[发明专利]一种熔体电纺纤维的温度控制装置

说明书

本发明涉及一种熔体电纺纤维的温度控制装置，包括收集板、喷头、至少一组加热设备、至少一个温度传感器及温控器；所述喷头用于向收集板上喷射熔体电纺纤维；所述加热设备包括红外加热器及反射罩，所述反射罩为弧形结构且设于红外加热器的外侧，用于将红外加热器发射的红外光反射至收集板及熔体电纺纤维上；所述温度传感器用于采集收集板及熔体电纺纤维的实时温度；所温控器用于根据温度传感器采集的实时温度调节红外加热器的加热频率。采用本发明，使得收集板和收集板上的熔体电纺纤维温度保持在较高的温度范围内波动，利于纤维堆积成型。

技术领域

本发明涉及温度控制设备技术领域，尤其涉及一种熔体电纺纤维的温度控制装置。

背景技术

熔体静电纺丝技术是制造聚合微纳米纤维一种有效方法，原理是通过强电场拉伸聚合物熔体形成喷射流沉积来制造纳米纤维，与目前广泛使用的溶液静电纺丝不同的是，熔体静电纺丝不使用溶剂，没有溶剂挥发且无毒性。另外，熔融的聚合物通常具有高粘度，并且是不导电的，因此纺丝过程中鞭动小，电学性能稳定，可以实现精确3D打印和纤维直写，制备有序排列的逐层堆积的立体纤维支架。

目前，直写打印过程中由于温度场动态变化不均，针头与收集表温差较大，且选用的高分子材料常具有较高的膨胀系数等原因，导致了打印纤维的热应力分布不均，各段纤维产生了不同的收缩量，纤维存在各段粗细不均的问题，因此，有必要提出一种能够稳定控制熔体电纺纤维温度的装置，解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种熔体电纺纤维的温度控制装置，可使收集板和收集板上的熔体电纺纤维温度保持在较高的温度范围内波动，利于纤维堆积成型。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种熔体电纺纤维的温度控制装置，包括收集板、喷头、至少一组加热设备、至少一个温度传感器及温控器；所述喷头用于向收集板上喷射熔体电纺纤维；所述加热设备包括红外加热器及反射罩，所述反射罩为弧形结构且设于红外加热器的外侧，用于将红外加热器发射的红外光反射至收集板及熔体电纺纤维上；所述温度传感器用于采集收集板及熔体电纺纤维的实时温度；所温控器用于根据温度传感器采集的实时温度调节红外加热器的加热频率。

作为上述方案的改进，所述反射罩的反射面为抛物面，所述红外加热器位于所述抛物面的焦点上，所述反射罩用于将红外加热器发射的红外光平行反射至收集板的熔体电纺纤维上。

作为上述方案的改进，所述抛物面的母线方程为其中k为收集板宽度。

作为上述方案的改进，所述温控器包括依次电连接的A/D转换电路、控制器及开关控制电路；所述A/D转换电路用于将温度传感器输出的模拟实时温度信号转换为数字实时温度信号；所述控制器用于根据数字实时温度信号及预设温度计算脉冲控制信号；所述开关控制电路用于根据脉冲控制信号向红外加热器输出脉冲信号，以调节红外加热器的加热频率。

作为上述方案的改进，所述控制器根据位置式PID控制算法计算脉冲控制信号。

作为上述方案的改进，所述熔体电纺纤维的温度控制装置还包括红外热像仪，用于采集收集板及熔体电纺纤维的实时温度图像；所温控器还用于根据红外热像仪采集的实时温度图像调节红外加热器的加热方向。

作为上述方案的改进，所述温度传感器为非接触式温度传感器。

作为上述方案的改进，所述温度传感器为红外温度传感器。

作为上述方案的改进，所述熔体电纺纤维的温度控制装置包括两组加热设备，所述加热设备对称设于喷头两侧。

作为上述方案的改进，所述熔体电纺纤维的温度控制装置包括两个温度传感器，所述温度传感器对称设有收集板两侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：