ELEKTRO-EĞİRME YÖNTEMİYLE NANOFİBER TABAKALI HAVA FİLTRESİ ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Öz

Bu çalışmada, makro boyuttaki gözeneklere sahip farklı malzemelerin, yüzeylerininfiltreleme performansını arttırmak amacıyla, elektro-eğirme yöntemiyle nanofiber tabaka ile kaplanması amaçlanmıştır. Çalışma sonunda sadece mikrofiberfiltrelerin yüzeyine kaplanan nanofiber tabakaların filtre olarak kullanılabileceği görülmüştür. Mikro partiküllerin filtrasyonunda kullanılan 25-85g/m2 gramaj arasındaki mikrofiber filtrelerin yüzeyi, polimer solüsyonu besleme debisi 21-30ml/h, uygulanan gerilim 28-32kV ve elektrotlar arası mesafe 19-23cm aralığında elektro-eğirme deney parametreleri ile kaplanmıştır. Nanofiber tabaka ağırlığı 2-4g/m2, nanofiber çapı 77-200nm arasında değişen beş farklı hava filtresi numuneleri elde edilmiştir. Elektro-eğirme deney parametrelerindeki değişim ile nanofiber tabaka ağırlığı, nanofiber çapı ve yüzey morfolojisindeki değişimler gözlenmiş ve üretilen numunelere etkisi incelenmiştir. Sonuçta, makro gözenekli malzemelerin nanofiber tabakalı filtre olarak kullanılamayacağı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Nanofiber hava filtresi
• Tabakalı hava filtresi
• Elektro eğirme

Production and Characterization of Air Filters with Nanofiber Layers Via Electro-Spinning Method

Abstract

In thiss tudy, thesurface of different materials having pores in the macro size are covered by a nanofiber layer with the electro-spinning method in order to improve the filtering performance. Only microfiber filters could be effectivelyused as a filterlayercoated on thesurface of thenanofiber. The used filtration of micro particles between 25-85g/m2 weighted micro fiber filters surfaces were covered by electrospinning method with nanofiber layer by the experimental parameters 21-30ml/h polymer solution feed flow rate and 28-32 kV applied voltage and electrod espacing 19-23cm. The five differentair filter samples ranging between 2-4 g/m2 and nanofiber diameter between 77-200nm were obtained. Nano fiber layer weight, nanaofiber diameter, and the surface morfology changes with the changing parameters in the electro-spinning experiments and its effect on the manufactured samples were observed. In summary it seen that macro-porous materials can not be used as a nanofiber layer filter.

Keywords

• Nanofiber air filter
• Layer air filter
• Electro-spinning

Kaynakça

1. Andrady, A.L., 2008, Science and Technology of Polymer Nanofibers, Wiley Pres. ,New Jersey, 403 p.
2. Anonim, 2012a, http://www.basf.com/group/corporate/en/literature-document:/Brand+Elastollan-Brochure--Elastollan+Thermoplastic+polyurethane+elastomers+TPU-English.pdf, [Ziyaret tarihi: 10/11/2012] Anonim,2012b, http://www.merckmillipore.com/chemicals/n-n-dimethylformamideMDA_CHEM-103034/p_xrOb.s1LJOMAAAEWveAfVhTl?WFSimpleSearch_ NameOrID=DMF&BackButtonText=search+results, [Ziyaret tarihi: 19/11/2012]
3. Daşdemir, M., 2006, Electrospinning of ThermoplasticPolyuretan (TPU) forproducingNanofibers, M. Sc. Thesis, Gaziantep University, Graduateschool of Natural &Applied Science, Gaziantep.
4. Deitzel, J.M., Kleinmeyer, J., Harris, D., Becktan, N.C., 2001, ‚The Effect of Processing Variables on the Morphology of Electrospun Nanofibers and Textiles‛, Polymer, Vol. 42, pp.261–272.
5. Demir, M.M., Yılgör, İ., Yılgör, E., Erman, B., 2002,‚Electrospinning of Polyurethane Fibers‛, Polymer, Vol. 43(11), pp. 3303-3309.
6. Graham, K., Grafe, T., Knauf, P., McDonald, B., 2002, ‚Polymeric Nanofibers in Air Filtration Applications‛, Fifteenth Annual Technical Conference & Expo of the American Filtration & Separations Society, Galveston, Texas, USA, 9-12 April 2002.
7. Huang, Z.M., Zhang, Y.-Z., Kotaki, M., Ramakrishna, S., 2003, ‚A Review on Polymernanofibers by Electrospinnin Gand the Irapplications in Nanocomposites‛, Composites Science and Technology, Vol. 63, pp. 2223–2253.
8. Hutten, I.M., 2007, Handbook of Nonwoven Filter Media, Elsevier Science & Technology Books, USA.

9. Jayaraman, K., Kotaki, M., Zhang, Y., Mo, X., Ramakrishna, S., 2004, ‚Recent Advances in Polymer Nanofibers‛, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 4(1-2), pp. 52–65.
10. Kataphinan W., 2004, Electrospinnin gand Potential Applications, PhD Thesis, The Graduate Faculty of The University of Akron, USA.
11. Kozanoğlu, G.S., 2006, Elektrospinning Yöntemiyle Nanofiber Üretim Teknolojisi, Yüksek Lisans Tezi, Istanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
12. Ko, F., 2004, NanofiberTechnology: Bridging the Gapbetween Nano and Macro World, NATO ASI on Nanoengineered Nanofibrous Materials, Kluwer Academic Publishers, Drexel-USA, pp.1-18.
13. Ramakrishna, S.,Fujihara, K., Teo, W.E., Lim, T.C., Ma, Z., 2005, An Introduction to Electrospinnin gand Nanofibers, World Scientific Publishing Co., Singapore, pp. 1-381.
14. Süpüren, G., Kanat, Z.E.,Çay, A.,Kırcı, T., Gülümser, T., Tarakçıoğlu, I., 2007, ‚Nano Lifler‛, Tekstil ve Konfeksiyon, Vol.2, pp.83-89
15. Üstündağ, G.C, 2009, Electrospinning Yöntemiyle Biyomedikal Kullanıma Yönelik Yüzey Üretimi ve Uygulaması, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
16. Üstündağ, G.C., Karaca, E., 2009, ‚Poli(Vinil Alkol)/Sodyum Alginat Karışımlarından Elektro Çekim Yöntemi İle Elde Edilen Nanolif Yüzeylerin İncelenmesi‛, Uludağ Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 14(1), pp. 159-172.
17. Zhang, S.,Shim W.,S., Kim, J., 2009, ‚Design of Ultra-fine non Wovens via Electrospinning of Nylon 6: Spinning Parameters and Filtration Efficiency‛, Material and Design, Vol. 30, pp. 3659-3666