Elektro Üretim İşleminin Modellenmesine Hızlı Kamera Görüntülemesi İle Katkılar

Abstract

Lif söz konusu olduğunda ‘nano’ terimi, lif inceliği hakkında bilgi verir. Bazı araştırmacılar çapı bir mikronun altındaki liflere nanolif derken, diğerleri ise nanolif için çapı 0,3 mikron veya daha az olan lifler tanımını uygun görmüşlerdir. Çapı bir mikron ve altındaki lifler nanolif olarak kabul edilmiş ve bu lifleri üretmek için geliştirilmiş en son teknolojilerden biri olan elektro üretim (electrospinning) yöntemi araştırılmıştır. Bu tez çalışmasında TÜBİTAK, Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı desteği ile yürütülen 108M045 numaralı “Nano Liflerden Oluşan Bir Ağ (nanoweb) Üretimi İçin Taşinabilir Bir Sistemin Geliştirilmesi Ve Prototip İmalatı” isimli proje kapsamında elektro üretim işleminin modellenmesi gibi zor bir konu ele alınmıştır. Elektro üretim işlemi bir polimer çözeltisi, bir pompa ve bir de yüksek gerilim ana bileşenlerinde oluşan bir nanolif üretim yöntemi gibi gözükse de hem malzeme özelliklerini, hem işlem parametrelerini hem de ortam parametrelerini içeren karmaşık bir işlemdir. Jet düzeden çıktıktan sonra ivmelenmekte ve karmaşık bir yol izlemektedir. Lif çapları hem nano mertebesinde olduğundan hem de lifler çok hızlı ilerlediğinden işlemi gözle ve normal bir kamera yardımıyla görmek imkansızdır. Deneysel çalışmada önce PAN polimerinden farklı konsantrasyonlarda çözelti elde edilerek, bunların farklı işlem parametrelerinde üretilmesi esnasında hızlı kamera ile görüntüleri incelenmiştir. Deneysel çalışmaların ikinci kısmında ise PCL polimerinden elde edilen çözeltinin yine farklı işlem parametrelerinde üretilmesi esnasında hızlı kamera ile görüntüleri incelenmiştir. Ayrıca polimer çözeltilerinden elde edilen nanolif numunelerin ortalama çaplarına değişen işlem parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak, elektro üretim işlemi, düzeden toplayıcıya kadar olan yolu hızlı kamera ile başarıyla görüntülenmiştir. Elde edilen sonuçlar elektro üretim işleminin modellenmesi için büyük bir öngörü sağlayacaktır.

In the case, fiber term of Nano gives information about the fiber fineness. Some researchers regard nanofiber diameter less than one micron, and the others regard nanofiber diameter less than 0.3 microns. It is assumed that nanofiber diameter is less than one micron and focused on electrospinning as a new technology for producing nanofiber. This thesis study consists of projet named as “Development and prototype manufacturing of a portable system producing Nano web consisting of nanofibers” by the support of TUBITAK(Research grant no:108M045). This work is an entrance for modeling of electrospinning with the help of high-speed camera images. Electrospinning process consists of a polymer solution, high voltage supplier and a pump. It seems simple but material properties, process parameters and environmental parameters make it hard to control. Jet accelerates and has a complicated pathway after emerging from nozzle or needle. It is hard to see neither eye nor normal camera the electrospinning process. Because, fibers are nano scale and spinning and drawing occurs in a high velocity. In the experimental study, nanofibers are electrospun from PAN polymer solution with different concentrations. During the production of these, high-speed camera images are recorded. In the next step of experimental study, during the electrospinning of PCL polymer solution, images taken by high-speed camera are investigated. In addition to these, effects of process parameters to average nanofiber diameter are examined. As a result, electrospinning process especially the pathway from nozzle to collector is recorded successfully by high-speed camera. The results from the images is providing a great insight in order to build a model of electrospinning.