Kombinace odstředivého a elektrostatického zvlákňování

Bc. Roman Motl

Bachelor's thesis

Combination of centrifugal spinning and electrospinning

Abstract:

Cílem této práce je porovnání vlastností vlákenného materiálu vyrobeného na pokusném spinneru Technické univerzity v Liberci. Toto zařízení umožňuje výrobu vláken dvěma metodami. První z nich je odstředivé zvlákňování, druhou pak kombinace odstředivého a elektrostatického zvlákňování. Spinner sestává z uzemněné spinnerety poháněné elektromotorem a kolektoru uspořádaného v kruhu okolo spinnerety. Kolektor je tvořen osmi tyčemi kruhového průřezu, vzájemně vodivě propojených. Propojení jednotlivých segmentů kolektoru umožňuje snadné napojení na zdroj vysokého napětí a jeho následné vybití. Na tomto přístroji bylo testováno zvlákňování třech různých polymerních roztoků. Každý z roztoků byl připraven ve třech rozdílných hmotnostních koncentracích. Vlákenný materiál vyrobený ze všech roztoků byl poté zkoumán pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu a snímkován. Snímky vláken pořízené SEM byly následně zpracovány pomocí systému pro počítačovou analýzu obrazu. Na snímcích byly změřeny průměry vláken a poté vypočítán jejich aritmetický průměr a směrodatná odchylka. Na závěr byly porovnány průměrné hodnoty průměrů vláken a směrodatné odchylky shodných materiálů a koncentrací, ale vyrobených odlišnými metodami. Kombinace odstředivého a elektrostatického zvlákňování oproti zvlákňování odstředivému vykazovala, krom jednoho, u všech vyrobených vzorků v průměru jemnější vlákna i jejich nižší směrodatné odchylky. Na základě těchto zjištění je možné potvrdit náš předpoklad, že u námi zkoumaných materiálů umožňuje kombinované zvlákňování, oproti zvlákňování odstředivému, docílit menších průměrů vláken. Takto vyrobená vlákna navíc vykazují i menší směrodatné odchylky jejich průměrů.

Abstract:

The aim of this study is to compare the characteristics of the fiber material produced on an experimental spinner of Technical University in Liberec. This device allows the production of fibers by two methods. The first one is the centrifugal spinning, then the second one the combination of centrifugal and electrostatic spinning. Spinner consists of grounded spinneret which consists of an electric driven motor and collector arranged in a circle around the spinneret. The collector consists of eight rods of circular cross section, mutually conductively connected. Connection of segments of the collector allows easy link to a high voltage source, and its subsequent discharge. On this equipment we tested spinning of three different polymer solutions. Each of solution was prepared at three different weight concentrations. Fibrous material made of all solutions was then examined by scanning electron microscope. Images of fibers taken by SEM were processed using a computer system for image analysis. The diameter of the fiber measured on the images and the average diameter and standard deviation were calculated. Finally we compared average values of fiber diameters and standard deviation by materials of the same weight concentration but made by different methods. The combination of centrifugal and electrostatic spinning against centrifugal spinning showed with the, exception of one sample, that the samples produced had an average finer fibers and a lower standard deviation of diameter. Based on these findings, it is possible to confirm our assumption that for examined material combined spinning compared to centrifugal spinning enables to achieve smaller fiber diameters. Thus fibers produced moreover exhibit smaller standard deviation of diameters.

Keywords

nanovlákno, odstředivé zvlákňování, elektrospinning, kombinace odstředivého a elektrostatického zvlákňování, průměr vlákna

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 7. 6. 2016
• Supervisor: doc. Ing. Eva Kuželová Košťáková, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Textile Engineering

Bachelor programme / field:
Textil / Textile Technologies, Materials and Nanomaterials