Diplomová práce se zabývá konstrukcí vybraných částí stroje, který slouží pro laboratorní výrobu jádrové příze opatřené vrstvou nanovláken.
První část práce je zaměřena na konstrukci vhodného systému pro navíjení vyrobené příze do podoby křížového návinu. Byla navržena konstrukce s rozváděním pomocí řemínkového mechanismu. Důležitým parametrem pro návrh bylo snížení pasivních odporů mezi navíjecími prvky a navíjenou přízí. Bylo navrženo více řešení eliminace vlivu pasivních odporů. Zvolený návrh navíjecího zařízení byl konstrukčně zpracován včetně výrobní dokumentace a vyrobený funkční model byl testován při zvlákňovacím procesu.
Druhá část práce se zabývá analýzou stávající zvlákňovací elektrody, která je důležitou částí ústrojí na výrobu nanovláken. Pomocí programu Autodesk Simulation Mechanical byly analyzovány vlivy různých konstrukčních rozměrů elektrody na rozložení intenzity elektrického pole. Byl navržen nový tvar zvlákňovací elektrody, jejíž geometrie byla optimalizována z hlediska optimálního rozložení intenzity elektrického pole. V závěru bylo provedeno měření produktivity na původní a optimalizované elektrodě při procesu zvlákňování. Porovnání výsledků měření prokázalo zvýšení produktivity optimalizované zvlákňovací elektrody.
Anotace v angličtině
The diploma thesis is focused on the design of two selected system of a device used for laboratory scale production of core yarn with nanofibrous shell.
The first part of the thesis deals with the design of a winding system with cross-wound bobbin suitable for the yarn with nanofibrous shell. For this purpose, the wind-ing system with belt mechanism was designed. The design reflects the requirements on minimal passive resistance. Several concepts of passive resistance reduction was con-sidered and evaluated. The final concept of the winding system was designed, including the drawing documentation and the manufactured model was tested in the electrospin-ning process.
The second part of the thesis deals with the electrostatic analysis of an electrode that is used for electrospinning of nanofibers. The influence of the electrode geometrical parameters on the electric field strength distribution was analysed in the software Auto-desk Simulation Mechanical. Based on that, the new shape of the electrode was de-signed. In order to obtain the optimal electrical field strength distribution, the electrode dimensions were optimised. The experimental verification of both the original and the optimised type of electrode was carried out. The results proved the productivity increase of the optimised electrospinning electrode in comparison to the original one.
Klíčová slova
Jádrová příze, rozvádění příze, řemínkový mechanismus, elektroda, intenzita elektric-kého pole
Klíčová slova v angličtině
Core yarn, yarn traversing, belt mechanism, electrode, electric field
Rozsah průvodní práce
62
Jazyk
CZ
Anotace
Diplomová práce se zabývá konstrukcí vybraných částí stroje, který slouží pro laboratorní výrobu jádrové příze opatřené vrstvou nanovláken.
První část práce je zaměřena na konstrukci vhodného systému pro navíjení vyrobené příze do podoby křížového návinu. Byla navržena konstrukce s rozváděním pomocí řemínkového mechanismu. Důležitým parametrem pro návrh bylo snížení pasivních odporů mezi navíjecími prvky a navíjenou přízí. Bylo navrženo více řešení eliminace vlivu pasivních odporů. Zvolený návrh navíjecího zařízení byl konstrukčně zpracován včetně výrobní dokumentace a vyrobený funkční model byl testován při zvlákňovacím procesu.
Druhá část práce se zabývá analýzou stávající zvlákňovací elektrody, která je důležitou částí ústrojí na výrobu nanovláken. Pomocí programu Autodesk Simulation Mechanical byly analyzovány vlivy různých konstrukčních rozměrů elektrody na rozložení intenzity elektrického pole. Byl navržen nový tvar zvlákňovací elektrody, jejíž geometrie byla optimalizována z hlediska optimálního rozložení intenzity elektrického pole. V závěru bylo provedeno měření produktivity na původní a optimalizované elektrodě při procesu zvlákňování. Porovnání výsledků měření prokázalo zvýšení produktivity optimalizované zvlákňovací elektrody.
Anotace v angličtině
The diploma thesis is focused on the design of two selected system of a device used for laboratory scale production of core yarn with nanofibrous shell.
The first part of the thesis deals with the design of a winding system with cross-wound bobbin suitable for the yarn with nanofibrous shell. For this purpose, the wind-ing system with belt mechanism was designed. The design reflects the requirements on minimal passive resistance. Several concepts of passive resistance reduction was con-sidered and evaluated. The final concept of the winding system was designed, including the drawing documentation and the manufactured model was tested in the electrospin-ning process.
The second part of the thesis deals with the electrostatic analysis of an electrode that is used for electrospinning of nanofibers. The influence of the electrode geometrical parameters on the electric field strength distribution was analysed in the software Auto-desk Simulation Mechanical. Based on that, the new shape of the electrode was de-signed. In order to obtain the optimal electrical field strength distribution, the electrode dimensions were optimised. The experimental verification of both the original and the optimised type of electrode was carried out. The results proved the productivity increase of the optimised electrospinning electrode in comparison to the original one.
Klíčová slova
Jádrová příze, rozvádění příze, řemínkový mechanismus, elektroda, intenzita elektric-kého pole
Klíčová slova v angličtině
Core yarn, yarn traversing, belt mechanism, electrode, electric field
Zásady pro vypracování
1) Rešerše systémů navíjení příze a rešerše používaných elektrod zvlákňování polymerů účinkem elektrického proudu.
2) Návrh vhodného systému pro navíjení jádrové příze.
3) Analýza rozložení intenzity elektrického pole u stávající přeplavovací elektrody.
4) Optimalizace tvaru přeplavovací elektrody z pohledu optimální intenzity elektrického pole.
5) Konstrukce systému navíjení a tvorba výkresové dokumentace.
6) Případné ověření navíjecího systému příze.
Zásady pro vypracování
1) Rešerše systémů navíjení příze a rešerše používaných elektrod zvlákňování polymerů účinkem elektrického proudu.
2) Návrh vhodného systému pro navíjení jádrové příze.
3) Analýza rozložení intenzity elektrického pole u stávající přeplavovací elektrody.
4) Optimalizace tvaru přeplavovací elektrody z pohledu optimální intenzity elektrického pole.
5) Konstrukce systému navíjení a tvorba výkresové dokumentace.
6) Případné ověření navíjecího systému příze.
Seznam doporučené literatury
[1] LUKÁŠ, D. a kol.: Physical principles of electrospinning (Electrospinning as a nanoscale technology of twenty-first century), Textile Progress, 41 (2009), 59-140, ISSN 0040-5167.
[2] HÜBNER; K:.Analýza a optimalizace zařízení na výrobu nanovláken. Bakalářská práce TUL, 2012.
[3] MIHÁLIK, M.: Analýza a optimalizace zvlákňovací hlavy. Bakalářská práce, 2013.
[4] Kolektiv autorů: Textilní stroje I. Librec: Skripta TUL, 1991.
Seznam doporučené literatury
[1] LUKÁŠ, D. a kol.: Physical principles of electrospinning (Electrospinning as a nanoscale technology of twenty-first century), Textile Progress, 41 (2009), 59-140, ISSN 0040-5167.
[2] HÜBNER; K:.Analýza a optimalizace zařízení na výrobu nanovláken. Bakalářská práce TUL, 2012.
[3] MIHÁLIK, M.: Analýza a optimalizace zvlákňovací hlavy. Bakalářská práce, 2013.
[4] Kolektiv autorů: Textilní stroje I. Librec: Skripta TUL, 1991.