Серийное производство

Существуют компании, способные производить нановолокна на коммерческом уровне методом электроформования с использованием прядильного механизма, без фильеры.

Один из главных недостатков электроформования – относительно низкая скорость производства нановолокон в больших объемах. Ранее ученые пытались увеличить производительность электроформования за счет использования большего количества наконечников для электроформования. Однако скоро обнаружилось, что существует лимит плотности прядильных фильер, которые могут быть установлены на прядильной головке. В отличие от традиционного формования волокна, при котором прядильные фильеры могут быть установлены очень плотно, та же конструкция в применении к процессу электроформования ведет к тому, что формование происходит только на периферии, при этом полимерный раствор вытекает из фильеры посередине. Скорее всего, это связано с неблагоприятным профилем электрического поля при электроформовании (Варесано и соавторы 2000). Тем не менее, существует несколько компаний, способных производить нановолокна на коммерческом уровне методом электроформования с использованием прядильного механизма, без фильеры.

Принцип метода электроформования со свободной поверхности состоит в том, что слой раствора наносится на электрод или электрифицированную поверхность. Электрифицированная поверхность создает сильную потенциальную разницу с коллектором. После того, как раствор достаточно заряжается, прядильная струя выбрасывается с поверхности в коллектор. Существует несколько разновидностей данного метода, например, использование валика, диска и проволоки в качестве электрода, на который наносится раствор.

Поскольку процесс электроформования начинается, когда сила отталкивания от локальной плотности заряда превышает поверхностное натяжение, разрыв поверхности неподвижного раствора может привести к временному увеличению местной плотности заряда и таким образом инициировать электроформование. Эта гипотеза была проверена на «пузырьковом» электроформовании. В ходе этого процесса пузырьки воздуха выдуваются со дна резервуара с полимерным раствором. Когда пузырьки наталкиваются на поверхность, прядильные струи должны вырваться с «поврежденной» поверхности. Исследования (Лиу и Ге2007) показали, что это возможно, однако остается невыясненным, пригоден ли данный метод для массового производства нановолокон, поскольку в прототипной установке было показано всего несколько нитей волокна.

Возможное ограничение электроформования со свободной поверхности связано с тем, что контроль диаметра волокна может быть осложнен вариативностью размера струйного потока. Испарение растворителя на свободной поверхности может также привести к колебаниям концентрации прядильного раствора. Формованные волокна могут быть длинными, но не сплошными, поскольку отдельные прядильные струи прерываются из-за пополнения раствора. Обычно для подобного прядения требуется большее напряжение, чем для прядения с фильерой, это связано с рассеиванием зарядов на свободной поверхности. 

Одна из самых интересных установок для массового производства была разработана Институтом им. Л.Я. Карпова для производства фильтров Петрянова.  В одной из версии устройства раствор не вытекает непрерывно из фильеры, а используется закрученная струя воздуха для разделения электрифицированного раствора в кольцевом канале на множество струй (Филатов и соавторы 2007).

 

Источник: http://electrospintech.com/

 

Яндекс.Метрика