Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Zadhosh,Ahmad Reza Pishevar
علی زادهوش (استاد راهنما) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammadreza Naeimirad
محمدرضا نعیمی راد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391
Multicomponent fibers are among the developed synthetic fibers for using various polymers’ properties for different applications. Developing a liquid core (bi-component) fiber is an open space in current fibers, specially bi-component fibers which can result a unique performance by mixing liquid’s dynamic properties with surrounding polymer’s mechanical characteristics for novel applications. In this study a special-designed spinneret was made, using previous Newtonian fluids co-flowing and CFD simulation along with core/shell extrusion trial results. Liquid core fiber, containing polypropylene sheath and complex ester core is developed, installing the desingned spin pack to melt spinning pilot plant along with CFD analysis in micro designed geometry and processing parameters were determined. Melt spinning trials by X5 drawing ratio and 1500 m/min winding speed resulted to a liquid core fiber (LCF) 50 mm in diameter with 15 mm diameter core. Melt-spun fiber was characterized for physical, mechanical and morphological properties and compared with two solid and hollow fibers as a reference. LCF’s linear density was more than hollow fiber and less than solid fiber. Liquid core fiber had lower tensile strength than reference fibers while its elongation was the maximum. After observation of core liquid in LCF under microscope, manipulation of the core liquid was investigated and liquid exchange was performed through a developed setup as a microfluidic characterstic, promissing for drug delivery applications. Microfluidic properties in LCF was compared by hollow fiber. Fluid dynamic analysis in micro scale was performed, developing a new method for attaching a branch of fibers to a syringe pump, and controlling liquid (water) pressure along with flow rate measurement. Hollow fiber showed lower flow resistance compare to the LCF which is due to the bigger internal diameter. Also theoretical alalysis confirmed the experimental fluid dynamic results, in accordance with Hagen-Poiseuille equation. Keywords: Bi-component fibers, Melt spinning, Rheology, Microfluidics, Fluid dynamics
الیاف چندجزئی از نوآوری های الیاف مصنوعی برای ترکیب خواص پلیمرهای مختلف جهت کاربردهای نوین می باشند. عرضه الیاف پر شده با مایع (دوجزئی مغزی مایع) یک فضای خالی در بین الیاف حاضر، به ویژه الیاف دوجزئی می باشد که می توان با ترکیب خواص دینامیکی و ویژگی های دیگر مایع درون فیلامنت با پلیمر محاط آن به خواص منحصر به فردی دست یافت و آن را برای کاربردهای جدید عرضه نمود. در این پژوهش، با بهره گیری از نتایج جریان دومحوره مایعات به وسیله شبیه ساز و روزن رانی دومحوره قبلی، طراحی و ساخت رشته ساز و مجموعه ریسندگی مخصوص لیف دوجزئی با مغزی مایع صورت پذیرفت. با انتخاب مایع مناسب (روغن استر) و پلیمر پلی پروپیلن و شبیه سازی هم زمان رفتار جریان دو سیال درون روزنه دومحوره با ابعاد رشته ساز، ریسندگی لیف دوجزئی با پوسته پلی پروپیلن و مغزی مایع توسط دستگاه پایلوت ذوب ریسی انجام شده و شرایط ریسندگی برای تولید لیفی مناسب تعیین شد. حاصل فرایندهای ذوب ریسی با نسبت کشش پنج برابر منجر به تولید لیف با مغزی مایع (به قطر بیرونی 50 میکرون و مغزی حدود 15 میکرون) با سرعتی بیش از 1500 متر بر دقیقه شد. لیف تولید شده از نظر مشخصات فیزیکی، مکانیکی و ریخت شناسی مورد ارزیابی قرار گرفت و با دو لیف مرجع تک جزئی با سطح مقطع دایره ای و توخالی مقایسه شد. چگالی خطی لیف با مغزی مایع بیش از لیف توخالی بوده و از لیف تک جزئی کمتر بود. مقاومت کششی آن از دو لیف مرجع کمتر بود ولی بیشترین ازدیاد طول را داشت. پس از مشاهده مایع درون لیف در زیر میکروسکوپ نوری که همانند شبیه سازی (CFD) انجام شده کانالی پیوسته درون مغزی لیف تشکیل شده بود، قابلیت دست کاری مایع درون آن به منظور کاربرد انتقال داروهایی مانند انسولین بررسی شده و با ابداع مجموعه ای برای اعمال فشار بیرونی، مایع درون لیف با موفقیت به حرکت درآورده شده و با مایع دیگری تعویض گردید. هم چنین خواص میکروسیالی لیف با مغزی مایع مورد بررسی قرار گرفته و با لیف توخالی متناظر مقایسه شد. با ابداع روشی جهت اتصال دسته الیاف به پمپ سرنگی، دینامیک سیالات در مقیاس میکرو با استفاده از کنترل فشار سیال (آب) ورودی به لیف (مغزی مایع و لیف توخالی) و اندازه گیری شدت جریان مورد مطالعه قرار گرفت. لیف توخالی به دلیل داشتن قطر داخلی بزرگتر نسبت به لیف مغزی مایع عرضه شده مقاومت جریانی کم تری نشان داد. هم چنین با مقایسه نتایج تجربی دینامیک سیالات با مدل هاگن-پویسل، مطابقت بسیار خوبی بین نتایج تجربی و نظری حاصل شد که بیان گر رابطه خطی جریان با فشار و رابطه معکوس آن با طول الیاف بود. کلمات کلیدی: 1-الیاف دوجزئی 2- ذوب ریسی 3- رئولوژی 4- میکروسیال 5- دینامیک سیالات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی

100%