[實用新型]一種用于電紡直寫可消除靜電影響的裝置

有效

• 申請號: 201721331835.0
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN207259644U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 李好義;雷文龍;李軼;丁玉梅;張莉彥;譚晶;楊衛民
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于電紡直寫可消除靜電影響的裝置，屬于靜電紡絲的領域。

背景技術

近年來，隨著科學技術的不斷發展和研究的深入，微納技術逐漸深入到日常生活的方方面面，二維(2D)納米結構(如納米纖維氈、納米線、納米帶等)得益于其具有的小尺寸效應、表面或界面效應、超順磁性等獨特性質，在眾多領域產生了廣泛的應用。與2D結構的微納米纖維相比，三維微納米結構由于其在厚度上有明顯提升，受到了學者們的廣泛關注。

傳統的三維微納結構制備方法主要有模壓成型法、激光微技術、光刻法和3D打印技術。3D打印作為一種增材制造技術逐漸受到人們的關注。但是傳統3D打印在加工宏觀器件時存在打印速度慢、消耗材料多、材料兼容性差等缺點，無法滿足微納制造的發展要求。而基于電液動力學原理的電紡直寫技術工藝簡單，材料兼容性好，高效，無污染，可制備微納米尺度的纖維結構，在三維微納米結構制造上展現出良好的應用前景。

雖然這種新型的生產工藝，可以實現三維的微納結構。但是在工藝過程中，存在著無法忽略的問題，靜電排斥現象。因為整個過程是電場控制，在電紡過程中纖維會在電場力的作用下拉伸，纖維上會附帶電荷。因此，在纖維沉積的過程中會產生靜電排斥，從而降低了打印的精度。

發明內容

針對存在靜電排斥的問題，本發明提出了一種新型的三維直寫紡絲裝置，噴頭連接離子發生器可在電紡過程中實現對纖維的靜電消除，從而減少在打印過程中靜電的影響。

實現上述目的的技術方案是：一種用于電紡直寫可消除靜電影響的裝置，主要包括主流道、加熱器、三維運動平臺、點膠噴頭、離子風噴頭、塑料軟管、離子發生器、靜電發生器和電極板。主流道位于三維運動平臺的上方，主流道固定在框架上，主流道的最下端是點膠噴頭，主流道的外壁包覆有加熱器；點膠噴頭與靜電發生器的接地端相連，電機板位于三維運動平臺的工作臺下端，電機板與三維運動平臺的工作臺絕緣，電極板與點膠噴頭之間形成的靜電場使得點膠噴頭噴出的絲落在三維運動平臺的工作臺上完成直寫；離子風噴頭安裝在主流道旁邊，離子風噴頭通過塑料軟管與離子發生器連接，離子風噴頭向三維運動平臺上噴射離子風，以消除在三維運動平臺上聚集的靜電電荷。

本發明一種用于電紡直寫可消除靜電影響的裝置，主流道外壁上端通過軸承和彈簧卡扣支撐有定制的齒輪盤，定制的齒輪盤通過同步電機、同步帶轉動，定制的齒輪盤上固定有齒條，在齒條上安裝有連接器，連接器連接有離子風噴頭、旋轉鍵，離子發生器通過塑料管連接到離子風噴頭，離子風噴頭在旋轉鍵、連接器、齒條、定制的齒輪盤、同步帶和同步電機的調節下向紡絲路徑的前端噴射離子風。

本發明一種用于電紡直寫可消除靜電影響的裝置，主流道固定不動，三維運動平臺移動，加熱器給主流道及點膠噴頭加熱。定制的齒輪盤套在主流道上間隙配合可旋轉，由深溝球軸承和彈簧卡扣來固定其移動方向，同步電機通過同步帶與其連接并控制其轉動。齒條可以有兩個，其中一個齒條與定制的齒輪盤焊接在一起，連接器可在此齒條上移動，控制離子風噴頭與主流道的距離；另一個齒條安裝在連接器內，控制離子風噴頭距離三維運動平臺的距離。離子風噴頭可在齒條的移動來進行位置調節，由旋轉鍵進行角度調節。離子噴頭通過塑料軟管和離子發生器連接。

本發明是一種用于電紡直寫可消除靜電影響的裝置，在工作的時候，加熱器負責對主流道和點膠噴頭進行加熱，物料在主流道中熔融塑化，通過主流道中的柱塞對熔融物料進行擠出。

本發明一種用于電紡直寫可消除靜電影響的裝置，在三維運動平臺進行運動時，控制器會根據平臺的X、Y方向的移動速度，計算出X、Y的合成速度方向向量的反方向，控制電機帶動定制齒輪轉動，使得離子出風口總是朝著運動前進的方向。

本發明一種用于電紡直寫可消除靜電影響的裝置，通過齒條和旋轉鍵來調整離子出風口的位置和角度，保證在電紡過程中離子風是以斜向前的角度運動，從而使得前面的已有纖維電荷中和，保證后面的電紡纖維過程不受靜電影響。在整個過程中不影響工藝參數，保證電紡過程正常運行。

本發明一種用于電紡直寫可消除靜電影響的裝置,為防止因離子風噴頭在拐點移動速度過快而導致離子風不能及時地消除靜電的影響，則當離子風噴頭移動的路徑轉角超過120°時，開啟在定制的齒輪盤上附加的離子風噴頭的開關，直至原離子風噴頭正常地指向紡絲移動方向，兩個離子風噴頭指向通樣的方向時，關閉附加的離子風噴頭。