Elektrospinning Yöntemiyle Polimerik Nanolif Membran Tasarımı Ve Endüstriyel Üretimi

Abstract

Bu çalışmada endüstriyel ölçekte, elektrospinning yöntemiyle nanolif membran üretebilecek pilot bir sistemin tasarım ve imalatı gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, elektrospinning işleminin temelleri ve elektrospinning işlemini etkileyen parametreler literatürdeki bilgiler ve deneysel çalışmalarla desteklenerek laboratuar ölçeğinde irdelenmiştir. Sonraki aşamada elektrospinning ile nanolif üreten birimlerin sayısı arttırılarak ve her bir birimin üretim kapasitesi iyileştirilerek elektrospinning işlemini etkileyen parametrelerin değişimi gözlenmiştir. Geliştirilen elektrospinning pilot makinesi için üretim birimi olarak iğne sistemi seçilmiştir. Sırasıyla bir, iki, dört, dokuz, on altı, yirmi dört ve yüz iğneli elektrospinning düzenekleri ile başarılı bir şekilde nanolif üretimi gerçekleştirilmiştir. Pilot elektrospinning makinesinde farklı sayıda iğne sistemleri denenmiştir. Optimizasyon çalışmalarının sonucunda 256 iğneden oluşan, bir metre eninde efektif nanolif membran üreten pilot makine başarıyla çalıştırılmıştır. Ayrıca çalışmada, termoplastik poliüretan nanoliflerden oluşan su geçirmez nefes alabilir membranın ve poliakrilonitril nanoliflerden oluşan batarya separatör membranın tasarımı, üretimi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Nanolif membranların karakterizasyonları ticari muadilleriyle karşılaştırılarak yapılmıştır.

In this study, design and production of a pilot system, which can produce nanofiber membrane via electrospinning method at industrial scale, was carried out. At the first stage of the study, Fundamentals of electrospinning process and parameters affecting the electrospinning process were examined by supporting electrospinning literature and experimental works at laboratory scale. At the following stage, variations of parameters affecting the electrospinning process were observed with increasing number of units and improving the production rate of each unit that produce electrospun nanofiber. Needle system was chosen as a production unit for developed electrospinning pilot machine. Nanofiber production was successfully realized by electrospinning setups that respectively have one, two, four, nine, sixteen, twenty four and one hundred needles. In the pilot electrospinning machine, various numbers of needles were examined. As a result of optimization works, 256 needled pilot machine, which produce one meter width effective nanofiber membrane, was successfully run. Additionally, design and production of a waterproof breathable membran consists of thermoplastic polyurethane nanofibers and a battery separator membrane consists of polyacrylonitrile nanofibers were successfully carried out. Characterization of nanofiber membranes were made by comparing them with commercially available of their equivalents.