[發明專利]一種熔體電紡纖維的溫度控制裝置

在審

• 申請號: 201811463778.0
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109537070A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 辛正一;陳桪;李爍;羅越鋒;駱志明;胡學峰
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;G05D23/20
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 胡楓

本發明涉及一種熔體電紡纖維的溫度控制裝置，包括收集板、噴頭、至少一組加熱設備、至少一個溫度傳感器及溫控器；所述噴頭用于向收集板上噴射熔體電紡纖維；所述加熱設備包括紅外加熱器及反射罩，所述反射罩為弧形結構且設于紅外加熱器的外側，用于將紅外加熱器發射的紅外光反射至收集板及熔體電紡纖維上；所述溫度傳感器用于采集收集板及熔體電紡纖維的實時溫度；所溫控器用于根據溫度傳感器采集的實時溫度調節紅外加熱器的加熱頻率。采用本發明，使得收集板和收集板上的熔體電紡纖維溫度保持在較高的溫度范圍內波動，利于纖維堆積成型。

技術領域

本發明涉及溫度控制設備技術領域，尤其涉及一種熔體電紡纖維的溫度控制裝置。

背景技術

熔體靜電紡絲技術是制造聚合微納米纖維一種有效方法，原理是通過強電場拉伸聚合物熔體形成噴射流沉積來制造納米纖維，與目前廣泛使用的溶液靜電紡絲不同的是，熔體靜電紡絲不使用溶劑，沒有溶劑揮發且無毒性。另外，熔融的聚合物通常具有高粘度，并且是不導電的，因此紡絲過程中鞭動小，電學性能穩定，可以實現精確3D打印和纖維直寫，制備有序排列的逐層堆積的立體纖維支架。

目前，直寫打印過程中由于溫度場動態變化不均，針頭與收集表溫差較大，且選用的高分子材料常具有較高的膨脹系數等原因，導致了打印纖維的熱應力分布不均，各段纖維產生了不同的收縮量，纖維存在各段粗細不均的問題，因此，有必要提出一種能夠穩定控制熔體電紡纖維溫度的裝置，解決上述問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種熔體電紡纖維的溫度控制裝置，可使收集板和收集板上的熔體電紡纖維溫度保持在較高的溫度范圍內波動，利于纖維堆積成型。

為了解決上述技術問題，本發明提出一種熔體電紡纖維的溫度控制裝置，包括收集板、噴頭、至少一組加熱設備、至少一個溫度傳感器及溫控器；所述噴頭用于向收集板上噴射熔體電紡纖維；所述加熱設備包括紅外加熱器及反射罩，所述反射罩為弧形結構且設于紅外加熱器的外側，用于將紅外加熱器發射的紅外光反射至收集板及熔體電紡纖維上；所述溫度傳感器用于采集收集板及熔體電紡纖維的實時溫度；所溫控器用于根據溫度傳感器采集的實時溫度調節紅外加熱器的加熱頻率。

作為上述方案的改進，所述反射罩的反射面為拋物面，所述紅外加熱器位于所述拋物面的焦點上，所述反射罩用于將紅外加熱器發射的紅外光平行反射至收集板的熔體電紡纖維上。

作為上述方案的改進，所述拋物面的母線方程為其中k為收集板寬度。

作為上述方案的改進，所述溫控器包括依次電連接的A/D轉換電路、控制器及開關控制電路；所述A/D轉換電路用于將溫度傳感器輸出的模擬實時溫度信號轉換為數字實時溫度信號；所述控制器用于根據數字實時溫度信號及預設溫度計算脈沖控制信號；所述開關控制電路用于根據脈沖控制信號向紅外加熱器輸出脈沖信號，以調節紅外加熱器的加熱頻率。

作為上述方案的改進，所述控制器根據位置式PID控制算法計算脈沖控制信號。

作為上述方案的改進，所述熔體電紡纖維的溫度控制裝置還包括紅外熱像儀，用于采集收集板及熔體電紡纖維的實時溫度圖像；所溫控器還用于根據紅外熱像儀采集的實時溫度圖像調節紅外加熱器的加熱方向。

作為上述方案的改進，所述溫度傳感器為非接觸式溫度傳感器。

作為上述方案的改進，所述溫度傳感器為紅外溫度傳感器。

作為上述方案的改進，所述熔體電紡纖維的溫度控制裝置包括兩組加熱設備，所述加熱設備對稱設于噴頭兩側。

作為上述方案的改進，所述熔體電紡纖維的溫度控制裝置包括兩個溫度傳感器，所述溫度傳感器對稱設有收集板兩側。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：