CN112877913A

CN112877913A - 一种静电式3d打印法纳米纤维膜的生产设备

Info

Publication number: CN112877913A
Application number: CN202110119584.4A
Authority: CN
Inventors: 琚河同; 杨永生; 郭亮
Original assignee: Henan Manborui New Material Technology Co ltd
Current assignee: Henan Manborui New Material Technology Co ltd
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2021-06-01

Abstract

本发明公开了一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，包括放卷装置、收卷装置、3D纺丝装置、烘干装置和控制系统；通过设置3D纺丝装置，3D纺丝装置包含有供液装置、纺丝电极和接收装置，接收装置中的压力缸按照设定值推动传动机构向下移动，使传送带底端的基层随着传送带向下移动，进而调节接收装置与纺丝电极之间的距离，然后供液装置中的微量注射泵将存液箱内部的料液抽出，位于机箱平台顶端的横向线性滑台和纵向线性滑台控制涂液嘴的横向和纵向移动，进而使涂液嘴通过纺丝电极将料液移动到设定的位置进行喷涂，进而可以按照所需的形状对纳米纤维膜进行生产。

Description

一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备

技术领域

本发明属于纳米纤维膜生产技术领域，具体涉及一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备。

背景技术

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，此外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维；狭义上讲，纳米纤维的直径介于1nm到100nm之间，但广义上讲，纤维直径低于1000nm的纤维均称为纳米纤维。

纳米纤维的用途很广，如将纳米纤维植入织物表面，可形成一层稳定的气体薄膜，制成双疏性界面织物，既可防水，又可防油、防污；用纳米纤维制成的高级防护服，其织物多孔且有膜，不仅能使空气透过，具可呼吸性，还能挡风和过滤微细粒子，对气溶胶有阻挡性，可防生化武器及有毒物质；此外，纳米纤维还可用于化工、医药等产品的提纯、过滤等。

现有的纳米纤维膜在进行生产时无法根据所需的纤维膜形状进行生产，大多都是进行后期裁剪，容易对纳米纤维膜造成损坏，造成浪费，所以需要一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，以解决上述背景技术中提出的现有的纳米纤维膜在进行生产时无法根据所需的纤维膜形状进行生产，大多都是进行后期裁剪，容易对纳米纤维膜造成损坏，造成浪费的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，包括放卷装置、收卷装置、3D纺丝装置、烘干装置和控制系统，所述放卷装置和收卷装置位于底座的两侧，所述3D纺丝装置固定连接于底座的顶端，所述底座一侧固定连接有烘干装置，所述烘干装置位于3D纺丝装置和收卷装置之间，所述3D纺丝装置外侧设置有观察窗和控制面板，所述观察窗位于控制面板的下方，所述控制面板与控制系统电性连接，所述3D纺丝装置包括高压静电发生装置、供液装置、纺丝电极和接收装置，所述高压静电发生装置位于接收装置的上方，所述接收装置位于纺丝电极和供液装置的上方，所述纺丝电极位于供液装置的顶端。

优选的，所述放卷装置包括第一机架、放卷电极、放卷轴和放卷张力控制机构，所述第一机架一侧固定连接有放卷电极，所述放卷电极的输出端固定连接有放卷轴，所述放卷轴转动连接于第一机架的内侧，所述第一机架靠近3D纺丝装置的一侧设置有放卷张力控制机构，所述放卷电极与控制系统电性连接。

优选的，所述收卷装置包括第二机架、收卷电极、收卷轴和收卷张力控制机构，所述第二机架一侧固定连接有收卷电极，所述收卷电极的输出端固定连接有收卷轴，所述收卷轴转动连接于第二机架的内侧，所述第二机架靠近3D纺丝装置的一侧设置有收卷张力控制机构，所述收卷电极与控制系统电性连接。

优选的，所述供液装置包括微量注射泵、供液管道和涂液嘴，所述微量注射泵固定连接于存液箱的外侧，所述微量注射泵的输出端固定连接有供液管道，所述供液管道另一端与涂液嘴固定连接，所述存液箱位于机箱平台的底端，所述微量注射泵与控制系统电性连接。

优选的，所述供液装置还包括横向线性滑台和纵向线性滑台，所述横向线性滑台位于机箱平台的底端，所述纵向线性滑台位于横向线性滑台的顶端，所述纵向线性滑台顶端滑动连接有涂液嘴，所述横向线性滑台和纵向线性滑台均与控制系统电性连接。

优选的，所述涂液嘴顶端设置有纺丝电极，所述纺丝电极与高压静电发生装置的正极电性连接。

优选的，所述接收装置包括压力缸、传动机构、传送带和电极板，所述压力缸固定连接于高压静电发生装置的两侧，所述压力缸的输出端与传动机构固定连接，所述传动机构外侧设置有传送带，所述传动机构底端设置有电极板，所述电极板与高压静电发生装置的负极电性连接。

优选的，所述烘干装置包括烘干箱、进膜口、出膜口、传动轴、导轨和热风机，所述烘干箱两侧分别设置有进膜口和出膜口，所述进膜口和出膜口内侧均转动连接有传动轴，所述导轨的上端靠近进膜口与烘干箱固定连接，所述导轨的下端靠近出膜口与烘干箱固定连接，所述导轨底端平行设置有热风机，所述热风机与控制系统电性连接。

优选的，所述传动机构外侧对称固定连接有支杆，所述传动机构通过支杆与压力缸的输出端固定连接，所述传动机构一侧设置有主动轮和从动轮，所述主动轮通过皮带与从动轮传动连接，所述主动轮与驱动电机的输出端固定连接，所述驱动电机与控制系统电性连接。

优选的，所述收卷张力控制机构包括支架、张力控制轴和弹簧，所述支架内侧转动连接有张力控制轴，所述张力控制轴两端与支架的内侧滑动连接，所述支架内部设置有弹簧，所述弹簧位于张力控制轴两端的底部，所述收卷张力控制机构和放卷张力控制机构均设置有支架、张力控制轴和弹簧。

与现有技术相比，本发明提供了一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，具备以下有益效果：

1、本发明通过设置3D纺丝装置，3D纺丝装置包含有供液装置、纺丝电极和接收装置，接收装置中的压力缸按照设定值推动传动机构向下移动，使传送带底端的基层随着传送带向下移动，进而调节接收装置与纺丝电极之间的距离，然后供液装置中的微量注射泵将存液箱内部的料液抽出，位于机箱平台顶端的横向线性滑台和纵向线性滑台控制涂液嘴的横向和纵向移动，进而使涂液嘴通过纺丝电极将料液移动到设定的位置进行喷涂，进而可以按照所需的形状对纳米纤维膜进行生产；

2、本发明通过设置高压静电发生装置，纺丝电极与高压静电发生装置的正极连接，用于与接收装置之间产生静电场，将纺丝电极上的料液发生纺丝，接收装置中的电极板位于传送带的上下层之间，并且贴于下层传送带，电极板与高压静电发生装置的负极连接，与纺丝电极之间形成高压静电场，使传送带底端的基层在电场的作用下接收纺丝电极上产生的纺丝并且汇聚成膜；

3、本发明通过设置烘干装置，在放卷装置中的放卷电极和收卷装置中的收卷电极共同作用下将基层连同基层底端的纳米纤维膜输送到烘干装置内部，并且绕过进膜口内侧的传动轴沿着导轨的底端进行传送，在经过导轨时，烘干装置中的热风机对纳米纤维膜进行烘干，最后绕过出膜口内侧的传动轴穿出烘干装置的内部，随着收卷装置中的收卷电极带动收卷轴转动，进而使收卷轴对纳米纤维膜进行收卷，具有烘干的效果。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明提出的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备的立体结构示意图；

图2为本发明提出的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备中33D纺丝装置的内部结构示意图；

图3为本发明提出的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备中烘干装置的立体结构示意图；

图4为本发明提出的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备中烘干装置的内部结构示意图；

图5为本发明提出的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备中接收装置的俯视结构示意图；

图6为本发明提出的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备中接收装置的仰视剖视结构示意图；

图7为图1中A的放大示意图；

图8为本发明提出的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备的主视结构示意图；

图中：放卷装置1、收卷装置2、3D纺丝装置3、烘干装置4、底座5、观察窗6、控制面板7、高压静电发生装置8、供液装置9、纺丝电极10、接收装置11、第一机架12、放卷电极13、放卷轴14、放卷张力控制机构15、第二机架16、收卷电极17、收卷轴18、收卷张力控制机构19、微量注射泵20、供液管道21、横向线性滑台22、纵向线性滑台23、涂液嘴24、压力缸25、传动机构26、传送带27、电极板28、机箱平台29、存液箱30、进膜口31、出膜口32、传动轴33、导轨34、热风机35、支杆36、主动轮37、皮带38、从动轮39、支架40、张力控制轴41、弹簧42。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，包括放卷装置1、收卷装置2、3D纺丝装置3、烘干装置4和控制系统，放卷装置1和收卷装置2位于底座5的两侧，3D纺丝装置3固定连接于底座5的顶端，底座5一侧固定连接有烘干装置4，烘干装置4位于3D纺丝装置3和收卷装置2之间，3D纺丝装置3外侧设置有观察窗6和控制面板7，观察窗6位于控制面板7的下方，控制面板7与控制系统电性连接，3D纺丝装置3包括高压静电发生装置8、供液装置9、纺丝电极10和接收装置11，高压静电发生装置8位于接收装置11的上方，接收装置11位于纺丝电极10和供液装置9的上方，纺丝电极10位于供液装置9的顶端。

本发明中，优选的，放卷装置1包括第一机架12、放卷电极13、放卷轴14和放卷张力控制机构15，第一机架12一侧固定连接有放卷电极13，放卷电极13的输出端固定连接有放卷轴14，放卷轴14转动连接于第一机架12的内侧，第一机架12靠近3D纺丝装置3的一侧设置有放卷张力控制机构15，放卷电极13与控制系统电性连接，将纳米纤维膜的基层卷由放卷装置1中的放卷轴14进行放置，然后穿过放卷张力控制机构15处进入3D纺丝装置3的内部，用于放卷工作。

本发明中，优选的，收卷装置2包括第二机架16、收卷电极17、收卷轴18和收卷张力控制机构19，第二机架16一侧固定连接有收卷电极17，收卷电极17的输出端固定连接有收卷轴18，收卷轴18转动连接于第二机架16的内侧，第二机架16靠近3D纺丝装置3的一侧设置有收卷张力控制机构19，收卷电极17与控制系统电性连接，纤维膜基层穿过收卷装置2中的收卷张力控制机构19由收卷轴18进行收卷，用于收卷工作。

本发明中，优选的，供液装置9包括微量注射泵20、供液管道21和涂液嘴24，微量注射泵20固定连接于存液箱30的外侧，微量注射泵20的输出端固定连接有供液管道21，供液管道21另一端与涂液嘴24固定连接，存液箱30位于机箱平台29的底端，微量注射泵20与控制系统电性连接，供液装置9中的微量注射泵20将存液箱30内部的料液抽出，位于机箱平台29顶端的涂液嘴24将料液进行喷涂。

本发明中，优选的，供液装置9还包括横向线性滑台22和纵向线性滑台23，横向线性滑台22位于机箱平台29的底端，纵向线性滑台23位于横向线性滑台22的顶端，纵向线性滑台23顶端滑动连接有涂液嘴24，横向线性滑台22和纵向线性滑台23均与控制系统电性连接，位于机箱平台29顶端的横向线性滑台22和纵向线性滑台23控制涂液嘴24的横向和纵向移动，进而使涂液嘴24通过纺丝电极10将料液移动到设定的位置进行喷涂。

本发明中，优选的，涂液嘴24顶端设置有纺丝电极10，纺丝电极10与高压静电发生装置8的正极电性连接，纺丝电极10与高压静电发生装置8的正极连接，用于与接收装置11之间产生静电场，将纺丝电极10上的料液发生纺丝。

本发明中，优选的，接收装置11包括压力缸25、传动机构26、传送带27和电极板28，压力缸25固定连接于高压静电发生装置8的两侧，压力缸25的输出端与传动机构26固定连接，传动机构26外侧设置有传送带27，传动机构26底端设置有电极板28，电极板28与高压静电发生装置8的负极电性连接，接收装置11中的电极板28位于传送带27的上下层之间，并且贴于下层传送带27，电极板28与高压静电发生装置8的负极连接，与纺丝电极10之间形成高压静电场，使传送带27底端的基层在电场的作用下接收纺丝电极10上产生的纺丝并且汇聚成膜。

本发明中，优选的，烘干装置4包括烘干箱、进膜口31、出膜口32、传动轴33、导轨34和热风机35，烘干箱两侧分别设置有进膜口31和出膜口32，进膜口31和出膜口32内侧均转动连接有传动轴33，导轨34的上端靠近进膜口31与烘干箱固定连接，导轨34的下端靠近出膜口32与烘干箱固定连接，导轨34底端平行设置有热风机35，热风机35与控制系统电性连接，基层连同基层底端的纳米纤维膜输送到烘干装置4内部，并且绕过进膜口31内侧的传动轴33沿着导轨34的底端进行传送，在经过导轨34时，烘干装置4中的热风机35对纳米纤维膜进行烘干。

本发明中，优选的，传动机构26外侧对称固定连接有支杆36，传动机构26通过支杆36与压力缸25的输出端固定连接，传动机构26一侧设置有主动轮37和从动轮39，主动轮37通过皮带38与从动轮39传动连接，主动轮37与驱动电机的输出端固定连接，驱动电机与控制系统电性连接，驱动电机带动主动轮37转动，主动轮37通过皮带38带动从动轮39转动，进而驱动传动机构26进行工作。

本发明中，优选的，收卷张力控制机构19包括支架40、张力控制轴41和弹簧42，支架40内侧转动连接有张力控制轴41，张力控制轴41两端与支架40的内侧滑动连接，支架40内部设置有弹簧42，弹簧42位于张力控制轴41两端的底部，收卷张力控制机构19和放卷张力控制机构15均设置有支架40、张力控制轴41和弹簧42，随着收卷装置2中的收卷电极17带动收卷轴18转动，进而使收卷轴18对纳米纤维膜进行收卷，收卷轴18在收卷过程中以及放卷轴14在放卷过程中，收卷张力控制机构19和放卷张力控制机构15中的张力控制轴41通过两侧的弹簧42具有缓冲作用，进而可以有效控制纤维膜基层卷的张力，防止由于张力过大而对纤维膜造成损坏。

本发明的工作原理及使用流程：使用时，将纳米纤维膜的基层卷由放卷装置1中的放卷轴14进行放置，然后穿过放卷张力控制机构15处进入3D纺丝装置3的内部，然后穿过3D纺丝装置3中的接收装置11底端进入烘干装置4中，由烘干装置4中的进膜口31处进入然后沿着导轨34由出膜口32穿出，最后穿过收卷装置2中的收卷张力控制机构19由收卷轴18进行收卷，然后通过3D纺丝装置3外侧的控制面板7对装置进行持续设定，并且启动装置，接收装置11中的压力缸25按照设定值推动传动机构26向下移动，使传送带27底端的基层随着传送带27向下移动，进而调节接收装置11与纺丝电极10之间的距离，然后供液装置9中的微量注射泵20将存液箱30内部的料液抽出，位于机箱平台29顶端的横向线性滑台22和纵向线性滑台23控制涂液嘴24的横向和纵向移动，进而使涂液嘴24通过纺丝电极10将料液移动到设定的位置进行喷涂，进而可以按照所需的形状对纳米纤维膜进行生产，纺丝电极10与高压静电发生装置8的正极连接，用于与接收装置11之间产生静电场，将纺丝电极10上的料液发生纺丝，接收装置11中的电极板28位于传送带27的上下层之间，并且贴于下层传送带27，电极板28与高压静电发生装置8的负极连接，与纺丝电极10之间形成高压静电场，使传送带27底端的基层在电场的作用下接收纺丝电极10上产生的纺丝并且汇聚成膜，然后在放卷装置1中的放卷电极13和收卷装置2中的收卷电极17共同作用下将基层连同基层底端的纳米纤维膜输送到烘干装置4内部，并且绕过进膜口31内侧的传动轴33沿着导轨34的底端进行传送，在经过导轨34时，烘干装置4中的热风机35对纳米纤维膜进行烘干，最后绕过出膜口32内侧的传动轴33穿出烘干装置4的内部，随着收卷装置2中的收卷电极17带动收卷轴18转动，进而使收卷轴18对纳米纤维膜进行收卷，收卷轴18在收卷过程中以及放卷轴14在放卷过程中，收卷张力控制机构19和放卷张力控制机构15中的张力控制轴41通过两侧的弹簧42具有缓冲作用，进而可以有效控制纤维膜基层卷的张力，防止由于张力过大而对纤维膜造成损坏。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，包括放卷装置（1）、收卷装置（2）、3D纺丝装置（3）、烘干装置（4）和控制系统，其特征在于：所述放卷装置（1）和收卷装置（2）位于底座（5）的两侧，所述3D纺丝装置（3）固定连接于底座（5）的顶端，所述底座（5）一侧固定连接有烘干装置（4），所述烘干装置（4）位于3D纺丝装置（3）和收卷装置（2）之间，所述3D纺丝装置（3）外侧设置有观察窗（6）和控制面板（7），所述观察窗（6）位于控制面板（7）的下方，所述控制面板（7）与控制系统电性连接，所述3D纺丝装置（3）包括高压静电发生装置（8）、供液装置（9）、纺丝电极（10）和接收装置（11），所述高压静电发生装置（8）位于接收装置（11）的上方，所述接收装置（11）位于纺丝电极（10）和供液装置（9）的上方，所述纺丝电极（10）位于供液装置（9）的顶端。

2.根据权利要求1所述的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，其特征在于：所述放卷装置（1）包括第一机架（12）、放卷电极（13）、放卷轴（14）和放卷张力控制机构（15），所述第一机架（12）一侧固定连接有放卷电极（13），所述放卷电极（13）的输出端固定连接有放卷轴（14），所述放卷轴（14）转动连接于第一机架（12）的内侧，所述第一机架（12）靠近3D纺丝装置（3）的一侧设置有放卷张力控制机构（15），所述放卷电极（13）与控制系统电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，其特征在于：所述收卷装置（2）包括第二机架（16）、收卷电极（17）、收卷轴（18）和收卷张力控制机构（19），所述第二机架（16）一侧固定连接有收卷电极（17），所述收卷电极（17）的输出端固定连接有收卷轴（18），所述收卷轴（18）转动连接于第二机架（16）的内侧，所述第二机架（16）靠近3D纺丝装置（3）的一侧设置有收卷张力控制机构（19），所述收卷电极（17）与控制系统电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，其特征在于：所述供液装置（9）包括微量注射泵（20）、供液管道（21）和涂液嘴（24），所述微量注射泵（20）固定连接于存液箱（30）的外侧，所述微量注射泵（20）的输出端固定连接有供液管道（21），所述供液管道（21）另一端与涂液嘴（24）固定连接，所述存液箱（30）位于机箱平台（29）的底端，所述微量注射泵（20）与控制系统电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，其特征在于：所述供液装置（9）还包括横向线性滑台（22）和纵向线性滑台（23），所述横向线性滑台（22）位于机箱平台（29）的底端，所述纵向线性滑台（23）位于横向线性滑台（22）的顶端，所述纵向线性滑台（23）顶端滑动连接有涂液嘴（24），所述横向线性滑台（22）和纵向线性滑台（23）均与控制系统电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，其特征在于：所述涂液嘴（24）顶端设置有纺丝电极（10），所述纺丝电极（10）与高压静电发生装置（8）的正极电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，其特征在于：所述接收装置（11）包括压力缸（25）、传动机构（26）、传送带（27）和电极板（28），所述压力缸（25）固定连接于高压静电发生装置（8）的两侧，所述压力缸（25）的输出端与传动机构（26）固定连接，所述传动机构（26）外侧设置有传送带（27），所述传动机构（26）底端设置有电极板（28），所述电极板（28）与高压静电发生装置（8）的负极电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，其特征在于：所述烘干装置（4）包括烘干箱、进膜口（31）、出膜口（32）、传动轴（33）、导轨（34）和热风机（35），所述烘干箱两侧分别设置有进膜口（31）和出膜口（32），所述进膜口（31）和出膜口（32）内侧均转动连接有传动轴（33），所述导轨（34）的上端靠近进膜口（31）与烘干箱固定连接，所述导轨（34）的下端靠近出膜口（32）与烘干箱固定连接，所述导轨（34）底端平行设置有热风机（35），所述热风机（35）与控制系统电性连接。

9.根据权利要求7所述的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，其特征在于：所述传动机构（26）外侧对称固定连接有支杆（36），所述传动机构（26）通过支杆（36）与压力缸（25）的输出端固定连接，所述传动机构（26）一侧设置有主动轮（37）和从动轮（39），所述主动轮（37）通过皮带（38）与从动轮（39）传动连接，所述主动轮（37）与驱动电机的输出端固定连接，所述驱动电机与控制系统电性连接。

10.根据权利要求3所述的一种静电式3D打印法纳米纤维膜的生产设备，其特征在于：所述收卷张力控制机构（19）包括支架（40）、张力控制轴（41）和弹簧（42），所述支架（40）内侧转动连接有张力控制轴（41），所述张力控制轴（41）两端与支架（40）的内侧滑动连接，所述支架（40）内部设置有弹簧（42），所述弹簧（42）位于张力控制轴（41）两端的底部，所述收卷张力控制机构（19）和放卷张力控制机构（15）均设置有支架（40）、张力控制轴（41）和弹簧（42）。