INFINITY‑Reihe. Lösungen für fortschrittliche Membrantechnologie.
Materialfehler minimieren
Die INFINITY‑Reihe produziert nahezu fehlerfreie Nanofasermembranen zur Anwendung mit sehr hohem Qualitätsanspruch. Dafür wird die nadelfreie Nanospider™-Technologie genutzt. Bei dieser kommt es zu keiner Unterbrechung der einzelnen Nanofaserfäden, weil der Draht im Elektrospinnverfahren in ständiger Bewegung ist.
Anwendung der INFINITY-Reihe
Technologie im Detail
Nanospider™-Technologie nutzt eine Spinnelektrode in Form von einem kleinen Draht, der kontinuierlich mit einer Polymerlösung überzogen wird. Durch den Einfluss von einem starken elektrischen Feld werden Nanofasern aus der dünnen Polymerschicht auf der Elektrode geformt.
Nanospider™-Technologie nutzt eine Spinnelektrode in Form von einem kleinen Draht, der kontinuierlich mit einer Polymerlösung überzogen wird. Durch den Einfluss von einem starken elektrischen Feld werden Nanofasern aus der dünnen Polymerschicht auf der Elektrode geformt.
Das Hochspannungsfeld wirkt zwischen zwei Elektroden: Spinnelektrode und Gegenelektrode (Kollektor).
- der Draht der Spinnelektrode ist an eine positiv geladene Hochspannungsquelle angeschlossen
- die aufnehmende Elektrode (Kollektor) ist an eine negativ geladene Hochschannungsquelle angeschlossen
Die Spinnelektrode besteht aus einem schleifenförmigen Draht. Mit Hilfe einer statischen Beschichtungsvorrichtung wird kontinuierlich eine Polymerlösung aufgetragen. Durch Anlegen eines Hochspannungsfeldes überwindet die elektrostatische Kraft die Oberflächenspannung der Polymerlösung und es formt sich ein Nanofaserstrahl. Während der Nanofaserstrahl sich zur aufnehmenden Elektrode bewegt verdampft das Lösungsmittel und die Fasern werden gestreckt. Die Nanofasern legen sich auf einem Substratmaterial ab, das unter der aufnehmenden Elektrode platziert ist.
Vorteile der Technologie
Minimalisierung von Mängeln
Diese Innovation ermöglicht die Herstellung von Nanofasermembranen der Spitzenklasse für den Einsatz in der HEPA- und Flüssigkeitsfiltration, für Brennstoffzellen und Batterieseparatoren.
Skalierbarkeit der Produktion
Jede INFINITY‑Reihe beinhaltet vier Drahtschleifen, die acht Bereiche mit Spinnelektroden bilden. Bis zu vier Einheiten können in Serie kombiniert werden, um die Produktivität der Linie zu steigern.
Konsistente Produktion
Die Umgebungsparameter Luftströmung, Temperatur und Feuchtigkeit sind innerhalb der Produktionskammer der INFINITY‑Linie streng reguliert, weil sie Schlüsselelemente für eine langfristig stabile und fehlerfreie Produktion von Nanofasern sind. Jede Produktionskammer ist so konzipiert, dass eine konsistente Umgebung für die industrielle Produktion von Nanofasermaterialien aufrecht erhalten wird.
Anwendung der INFINITY‑Technologie in der Praxis
HEPA & ULPA Filtration
Erfordert ein sehr hohes Maß an Filtrationsleistung entsprechend den Normen ISO ePM2.5 und ISO ePM1
- Spezielle Anwendungsgebiete von mit Nanofasern verbesserten HEPA- und ULPA-Filtern
- Festplattenproduktion
- Medizinische Geräte
- Herstellung von Halbleitern
- Kernenergietechnik und -sicherheit
- Lebensmittel- und Pharmazieprodukte
- Luftfiltration in Krankenhäusern, Haushalten oder Fahrzeugen
Flüssigkeitsfiltration
Nanofasern können als Teil der Nano- und Ultrafiltration auf Verbundstoffen aufgebracht werden
- Spezielle Anwendungsgebiete von Nanofasern:
- Wasserfiltration – Entsalzen, Beseitigung von Bakterien und Partikeln
- Pharmazeutische Anwendungen – Proteine, Arzneimittel, Vakzine
- Lebensmittel- und Getränkeindustrie – Partikelbeseitigung
- Brennstofffiltration - Partikelbeseitigung, Beseitigung von Feuchtigkeit
- − Hydraulik – Partikelbeseitigung
Energietechnik
- Für Anwendungen, die hohe Sicherheitsstandards erfordern
- Spezielle Anwendungsgebiete von Nanofasern:
- Batterieseparatoren
- Brennstoffzellen
Technische Parameter der INFINITY-Reihe
| Anzahl von Einheiten zum Elektrospinnen | 1 |
|---|---|
| Anzahl von rotierenden Modulen | 2 |
| Module können unabhängig voneinander mit diversen Polymeren betrieben werden | |
| Gesamtzahl der Elektrospinnelektroden | 8 (4 pro Modul) |
| Breite der Spinnelektrode | 1 600 mm |
| Spannung beim Elektrospinnen | 0‑140 kV |
| Abwicklungsgeschwindigkeit (abhängig von der gewünschten Nanofaserschicht) | 0,01‑5 m/min. |
| Geschwindigkeit des rotierenden Drahtes | 0‑10 m/s |
| Abstand der Elektrode vom Substrat | 150‑250 mm |
| Stromverbrauch | 5‑10 kW |
| Abmessungen der Maschine | Länge 13 800 mm |
| Breite 9 600 mm | |
| Temperatur | Spezifisch für das im Verfahren verwendete Polymer (Beispiel PA6 auf Zellulose - Temperaturbereiche zwischen 20‑30 °C) |
|---|---|
| Feuchtigkeit | Spezifisch für das im Verfahren verwendete Polymer (Beispiel PA6 auf Zellulose - Feuchtigkeit 20‑40% RH) |
| Betriebszeit | 24/7‑Betrieb (die Tanks müssen alle 16‑24 Stunden gewechselt werden) |
| Zeit der Inbetriebnahme | In der Regel innerhalb von 20 Minuten. |
| Erforderliche Zeit zur Polymerbefüllung | 20 Minuten |
| Behälterinhalt | 60 l (2×30 Liter) |
| Erforderliche Zeit zur Produktion einer Charge | Maximal 24 Stunden, normalerweise 16 Stunden. |
| Ausnutzungskapazität für optimale Wartung | Betriebszeit etwa 85‑89% |
| Servicepersonal | 1 Person/Schicht |
|---|---|
| Anforderungen an die Produktionsraum | Ungefähr 200 m² (10×20 m) |
| Deckenhöhe mindestens 4 m | |
| Flache und feste Oberfläche mit einer Tragfähigkeit von 500 kg/m2. Der Boden muss ausreichend eben sein, um eine leichte Handhabung zu ermöglichen. | |
| Sonstige spezielle Anforderungen | Internetanschluss mit Möglichkeit zum Fernzugriff |
| Trockene Druckluft: 6‑8 bar, kann je nach Einstellung und Betriebsart von 200 Nl/min bis 2000 Nl/min variieren | |
| Inertgas: 0,5 bar, kann von 2 Nl/min. bis 200 Nl/min. für verschiedene Betriebszeiten variiert werden | |
| Anforderungen an die Lüftung | Normalerweise 2000 m3/h - für Produktionslinie und Umgebung (für Linie mit einer Einheit zum Elektrospinnen) |
Notwendige Produktionsumgebung
Präzise Klimaanlage
Die Atmosphäre in der Enthärtungskammer zum Elektrospinnen ist einer der wichtigsten Faktoren, der die Fasermorphologie und die Prozessleistungsfähigkeit beeinflusst. Für die meisten Rezepturen von Polymerlösungen bewegt sich die angestrebte relative Luftfeuchtigkeit im Bereich von 20‑50 % und die Temperatur im Bereich von 18‑30 °C. Die Klimaanlageneinheit ist deshalb für eine präzise Regelung der Eingangstemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit in der Enthärtungsanlage ausgelegt.
MEHR ZU KLIMAANLAGEN
Polymer-Mischstationen
In der Mischstation werden Polymerlösungen für den Einsatz in der Elektrospinneinheit vorbereitet.Ein doppelwandige Edelstahlbehälter hat ein integriertes Wasserzirkulationssystem, das die vorbereitete Polymerlösung erwärmt oder kühlt. Der Vorbereitungsprozess der Polymerlösung erfordert nur minimale Eingriffe des Personals, das aufgrund des geschlossenen System nicht den Lösungsmitteln ausgesetzt ist.
Abwickeln und Aufwickeln
Sowohl der Abwickler als auch der Aufwickler bestehen aus Stahlrahmen mit Präzisionsmotoren, die Antriebswellen für den Wicklungsprozess steuern. Die Vorrichtung ermöglicht ein bidirektionales Aufwickeln des Substratmaterials. Das Auswechseln und Einlegen der Rollen des Trägermaterials erfolgt manuell. Die Abwickel- und Aufwickelmaschine ist mit einem Sicherheitszaun ausgestattet und wird von einem externen Partner geliefert.
Stützaufbau
Die Stütze in Zeltkonstruktion nutzt ein Rollensystem und dient als Führung beim Ab- oder Aufwickeln vom Material, um Verformungen am Substratmaterial zu verhindern. Außerdem minimiert diese Konstruktion die Durchmischung der Atmosphäre in der Elektrospinnkammer mit der Luft außerhalb der Anlage, wodurch stabile Bedingungen für das Elektrospinnen sichergestellt werden.
Datenspeicherung und Fernzugriff
Das Datensicherungssystem speichert relevante prozessspezifische Daten und Maschineneinstellungen und sorgt so für Produktionsaufzeichnungen. Sie sind über ein http‑Protokoll im lokalen Netz zugänglich. Das System ist auch für den Fernzugriff über ein internes und sicheres VPN konfiguriert, sodass Ferndiagnosen möglich sind und Serviceanfragen direkt übermittelt weden können.
Abluftreinigung
Da beim Elektrospinnverfahren Lösungsmittel zum Einsatz kommen muss die Abluft behandelt und die Luftverschmutzung minimiert werden. Über Drittanbieter können wir dafür eine entsprechende Hardware‑Lösung bereitstellen. Die Konzentrationen und Abströmraten der Emissionen hängen von der Einrichtung der Maschine ab und sind für jedes Produkt spezifisch.
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