Elektro eğirme makinelerinde çözelti besleme sistem tasarımı
On electro spinning machines solution-feeding system design
Yazar: MÜSLÜM DEMİRCİOĞLU
Danışman: PROF. DR. METİN YÜKSEK
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Elektroeğirme metodu yeni bir teknoloji değildir. Temeli 1600'lü yıllara dayanmaktadır.1600'lü yıllarda William Gilbert manyetik ve elektrostatik olayların davranışını tanımlayan ilk bilim insanıdır. Bununla birlikte ilk adımı atılan elektroeğirme sistemi 1900'lü yılların ortasına doğru ticarileştirilmeye başlanmıştır. Bu adımdan sonrasında ise günümüz elektroeğirme sistemi geliştirilmiştir.
Elektro eğirme ünitesi, 20-1000 nanometre aralığında çapa sahip oldukça ince yapıda nanoliflerin üretimini gerçekleştiren bir üretim teknolojisidir. Elektrospin işlemi, besleme sistemi ucundan çözeltiyi çekip lif haline getirmek ve bu esnada incelen bir lif üretmek için elektrostatik çekim kuvvetini kullanılır. Besleme sistemi ucuna ucuna ve toplama bölgesine bir doğruakım güç kaynağı tarafından anot ve katot güç verilir. Elektrostatik çekim kuvveti, hazırlanan polimer çözeltisinin yüzey gerilimini aştığında, sıvı toplama ünitesine doğru çekilmeye başlar ve bu çekilme esnasında çözelti incelerek katılaşır.  Bu şekilde liflerin üretimi gerçekleştirilir.
Verimli nanolif araştırması ve deneysel çalışma için iyi bir elektro eğirme ekipmanına ihtiyaç vardır. Mevcut makinede kullanılan besleme polimer solisyonu silindirin altında buluna hazneye koyulmaktadır. Silindir dönerek hazneden solisyonu almakta ve alınan solisyon elektro eğirme ile üst yüzeyde bulunan hareketli kumaş üzerinde nanolifli yüzey oluşturmaktadır.  Burada kullanılan solisyon azaldıkça silindirin uç kısımları solisyonu almamakta ve bu durumda nanolif oluşumu gerçekleşmemektedir. Bu durumda yüzey oluşumunu geciktirmekte ve kullanışsız yüzeyler oluşmasına sebebiyet vermektedir.
Mevcut elektro eğirme cihazının silindirik küvetli polimer solisyon besleme ünitesinin yerine kullanımı kolay, rahat ve verimli çalışılabilen, daha hızlı üretim yapılmasına olanak sağlayan zamandan tasarruf sağlayan, hazırlanacak çözeltilerin miktarını minimuma indiren ve geniş aralıkta nanolif üretimi çalışmasına olanak sağlayan besleme ünitesi ile modifiye edilmesi hedeflenmektedir.
Üretilecek parça ile elektro eğirme cihazına kolayca monte-demonte edilecek şekilde tasarlanmıştır. Üretilecek parça çok çeşitli polimer ile çalışacak ve çok çeşitli organik ve biyolojik olarak parçalana bilen nanolif üretecek şekilde yapılandırılabilir. 
3D yazıcılar ile her parçası ayrı ayrı üretilerek sonrasında bu parçalar birleştirilerek büyük parça oluşturulacaktır. 3D yazıcılar ile üretilen parçaların montajı ve demontajı kolay bir şekilde yapılmaktadır. Polimer hacmi yaklaşık olarak 150 cm^3 tür. Parçaları kolay tedarik edilmekte herhangi bir parça bozulduğunda veya kırıldığında tedariği kolay bir şekilde yapılacaktır. Eski besleme ünitesi makinenin üretim kısmında çok fazla yer kaplamaktadır. Ayrıca kullanılan polimer eklemesi daha zor olup kullanıcı içinde zor bir durum oluşturmaktadır. Bu durumda zaman kaybına ve kullanılan polimer kaybına yol açmaktadır. Tasarlanan besleme ünitesi ile eski besleme ünitesinden daha hızlı ve daha verimli üretim yapılması hedeflenmektedir. Eski besleme ünitesine nazaran daha kullanışlı ve daha az yer kaplamaktadır. Kullanılacak polimer çeşitliliği daha fazla olup polimer besleme kısmı daha kullanışlıdır. Tez kapsamında tasarlanan yeni elekroeğirme besleme ünitesi ile kullanımı kolay, üretimi kolay ve üretim maliyeti düşük olan bir parça tasarlayarak hızlı ve verimli nanolif üretimi gerçekleştirilmesi hedeflenmektedir. Parça üretiminin 3D yazıcılar yardımı ile kolay ve ucuz bir şekilde üretilmesi sayesinde besleme ünitesi olası bir parça kaybı durumunda kolay temin edilebilmektedir. Tasarlanan yeni besleme ünitesi montajı ve demontajı kolaylıkla yapılması sayesinde makinelere kolay uyum sağlaması hedeflenmektedir. Üretim sırasında polimer çözeltisi ekleme haznesi geniş tasarlandığı için üretim kesintisiz devam etmesi ve zamandan tasarruf edilmesi planlanmıştır. 
Yapılacak yeni besleme ünitesi sistemi ile daha hızlı, daha verimli ve daha kullanışlı bir nanolif üretimi gerçekleştirmesi hedeflenmiştir. Yapılacak yeni besleme ünitesi ile nanolif üretimi daha küçük nanometrelerde yapılacaktır.

Abstract:
Electrospinning is not a new technology. Its foundation dates back to the 1600s. In the 1600s, William Gilbert was the first scientist to describe the behavior of magnetic and electrostatic phenomena. However, the first step was taken and the electrospinning system started to be commercialized in the mid-1900s. After this step, today's electrospinning system was developed.
The electrospinning unit is a system that produces ultra-fine fibers with a diameter of 20-1000 nm. The process uses electrostatic and mechanical force to spin fibers from the syringe tip. The syringe tip and the collector are held positively or negatively charged by a DC power supply. When the electrostatic repulsion force exceeds the surface tension force of the polymer solution, the liquid spray pours out of the syringe tip and forms an extremely fine continuous filament.
A good electrospinning equipment is needed for efficient nanofiber research and experimental work. The feed polymer solution used in the current machine is placed in a reservoir under the cylinder. The cylinder rotates to take the solution from the reservoir and the solution is electro-spun to form a nanofiber surface on the moving fabric on the upper surface.  As the solution used here decreases, the ends of the cylinder do not take the solution and nanofiber formation does not occur in this case. In this case, it delays the surface formation and causes the formation of unusable surfaces.
It is aimed to modify the existing electro spinning device with a feeding unit that is easy to use, comfortable and efficient to work with, saves time, allows faster production, minimizes the amount of solutions to be prepared and allows nanofiber production in a wide range instead of the polymer solution feeding unit with cylindrical cuvette.
The part to be produced is designed to be easily assembled and disassembled in the electro spinning device. The part to be produced will work with a wide variety of polymers and will be can be configured to produce a variety of organic and biodegradable nanofibers.
With 3D printers, each part will be produced separately and then these parts will be combined to form a large part. The parts produced with 3D printers are easy to assemble and disassemble. The polymer volume is approximately 150 cm^3. The parts are easily supplied and when any part breaks down or breaks, it will be easily supplied. The old feeding unit takes up too much space in the production part of the machine. In addition, the polymer used is more difficult to add and creates a difficult situation for the user. This leads to loss of time and loss of polymer used. With the designed feeding unit, it is aimed to make faster and more efficient production than the old feeding unit. Compared to the old feeding unit, it is more convenient and takes up less space. The polymer variety to be used is more and the polymer feeding part is more useful. With the new electrospinning feeding unit designed within the scope of the thesis, it is aimed to realize fast and efficient nanofiber production by designing a part that is easy to use, easy to manufacture and low production cost. Thanks to the easy and inexpensive production of the part with the help of 3D printers, the feeding unit can be easily obtained in case of a possible part loss. The designed new feeding unit can be easily assembled and disassembled, making it easy to adapt to the machines. Since the polymer solution addition chamber is designed to be large during production, it is planned to continue production without interruption and save time. 
With the new feeding unit system, it is aimed to realize a faster, more efficient and more useful nanofiber production.   With the new feeding unit, nanofiber production will be made in smaller nanometers.