Автоматическая линия для формования нетканых материалов из нановолокон вытягиванием в электрическом поле фильерным методом

Студ. Блинов Г.А., к.т.н., доц. Алексеев И.С.

Витебский государственный технологический университет

Цель работы: Разработка автоматической линии для формования нетканых материалов из нановолокон вытягиванием в электрическом поле фильерным методом.

Одним из наиболее распространенных и коммерчески выгодных средств производства, как показывает практика, является электроформование. Технология стала возможной благодаря использованию электрического напряжения и конуса Тэйлора. Электроформование позволяет получать нановолокна из самых разных видов полимерных материалов, которые растворяются в воде или в кислотах. Электроформование позволяет настроить определенные характеристики процесса создания волокон в соответствии с конкретными свойствами, которыми должны обладать получаемые нановолокна.

Важнейшими показателями, которые характеризуют  электроформование, как коммерчески выгодный способ создания нановолокна, является высокая производительность, однородность получаемых волокон или материалов, а также экономичная эксплуатация в совокупности с легким и незамысловатым техническим обслуживанием.

Суть технологии  электроспиннинг заключается в воздействии высокого напряжения на жидкость, тело которой становится заряженным, а электростатическое напряжение позволяет «протянуть» каплю так, что жидкость в критической точке извергается на поверхность. Эффект, применяемый в электроспиннинг  технологии, основан на так называемом конусе Тэйлора. Если молекулярное единство капли жидкости при таком воздействии не будет нарушено, но распада потока жидкости не происходит и получается заряженное жидкое волокно [1].

В процессе работы над дипломным проектом была разработана автоматическая линии для формования нетканых материалов из нановолокон вытягиванием в электрическом поле фильерным методом. Общий вид спроектированной линии приведен на рисунке 1.

 

art15 2 1

Рисунок 1 - Общий вид спроектированной линии

 

Линия состоит из последовательно размещенных на общей раме узлов: 1 – узла смотки; 2 – узла формования волокон; 3 – узла сушки; 4 – узла намотки готовой продукции, 6 – шкаф электрооборудования.

Линия собрана модульным способом, так как это упрощает монтаж оборудования при наладке производства, облегчает ремонт и работы по модернизации оборудования.

Для работы линии нужны внешний источник электроэнергии 220/380 В, а также подключение к пневматической линии.

Узел смотки. Общий вид данного узла приведен на рисунке 2.

 

art15 2 2

 

Рисунок 2 - Узел смотки подложки

 

После размотки подложка попадает в узел формования и нанесения волокон. Общий вид данного узла приведен на рисунке 3.

 

art15 2 3

 

Рисунок 3 - Узел формования и нанесения волокон

1 – рама; 2 – направляющий валок; 3 – перистальтический насос; 4 – винт регулировки высоты ; 5- фильерные трубки; 6 – нижняя планка; 7 – обрезиненный вал; 8 – лист; 9 – электродвигатель

 

В процессе электроспиннинга часть растворителя испаряется из первичной и вторичных струй при прохождении расстояния между электродами, остатки растворителя испаряются в узле сушки, общий вид которого приеден на рисунке 4.

 

art15 2 4

 

Рисунок 4 - Узел сушки

1 – рама; 2 – масляный бак; 3 – масляный насос; 4 –теплообменник; 5 – направляющий валок; 6 – сушильная поверхность; 7 – вытяжка.

 

Узел намотки является последним звеном в спроектированной автоматической линии, его задачами является намотка готовой продукции на картонную гильзу, протяжка подложки через узел формования волокон и узел сушки. Общий вид узла намотки приведен на рисунке 5.

 

art15 2 5

Рисунок 5 - Узел намотки готовой продукции

1 – рама; 2 – качающаяся рама; 3 –пневмоцилиндр; 4 – картонная гильза; 5 – обрезиненный вал; 6 – электродвигатель

 

Шкаф электрооборудования

 

art15 2 6

 

Рисунок 6 - Панель управления линии

 

Главной целью, достигнутой в процессе разработки, является проект автоматической линии, которая позволит получать нановолокна различных материалов с уникальными характеристиками.

Список использованных источников

1, Sill, TJ. Electrospinning: Applications in drug delivery and tissue engineering / Sill TJ, Von Recum HA. – Biomaterials, 2008.


Опубликовано в сборнике материалов XLVIII Международной научно-технической конференции преподавателей и студентов, посвящённой 50-летию университета, 2015 г.

УДК 665.9.061