申请/专利权人：北京化工大学

申请日：2017-10-17

公开（公告）日：2023-05-26

公开（公告）号：CN107541798B

主分类号：D01D5/00

分类号：D01D5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.26#授权;2018.01.30#实质审查的生效;2018.01.05#公开

摘要：本发明涉及一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，属于静电纺丝的领域。主要包括主流道、三维运动平台、点胶喷头、离子风喷头、塑料软管、离子发生器、加热器和控制器。主流道外壁上端通过轴承和弹簧卡扣支撑有定制的齿轮盘，定制的齿轮盘通过同步电机、同步带转动，离子风喷头在旋转键、连接器、齿条、定制的齿轮盘、同步带和同步电机的调节下向纺丝路径的前端喷射离子风。本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，通过离子风来中和纤维上的电荷，从而减少或消除静电排斥的影响；通过喷头结构和控制器使得离子风朝着喷头相对运动斜前方的喷射，不影响静电纺丝的工艺。所以使用此装置，可以在不增加变量的情况下减少静电排斥实现精准定位。

主权项：1.一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，其特征在于：主要包括主流道、加热器、三维运动平台、点胶喷头、离子风喷头、塑料软管、离子发生器、静电发生器和电极板，主流道位于三维运动平台的上方，主流道固定在框架上，主流道的最下端是点胶喷头，主流道的外壁包覆有加热器；点胶喷头与静电发生器的接地端相连，电极板位于三维运动平台的工作台下端，电极板与三维运动平台的工作台绝缘，电极板与点胶喷头之间形成的静电场使得点胶喷头喷出的丝落在三维运动平台的工作台上完成直写；离子风喷头安装在主流道旁边，离子风喷头通过塑料软管与离子发生器连接，离子风喷头向三维运动平台上喷射离子风；主流道外壁上端通过轴承和弹簧卡扣支撑有定制的齿轮盘，定制的齿轮盘通过同步电机、同步带产生转动，定制的齿轮盘上固定有齿条，在齿条上安装有连接器，连接器连接有离子风喷头、旋转键，离子发生器通过塑料软管连接到离子风喷头，离子风喷头在旋转键、连接器、齿条、定制的齿轮盘、同步带和同步电机的调节下向纺丝路径的前端喷射离子风；齿条有两个，其中一个齿条与定制的齿轮盘焊接在一起，连接器能在此齿条上移动，控制离子风喷头与主流道的距离；另一个齿条安装在连接器内，控制离子风喷头距离三维运动平台的距离；在三维运动平台进行运动时，控制器根据平台的X、Y方向的移动速度，计算出X、Y的合成速度方向向量的反方向，控制电机带动定制的齿轮盘转动，使得离子出风口总是朝着纺丝运动前进的方向。

全文数据：一种用于电纺直写可消除静电影响的装置技术领域[0001]本发明涉及一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，属于静电纺丝的领域。背景技术[0002]近年来，随着科学技术的不断发展和研究的深入，微纳技术逐渐深入到日常生活的方方面面，二维2D纳米结构如纳米纤维毡、纳米线、纳米带等得益于其具有的小尺寸效应、表面或界面效应、超顺磁性等独特性质，在众多领域产生了广泛的应用。与2D结构的微纳米纤维相比，三维微纳米结构由于其在厚度上有明显提升，受到了学者们的广泛关注。[0003]传统的三维微纳结构制备方法主要有模压成型法、激光微技术、光刻法和3D打印技术。3D打印作为一种增材制造技术逐渐受到人们的关注。但是传统3D打印在加工宏观器件时存在打印速度慢、消耗材料多、材料兼容性差等缺点，无法满足微纳制造的发展要求。而基于电液动力学原理的电纺直写技术工艺简单，材料兼容性好，高效，无污染，可制备微纳米尺度的纤维结构，在三维微纳米结构制造上展现出良好的应用前景。[0004]虽然这种新型的生产工艺，可以实现三维的微纳结构。但是在工艺过程中，存在着无法忽略的问题，静电排斥现象。因为整个过程是电场控制，在电纺过程中纤维会在电场力的作用下拉伸，纤维上会附带电荷。因此，在纤维沉积的过程中会产生静电排斥，从而降低了打印的精度。发明内容[0005]针对存在静电排斥的问题，本发明提出了一种新型的三维直写纺丝装置，喷头连接离子发生器可在电纺过程中实现对纤维的静电消除，从而减少在打印过程中静电的影响。[0006]实现上述目的的技术方案是：一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，主要包括主流道、加热器、三维运动平台、点胶喷头、离子风喷头、塑料软管、离子发生器、静电发生器和电极板。主流道位于三维运动平台的上方，主流道固定在框架上，主流道的最下端是点胶喷头，主流道的外壁包覆有加热器;点胶喷头与静电发生器的接地端相连，电机板位于三维运动平台的工作台下端，电机板与三维运动平台的工作台绝缘，电极板与点胶喷头之间形成的静电场使得点胶喷头喷出的丝落在三维运动平台的工作台上完成直写;离子风喷头安装在主流道旁边，离子风喷头通过塑料软管与离子发生器连接，离子风喷头向三维运动平台上喷射离子风，以消除在三维运动平台上聚集的静电电荷。[0007]本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，主流道外壁上端通过轴承和弹簧卡扣支撑有定制的齿轮盘，定制的齿轮盘通过同步电机、同步带转动，定制的齿轮盘上固定有齿条，在齿条上安装有连接器，连接器连接有离子风喷头、旋转键，离子发生器通过塑料管连接到离子风喷头，离子风喷头在旋转键、连接器、齿条、定制的齿轮盘、同步带和同步电机的调节下向纺丝路径的前端喷射离子风。[0008]本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，主流道固定不动，三维运动平台移动，加热器给主流道及点胶喷头加热。定制的齿轮盘套在主流道上间隙配合可旋转，由深沟球轴承和弹簧卡扣来固定其移动方向，同步电机通过同步带与其连接并控制其转动。齿条可以有两个，其中一个齿条与定制的齿轮盘焊接在一起，连接器可在此齿条上移动，控制离子风喷头与主流道的距离；另一个齿条安装在连接器内，控制离子风喷头距离三维运动平台的距离。离子风喷头可在齿条的移动来进行位置调节，由旋转键进行角度调节。离子喷头通过塑料软管和离子发生器连接。[0009]本发明是一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，在工作的时候，加热器负责对主流道和点胶喷头进行加热，物料在主流道中熔融塑化，通过主流道中的柱塞对熔融物料进行挤出。[0010]本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，在三维运动平台进行运动时，控制器会根据平台的X、Y方向的移动速度，计算出X、Y的合成速度方向向量的反方向，控制电机带动定制齿轮转动，使得离子出风口总是朝着运动前进的方向。[0011]本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，通过齿条和旋转键来调整离子出风口的位置和角度，保证在电纺过程中离子风是以斜向前的角度运动，从而使得前面的已有纤维电荷中和，保证后面的电纺纤维过程不受静电影响。在整个过程中不影响工艺参数，保证电纺过程正常运行。[0012]本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，为防止因离子风喷头在拐点移动速度过快而导致离子风不能及时地消除静电的影响，则当离子风喷头移动的路径转角超过120°时，开启在定制的齿轮盘上附加的离子风喷头的开关，直至原离子风喷头正常地指向纺丝移动方向，两个离子风喷头指向通样的方向时，关闭附加的离子风喷头。[0013]本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，通过离子风来中和纤维上的电荷，从而减少或消除静电排斥的影响。除此之外通过喷头结构和控制器使得离子风朝着喷头相对运动斜前方的喷射，不影响静电纺丝的工艺。所以使用此装置，可以在不增加变量的情况下减少静电排斥实现精准定位。附图说明[0014]图1为本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置的示意图。[0015]图2为本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置喷头的局部放大图。[0016]图中：卜主流道、2-定制的齿轮盘、3-轴承、4-弹簧卡扣、5-加热器、6-点胶喷头、7-三维运动平台、8-离子风喷头、9-旋转键、10-塑料软管、11-连接器、12-齿条、13-离子发生器、14-同步电机、15-同步带。具体实施方式[0017]为本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，如图1和图2所示，主要包括主流道1、定制的齿轮盘2、轴承3、弹簧卡扣4、加热器5、点胶喷头6、三维运动平台7、离子风喷头8、旋转键9、塑料软管10、连接器11、齿条12、离子发生器I3、同步电机14、同步带I5、静电发生器和电极板。图中未画出静电发生器和电极板。主流道1位于三维运动平台7的上方，主流道1固定在框架上，主流道1的最下端是点胶喷头6,主流道1的外壁包覆有加热器5,主流道1外壁上端通过轴承3和弹簧卡扣4支撑有定制的齿轮盘2,定制的齿轮盘2通过同步电机14、同步带I5转动，定制的齿轮盘2上固定有齿条I2,在齿条I2上安装有连接器^，连接器11连接有离子风喷头8、旋转键9,离子发生器I3通过塑料管10连接到离子风喷头8,离子风喷头8在旋转键9和连接器11、齿条I2、定制的齿轮盘2、同步带I5和同步电机14的调节下向纺丝路径的前端喷射离子风。[0018]本发明一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，在工作的时候，加热器5负责对主流道1及主流道1最下端的点胶喷头6进行加热，物料从放入主流道i中溶融^化通过主流道中的柱塞对熔融物料进行挤出。在三维运动平台7进行运动时，控制器会通过平^的乂Y方向的移动速度，计算出X、Y的合成速度方向向量的反方向，控制同步电机14^牛带I5带动定制的齿轮盘2转动，使得离子风喷头8的出风口总是朝着纺丝运动前进的^过齿条12和旋转键9来调整离子出风口的角度，保证在电纺过程中离子风是以度运动，从而使得前面的已有纤维电荷中和，保证后面的电纺纤维不受静电影响戈n則的角

权利要求：1.一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，其特征在于：主要包括主流道、加热器、三维运动平台、点胶喷头、离子风喷头、塑料软管、离子发生器、静电发生器和电极板，主流道位于三维运动平台的上方，主流道固定在框架上，主流道的最下端是点胶喷头，主流道的外壁包覆有加热器;点胶喷头与静电发生器的接地端相连，电机板位于三维运动平台的工作台下端，电机板与三维运动平台的工作台绝缘，电极板与点胶喷头之间形成的静电场使得点胶喷头喷出的丝落在三维运动平台的工作台上完成直写;离子风喷头安装在主流道旁边，离子风喷头通过塑料软管与离子发生器连接，离子风喷头向三维运动平台上喷射离子风。2.根据权利要求1所述的一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，其特征在于:主流道外壁上端通过轴承和弹簧卡扣支撑有定制的齿轮盘，定制的齿轮盘通过同步电机、同步带产生转动，定制的齿轮盘上固定有齿条，在齿条上安装有连接器，连接器连接有离子风喷头、旋转键，离子发生器通过塑料管连接到离子风喷头，离子风喷头在旋转键、连接器、齿条、定制的齿轮盘、同步带和同步电机的调节下向纺丝路径的前端喷射离子风。3.根据权利要求2所述的一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，其特征在于:齿条可以有两个，其中一个齿条与定制的齿轮盘焊接在一起，连接器可在此齿条上移动，控制离子风喷头与主流道的距离；另一个齿条安装在连接器内，控制离子风喷头距离三维运动平台的距离。4.根据权利要求2所述的一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，其特征在于:在三维运动平台进行运动时，控制器根据平台的X、Y方向的移动速度，计算出X、Y的合成速度方向向量的反方向，控制电机带动定制的齿轮盘转动，使得离子出风口总是朝着纺丝运动前进的方向。5.根据权利要求2所述的一种用于电纺直写可消除静电影响的装置，其特征在于:在定制的齿轮盘上增设附加的离子风喷头及其开关。

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