Sähköstaattisen kuidutussuuttimen toiminta ja kehitys

Abstract

Sähköstaattisella kuidutuksella ja ruiskutuksella tarkoitetaan kuitujen tai pisaroiden muodostamista polymeeriliuoksesta sähkökentän avulla. Menetelmä on tunnettu jo 1900-luvun alusta lähtien. Sähköstaattista kuidutusta on alettu enemmän kehittää ja hyödyntää kuitenkin vasta viimeksi kuluneiden 20 vuoden aikana. Diplomityössä perehdyttiin tarkemmin sähköstaattiseen kuidutukseen, sen olemassa oleviin kuidutusmenetelmiin ja prosessimuuttujien vaikutukseen. Työn teoriaosiossa selvitettiin kirjallisuudessa esitettyjä sähköstaattisia kuidutusratkaisuja, suuttimellisia ja suuttimettomia. Myös vastaelektrodin vaikutus selvitettiin. Sähköstaattinen kuidutus on erittäin vaikeasti hallittava ja toistettava prosessi. Prosessia voidaan kuitenkin hallita tuntemalla prosessimuuttujien vaikutus. Työn teoriaosion toisena pääaiheena on perehdytty prosessimuuttujien vaikutukseen kuidutuksessa. Aiheet on jaoteltu kuidutusparametrien ja liuoksen ominaisuuksien vaikutuksiin. Työn tavoitteena oli kehittää uudentyyppinen suutin tai muu ratkaisu sähköstaattiseen kuidutukseen. Tarkoituksena oli maksimoida prosessin tuottavuus, jotta se soveltuisi teolliseen tuotantoon. Lähtökohtana oli suuttimen neulattomuus. Työssä kehiteltiin ja testattiin useita suutinmalleja. Parhaan suutinmallin eri versioista tehtiin tarkemmat kokeet. Parhaimmaksi suutinmalliksi kehittyi tasomallinen suutin, jossa kuidutus tapahtuu alhaalta ylöspäin. Suuttimessa oli vaihdettava kansi. Kanteen oli porattu reikiä. Suutinta testattiin eri reikätiheyksillä ja reikämäärillä. Reikien välisellä etäisyydellä on merkitystä vierekkäisten reikien tuottavuuteen.