the charge carried by the fiber before it reaches the collector. Between these charges of the same polarity, repulsive forces exert a negative influence on the arrangement of the newly deposited fibers. The negative effects of this charge are increased when applying thicker fiber layers by the fact that the fibers in the upper layers are deposited randomly and do not respect the axial ordering, as is the case with fibers applied in the lower layers. Furthermore, the resulting fiber layer has a partially limited degree of arrangement caused by the fact that the flying filament is also captured at an angle other than just perpendicular to the surface of the rotating cylinder. In principle, the methods work well, but less results, in order to achieve a precise orientation of the internal structure of the fibrous materials, are generally unsatisfactory since there is still a significant percentage of fibers in the materials formed that do not respect any of the preferred directions.
Zcela zásadním problémem, který není součástí žádných ze současných technických řešení, je následná manipulace s vlákenným materiálem a jeho kontrolované odebrání z povrchu kolektoru. Vlákenná vrstva je nanesena na kolektor a pro její následné využití musí být přemístěna většinou na zcela jinou podložku, nebo do jiné nádobky, apod. Tak příklady provedení, uvedené v patentové přihlášce US 20080208358A1, skládají ručně jednotlivě vyříznuté proužky vlákenného materiálu do silnějších 3D struktur. Taková vrstva je velice jemná a manipulace s nanovláken35 ným nebo mikrovlákenným materiálem je komplikovaná, protože velmi snadno dochází k nevratným poškozením vrstvy již při odebírání z použitého kolektoru. Zejména u biopolymemích vláken s velmi malou mechanickou odolností je jakákoliv manipulace s materiálem o větší ploše téměř nemožná, V současné době není vyřešen žádný mechanismus, který by zajistil vhodnou mechanickou manipulaci a přemístění nano vlákenné nebo mikrovlákenné vrstvy na jiný, tj.A fundamental problem, which is not part of any of the present technical solutions, is the subsequent handling of the fiber material and its controlled removal from the collector surface. The fibrous layer is deposited on the collector and for subsequent use it must be moved mostly to a completely different substrate, or to another container, etc. Thus, the exemplary embodiments disclosed in US Patent Application 20080208358A1 fold manually cut strips of fibrous material into thicker 3D structures. Such a layer is very fine and the handling of the nanofibrous or microfibrous material is complicated because it is very easy to irreversibly damage the layer even when it is removed from the used collector. Particularly in the case of biopolymers of fibers with very low mechanical resistance, any manipulation of a larger surface material is almost impossible. At present, no mechanism is provided to ensure appropriate mechanical handling and relocation of the nano fiber or microfibrous layer to another, e.g.
libovolný, podklad při zachování, nebo dokonce zvýšení, stupně orientace vláken ve vrstvě.any substrate while maintaining, or even increasing, the degree of fiber orientation in the layer.
Patentová přihláška WO 2006136817A1 popisuje využití rotujícího kolektoru s podélně uspořádanými elektrodami kolem osy rotace. Geometrické rozměry kolektoru nejsou uvedeny. Autoři neuvádějí žádný postup, jak taková vlákna z kolektoru šetrně sejmout. Není vyřešen sběrný mechanismus pro vlákna ukládaná na rotující kolektor. Uvedený postup neřeší všechny fáze výrobního procesu, resp. postup je ukončen depozicí vláken. Proto není možné výrobu dokončit bez zásahu obsluhy a ruční manipulace, která vede k výraznému snížení kvality a vnitrní struktury materiálu.WO 2006136817A1 discloses the use of a rotating collector with longitudinally arranged electrodes around a rotation axis. Geometric dimensions of the collector are not given. The authors do not mention any procedure how to gently remove such fibers from the collector. The collecting mechanism for the fibers deposited on the rotating collector is not solved. This process does not solve all stages of the production process, respectively. the process is terminated by fiber deposition. Therefore, production cannot be completed without operator intervention and manual handling, which leads to a significant reduction in the quality and internal structure of the material.
Publikace autorů Katta a kol. (Katta, P„ M. Alessandro, et al., NanoLetters, 4(11): 2215-2218, 2004) využívá rotujícího válce složeného z podélných vodivých elektrod jako kolektoru pro tvorbu orientovaných vláken. V publikaci je popsán kolektor s přibližně čtyřiceti vodivými elektrodami, vzájemně vzdálenými o 10 mm, tvořícími rotující kolektor o průměru přibližně 120 mm. Je zde ukázána ztráta jednoosého uspořádání vláken při delší časové depozici. Optimalizace a popis důležitých parametrů pro provozní využití tohoto typu kolektoru zde není provedeno. Autoři také nezmiňují další kroky pro zpracování vlákenné vrstvy nanesené na tento typ kolektoru.Katta et al. (Katta, P. M. Alessandro, et al., NanoLetters, 4 (11): 2215-2218, 2004) utilizes a rotating cylinder composed of longitudinal conductive electrodes as a collector to form oriented fibers. The publication describes a collector with approximately forty conductive electrodes spaced 10 mm apart, forming a rotating collector of approximately 120 mm diameter. There is shown the loss of uniaxial fiber arrangement with longer time deposition. Optimization and description of important parameters for operational use of this type of collector is not performed here. The authors also do not mention further steps for processing the fibrous layer applied to this type of collector.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuje způsob výroby dvojrozměrných nebo trojrozměrných vlákenných materiálů z vláken o průměru mikrovláken nebo ío nanovláken, podle vynálezu, u něhož se nejdříve z roztoku průběžně vytahuje nanovlákno nebo mikrovlákno, které se pomocí elektrostatického pole přitáhne k otočné soustavě n elektrod, kde n je přirozené číslo od l do 200, jejíž jednotlivé elektrody jsou uspořádány v pravidelných vzájemných rozestupech a ve stejné vzdálenosti od osy otáčení soustavy elektrod a rovnoběžně s ní.The aforementioned drawbacks of the prior art are largely eliminated by the method for producing two-dimensional or three-dimensional fibrous materials from microfiber or nanofiber diameter fibers, according to the invention, in which a nanofiber or microfiber is first drawn continuously from the solution. electrodes, wherein n is a natural number from 1 to 200, the individual electrodes of which are spaced at regular intervals from each other and at the same distance from and parallel to the axis of rotation of the electrode array.
Otáčením soustavy elektrod se na ni navíjí nanovlákno nebo mikrovlákno. Po vytvoření tenké vrstvy nanovláken nebo mikrovláken se odpojí elektrostatické pole a zastaví otáčení soustavy elektrod a vrstva mikrovláken nebo nanovláken vytvořená v poli mezi dvěma sousedními elektrodami se sejme. Poté se otočná soustava elektrod pootočí o úhel 360/n a sejme se vrstva mikrovláken nebo nanovláken vytvořená mezi dvěma sousedními elektrodami v poli, sousedícím s polem, z něhož byla sejmuta vrstva v předešlém kroku. Tento krok se pak opakuje celkem n20 krát, až jsou sejmuty vrstvy mikrovláken nebo nanovláken ze všech polí mezi sousedními elektrodami.The nanofiber or microfibre is wound on the electrode system by rotation. After the formation of a thin layer of nanofibres or microfibres, the electrostatic field is disconnected and the rotation of the electrode set is stopped and the layer of microfibres or nanofibres formed in the field between two adjacent electrodes is removed. Then, the rotating electrode assembly is rotated through an angle of 360 / n and a layer of microfibers or nanofibres formed between two adjacent electrodes in a field adjacent to the field from which the layer was removed in the previous step is removed. This step is then repeated a total of n20 times until the microfibre or nanofibre layers are removed from all fields between adjacent electrodes.
Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se před snímáním vrstvy mikrovláken nebo nanovláken z nového pole mezi elektrodami pootočí sběrač pro dosažení směru mikrovláken nebo nanovláken ve snímané vrstvě, který je odlišný od směru mikrovláken nebo nanovláken předchozí vrstvy.In a preferred embodiment of the method according to the invention, before collecting the microfibre or nanofibre layer from the new field between the electrodes, the collector is rotated to achieve the direction of microfibre or nanofibre in the sensed layer, which is different from the microfibre or nanofibre direction of the previous layer.
V dalším výhodném provedení způsobu podle vynálezu se na sobě uložené vrstvy mikrovláken nebo nanovláken stlačí k sobě, přičemž se stlačením vrstev mikrovláken nebo nanovláken může zároveň vytvořit požadovaný prostorový tvar konečného výrobku. Takto vytvořený předmět je dále možno zalít dalším médiem pro vytvoření kompozitního materiálu požadovaných vlastností.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the superimposed layers of microfibres or nanofibres are pressed together, whereby the desired spatial shape of the final product can be created by pressing the microfibre or nanofiber layers. The article thus formed may further be cast with additional medium to form a composite material of desired properties.
Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuje i zařízení pro výrobu dvojrozměrných nebo trojrozměrných vlákenných - materiálů z mikrovláken nebo nanovláken, obsahující alespoň jednu zvlákňovací trysku, připojenou k prvnímu potenciálu, a proti ní soustavu n elektrod, uspořádaných v konstantním vzájemném odstupu a připojených ke druhému potenciálu, a rovněž sběrač pro sběr mikrovláken nebo nanovláken usazených mezi dvojicemi sousedících elektrod. U tohoto zařízení je soustava elektrod uložena otočně a jednotlivé elektrody soustavy elektrod jsou uspořádány v pravidelných vzájemných rozestupech a ve stejné vzdálenosti od osy otáčení soustavy elektrod a rovnoběžně s ní. Toto zařízení dále obsahuje sběrač, který je vůči elektrodám uložen pohyblivě ve směru podélných os elektrod pro sběr mikrovláken nebo nanovláken usazených mezi jednotlivými dvojicemi sousedících elektrod. Kromě toho je tento sběrač vůči elektrodám uložen pohyblivě ve směru kolmém na podélné osy elektrod pro zasunutí do záběru při sběru mikrovláken nebo nanovláken usazených mezi dvojicemi sousedících elek45 trod a pro vysunutí ze záběru po ukončení sběru mikrovláken nebo nanovláken usazených mezi dvojicemi sousedících elektrod.The above-mentioned drawbacks of the prior art are largely eliminated by a device for producing two-dimensional or three-dimensional microfiber or nanofiber fibrous materials comprising at least one spinning nozzle connected to the first potential, and against it a set of n electrodes arranged at a constant distance from each other and connected and a collector for collecting microfibers or nanofibres deposited between pairs of adjacent electrodes. In this device, the electrode assembly is rotatably mounted and the individual electrodes of the electrode assembly are spaced at regular intervals from each other and equidistant from the axis of rotation of the electrode assembly and parallel thereto. The device further comprises a collector which is movable with respect to the electrodes in the direction of the longitudinal axes of the electrodes for collecting microfibres or nanofibres deposited between individual pairs of adjacent electrodes. In addition, the collector is movably mounted relative to the electrodes in a direction perpendicular to the longitudinal axes of the electrodes for engagement when collecting microfibres or nanofibers deposited between pairs of adjacent electrodes 45 and for disengaging after collecting the microfibres or nanofibers deposited between pairs of adjacent electrodes.
Ve výhodném provedení zařízení podle vynálezu má sběrač rovno běžní kovy tvar, přičemž vzdálenost dvou jeho protilehlých stran rovnoběžných s osou otáčení soustavy elektrod je menší, než je vzdálenost nejbližších povrchů dvou sousedících elektrod.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the collector has a straight metal shape, wherein the distance of its two opposite sides parallel to the axis of rotation of the electrode assembly is less than the distance of the nearest surfaces of two adjacent electrodes.
V dalším výhodném provedení zařízení podle vynálezu je sběrač uložen otočně okolo kolmice na střed sběrače pro pootočení sběrače pro uložení další vrstvy mikrovláken nebo nanovláken usaze-3 CZ 303380 Bó ných mezi dvojicemi sousedících elektrod se směrem mikrovláken nebo nanovláken odlišným od směru mikrovláken nebo nanovláken předchozí vrstvy.In another preferred embodiment of the device according to the invention, the collector is rotatably mounted about a perpendicular to the center of the collector to rotate the collector to deposit another layer of microfibers or nanofibres settled between pairs of adjacent electrodes with the microfibre or nanofibre direction different from the microfibre or nanofibre direction of the previous layer. .
V jiném výhodném provedení zařízení podle vynálezu má sběrač čtvercový tvar o straně menší než vzdálenost nejbližších povrchů dvou sousedících elektrod a je uložen otočně okolo kolmice na střed sběrače pro pootočení sběrače o 90° pro uložení další vrstvy mikrovláken nebo nanovláken usazených mezi dvojicemi sousedících elektrod se směrem mikrovláken nebo nanovláken kolmým na směr mikrovláken nebo nanovláken předchozí vrstvy.In another preferred embodiment of the device according to the invention, the collector has a square shape with a side less than the distance of the closest surfaces of two adjacent electrodes and is rotatable about a perpendicular to the collector center to rotate the collector 90 ° to accommodate another layer of microfibers or nanofibers. microfibers or nanofibres perpendicular to the direction of microfibres or nanofibres of the previous layer.
V ještě dalším výhodném provedení zařízení podle vynálezu je sběrač vytvořen ve tvaru misky pro uložení sebraných vrstev nanovláken nebo mikrovláken, přičemž zařízení je dále opatřeno pístem pro stlačení vláken do sběrače a pro kompresí jednotlivých vrstev sebraných vrstev nanovláken nebo mikrovláken pro mechanické zpevnění uspořádané 3D struktury. V takovém případě je rovněž výhodné, je-li sběrač uložen otočně okolo kolmice na střed sběrače pro pootočení sběrače pro uložení další vrstvy mikrovláken nebo nanovláken usazených mezi dvojicemi sousedících elektrod se směrem mikrovláken nebo nanovláken odlišným od směru mikrovláken nebo nanovláken předchozí vrstvy.In yet another preferred embodiment of the device according to the invention, the collector is in the form of a bowl for storing the collected nanofiber or microfiber layers, the device further being provided with a piston for compressing the fibers into the collector and for compressing the individual layers of the collected nanofibrous or microfiber layers. In such a case, it is also advantageous if the collector is rotatably mounted about a perpendicular to the center of the collector to rotate the collector to deposit another layer of microfibres or nanofibres deposited between pairs of adjacent electrodes with the microfibre or nanofibre direction different from the microfibre or nanofibre direction of the previous layer.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Podstata vynálezu je podrobněji upřesněna pomocí výkresů. Na obr. 1 je znázorněn diagram, který shrnuje jednotlivé fáze výrobního procesu, tak jak je navrhuje řešení tohoto vynálezu. Příkladné provedení zařízení pro výrobu vlákenných materiálů s anizotropními vlastnostmi je zobrazeno na obr. 2, boční řez podélných elektrod rotujícího kolektoru se stěračem je uveden na obr. 3, další příkladné provedení na obr. 4a a 4b uvádí příčný řez čtyř a pěti podélných elektrod rotujícího kolektoru, přičemž je znázorněn princip tvorby paralelně uspořádaných vláken, obdobně na obr. 5a a 5b je uveden princip výroby kolmých vláken ve dvou krocích při příkladném použití čtyř a pěti podélných elektrod rotujícího kolektoru, na obr. 6 a 7 jsou snímky z elektronového mikroskopu rovnoběžných a kolmo uspořádaných vláken.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram that summarizes the various stages of the manufacturing process as suggested by the present invention. An exemplary embodiment of an apparatus for producing fibrous materials with anisotropic properties is shown in Fig. 2, a side section of the longitudinal electrodes of the rotating collector with a wiper is shown in Fig. 3, another exemplary embodiment in Figs. 4a and 4b shows a cross-section. 5a and 5b show the principle of production of perpendicular fibers in two steps using exemplary four and five longitudinal electrodes of the rotating collector, in Figures 6 and 7 electron microscope images are parallel and perpendicularly arranged fibers.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Cílem tohoto vynálezu je dosažení výroby nanovlákenných nebo mikrovlákenných materiálů s vysokým stupněm plošného (2D) a objemového (3D) vnitřního uspořádání, které lze řídit změnou procesních parametrů a tak kontrolovat morfologické i anizotropní vlastnosti výsledných materiálů. Dále pak řešení vhodné mechanické manipulace a přemístění nového materiálu na libovolný podkladový nebo též obalový materiál, přičemž se zachová, nebo dokonce zvýší, stupeň uspořádání vnitřní struktury materiálu. Pohyblivý sběrač 7 je ve výhodném řešení tohoto vynálezu řešen jako vhodná nádobka, která umožňuje snadné další úpravy vlákenného materiálu (např. při Výrobě kompozitních materiálů).It is an object of the present invention to achieve the production of nanofibrous or microfibrous materials with a high degree of areal (2D) and volume (3D) internal arrangements, which can be controlled by changing process parameters to control the morphological and anisotropic properties of the resulting materials. Furthermore, the solution of appropriate mechanical handling and transfer of the new material to any underlying or also packaging material, while maintaining or even increasing the degree of arrangement of the internal structure of the material. In the preferred embodiment of the present invention, the movable collector 7 is designed as a suitable container that allows easy further treatment of the fibrous material (e.g. in the manufacture of composite materials).
Podstatou tohoto vynálezu je komplexní procesní výroba nových materiálů, která je rozdělena na jednotlivé fáze procesu, jejichž příkladný sled je znázorněn na obr. 1. V prvním kroku se připraví vláknící směs, pak se nadávkuje do zvlákňovací trysky 3 roztok i nebo tavenina, načež se přiloží vysoké elektrické napětí a jeho působením vznikne vlákno 5 o průměru v rozsahu od mikrovláken do nanovláken, které se v elektrostatickém poli pohybuje směrem ke kolektoru 9. Na rotujícím kolektoru 9 se vlákna 5 ukládají v jednom preferovaném směru. Po vytvoření vrstvy 8 vláken 5 na kolektoru se provede sběr usazených vláken 5 a vrstvy 8 těchto vláken 5 se postupně ukládají na sebe se zachováním stupně uspořádanosti. Pak dojde ke kompresi vlákenných vrstev 8, čímž vzniká buď finální výrobek, který je možno zabalit do obalového materiálu, nebo polotovar, určený k dalšímu zpracování jako je aplikace vhodného media tak, aby výsledný produkt byl kompozitním materiálem a získal tak požadované vlastnosti. Finální výrobek je možno zaba-4CZ 303380 B6 lit do obalového materiálu ve tvaru misky usnadňující manipulaci a vhodného také pro následné úpravy vlákenných vrstev 8, jako je zalití vrstvy 8 vláken 5 jiným médiem za účelem vzniku kompozitního materiálu, čímž vzniká finální produkt. Závěrečnou fází je odebrání a transport produktu. Všechny tyto fáze jsou s výhodou realizovány automaticky v depoziční komůrce bez zásahu obsluhy a bez ovlivnění vnějším prostředím, což umožňuje zabezpečit sterilitu procesu a vysokou kvalitu výsledných produktů. Fáze postupu výroby jsou uvedeny v diagramu na obr. 1, kde jsou také naznačeny opakující se fáze postupu. Postup se opakuje od začátku tehdy, není-li v okamžiku vyčerpání zásoby roztoku 1 ve fázích „depozice vláken“ nebo „vrstvené ukládání“ sběračem 7 sebrána dostatečná vrstva 8 vláken 5.The essence of the present invention is the complex process production of new materials, which is divided into individual process phases, an exemplary sequence of which is shown in Fig. 1. In a first step, a fiber mixture is prepared, then a solution or melt is metered into the spinneret 3. Applying a high electrical voltage, it produces a fiber 5 with a diameter ranging from microfibers to nanofibres, which moves in the electrostatic field towards the collector 9. On the rotating collector 9, the fibers 5 are deposited in one preferred direction. After the layer 8 of fibers 5 has been formed on the collector, the deposited fibers 5 are collected and the layers 8 of these fibers 5 are successively stacked, maintaining the degree of ordering. The fiber layers 8 are then compressed, resulting in either a final product that can be wrapped in a wrapping material or a semi-finished product for further processing such as application of a suitable medium so that the resulting product is a composite material and obtains the desired properties. The final product can be packaged in a dish-shaped packaging material for easier handling and also suitable for subsequent treatment of the fiber layers 8, such as embedding the fiber layer 8 with another medium to form a composite material, thereby forming the final product. The final stage is the removal and transport of the product. All of these phases are preferably carried out automatically in the deposition chamber without operator intervention and without being influenced by the external environment, thus ensuring the process sterility and high quality of the resulting products. The phases of the manufacturing process are shown in the diagram of Fig. 1, where the repeating phases of the process are also indicated. The process is repeated from the beginning if, at the moment of depletion of the stock of solution 1 in the phases "fiber deposition" or "layered deposition" of the collector 7, a sufficient layer 8 of fibers 5 is not collected.
Na obr. 2 je znázorněno příkladné provedení zařízení pro výrobu dvojrozměrných nebo trojrozměrných vlákenných materiálů složených z nanovláken nebo mikrovláken, dále jen vláken 5. Toto zařízení obsahuje tryskový emitor 2, naplněný roztokem 1 polymeru a opatřený zvlákňovací tryskou 3. Třebaže na obr. 2 je pro jednoduchost znázorněn pouze jeden tryskový emitor 2, je zřejmé, že takových tryskových emitorů 2 bude ve skutečném zařízení více. Zvlákňovací tryska 3 je připojena k prvnímu potenciálu, tedy k jednomu pólu zdroje 4 stejnosměrného elektrického napětí. Druhý pól zdroje 4 stejnosměrného elektrického napětí je připojen ke kolektoru 9, uspořádanému proti zvlákňovací trysce 3. Kolektor 9 se skládá z podélně uspořádaných elektrod 6 v konstantním vzájemném odstupu a stejnou vzdáleností od osy x rotace kolektoru 9. Sběrač 7 je uložený vůči elektrodám 6 pohyblivě v podélném směru s osou rotace x kolektoru 9 pro sběr vrstvy 8 vláken 5 usazených mezi dvojicemi sousedících elektrod 6.Fig. 2 shows an exemplary embodiment of a device for producing two-dimensional or three-dimensional fibrous materials composed of nanofibres or microfibres, hereinafter fibers 5. This device comprises a nozzle emitter 2 filled with a polymer solution 1 and provided with a spinning nozzle 3. Although Fig. 2 shows For the sake of simplicity, only one nozzle emitter 2 is shown, it will be appreciated that there will be more such nozzle emitters 2 in the actual device. The spinning nozzle 3 is connected to the first potential, that is to say to one pole of the DC power supply 4. The other pole of the DC power supply 4 is connected to a collector 9 arranged opposite the spinneret 3. The collector 9 consists of longitudinally arranged electrodes 6 at a constant distance from each other and at the same distance from the x-axis of rotation of the collector 9. in the longitudinal direction with the axis of rotation x of the collector 9 for collecting a layer 8 of fibers 5 deposited between pairs of adjacent electrodes 6.
Na obr. 3 je schematicky znázorněn boční pohled na sběrný mechanizmus s rovinným sběračemFig. 3 schematically shows a side view of a collecting mechanism with a plane collector
7. Na vodivé tyče elektrod 6 kolektoru 9 jsou elektrostatickým zvlákňováním nanesena vlákna 5, která jsou poté ukládána na povrch sběrače 7 při zachování jejich uspořádání. V tomto příkladném provedení je sběrač 7 rovinný a je nakloněný vzhledem k tyčím elektrod 6 kolektoru 9 o úhel a, přičemž koná translační pohyb ve směru svírajícím s osou x kolektoru úhel β.7. Fibers 5 are deposited on the conductive rods of the electrodes 6 of the collector 9 by electrostatic spinning, which are then deposited on the surface of the collector 7 while maintaining their arrangement. In this exemplary embodiment, the collector 7 is planar and is inclined relative to the electrode rods 6 of the collector 9 by an angle α, executing a translational movement in an angle β with the collector x-axis.
Na obr. 4a je schematicky znázorněn příčný průřez kolektorem 9 se čtyřmi elektrodami 6 a se sběračem 7. Na vodivé tyče elektrod 6 kolektoru 9 jsou elektrostatickým zvlákňováním nanesena vlákna 5, která jsou poté ukládána na povrch sběrače 7 při zachování jejich uspořádání. Kolektor 9 je opatřen čtyřmi elektrodami 6. Čtvercový sběrač 7 sejmul vrstvu 8 vláken 5 z pole mezi dvěma horními elektrodami. Vedle něj je znázorněna další fáze, v níž je kolektor 9 pootočen o 90° a sběrač 7 sejmul další vrstvu 8 vláken 5. Na sběrači 7 jsou tak dvě vrstvy 8 vláken 5 se stejnou orientací.FIG. 4a is a schematic cross-sectional view of a collector 9 with four electrodes 6 and a collector 7. The conductive electrode rods 6 of the collector 9 are electrospinning deposited with fibers 5, which are then deposited on the collector surface 7 while maintaining their arrangement. The collector 9 is provided with four electrodes 6. The square collector 7 has removed the fiber layer 8 from the field between the two upper electrodes. Next to it, a further phase is shown in which the collector 9 is rotated by 90 ° and the collector 7 has removed another layer 8 of fibers 5. Thus, the collector 7 has two layers 8 of fibers 5 with the same orientation.
Na obr. 4b je schematicky znázorněn příčný průřez kolektorem 9 s pěti elektrodami a se sběračem 7. Na vodivé tyče elektrod 6 kolektoru 9 jsou elektrostatickým zvlákňováním nanesena vlákna 5, která jsou poté ukládána na povrch sběrače 2 při zachování jejich uspořádání. Kolektor 9 je zde opatřen pěti elektrodami 6. Čtvercový sběrač 7 sejmul vrstvu 8 vláken 5 z pole mezi dvěma horními elektrodami. Vedle něj je znázorněna další fáze, v níž je kolektor 9 pootočen o 360/5, tedy o 72° a sběrač 7 sejmul další vrstvu 8 vláken 5. Na sběrači 7 jsou tak dvě vrstvy 8 vláken 5 se stejnou orientací.Fig. 4b schematically shows a cross-section of a five-electrode collector 9 and a collector 7. The conductive electrode rods 6 of the collector 9 are deposited by electrospinning fibers 5, which are then deposited on the collector surface 2 while maintaining their arrangement. The collector 9 is provided here with five electrodes 6. The square collector 7 has removed the fiber layer 8 from the field between the two upper electrodes. Next to this, a further phase is shown in which the collector 9 is rotated 360/5, i.e. by 72 ° and the collector 7 has removed another layer 8 of fibers 5. Thus, the collector 7 has two layers 8 of fibers 5 with the same orientation.
Na obr. 5a je schematicky znázorněn příčný průřez kolektorem 9 se čtyřmi elektrodami 6 a se sběračem 7. Na vodivé tyče elektrod 6 kolektoru 9 jsou elektrostatickým zvlákňováním nanesena vlákna 5, která jsou poté ukládána na povrch sběrače 7 při zachování jejich uspořádání. Kolektor 9 je opatřen čtyřmi elektrodami 6. Čtvercový sběrač 7 sejmul vrstvu 8 vláken 5 z pole mezi dvěma horními elektrodami. Vedle něj je znázorněna další fáze, v níž je jak kolektor 9 tak i sběrač 7 pootočen o 90° a sběrač 7 sejmul další vrstvu 8 vláken 5. Na sběrači 7 jsou tak dvě vrstvy 8 vláken 5, přičemž orientace vláken 5 první vrstvy 8 je kolmá na orientaci vláken 5 druhé vrstvyIn Fig. 5a a cross-section of a collector 9 with four electrodes 6 and a collector 7 is shown schematically. Conductive electrode rods 6 of the collector 9 are electrospinning deposited with fibers 5, which are then deposited on the collector surface 7 while maintaining their arrangement. The collector 9 is provided with four electrodes 6. The square collector 7 has removed the fiber layer 8 from the field between the two upper electrodes. Next to it is shown another phase in which both the collector 9 and the collector 7 are rotated 90 ° and the collector 7 has removed another layer 8 of fibers 5. Thus, the collector 7 has two layers 8 of fibers 5, the fiber orientation 5 of the first layer 8 being perpendicular to the orientation of the fibers 5 of the second layer
8.8.
-5CZ 303380 B6-5GB 303380 B6
Na obr. 5b je schematicky znázorněn příčný průřez kolektorem 9 s pěti elektrodami a se sběračem 7. Na vodivé tyče elektrod 6 kolektoru 9 jsou elektrostatickým zvlákňováním nanesena vlákna 5, která jsou poté ukládána na povrch sběrače 7 při zachování jejich uspořádání. Kolektor 9 je zde opatřen pěti elektrodami 6. Čtvercový sběrač 7 sejmul vrstvu 8 vláken 5 z pole mezi dvěma horními elektrodami. Vedle něj je znázorněna další fáze, v níž se kolektor 9 pootočí o 360/5, tedy o 72° a sběrač 7 se pootočí o 90° a sejme další vrstvu 8 vláken 5. Na sběrači 7 jsou tak dvě vrstvy 8 vláken 5, přičemž orientace vláken 5 první vrstvy 8 je kolmá na orientaci vláken 5 druhé vrstvy 8.Fig. 5b schematically shows a cross-section of a five-electrode collector 9 and a collector 7. The conductive electrode rods 6 of the collector 9 are deposited by electrostatic spinning fibers 5, which are then deposited on the collector surface 7 while maintaining their arrangement. The collector 9 is provided here with five electrodes 6. The square collector 7 has removed the fiber layer 8 from the field between the two upper electrodes. Next to this, a further phase is shown in which the collector 9 is rotated 360/5, i.e. 72 ° and the collector 7 is rotated 90 ° and the next layer 8 of fibers 5 is removed. There are thus two layers 8 of fibers 5 on the collector 7, the orientation of the fibers 5 of the first layer 8 is perpendicular to the orientation of the fibers 5 of the second layer 8.
io Na obr. 6 je snímek z elektronového mikroskopu při zvětšení 5000x, na němž je zobrazeno několik vrstev 8 vláken 5, kde vrstvy 8 byly na sebe kladeny se stejnou orientací vláken 5.Fig. 6 is an electron microscope image at a magnification of 5,000x showing several layers 8 of fibers 5 where the layers 8 have been stacked with the same fiber orientation 5.
Na obr. 7 je snímek z elektronového mikroskopu při zvětšení lOOOx, na němž je zobrazeno několik vrstev 8 vláken 5, kde vrstvy 8 byly na sebe kladeny tak, že orientace vláken 5 jedné vrstvy 8 je kolmá k orientaci vláken 5 z vrstvy 8 předcházející.Fig. 7 is an electron microscope image at 100x magnification, showing several layers 8 of fibers 5 where the layers 8 have been superimposed so that the fiber orientation 5 of one layer 8 is perpendicular to the orientation of the fibers 5 of the preceding layer 8.
V činnosti zařízení pro výrobu dvojrozměrných nebo trojrozměrných vlákenných materiálů se připravená vláknící směs nadávkuje do tryskového emitoru 2, načež se přiloží vysoké elektrické napětí a jeho působením začne ze zvlákňovací trysky 3 unikat roztok nebo tavenina, které vytvá20 řejí vlákno 5 o průměru v rozsahu od mikrovláken do nanovláken. Toto vlákno 5 se v elektrostatickém poli pohybuje směrem ke kolektoru 9. Na rotujícím kolektoru 9 se vlákna 5 ukládají v jednom preferovaném směru. Po vytvoření vrstvy 8 vláken 5 na kolektoru 8 se vysoké elektrické napětí odpojí a ze zvlákňovací trysky 3 přestane unikat vlákno 5. Nato se sběračem 7 provede sběr usazených vláken 5 a vrstvy 8 těchto vláken 5 se postupné ukládají na sebe se zachováním stupně uspořádanosti. Podle požadavků na výsledný materiál se vrstvy 8 vláken 5 na sebe ukládají tak, aby orientace vláken 5 byla ve všech vrstvách 8 stejná, neboje možné orientaci vláken 5 ve vrstvě 8 s každou novou vrstvou pootočit, zpravidla o 90°. Po navrstvení dostatečného počtu vrstev 8 na sebe je možno provést kompresi vlákenných vrstev 8, čímž vzniká buď finální výrobek, který je možno zabalit do obalového materiálu, nebo polotovar, určený k dalšímu zpracová30 ní jako je aplikace vhodného média tak, aby výsledný produkt byl kompozitním materiálem a získal tak požadované vlastnosti.In the operation of the device for producing two-dimensional or three-dimensional fibrous materials, the prepared fiber mixture is metered into the nozzle emitter 2, whereupon a high electrical voltage is applied and a solution or melt leaks from the spinnerette 3. into nanofibers. This fiber 5 moves in the electrostatic field towards the collector 9. On the rotating collector 9, the fibers 5 are deposited in one preferred direction. After the fiber layer 8 has been formed on the collector 8, the high voltage is disconnected and the fiber 5 ceases to leak from the spinnerette 3. Thereafter, the deposited fibers 5 are collected by the collector 7 and the layers 8 of these fibers 5 are successively stacked. Depending on the requirements of the resulting material, the layers 8 of the fibers 5 are superimposed so that the orientation of the fibers 5 is the same in all layers 8, or the orientation of the fibers 5 in the layer 8 can be rotated with each new layer, usually 90 °. After a sufficient number of layers 8 have been superimposed, the fiber layers 8 can be compressed to form either a final product that can be wrapped in a wrapping material or a semi-finished product for further processing such as application of a suitable medium so that the resulting product is a composite material and thus obtained the required properties.
Výhodou tohoto provedení je to, že vlákna 5 ukládaná na povrchu sběrače 7 mají vyšší stupeň uspořádanosti než vlákna 5 usazená na povrchu rotujícího válce, protože k jejich dalšímu rovnání do jednoho směru dochází právě při pohybu tohoto sběrače 7. Stupeň uspořádání vnitrní vlákenné struktury materiálu je tedy vyšší než toho materiálu, který byl vytvořen na povrchu rotujícího válce.The advantage of this embodiment is that the fibers 5 deposited on the surface of the collector 7 have a higher degree of ordering than the fibers 5 deposited on the surface of the rotating cylinder, since they are further straightened in one direction just as the collector 7 moves. that is, higher than the material that was formed on the surface of the rotating cylinder.
Další výhodou tohoto provedení oproti statickému dělenému kolektoru s rovinnými elektrodami je až několikanásobná délka uspořádaných nanovláken, což umožňuje vyrábět materiály s větší plochou nebo objemem s velmi kvalitní vnitřní uspořádanou strukturou. Při velmi nízkých otáčkách kolektoru 9 se na orientaci vláken 5 podílí především elektrostatické síly, které působí příčně mezi jednotlivými elektrodami 6 kolektoru 9. Naopak při vysokých otáčkách se k těmto silám, přispívajících k uspořádanému ukládání vláken 5 na kolektor 9, přidají ještě síly mechanické, které zachycují letící vlákno 5 a přitahují ho k elektrodám 6 kolektoru 9, a to právě v jednom směru, tj. kolmém k těmto elektrodám 6. Tímto způsobem se prakticky sčítají obě významné složky sil, elektrostatické i mechanické, a násobí se tak výsledný stupeň jednoosého uspořádání vláken 5. Tento princip potvrzují dlouhodobé experimentální a teoreticky podložené výsledky, které ukazují vznik velmi kvalitně orientovaných vláken 5 o průměru v rozsahu od mikrovláken do nanovláken s několikanásobně větší délkou při použití děleného rotujícího kolektoru 9, než je tomu u statického děleného kolektoru obdobných geometrických parametrů. Otáčky kolektoru 9, popsaného v této přihlášce vynálezu, jsou pro dosažení kvalitní orientace vláken 5 nastaveny na hodnotu o několik desítek procent nižší, než je minimální hodnota otáček válce s celým vodivýmAnother advantage of this embodiment compared to a static split collector with planar electrodes is up to several times the length of the arranged nanofibres, which makes it possible to produce materials with a larger area or volume with a high-quality inner structured structure. At very low speeds of the collector 9, the orientation of the fibers 5 is mainly due to electrostatic forces acting transversely between the individual electrodes 6 of the collector 9. On the contrary, at high speeds, mechanical forces are added to these forces contributing to which capture the flying filament 5 and attract it to the electrodes 6 of the collector 9 in exactly one direction, i.e. perpendicular to these electrodes 6. In this way, the two significant force components, both electrostatic and mechanical, are practically added to multiply the resulting degree of uniaxial This principle is confirmed by long-term experimental and theoretically substantiated results, which show the formation of high-quality oriented fibers 5 with a diameter ranging from microfibers to nanofibers with several times longer using a split rotating collector 9 than static He divided collector similar geometrical parameters. The speed of the collector 9 described in this application is set to a value several tens of percent lower than the minimum value of the whole conductor cylinder to achieve a good orientation of the fibers 5.
-6CZ 303380 B6 povrchem, a to právě díky příspěvku elektrostatických sil. Snížení rychlosti otáčení vede k ustálenějšímu proudění vzduchu, které vzniká kolem rychle rotujících kolektorů 9, a které strhává letící vlákna 5 neřízeným směrem.-6GB 303380 B6 due to the contribution of electrostatic forces. The reduction in the rotational speed leads to a more steady air flow which occurs around the rapidly rotating collectors 9 and which entrains the flying fibers 5 in an uncontrolled direction.
Ještě další výhodou je možnost implementace všech fází výrobního cyklu do jediného uzavřeného přístroje, a to do depoziční komory, kde se zajistí automatická výroba bez zásahu obsluhy a bez ovlivnění vnějším prostředím, což umožňuje zabezpečit sterilitu procesu a vysokou kvalitu výsledných produktů.Yet another advantage is the possibility of implementing all phases of the production cycle into a single closed device, namely a deposition chamber, where automatic production is ensured without operator intervention and without influencing the external environment, which allows to ensure the process sterility and high quality of the resulting products.
ío Ve výhodném příkladném provedení tohoto zařízení obsahuje rotující kolektor 9 se soustavou elektrod 6 připojených k druhému potenciálu alespoň tři podélné elektrody 6, obecně N elektrod 6, a sběrač 7, který se postupně pohybuje vždy mezi dvojicemi sousedících elektrod 6, a to tak, že směr pohybu sběrače 7 je určen složením pohybu ve směru podélném k společné ose x rotace elektrod 6 kolektoru 9 a pohybu směřujícím k této ose x určeným úhlem β. Úhel sklonu sběrače is je vymezen úhlem α. V rovině příčné na soustavu podélných elektrod 6 je určen úhel y, který vymezuje vzájemné pootočení sběrače a kolektoru 9. K dalšímu sběru vláken 5 dochází po pootočení elektrod 6 kolektoru vzhledem k stěrači o úhel γ = 360/N.In a preferred embodiment of the apparatus, the rotating collector 9 with the set of electrodes 6 connected to the second potential comprises at least three elongate electrodes 6, generally N electrodes 6, and a collector 7, which successively moves between pairs of adjacent electrodes 6, the direction of movement of the collector 7 is determined by the composition of the movement in the direction longitudinal to the x-axis of rotation of the electrodes 6 of the collector 9 and the movement towards this x-axis by the determined angle β. The pantograph angle is defined by α. In the plane transverse to the array of elongated electrodes 6, an angle γ is determined which defines the relative rotation of the collector and collector 9. Further collection of the fibers 5 occurs after the electrodes 6 of the collector are rotated relative to the wiper by an angle γ = 360 / N.
Jiné příkladné provedení tohoto zařízení obsahuje rotující kolektor 9 s elektrodami 6 připojenými k druhému potenciálu alespoň tři podélné elektrody 6, obecně N elektrod, a sběrač 7, který se postupně pohybuje vždy mezi dvojicemi sousedících elektrod 6, a to tak, že k dalšímu sběru vláken dochází po pootočení elektrod 6 kolektoru 9 vzhledem k sběrači 7 o úhel γ = 90+3 60/N. Mezi jednotlivými sběry vrstev 8 vláken 5 však v tomto případě dojde i k pootočení sběrače 7 okolo jeho osy kolmé na plochu sběrače 7, kterýje u takového provedení čtvercový, o úhel 90°.Another exemplary embodiment of this apparatus comprises a rotating collector 9 with electrodes 6 connected to the second potential of at least three elongate electrodes 6, generally N electrodes, and a collector 7, which successively moves between pairs of adjacent electrodes 6, so as to further collect the fibers occurs when the electrodes 6 of the collector 9 are rotated relative to the collector 7 by an angle γ = 90 + 3 60 / N. Between the individual collections of the fiber layers 8, however, in this case also the collector 7 is rotated about its axis perpendicular to the collector surface 7, which in this embodiment is square, by an angle of 90 °.
Tímto způsobem se vlákna ukládají v jednotlivých vrstvách, které jsou složeny z navzájem kolmých vláken.In this way, the fibers are deposited in individual layers which are composed of mutually perpendicular fibers.
Ještě jiné příkladné provedení tohoto zařízení obsahuje rotující kolektor 9 se čtyřmi podélnými elektrodami 6 a sběrač 7 pohybující se ve směru podélném kolem elektrod 6. Tento sběrač 7 je opatřen čtyřmi sklopnými deskami zachycujícími na svůj povrch vlákna 5 usazená mezi dvěma sousedními elektrodami 6, přičemž při složení těchto sklopných desek dojde k uložení vlákenných vrstev, jejichž vlákna 5 budou navzájem kolmá.Yet another embodiment of the device comprises a rotating collector 9 with four elongated electrodes 6 and a collector 7 moving in the direction longitudinally around the electrodes 6. The collector 7 is provided with four hinged plates retaining on its surface fibers 5 seated between two adjacent electrodes 6; the folding of these folding plates will result in the laying of fiber layers whose fibers 5 will be perpendicular to each other.
Výhodou rotujícího kolektoru 9 s podélnými elektrodami 6 je také Velmi efektivní sušení či tuhnutí vláken 5 a účinná evaporace rozpouštědla, které se navíc neshromažďuje v okolí kolektoru 9. Toto má také zásadní vliv na průměr vláken 5 tvořících se právě mezi elektrodami 6 kolektoru 9, který může být nastavením parametrů procesu redukován.The advantage of the rotating collector 9 with the elongated electrodes 6 is also a very efficient drying or solidification of the fibers 5 and efficient evaporation of the solvent, which in addition does not collect around the collector 9. This also has a major effect on the diameter of the fibers 5 formed just between the electrodes 6 of the collector 9. can be reduced by setting process parameters.
V dalším výhodném provedení tohoto zařízení je rotující kolektor 9 tvořen více než třemi vodi40 vými elektrodami 6, které jsou v navzájem konstantním odstupu a ve stejné vzdálenosti od společné osy x rotace. Sběrač 7 ve tvaru disku a opatřený příslušnými zářezy, které umožňují nasunutí do podélných elektrod 6 tak, aby byl umožněn jeho pohyb podél osy rotace a v těsné blízkosti těchto elektrod 6. Při takovém pohybu dochází k samovolnému ukládání vláken 5 nanesených uspořádaně mezi sousedícími elektrodami 6 přímo na povrch sběrače 7, kde se vytvářejí proužky nového materiálu složených z jednoose uspořádaných vláken 5 s vysokým stupněm orientace.In a further preferred embodiment of the device, the rotating collector 9 is formed by more than three conductive electrodes 6 which are at a constant distance from one another and equidistant from the common axis x of rotation. The disc-shaped collector 7 is provided with appropriate notches which allow it to be inserted into the elongate electrodes 6 so as to be able to move along the axis of rotation and in close proximity to the electrodes 6. In such movement, fibers 5 deposited spaced between adjacent electrodes 6 directly onto the surface of the collector 7, where strips of new material composed of uniaxially arranged fibers 5 with a high degree of orientation are formed.
Další výhodné provedení obsahuje válcový kolektor 9 složený alespoň ze dvou podélných elektrod 6, obecně z celkového počtu N elektrod, jejichž příčná oblouková délka je v rozmezí odAnother preferred embodiment comprises a cylindrical collector 9 composed of at least two elongate electrodes 6, generally of a total number of N electrodes whose transverse arc length is in the range of
0,1 mm do (π d/N) mm, kde d je dvojnásobek vzdálenosti elektrod 6 od společné osy x rotace.0.1 mm to (π d / N) mm, where d is twice the distance of the electrodes 6 from the common axis x of rotation.
V prvním mezním případě jsou jako elektrody 6 použity velmi tenké vodivé dráty, v druhém limitním případě elektrody 6 tvoří celistvý vodivý povrch válce. V prvním limitním případě jsou vlákna 5 zachytávána na velmi tenké elektrody 6. Výsledný materiál je složen výhradně z velmiIn the first limiting case, very thin conductive wires are used as electrodes 6, in the second limiting case the electrodes 6 form an integral conductive surface of the cylinder. In the first limiting case, the fibers 5 are trapped on very thin electrodes 6. The resulting material is composed entirely of very high electrodes
- 7 CZ 303380 B6 dobře uspořádaných vláken 5 o průměru v rozsahu od mikrovláken do nanovláken. V druhém limitním případě se vlákna 5 stírají stejným způsobem popsaným výše, přičemž při jejich ukládáni vzniká příze či ťilament, kteráje složená z více vláken 5 o celkové délce 7td.Well-arranged fibers 5 with a diameter ranging from microfibers to nanofibres. In the second limiting case, the fibers 5 are wiped in the same manner as described above, whereby they are deposited to form a yarn or fiber that is composed of a plurality of fibers 5 having a total length of 7td.
Konečně v ještě dalším výhodném provedení tohoto zařízení je sběrač 7 ve tvaru misky pro uložení sebraných vrstev 8 vláken 5. Jednoduchým pístovým pohybem jsou vlákna 5 stlačena do sběrné misky, kde dochází ke kompresi jednotlivých vrstev 8 a tím způsobem i k mechanickému zpevnění uspořádané 3D struktury. Miska slouží k dalším úpravám produktu, tj. například při zalití nádobky s vlákny 5 dalším roztokem, obecně jiným médiem, je vyroben kompozitní mateio riál požadovaných vlastností.Finally, in yet another preferred embodiment of the device, the collector 7 is in the form of a bowl for receiving the collected layers 8 of fibers 5. By simple piston movement, the fibers 5 are compressed into a collection bowl where the individual layers 8 are compressed and thereby mechanically solidify the ordered 3D structure. The tray serves for further treatment of the product, i.e., when the fiber container 5 is filled with another solution, generally another medium, a composite material of desired properties is produced.
Dále budou popsány konkrétní příkladná provedení zařízení podle tohoto vynálezuSpecific exemplary embodiments of the apparatus of the present invention will now be described
Příklad 1. Vlákenná vrstva složená z rovnoběžných vláken.Example 1. A fibrous layer composed of parallel fibers.
Vlákna z 16 % vodného roztoku 1 polyvinyl alkoholu (PVA) byla z tryskového emitoru 2 vytlačována zvlákňovací tryskou 3 a nanášena na dělený rotující kolektor 9, viz Obr. 2. Elektrody 6 kolektoru 9 byly od zvlákňovací trysky 3 vzdáleny vertikálně o 12 cm. Kolektor 9 byl opatřen čtyřmi podélnými elektrodami 6 ve formě tenkých drátů o kruhovém průměru 0,8 mm. Vzájemná vzdálenost těchto elektrod 6 byla 25 mm. Kolektor 9 byl pomocí zdroje nízkého stejnosměrného napětí roztočen na 2000 otáček za minutu, jez odpovídají lineární povrchové rychlosti kolektoru 3,7 metrů za minutu. Mezi zvlákňovací trysku 3 a kolektor 9 byl připojen zdroj 4 vysokého napětí a jeho výstup nastaven na 28 kV. Elektrostatické síly způsobí vznik vlákna 5 o průměru v roz25 sáhu od mikrovláken do nanovláken, které je postupně ukládáno ve formě vrstvy 8 orientovaných vláken 5 mezi elektrody 6. Nanášení vláken 5 bylo po 30 sekundách přerušeno a rotující kolektor zastaven, resp. bylo vypnuto napájení motoru kolektoru 9 i vysokonapěťový zdroj 4. Poté byla vrstva 8 vláken 5 stírána pomalým pohybem v(t) sběrače 7 podél elektrod 6 kolektoru 9, přičemž sběrač 7 byl nakloněn pod úhlem a = 75°, boční pohled uspořádání je uveden na obr. 3. Po usa30 zení první vrstvy 8 vláken 5 na sběrač 7 byl kolektor 9 pootočen o 90°, následným pohybem sběrače 7 dojde k usazení další vrstvy 8 vláken 5 na jeho povrch. Tento postup byl opakován, dokud nebyla z kolektoru 9 sesbírána všechna vlákna 5 nanesená mezi čtyřmi podélnými elektrodami 6, viz obr. 4a. Pak bylo opět spuštěno vláknění a celý proces se opakoval. Opakováním tohoto postupu lze vyrobit téměř libovolně tlustou vrstvu na ploše (25 x 25) mm2. Povrch takové vrstvy je na obr, 6, který představuje snímek z elektronového mikroskopu při zvětšení 5000x. Vláknění probíhalo při laboratorních podmínkách 24 °C a relativní vlhkosti 40 %.The fibers of the 16% aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVA) were extruded from the jet emitter 2 by the spinnerette 3 and deposited on a split rotating collector 9, see FIG. 2. The collector 9 electrodes 6 were spaced 12 cm vertically from the spinneret 3. The collector 9 was provided with four longitudinal electrodes 6 in the form of thin wires with a circular diameter of 0.8 mm. The spacing of these electrodes 6 was 25 mm. The collector 9 was rotated to 2000 rpm using a low DC voltage source corresponding to a linear surface speed of the collector of 3.7 meters per minute. A high voltage source 4 was connected between the spinnerette 3 and the collector 9 and its output was set to 28 kV. Electrostatic forces cause the formation of a fiber 5 in diameter ranging from microfibers to nanofibres, which is gradually deposited in the form of a layer 8 of oriented fibers 5 between the electrodes 6. The application of fibers 5 was interrupted after 30 seconds and the rotating collector stopped. the power supply of the collector 9 and the high voltage source 4 were switched off. Then, the fiber layer 8 was wiped by slow motion in (t) of the collector 7 along the electrodes 6 of the collector 9 with the collector 7 inclined at α = 75 °. 3. After the first layer 8 of fibers 5 has been deposited on the collector 7, the collector 9 has been rotated by 90 °, following the movement of the collector 7 a further layer 8 of fibers 5 is deposited on its surface. This procedure was repeated until all the fibers 5 deposited between the four elongated electrodes 6 were collected from the collector 9, see Fig. 4a. Then the fiberisation was started again and the whole process was repeated. By repeating this process, an almost arbitrarily thick layer can be produced on an area of (25 x 25) mm 2 . The surface of such a layer is shown in Figure 6, which is an electron microscope image at a magnification of 5,000x. The fibrillation was carried out under laboratory conditions of 24 ° C and a relative humidity of 40%.
Příklad 2 Materiál s pravidelnou 3D strukturou složenou z navzájem kolmých vláken.Example 2 Material with regular 3D structure composed of mutually perpendicular fibers.
Vlákna 5 o průměru v rozsahu od mikrovláken do nanovláken byla na rotující kolektor 9 se čtyřmi podélnými tyčovými elektrodami nanesena stejným postupem, jak je uvedeno v příkladu 1. Po zastavení vláknícího procesu a rotujícího kolektoru 9 byla vlákna 5 stírána sběračem 7, viz obr. 5a. Ten se pohyboval podél vodivých tyčovitých elektrod 6 kolektoru 9 tak, že na povrchu sběrače 7 se vytvořila první vrstva vláken 5. Poté byl celý kolektor 9 pootočen o 90° a zároveň byl pootočen i Čtvercový sběrač 7 o velikosti 25 x 25mm2 o 90°. Sběrač 7 byl uveden do pohybu podél vodivých tyčovitých elektrod 6 kolektoru 9, přičemž docházelo k ukládání druhé Vrstvy vláken 5. Vlákna 5 v druhé vrstvě 8 jsou ukládána kolmo na vlákna 5 z první či předchozí vrstvyFibers 5 having a diameter ranging from microfibers to nanofibers were applied to the rotating collector 9 with four elongated rod electrodes in the same manner as in Example 1. After stopping the spinning process and the rotating collector 9, the fibers 5 were wiped with a collector 7, see Fig. 5a. . This was moved along the conductive rod electrodes 6 of the collector 9 so that a first layer of fibers 5 was formed on the surface of the collector 7. Thereafter, the entire collector 9 was rotated by 90 ° and the 25 x 25mm 2 square collector 7 was rotated by 90 °. . The collector 7 has been moved along the conductive rod-like electrodes 6 of the collector 9, depositing a second layer of fibers 5. The fibers 5 in the second layer 8 are deposited perpendicular to the fibers 5 from the first or previous layer
8. Tento proces stírání byl opakován čtyřikrát, dokud nebyla setřena všechna vlákna 5 z kolekto50 ru 9. Poté byl kolektor 9 opět roztočen a spuštěn vláknící proces. Tímto postupem vyrobený vzorek má pravidelnou 3D strukturu na ploše (25 x 25) mm2, příklad povrchu takového materiálu je na obr. 7, viz snímek z elektronového mikroskopu při zvětšení 1000.8. This wiping process was repeated four times until all the fibers 5 from the collector 50 were wiped off. Then, the collector 9 was spun again and the spinning process started. The sample produced by this procedure has a regular 3D structure on an area of (25 x 25) mm 2 , an example of the surface of such a material is shown in Fig. 7, see an electron microscope image at a magnification of 1000.
-8CZ 303380 B6-8EN 303380 B6
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Vynález lze využít k výrobě materiálů, z makroskopického hlediska plošných (2D) nebo objemových (3D), které jsou složeny z nanovláken nebo mikrovláken, přičemž vnitřní vlákenná struktura těchto materiálů je pravidelná, uspořádaná v jednom nebo ve více směrech.The invention can be used for the production of macroscopically flat (2D) or bulk (3D) materials consisting of nanofibres or microfibers, the internal fiber structure of these materials being regular, arranged in one or more directions.
PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS
Claims (11)
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110376A CZ2011376A3 (en) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Process for producing materials exhibiting anisotropic properties and composed of nanofibers or microfibers and apparatus for making the same |
| RU2014102114/12A RU2014102114A (en) | 2011-06-27 | 2012-06-22 | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING TWO-DIMENSIONAL AND THREE-DIMENSIONAL FIBROUS MATERIALS |
| US14/128,653 US20140284827A1 (en) | 2011-06-27 | 2012-06-22 | Method for production of materials having anisotropic properties composed of nanofibres or microfibres and an apparatus for implementation of said method |
| KR1020147002173A KR20140045515A (en) | 2011-06-27 | 2012-06-22 | A method for production of materials having anisotropic properties composed of nanofibres or microfibres and an apparatus for implementation of said method |
| BR112013032549A BR112013032549A2 (en) | 2011-06-27 | 2012-06-22 | method of producing two-dimensional or three-dimensional fibrous materials, and apparatus for producing two-dimensional or three-dimensional fibrous materials |
| EP12743876.0A EP2723925B1 (en) | 2011-06-27 | 2012-06-22 | A method for production of materials having anisotropic properties composed of nanofibres or microfibres and an apparatus for implementation of said method |
| PCT/CZ2012/000055 WO2013000442A1 (en) | 2011-06-27 | 2012-06-22 | A method for production of materials having anisotropic properties composed of nanofibres or microfibres and an apparatus for implementation of said method |
| CA2838281A CA2838281A1 (en) | 2011-06-27 | 2012-06-22 | A method for production of materials having anisotropic properties composed of nanofibres or microfibres and an apparatus for implementation of said method |
| JP2014517445A JP2014523492A (en) | 2011-06-27 | 2012-06-22 | Method for producing anisotropic material composed of nanofibers or microfibers and apparatus for carrying out said method |
| CN201280031598.XA CN103687984A (en) | 2011-06-27 | 2012-06-22 | Method for producing a material with anisotropic properties consisting of nanofibres or microfibres and device for implementing said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110376A CZ2011376A3 (en) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Process for producing materials exhibiting anisotropic properties and composed of nanofibers or microfibers and apparatus for making the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ303380B6 true CZ303380B6 (en) | 2012-08-22 |
| CZ2011376A3 CZ2011376A3 (en) | 2012-08-22 |
Family
ID=46639254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20110376A CZ2011376A3 (en) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | Process for producing materials exhibiting anisotropic properties and composed of nanofibers or microfibers and apparatus for making the same |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140284827A1 (en) |
| EP (1) | EP2723925B1 (en) |
| JP (1) | JP2014523492A (en) |
| KR (1) | KR20140045515A (en) |
| CN (1) | CN103687984A (en) |
| BR (1) | BR112013032549A2 (en) |
| CA (1) | CA2838281A1 (en) |
| CZ (1) | CZ2011376A3 (en) |
| RU (1) | RU2014102114A (en) |
| WO (1) | WO2013000442A1 (en) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2971292A4 (en) * | 2013-03-14 | 2016-11-02 | Lifenet Health | Electrospinning apparatus and methods of use thereof |
| GB201316577D0 (en) * | 2013-09-18 | 2013-10-30 | Isis Innovation | Electrospun filaments |
| US9994975B2 (en) * | 2014-06-27 | 2018-06-12 | Deepthy Menon | Electrospinning apparatus and method for producing multi-dimensional structures and core-sheath yarns |
| US10196757B1 (en) * | 2015-03-23 | 2019-02-05 | Uchicago Argonne, Llc | Integrated system for nanofiber production |
| CN104774762B (en) * | 2015-03-31 | 2017-07-18 | 苏州睿研纳米医学科技有限公司 | A kind of orientated polymer nanofiber Tissue Culture Plate and preparation method thereof |
| TWI598479B (en) * | 2015-05-29 | 2017-09-11 | 國立交通大學 | An electrospinning apparatus |
| KR102462505B1 (en) | 2016-04-22 | 2022-11-02 | 삼성전자주식회사 | Printed Circuit Board and semiconductor package |
| JP6524542B2 (en) * | 2016-07-13 | 2019-06-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | MEDIUM FIBER SUBSTRATE AND METHOD OF PRODUCING FIBER ASSEMBLY, AND MEDIUM FIBER SUBSTRATE MANUFACTURING APPARATUS |
| JP6470327B2 (en) * | 2017-02-07 | 2019-02-13 | 株式会社東芝 | Fiber orientation material and method for producing the same |
| EP3680370A4 (en) * | 2017-09-05 | 2021-07-07 | M-Techx, Inc. | Nanofiber collection device, nanofiber collection method, and nanofiber accumulation/molding apparatus and accumulation/molding method therefor |
| JP6946130B2 (en) * | 2017-09-20 | 2021-10-06 | 株式会社東芝 | Spinning equipment |
| NL2019764B1 (en) * | 2017-10-19 | 2019-04-29 | Innovative Mechanical Engineering Tech B V | Electrospinning device and method |
| WO2020072717A1 (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Bypass graft |
| JP6749432B2 (en) * | 2019-01-17 | 2020-09-02 | 株式会社東芝 | Method for manufacturing fiber-oriented material |
| JP6929424B2 (en) * | 2019-01-17 | 2021-09-01 | 株式会社東芝 | Manufacturing method of fiber alignment material |
| ES2790898B2 (en) * | 2020-01-15 | 2023-04-26 | Edunor Inversiones S L | NEEDLELESS ELECTROSPINNING APPARATUS OF VARIABLE CONFIGURATION, WITH ITS CORRESPONDING ELECTRODYNAMIC WORKING METHODS, FOR THE INDUSTRIAL-SCALE PRODUCTION OF NANOFIBERS AND NANOPARTICLES |
| CN111763994B (en) * | 2020-06-28 | 2022-01-07 | 中鸿纳米纤维技术丹阳有限公司 | Method for manufacturing polyglycolic acid fiber based on electrostatic spinning |
| CN111945236B (en) * | 2020-07-29 | 2022-07-26 | 华南理工大学 | Electrostatic spinning device with controllable nanofiber orientation and thickness |
| JP2022178046A (en) * | 2021-05-19 | 2022-12-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Manufacturing apparatus and manufacturing method of fiber assembly |
| CN114113936B (en) * | 2021-11-19 | 2024-01-12 | 天津大学 | Electrical branch degradation experimental method for fiber reinforced epoxy resin composite insulating material |
| CN114351354B (en) * | 2021-12-03 | 2023-03-28 | 东华大学 | Super-elastic electrostatic spinning thermal insulation flocculus with waveform structure and preparation method thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ299549B6 (en) * | 2006-09-04 | 2008-08-27 | Elmarco, S. R. O. | Rotary spinning electrode |
| CZ2007653A3 (en) * | 2007-09-19 | 2009-04-01 | Výzkumný ústav textilních stroju Liberec, a. s. | Method of and device for production linear nanofiber configuration |
| CZ2007727A3 (en) * | 2007-10-18 | 2009-04-29 | Nanopeutics S. R. O. | Collecting electrode of a device for producing nanofibers by electrostatic spinning of polymer matrices and device comprising such collecting electrode |
| CN101474105A (en) * | 2008-12-10 | 2009-07-08 | 同济大学 | Parallel type electrostatic filature blood vessel support collector |
| CZ300797B6 (en) * | 2005-04-11 | 2009-08-12 | Elmarco, S. R. O. | Fabric containing at least one layer of polymeric nanofibers and process for producing polymeric nanofiber layer from polymer solution by electrostatic spinning |
| US20110073840A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-03-31 | Palo Alto Research Center Incorporated | Radial contact for nanowires |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2048651A (en) | 1933-06-23 | 1936-07-21 | Massachusetts Inst Technology | Method of and apparatus for producing fibrous or filamentary material |
| GB480950A (en) * | 1936-07-28 | 1938-02-28 | Richard Schreiber Gastell | Improvements in, or relating to, the production of artificial fibres |
| DE2965672D1 (en) | 1978-10-10 | 1983-07-21 | Ici Plc | Production of electrostatically spun products |
| GB2121286B (en) | 1982-06-02 | 1985-11-06 | Ethicon Inc | Improvements in synthetic vascular grafts, and methods of manufacturing such grafts |
| US20020084178A1 (en) | 2000-12-19 | 2002-07-04 | Nicast Corporation Ltd. | Method and apparatus for manufacturing polymer fiber shells via electrospinning |
| TW530710U (en) * | 2002-09-09 | 2003-05-01 | Shi-Kuan Chen | Revolving fixed angle cutting worktable for CNC cutting machine |
| US20050064168A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-03-24 | Dvorsky James E. | Electric field spraying of surgically implantable components |
| AU2006220565A1 (en) | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Georgia Tech Research Corporation | Nanofilament scaffold for tissue regeneration |
| GB2427382A (en) * | 2005-06-21 | 2006-12-27 | Univ Sheffield | Electrospinning of fibres |
| EP2599858A3 (en) | 2006-01-27 | 2013-09-18 | The Regents of The University of California | Biomimetic scaffolds |
| US8186987B2 (en) * | 2007-02-21 | 2012-05-29 | Panasonic Corporation | Nano-fiber manufacturing apparatus |
| WO2008151117A1 (en) | 2007-06-01 | 2008-12-11 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method and system for aligning fibers during electrospinning |
| DE602007013237D1 (en) * | 2007-10-02 | 2011-04-28 | Stem Cell Technology Company | Apparatus and method for electrospinning 2D or 3D structures of microfibers or nanofiber materials |
| CN101363137A (en) * | 2008-09-24 | 2009-02-11 | 重庆大学 | Electrostatic spinning device for preparing directional arrangement nano fiber |
| US8852621B2 (en) * | 2008-10-07 | 2014-10-07 | Nanonerve, Inc. | Multilayer fibrous polymer scaffolds, methods of production and methods of use |
| WO2010096795A1 (en) * | 2009-02-23 | 2010-08-26 | Clemson University | Fabrication of nanofiber reinforced structures for tissue engineering |
| US20100327494A1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-12-30 | University Of South Carolina | Electrospun Fibrous Three-Dimensional Scaffolds with Well-Defined Pore Geometry |
| CZ201093A3 (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-17 | Cpn S.R.O. | Device for producing two-dimensional or three-dimensional fibrous materials from microfibers or nanofibers |
-
2011
- 2011-06-27 CZ CZ20110376A patent/CZ2011376A3/en not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-06-22 US US14/128,653 patent/US20140284827A1/en not_active Abandoned
- 2012-06-22 KR KR1020147002173A patent/KR20140045515A/en not_active Application Discontinuation
- 2012-06-22 RU RU2014102114/12A patent/RU2014102114A/en not_active Application Discontinuation
- 2012-06-22 WO PCT/CZ2012/000055 patent/WO2013000442A1/en active Application Filing
- 2012-06-22 EP EP12743876.0A patent/EP2723925B1/en not_active Not-in-force
- 2012-06-22 CN CN201280031598.XA patent/CN103687984A/en active Pending
- 2012-06-22 JP JP2014517445A patent/JP2014523492A/en not_active Withdrawn
- 2012-06-22 BR BR112013032549A patent/BR112013032549A2/en not_active IP Right Cessation
- 2012-06-22 CA CA2838281A patent/CA2838281A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ300797B6 (en) * | 2005-04-11 | 2009-08-12 | Elmarco, S. R. O. | Fabric containing at least one layer of polymeric nanofibers and process for producing polymeric nanofiber layer from polymer solution by electrostatic spinning |
| CZ299549B6 (en) * | 2006-09-04 | 2008-08-27 | Elmarco, S. R. O. | Rotary spinning electrode |
| CZ2007653A3 (en) * | 2007-09-19 | 2009-04-01 | Výzkumný ústav textilních stroju Liberec, a. s. | Method of and device for production linear nanofiber configuration |
| CZ2007727A3 (en) * | 2007-10-18 | 2009-04-29 | Nanopeutics S. R. O. | Collecting electrode of a device for producing nanofibers by electrostatic spinning of polymer matrices and device comprising such collecting electrode |
| CN101474105A (en) * | 2008-12-10 | 2009-07-08 | 同济大学 | Parallel type electrostatic filature blood vessel support collector |
| US20110073840A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-03-31 | Palo Alto Research Center Incorporated | Radial contact for nanowires |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20140284827A1 (en) | 2014-09-25 |
| JP2014523492A (en) | 2014-09-11 |
| EP2723925A1 (en) | 2014-04-30 |
| RU2014102114A (en) | 2015-08-10 |
| EP2723925B1 (en) | 2017-10-11 |
| CN103687984A (en) | 2014-03-26 |
| WO2013000442A1 (en) | 2013-01-03 |
| CZ2011376A3 (en) | 2012-08-22 |
| KR20140045515A (en) | 2014-04-16 |
| CA2838281A1 (en) | 2013-01-03 |
| BR112013032549A2 (en) | 2017-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ303380B6 (en) | Process for producing materials exhibiting anisotropic properties and composed of nanofibers or microfibers and apparatus for making the same | |
| JP5816199B2 (en) | Equipment for producing two-dimensional or three-dimensional fiber material of microfiber and nanofiber | |
| EP2045375B1 (en) | Apparatus and method for electrospinning 2D- or 3D-structures of micro- or nano-fibrous materials | |
| Theron et al. | Electrostatic field-assisted alignment of electrospun nanofibres | |
| Teo et al. | Electrospun fibre bundle made of aligned nanofibres over two fixed points | |
| Teo et al. | A review on electrospinning design and nanofibre assemblies | |
| CN104032423B (en) | A kind of device of electrostatic spinning nano fiber covering yarn and its application | |
| US10094051B1 (en) | Electrospinning apparatus and method for producing multi-dimensional structures and core-sheath yarns | |
| US10633766B2 (en) | Method and apparatus for collecting cross-aligned fiber threads | |
| JP6360492B2 (en) | Method for producing polymer nanofiber by spinning polymer solvent or melt in electric field, and polymer nanofiber linear body formed by this method | |
| US20140207248A1 (en) | Hierarchical multiscale fibrous scaffold via 3-d electrostatic deposition prototyping and conventional electrospinning | |
| Ali et al. | Electrospinning of continuous nanofiber bundles and twisted nanofiber yarns | |
| CN103820943B (en) | Macropore three-dimensional order orientation silk fibroin nano-fiber support and preparation method thereof | |
| Kumar | Effect of colletor on electrospinning to fabricate aligned nano fiber | |
| CN101280468A (en) | Multi-needle V-shaped groove drum electrostatic spinning system and preparation of nano-fiber tuft | |
| Liu et al. | Simulation of electrospun nanofibre deposition on stationary and moving substrates | |
| CN1670272A (en) | Nanometer level regenerated spider silk fiber and its preparation method | |
| US9803294B1 (en) | Device and method for electrospinning multiple layered and three dimensional nanofibrous composite materials for tissue engineering | |
| CN101435122B (en) | Micro-nano fibre with curled secondary structure, and preparation and use thereof | |
| CN203144667U (en) | Device for manufacturing liquefied polymer into non-woven materials | |
| ES2961325T3 (en) | Automated manufacturing of three-dimensional cellular matrices with nanofibers of controlled alignment and uniform cell distribution | |
| Liu et al. | Electrospinning: Shape And Alignment Control | |
| Shuakat | Electrospinning of nanofibre yarns using rotating ring collector | |
| Wang et al. | Modeling and fabrication of electrospun polymer nanofibers with tailored architectures for tissue engineering scaffold applications | |
| CZ2014920A3 (en) | Process for preparing polymeric fibers with diameter in the range of 100 nm to 10 microns and process for preparing linear, flat or spatial formation comprising such polymeric fibers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190627 |