制丝装置及使用该制丝装置的纳米纤维3D打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及制丝装置及使用该制丝装置的纳米纤维3D打印装置，3D打印装置包括设置有工作台的机架，机架上设置有相对所述工作台可移动的制丝装置，制丝装置包括电极喷射头和保护管，所述电极喷射头设置于所述保护管的一端，保护管的另一端设置有与所述电极喷射头的喷口相对应的出丝口，所述出丝口处设置有与所述电极喷射头绝缘设置的成丝电极。本发明专利技术解决了现有制丝装置的电极喷射头成对布置而导致整个制丝装置尺寸较大的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制丝装置及使用该制丝装置的纳米纤维3D打印装置。
技术介绍
3D打印作为一种新兴的技术，其应用领域非常广泛，应用市场也非常巨大。现有的3D打印装置包括具有工作台的机架及设置于机架上的打印头机构，打印头机构包括喷射头，喷射头可相对工作台进行x轴、y轴和z轴的移动。使用时，液态原材料或者粉末状原材料被熔融后经打印头流出至工作台上，流质的原材料在工作台上固化成一体结构，最终形成想要的产品形状。现有的这种常规3D打印存在的问题在于：3D打印装置的最终打印产品是流质的材料固化成的一体结构，这种产品韧性较差，不具有耐拉能力，不能应用于韧性、抗拉能力有需求的产品上使用，比如说医学领域中的支架等；此外，由现有3D打印装置打印出来的产品为一体结构，因此该类产品不具有过滤性能，这就导致现有的3D打印装置不能用来打印对过滤性有要求的产品中使用，比如说能够过滤气体的口罩、能够过滤相应分子的血管等。纳米纤维束的纺织则可以很好的解决上述问题，因此如果能将纺织领域中的静电纺丝应用到3D打印装置上，那就是一项新的技术上的突破。中国专利CN100334268C公开了一种“纳米纤维长丝束的制备方法”，该文件中公开了制丝装置，该制丝装置包括一个纺丝箱体，纺丝箱体中设置有成对布置的电纺喷头即电极喷射头，使用时，将高聚物溶液输送给对应电纺喷头，对每一对电纺喷头中的两个喷头分别施加相反极性的直流高电压，电纺喷头顶端的高分子溶液拉伸、鞭动形成带有电荷的纳米纤维，喷口相对的电纺喷头喷出的纳米纤维带有相反电荷，在空中相互吸引、碰撞、形成复合纳米纤维，经导丝辊牵引、拉伸后形成长丝束，最后对纳米纤维收集，因为在原材料中具有表面活性剂，因此收集起来的纳米纤维不会彼此粘连，可以在后续的纺织中使用。这种制丝装置可以制作出纳米及的纤维束，纺丝箱体可以为制丝过程提供一个较为稳定的制丝环境，但是由于电纺喷头的布局关系，导致纺丝箱体的体积较大，使得防丝箱体无法应用于3D打印装置这种对整机尺寸要求较高的环境中使用；另外，3D打印时，需要制丝后编制成型，这就要求纤维丝应具有一定的温度，温度较高的纤维丝也易被空气氧化而影响成丝质量；现有的这种纺丝箱体的出丝速度也不能满足3D打印装置的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制丝装置，以解决现有制丝装置的电极喷射头成对布置而导致整个制丝装置尺寸较大的问题；本专利技术的目的还在于提供一种使用该制丝装置的纳米纤维3D打印装置。为了解决上述问题，本专利技术中制丝装置的技术方案为：制丝装置，包括电极喷射头，还包括保护管，所述电极喷射头设置于所述保护管的一端，保护管的另一端设置有与所述电极喷射头的喷口相对应的出丝口，所述出丝口处设置有与所述电极喷射头绝缘设置的成丝电极。所述出丝口设置于所述成丝电极上，出丝口具有大口端朝向所述电极喷射头的锥形定心段。电极喷射头中同轴线设置有导流气体管。所述电极喷射头的外围设置有与所述保护管连通的保护性气体通入管。本专利技术中3D打印装置的技术方案为：纳米纤维3D打印装置，包括设置有工作台的机架，机架上设置有相对所述工作台可移动的制丝装置，制丝装置包括电极喷射头和保护管，所述电极喷射头设置于所述保护管的一端，保护管的另一端设置有与所述电极喷射头的喷口相对应的出丝口，所述出丝口处设置有与所述电极喷射头绝缘设置的成丝电极。纳米纤维3D打印装置还包括正电极、负电极分别与电极喷射头、成丝电极电连接的高压静电发生器。所述出丝口设置于所述成丝电极上，出丝口具有大口端朝向所述电极喷射头的锥形定心段。电极喷射头中同轴线设置有导流气体管。所述电极喷射头的外围设置有与所述保护管连通的保护性气体通入管。机架上设置有z向导轨，z向导轨上导向移动装配有移动横梁，制丝装置设置在移动横梁上，机架上还设置有y向导轨，工作台包括与所述y向导轨导向移动配合的底座及转动设置于底座上的转动轴线沿y向延伸的模具辊，工作台上设置有驱动模具辊自转的模具辊驱动机构。本专利技术的有益效果为：使用时，在电极喷射头和成丝电极上分别施加电极相反的电压，电极喷射头出的高分子容易拉伸、变动形成带有电荷的纤维丝，并在成丝电极的吸引作用下朝出丝口移动并最终由出丝口移出，本专利技术中仅设置一个电机喷射头，通过保护管另一端的成丝电极与电机喷射头配合成丝，因此将电机喷射头、成丝电机分别置于保护管的两端即可，整个装置结构紧凑，体积较小，可以适用于3D打印装置这类对空间要求有限制的产品中使用。进一步的，电极喷射头中同轴线设置有导流气体管，使用时，向导流气体管中通气，由导流气体管排出的气体对形成的纤维丝喷吹，一方面可以增加纤维丝的成丝长度，另一方面也可以增加纤维丝的出丝速度。进一步的，通过保护性气体通入管向保护管内通入惰性气体，毒性气体对纤维形成保护，避免纤维丝被氧化，保证纤维丝成丝质量的同时，还可以进一步的提高出丝速度。附图说明图1是本专利技术中纳米纤维3D打印装置的实施例1的结构示意图；图2是图1中制丝装置与推进器和高压静电发生器的配合示意图；图3是图1中制丝装置的结构示意图；图4是图3的右视图；图5是图3的立体图；图6是本专利技术中纳米纤维3D打印装置的实施例2的结构示意图。具体实施方式纳米纤维3D打印装置的实施例1如图1~5所示：包括设置有工作台的机架，机架上设置有左右间隔布置的z向导轨12，z向导轨12的导向方向为上下方向，z向导轨上导向移动装配有移动横梁13，两个z向导轨12的上端通过固定横梁11相连，固定横梁11和z向导轨构成门形结构。移动横梁13上设置有制丝装置14。两个z向导轨的底部设置有底部横梁17，底部横梁17上设置有y向导轨，y向导轨的导向方向为前后方向，工作台包括与y向导轨导向移动配合的底座18及转动设置于底座上的转动轴线沿前后方向延伸的模具辊15，机架上设置有驱动模具辊自转的模具辊驱动机构，模具辊驱动机构包括驱动电机，驱动电机通过传动带16与模具辊传动连接。制丝装置包括由绝缘材质制成的保护管5，保护管5的上端通过喷射头支架4连接有电极喷射头2，保护管5的下端通过电极板支架7连接有成丝电极10，成丝电极10上设置有与电极喷射头的喷口相对应的出丝口6，出丝口6的上端具有大口端朝向电极喷射头的锥形定心段。电极喷射头上同轴线固设有导流气体管1。电极喷射头2的外围设置有与保护管5连通的保护性气体通入管3，本实施例中，保护性气体通入管有四个，四个保护性气体通入管沿周向间隔布置。3D打印装置还包括推进器8和高压静电发生器9，推进器与电机喷射头相连，高压静电发生器的正极、负极分别与电极喷射头和成丝电极电连接。使用时，将不含表面活性剂的液态高分子原材料置于推进器中，向电极喷射头和成丝电机上施加直流高电压，受电场力的作用，电机喷射头喷出的流体形成纳米级的纤维丝，由保护性气体通入管通入的惰性气体比如说氮气，使纤维丝周围形成一个稳定的环境，避免纤维丝被氧化而影响纤维丝的质量，由导流气体管通入的气体吹着纤维丝，可提高限位丝的成丝长度和出丝速度，出丝口设置的锥形定心段有利于保证纤维丝顺利由出丝口导出。当需要制作管形产品时，由出丝口吹出的纤维丝可周向的缠绕在模具辊上，根据设计程序，往复缠绕，不含表面活性剂的纳米纤维在纳米效应作用不会松散，最终形成管状产品。比如说人造血管、支架等，本文档来自技高网...

【技术保护点】
制丝装置，包括电极喷射头，其特征在于：还包括保护管，所述电极喷射头设置于所述保护管的一端，保护管的另一端设置有与所述电极喷射头的喷口相对应的出丝口，所述出丝口处设置有与所述电极喷射头绝缘设置的成丝电极。

【技术特征摘要】
1.制丝装置，包括电极喷射头，其特征在于：还包括保护管，所述电极喷射头设置于所述保护管的一端，保护管的另一端设置有与所述电极喷射头的喷口相对应的出丝口，所述出丝口处设置有与所述电极喷射头绝缘设置的成丝电极。2.根据权利要求1所述的制丝装置，其特征在于：所述出丝口设置于所述成丝电极上，出丝口具有大口端朝向所述电极喷射头的锥形定心段。3.根据权利要求1所述的制丝装置，其特征在于：电极喷射头中同轴线设置有导流气体管。4.根据权利要求1~3任意一项所述的制丝装置，其特征在于：所述电极喷射头的外围设置有与所述保护管连通的保护性气体通入管。5.纳米纤维3D打印装置，包括设置有工作台的机架，其特征在于：机架上设置有相对所述工作台可移动的制丝装置，制丝装置包括电极喷射头和保护管，所述电极喷射头设置于所述保护管的一端，保护管的另一端设置有与所述电极喷射头的喷口相对应的出丝口，所述出丝口处设置有与所述电极喷射头绝缘设置的成丝电...

【专利技术属性】
技术研发人员：何建新，冯森，邵伟力，冯中强，周玉嫚，牛晓元，刘刚建，
申请(专利权)人：郑州智高电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41