Tuottavampi koaksiaalinen sähkökehräyslaitteisto elementtimenetelmää hyödyntäen

Abstract

Sähkökehräys on vuosituhannen vaihteesta lähtien ollut erittäin suosittu ja kasvava teknologia, jolla voidaan tuottaa erinäisiä ominaisuuksia omaavia polymeerikuituja. Kyseisillä kuiduilla on huomattava määrä sovellutuksia erinäisillä aloilla ja uusia käyttökohteita syntyy jatkuvasti sähkökehräystekniikan kehittyessä. Eräs hyödyllinen sähkökehräyksen alalaji on koaksiaalinen sähkökehräys.

Koaksiaalisessa sähkökehräyksessä voidaan yhdistää eri polymeerejä ja tuottaa kuituja, joissa on selvästi erotettavissa olevat rakenteet. Kyseinen asetelma mahdollistaa, että kuidulla on vielä enemmän erinäisiä ominaisuuksia, jonka seurauksena syntyy myös uusia käyttötarkoituksia, jotka vaativat jonkinlaisen ominaisuusyhdistelmän. On siis selvää, että koaksiaalisten kuitujen kysyntä on suuri ja tulee kasvamaan entisestään.

Kysynnästä seuraa ongelmatilanne, sillä sähkökehräys on edelleen varsin hidas tuottamaan kuituja. Erityisesti koaksiaaliset kuidut ovat ongelmallisia, sillä koaksiaalisen rakenteen toteuttaminen vaatii laitteistolta ja olosuhteilta huomattavasti enemmän kuin perinteinen homogeeninen kuitu. Tämän seurauksena, vaikka homogeenisten kuitujen tuotantonopeudessa on tehty merkittäviä parannuksia, ei niistä suurinta osaa voida hyödyntää kasvattamaan koaksiaalisten kuitujen tuotantoa.

Tässä tutkielmassa lähestytään kuvattua ongelmatilannetta esittelemällä uudenlaisen suutinsysteemin prototyyppi, joka on kehitelty erinäisten sähkökehräyslaitteistojen kokeilujen sekä elementtimenetelmää hyödyntävien simulaatioiden pohjalta.