Seçici geçirgen nano tekstil yapılarda alternatif yöntemlerin incelenmesi
The investigation of alternative methods in selective permeable nano textile structures
Yazar: ÇETİN AKA
Danışman: PROF. DR. AYSUN AKŞİT
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Dokunmamış poliester kumaşlar = Non woven polyester fabrics ; Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Lif çekme yöntemi = Fiber spinning method ; Nanolif = Nanofiber ; PET şişeler = PET bottles ; Polimerik membranlar = Polymeric membranes ; Sayısal görüntü işleme = Digital image processing

Özet:
Elektro lif çekimi mikron altı çapta filament üretme tekniğidir. Basit tek iğneli sistemlerle küçük çaplı nanolifli dokusuz yüzeyler üretilebilmesine rağmen, bu yüzeyler ticarileştirilememiştir. Bu çalışmada, nanolifli yüzeylerin yığın halde üretilebilmesi için yeni bir elektro lif çekim sistemi alternatif bir yöntem olarak geliştirilmiştir. Bu tezin amacı, atık ve bol miktarda bulunan poliesterin yüksek katma değerli nanolifli dokusuz yüzeylere dönüştürülmesi için alternatif olanaklarının araştırılmasıdır. Bu amaç çerçevesinde, tek iğneli ve santrifüj elektro lif çekim sistemler kullanılarak nanolifli dokusuz yüzeyler üretilmiş ve oluşan liflerin özellikleri karşılaştırılmıştır.

Bu tez çalışmasında poliester polimerlerine ait molekül ağırlığı kinematik viskozimetri yöntemiyle tespit edilmiş ve lif özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Tek iğneli sistemde lif çekim sırasında oluşan elektriksel jetin ve oluşan liflerin morfolojik yapısı görüntü işleme yöntemiyle karakterize edilmiştir. İğneli sistemle üretilen liflerin çekim oranları hesaplanmıştır. Diğer yandan, alternatif ve yenilikçi bir santrifüj elektro lif çekim prototipi geliştirilmiş ve lif çekimi gerçekleştirilmiştir.

Tek iğneli elektro lif çekim sisteminde nanolifli dokusuz yüzeylerin üretilmesinde konsantrasyondaki artışın uzun jetlerin ve ardından daha kalın çaplı liflerin oluşumuna neden olduğu belirlenmiştir. Molekül ağırlığın ve konsantrasyonun lif morfolojisine önemli ölçüde etki ettiği bulunmuştur. Çözücüdeki TFA oranının lif özelliklerini önemli derecede değiştirdiği saptanmıştır. Atık PET şişeden hem tek iğneli hem de santrifüj elektro lif çekimi sistemiyle 500 nm altında düzgün filament nanolifli yüzeylerin çekilebildiği bulunmuştur. Santrifüj elektro lif çekim sistemi ile tek iğneli sistemle aynı çapta boncuksuz lifler çok daha kısa sürede çekilebilmektedir.

Anahtar kelimeler: Tek iğneli, santrifüj, elektro lif çekimi, görüntü işleme, jet

Abstract:
Electrospinning is a technique of producing filaments in submicron diameter. Ultra-fine diameter fibre nonwovens haven't been commercialized, although they can produce with simple single-needle assemblies. In this study, a new electrospinning system has been developed as an alternative method to produce high-throughput nanofiber mat. The aim of thesis is to investigate alternative possibilities of converting waste and abundant polyester to high value-added nanofiber nonwovens. For this purpose, nanofiber nonwoven mats were produced using single-needle and centrifugal electrospinning systems and the properties of the spun fibres were compared.

In this thesis, the molecular weight of polyester was determined by kinematic viscometer method and its effect on fibre properties was investigated. The morphological structure of the electrical jet and the fibres formed during spinning were characterized by image processing. Draw ratios of the single-needle fibres were calculated. On the other hand, an alternative and innovative centrifugal electrospinning prototype was developed and fibre spun.

It was determined that the increase in concentration in the single-needle electrospinning system resulted in the formation of long jets and then coarser diameter fibres. It was found that molecular weight and concentration significantly affect fibre morphology. It was determined that the Trifluoracetic acid ratio in the solvent significantly changed the fibre properties. It has been found that smooth filament nanofiber surfaces can be spun from the waste polyester bottle under 500 nm with both systems. With the centrifugal electrospinning system, bead-free fibres of the same diameter can be spun in shorter time than the single-needle system.

Keywords: Single-needle, centrifugal, electrospinning, image processing, jet