[实用新型]一种高分子材料结晶度控制装置

说明书

一种高分子材料结晶度控制装置，涉及3D打印线材的挤出制造技术领域。高分子材料结晶度控制装置包括水槽、分别设置在水槽内两侧且沿水槽长度方向延伸的两组滚轮组件、设置在水槽下方的水箱、两端分别连接至水箱和水槽的水泵、支撑水槽的支架，以及安装在支架底部四角的滑轮；每组滚轮组件包括水槽长度方向等距间隔设置的多个滚轮，两组滚轮组件中的滚轮在水槽长度方向上错位排列，线材在两组滚轮组件之间折返并呈之字形缠绕以增加长度。上述高分子材料结晶度控制装置将线材在两组滚轮组件之间折返并呈之字形缠绕以增加长度，在有限空间内延长线材在水槽内停留时间，并通过挤出和结晶工艺的结合实现了材料加工过程中热历史的控制，提高了工艺稳定性。

技术领域

本实用新型涉及3D打印线材的挤出制造技术领域，具体而言，涉及一种高分子材料结晶度控制装置。

背景技术

挤出加工是一种常见的热塑性高分子加工工艺，常用于高分子型材、线材、管材等产品的生产，而高分子根据其结晶能力可分为无定形高分子和结晶型高分子两种。其中结晶型高分子的很多性能，如耐热性、力学性能、透气性等，与其结晶度密切相关。结晶型高分子的结晶度一方面取决于其分子结构和材料组成，另一方面也取决于材料在加工过程中的热历史。

目前常见的挤出工艺并不能够对材料热历史进行很好的控制。对于结晶高分子而言，这导致的结果是：最终挤出产品的结晶度通常不可控，因此导致产品的性能不稳定或达不到要求。

3D打印又称为增材制造，是近30年来兴起并快速发展的一类基于逐层材料累加原理的先进制造方法。在3D打印的七项子技术中，材料挤出式3D打印，由于其较低的设备成本、较广的材料选择和较好的成型件性能等优势，近几年来获得了广泛的应用。材料挤出式3D打印技术基于材料在流动态(如熔融态、溶液等)下，受压力作用下挤出、逐层堆积并固化(如玻璃态转变、结晶、溶剂挥发等)，从而构建3D物体。在材料挤出式3D打印中应用较为广泛的一项技术称为熔融堆积成型(fused deposition modeling)或熔融线材制造(fusedfilament fabrication)，其基本原理是：将热塑性高分子的线材利用齿轮传送到一个高温的热端将高分子熔融，热端在计算机运动控制系统的控制下沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料局部熔合；这一过程会不断逐层重复，从而构建三维物体。高分子挤出工艺中不能够对材料热历史进行很好的控制，导致挤出产品的结晶度通常不可控，最终导致产品的性能不稳定的缺陷在材料挤出式3D打印技术也存在。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高分子材料结晶度控制装置，线材在两组滚轮组件之间折返并呈之字形缠绕以增加长度，实现了在有限空间内延长线材在水槽内停留时间的技术效果，提高了空间利用率。并且，通过挤出和结晶工艺的结合实现了材料加工过程中热历史的控制，进而提高了工艺稳定性。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种高分子材料结晶度控制装置，其包括底壁设有进水口的水槽、分别设置在水槽内两侧且沿水槽长度方向延伸的两组滚轮组件、设置在水槽下方的水箱、两端分别连接至水箱和水槽的水泵、支撑水槽的支架，以及安装在支架底部四角的滑轮；

每组滚轮组件包括水槽长度方向等距间隔设置的多个滚轮，两组滚轮组件中的滚轮在水槽长度方向上错位排列，线材在两组滚轮组件之间折返并呈之字形缠绕以增加长度。

进一步地,在本实用新型较佳的实施例中，上述两组滚轮组件分别为动滚轮组件和定滚轮组件，水槽内还设置有传动机构，动滚轮组件在传动机构的带动下靠近或者远离定滚轮组件。

进一步地,在本实用新型较佳的实施例中，上述传动机构包括平行设置的两个X轴底座、两端垂直连接至X轴底座上方的两个滑轨、设置在X轴底座上方且夹在两个滑轨之间的传动轴组件、套设在传动轴组件外侧的同步带、滑块和手轮，动滚轮组件的滚轮支架一侧与同步带固定连接，另一侧与同步带分离，滑块一侧与动滚轮组件固定连接，另一侧与滑轨滑动连接，手轮与两个传动轴组件中的一者连接。