Vývoj zařízení pro automatickou výrobu nanovlákenných přízí

Ing. Andrii Shynkarenko

Doctoral thesis

Development of equipment for automatic production of nanofiber yarns

Abstract:

Tato disertační práce předkládá kompletním postup od návrhu po realizaci a výsledky následného testování automatizované laboratorní linky pro výrobu rozmanitých mikro- a nanovlákenných struktur. Studium zvláknitelnosti a využití mikro- a nanovlákenných struktur je nekončící odborná práce, do které jsou zapojené stovky vědecko-výzkumných organizací a průmyslových podniků. Unikátní experimentální zařízení postavené v rámci disertační práce slouží jako nástroj pro studium tvorby mikro- a nanovláken a pro rozšíření oblastí využití vlákenných struktur vyhotovených pomocí tohoto stroje. Pro snazší orientaci je disertační práce rozdělena do 8-ti kapitol. Na začátku, po uvedení autorovy motivace a cílů, jsou popsané nezbytné teoretické znalosti a dovednosti pro pochopení technologií a jejich fyzikálních principů, které byly využité pro tvorbu vláken. Dále byla provedena literární a patentová rešerše na předmět existujících podobných strojů a způsobů výroby. Následně jsou popsány kompletní postupy návrhů laboratorní linky, do kterých spadá konstrukce, elektronika, automatizace a programování stroje. Další část práce pojednává o ověření funkčnosti automatizované laboratorní linky, pomocí které byla vyrobena řada mikro- a nanovlákenných struktur a provedena jejich základní morfologická analýza. Potom následuje kapitola "Diskuze a plány", kde autor uvádí návrhy pro pokračování vývoje a aktualizace zařízení.

Abstract:

This dissertation presents the complete process from design to implementation and subsequent testing of an automated laboratory setup for the production of a variety of micro-and nanofibrous structures. The study of the spinnability and application of micro- and nanofibrous structures is a never-ending scientific pursuit involving hundreds of scientific research organizations and industrial companies. The unique experimental equipment built in the framework of this dissertation is used to study the formation of micro- and nanofibers and expand the fields of application of fiber structures made with this machine. For easier navigation, this dissertation has been divided into 8 chapters. In the beginning, the author introduces the motivation and goals, after that, the necessary theoretical knowledge is described. It is needed for understanding the technologies used to create the fibers. After that, a literature and patent review on existing similar machines and methods was conducted. Subsequently, the complete process from draft to full-scale laboratory line is described, involving machine design, electronics, automation, and programming. The next part of the thesis deals with verifying the functionality of the automated laboratory line, which was used to fabricate several micro and nanofibrous structures and perform basic morphological analysis of them. This is followed by a "Discussion and Plans" chapter, where the author provides suggestions for further development and updating of the equipment.

Keywords

automatizace, laboratorní výrobní linka, vestavěný systém, nanovlákna, metoda tažení (drawing), elektrické zvlákňování, nanovlákenná příze, scaffoldy, kapilární jevy

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 8. 2021

Thesis defence

• Supervisor: prof. RNDr. David Lukáš, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Mechanical Engineering / Manufacturing Systems and Processes