การออกแบบและสร้างระบบโรตารีเจ็ตอิเล็กโตรสปินนิ่งด้วยวงจรฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์แรงดันสูงกระแสตรงสำหรับกระบวนการผลิตเส้นใยพอลิเมอร์

Abstract

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างระบบโรตารีเจ็ตอิเลคโตรสปินนิ่งด้วยวงจรฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์แรงดันสูงกระแสตรงสำหรับกระบวนการผลิตเส้นใยพอลิเมอร์ด้วยการทดสอบประสิทธิภาพของสัญญาณพัลล์ภายในวงจรฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์และทำการปรับสภาวะที่มีผลต่อคุณสมบัติของเส้นใยพอลิเมอร์ ได้แก่ ความเข้มข้นของสารละลายเชลแล็กและสารละลายพอลิพรอพิลีน และระยะห่างระหว่างเข็มกับตัวรองรับ อัตราเร็วรอบของแกนหมุน ผลการศึกษาพบว่า ผลของสัญญาณพัลล์ด้านเอาท์พุต TL 494 เป็นสัญญาณพัลส์สี่เหลี่ยมที่ดิวตี้ไซเคิล 10% และ 40% ที่ความถี่ 24 kHz และ 50 kHz ได้แรงดันสูงสุดที่ 6.5 kV ส่วนผลของความเข้มข้นของสารละลายเชลแล็กและสารละลายพอลิพรอพิลีนที่ส่งผลกับการเกิดเส้นใยพอลิเมอร์ที่ความเข้มข้นของสารละลายเชลแล็ก 40 %wt ระยะห่าง 10 เซนติเมตร ที่อัตราเร็วรอบ 2,500 รอบต่อนาที มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยเชลแล็กเฉลี่ย 10-70 ไมครอน ที่ความเข้มข้นของสารละลายพอลิพรอพิลีน 20 %wt ระยะห่าง 10 เซนติเมตร ที่อัตราเร็วรอบ 3,000 รอบต่อนาที มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยพอลิพรอพิลีนเฉลี่ย 5-45 ไมครอน ตามลำดับ

The purpose of this study was to design and fabrication of rotary jet electrospinning (RJE) technique by DC high voltage fly back converter for polymer fibers production. The efficiency of fly back converter was analyzed to pulse signal pattern. The processing conditions, including concentration of shellac and polypropylene polymer, distance between needle and collector, angular velocity and signal detection of fly back converter, respectively. The results showed that TL 494 (output) signal was rectangular pulse waveform at duty cycle 10% and 40% and constantly frequency at 24 kHz and 50 kHz which the highest voltage was 6.5 kV. The concentration of shellac and polypropylene polymer solution directly affected the formation of polymer fiber. Shellac and polypropylene polymer fibers were successfully prepared at 40 %wt, collector distance 10 cm, angular velocity rate at 2,500 rpm and diameters of fibers were in a range of 10-70 µm for shellac polymer as for the concentration of polypropylene polymer at 20 %wt, collector distance 10 cm, angular velocity rate at 3,000 rpm and diameters of fibers were in a range of 5-45 µm, respectively.