纤维生产有多种生产工艺。根据材料的物理和/或化学性质,某些技术比其他技术更可行。常用的技术包括3D打印、热熔挤压和静电纺丝。其中涉及电流体力学过程的静电纺丝技术克服了其他纤维生产技术的一些局限性,受到了广泛的关注。其中一个例子包括在生产过程中使用可热性聚合物和药物,同时防止不稳定性或生物活性丧失,而不是热熔挤压。静电纺丝技术还提供了易于从各种材料和溶剂生产纤维的优点。
熔体静电纺丝与溶液静电纺丝
通过电流体动力工艺生产纤维通常是通过熔体或溶液静电纺丝来完成的。虽然熔体静电纺丝不涉及有机溶剂的使用,但它通常不能在不抑制共聚的情况下同时加工两个或更多熔点不同的聚合物。同时,溶液静电纺丝克服了这一缺点,避免了在加工过程中使用高温。在纺前、纺中和/或纺后,静电纺纤维可以很容易地进行工程设计,以增加纤维产量。
虽然静电纺丝技术可以用于生产多种类型的纤维,但这一过程可能具有挑战性,这取决于所使用的材料。这项技术可以通过各种方式加以辅助,以使最可怕的材料的可纺性得以实现或提高。这些辅助流程包括但不限于:气体辅助静电纺丝、注射器加热器、气候控制、泰勒锥形可视化系统、多发射器和卷对卷功能。
为了增加纤维产量,采用了Fluidnatek系统可配合多个静电纺丝头及最多96个发射器使用(勒- 500)同时。在此基础上,根据所使用的聚合物溶液,我们的系统已经能够生产超过100克/小时的静电纺纤维。
控制温度和相对湿度的重要性
全球多名研究人员在相对湿度和温度每天、每个月、每个季节都有很大差异的地方制造纤维。这两个参数是至关重要的方面,以获得可再生,一致和增加纤维生产的一天。通过环境控制(EC)装置,Fluidnatek的设备能够在纤维生产过程中严格控制温度和相对湿度。凭借四年多的经验,我们的EC单元不断调节进入机舱的空气,将温度控制在18 - 45°C,相对湿度控制在10 - 80%。这种EC装置不断地去除静电纺丝和静电喷涂过程中产生的蒸发溶剂,以进一步保持最佳的纤维/颗粒生产条件。
制造静电纺丝纤维的典型溶液可以用不同浓度和溶剂得到。这两个参数会影响粘度和表面张力,这取决于溶液配制的用量。高粘度、高表面张力的溶液,通常无法通过溶液静电纺丝进行处理。研究人员可以使用盐等外部化学物质来增加电导率并降低表面张力。这将通过牺牲原始未改变的溶液来允许原始具有挑战性的溶液的可纺性。当不能通过添加新的化学物质来改善纺丝工艺时,可以采用热液静电纺丝。Fluidnatek系统允许使用注射器加热器,通过降低表面张力和提高可纺性来实现热溶液静电纺丝。该系统也可以用于任何其他类型的解决方案,以同样的方式减少纤维直径。