تطوير جهاز غزل يعمل بتقنية النفخ ودمجه مع الغزل الكهربائي لإنتاج شبكات غير منسوجة من مواد بوليميرية

اسم الباحث:

شادي محمد حسين

اسم المشرف: الدكتور عدنان الشيخ حمود –   الدكتورة غزل طهماز

العنوان:

تطوير جهاز غزل يعمل بتقنية النفخ ودمجه مع الغزل الكهربائي لإنتاج شبكات غير منسوجة من مواد بوليميرية

العنوان باللغة الإنكليزية:

Developing A Blow Spinning Technology Device Combined With Electrospinning To Produce Polymeric Nonwoven Mats

العام:2024

القسم:هندســـــــــة الغزل والنسيج

الملخص:

تعتبر تقنية الغزل بالنفخ تقنية جديدة ومتطورة قادرة على إنتاج أقمشة غير منسوجة مكونة من ألياف ميكروية ونانوية بإنتاجية عالية مقارنة بالغزل الكهربائي التقليدي، ويمكن من خلالها إعادة تدوير عدد من مخلفات المواد الكيميائية وتحويلها إلى منتجات بوليميرية قابلة للاستخدام من جديد. وقد جاءت فكرة نقل هذه التقنية إلى بلدنا وتوطينها من أجل فتح المجال أمام عدد كبير من الدراسات الخاصة بها وتطويرها للوصول إلى منتجات ذات مواصفات مميزة ومطلوبة.

تم في البحث الحالي تصميم وتصنيع جهاز غزل يعمل بتقنية النفخ وتطويره بالاعتماد على النماذج المصنعة التقليدية. تم اختبار عمل الجهاز لتشكيل أقمشة غير منسوجة من الألياف النانوية، ودراسة التأثير النيوماتيكي لتغيرات ضغط الهواء على مواصفات ألياف هذه الأقمشة. بعد ذلك تم دمج عمل جهاز الغزل بالنفخ مع جهاز الغزل الكهربائي من خلال تطبيق جهد بين رأس النفخ وسطح المجمّع، وإجراء مقارنة بين مواصفات الأقمشة الناتجة من كلا الطريقتين وتحديد المتغيرات المثلى للحصول على أقمشة أفضل وفق المقياس النانومتري. كما تم دراسة بعض الخصائص المميزة للجهاز المصنّع تمثلت بتطوير نموذج ترسيب مباشر للألياف على الجسم البشري، وإجراء عملية مزج أثناء التشكيل بين مادة بوليميرية من بولي أكريليك والماء لتشكيل أقمشة ذات بنية ثلاثية الأبعاد، إضافة إلى دراسة إمكانية الحصول على ألياف مفردة باستخدام تقنية النفخ.

أظهرت النتائج التي وصل إليها البحث أنه تم تصنيع جهاز الغزل بالنفخ واختبار عمله بنجاح، وأشارت الدراسات التي تم إجراؤها أن ضغط الهواء الأمثل للحصول على أقمشة غير منسوجة مكونة من ألياف أقطارها أقل من 1 ميكرومتر يقع ضمن المجال (1-3) بار، وأنه بزيادة ضغط الهواء لوحظ ازدياد في قطر الألياف وانخفاض في كثافتها، كما لوحظ زيادة في محتوى الرطوبة ضمن الألياف الناتجة حيث وصلت حتى 48% من وزن القماش. كما أظهرت نتائج عملية الدمج أن إنتاجية عملية النفخ الكهربائي كانت أكبر ب 30 مرة من إنتاجية الغزل الكهربائي التقليدي مع ظهور معامل اختلاف كبير بين أقطار الألياف وصل حتى 50%. أيضاً تم إجراء ترسيب مباشر للألياف على اليد البشرية بنجاح ووصل قطر الألياف المرسبة حتى 34 نانومتر، وتميزت عملية الترسيب بوصول الألياف إلى أدق الانحناءات في اليد. كما تم الحصول على بنية ثلاثية الأبعاد للأقمشة عند المزج بين البولي أكريليك والماء أثناء التشكيل ووصلت أقطار الالياف حتى 335 نانومتر بينما بلغت أقطار الفجوات 11.9 ميكرومتر. هذه المواصفات المميزة التي تم دراستها ضمن الأقمشة الغير منسوجة المنتجة بجهاز الغزل بالنفخ المصنّع تجعل من هذه التقنية واعدة للاستخدام الطبي والصناعي لاحقاً.

الكلمات المفتاحية:

غزل كهربائي، غزل بالنفخ، محلول بوليميري، شبكة غير منسوجة، ألياف نانوية، ضغط، هيدروليك، نيوماتيك، نفخ كهربائي، ثلاثي أبعاد، بولي لاكتيك أسيد، ضاغط، بيرنولي، جهد كهربائي.

تحميل البحث