Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 90-99.

Forcespinning is a promising technique for manufacturing nanofibers. In the last decade, it has shown a good potential to be a well-established method to supply nanofibers on a mass scale at an economical cost. Although electrospinning is currently the main tool, it has many down features. For example, high cost and low production. Also, it cannot produce nanofibers from non-conductive solvents. Therefore, the focus is now on forcespinning. The main goal is to enhance the process variables, that will support vital industry fields, such as; tissue engineering, drug delivery in the medical field, and water filtration.

The first part of this research was dedicated to finding the proper machine design. Starting with a novel two-stage spinneret. Which reduces polymer loss due to leaks, less vibration, and supports a production rate of up to 36 kg/hr. In addition, the two stages eliminate the turbulence in the process, which leads to consistency in the fiber mesh. Then, the machine control and human-machine interface (HMI), that embedded systems are fully automated, supporting accuracy and flexibility for the production process. During this stage of research, the machine is designed, built, programmed, and tested.

The second part was conducted to produce nanofiber utilizing the proposed machine and several production parameters. Focusing on three materials, Polycaprolactone (PCL, C_6 H_10 O_2), Polyviny lpyrrolidon (PVP, C_6 H_9 NO) and Poly (vinyl alcohol) (PVA, C_2 H_4 O) , solved in chloroform, Ethanol, and distilled water. Then presenting its applications. Four orifice diameters (0.2-0.4-0.6-0.8) mm have been tested and several concentrations between (5-30) wt.% as well, along with spinning speeds in range (2000-8000) rpm. Then the fiber diameters were recorded and cost-value evaluated.

تعتبر قوة الدوران تقنية واعدة لتصنيع الألياف النانوية. في العقد الماضي أظهرت إمكانيات جيدة كطريقة معتمده لانتاج الألياف النانوية على نطاق واسع وبتكلفة اقتصادية. على الرغم من أن الغزل الكهربائي هو التقنية الرئيسية المستخدمة حاليًا، إلا أنه يحتوي على العديد من العيوب. على سبيل المثال، التكلفة العالية وانخفاض الإنتاجية. كما أنه لا يستطيع إنتاج ألياف نانوية من مذيبات غير موصلة للكهرباء لذلك بدأ العمل على قوى الدوران. والهدف الرئيسي هو تعزيز متغيرات العملية، التي من شأنها دعم مجالات صناعية حيوية، مثل هندسة الأنسجة وصناعة الأدوية في المجال الطبي، وتنقية المياه.
تم تخصيص الجزء الأول من هذا البحث لإيجاد التصميم الأنسب لألة الإنتاج. بدءً من المغزل الجديد كليا والمكون من مرحلتين. مما يقلل من فقدان البوليمر بسبب التسريبات، وله اهتزازات أقل ويدعم معدل إنتاج يصل إلى 36 كغ/ساعة. علاوة على ذلك، فإن المرحلتان تعملان على تقليل الاضطرابات في عمليه الإنتاج مما يؤدي إلى تماسك شبكه الالياف النانوية. ثم التحكم في الماكينة وواجهة التحكم البشرية، وهذه الأنظمة المدمجة تعمل أوتوماتيكيا بالكامل، وتعمل على رفع الدقة والمرونة لعملية الإنتاج. خلال هذه المرحلة من البحث، تم تصميم الآلة وتصنيعها وبرمجتها واختبارها.
أما الجزء الثاني فقد تم تخصيصه لإنتاج ألياف نانوية باستخدام الآلة التي تم تصنيعها مع العديد من معاملات الإنتاج. وتم التركيز على ثلاث مواد، بولي كابرولاكتون (PCL, C_6 H_10 O_2)، بولي فينيل بيروليدون (PVP, C_6 H_9 NO) وبولي (كحول الفينيل) (PVA, C_2 H_4 O)، والتي تم اذابتها في الكلوروفورم والإيثانول والماء المقطر، وتم عرض تطبيقاتها. لقد تم اختبار أربعة أقطار للفوهات (0.2-0.4-0.6-0.8) مم وعدة تركيزات بين (5-30) %wt، جنبًا إلى جنب مع سرعات الغزل في نطاق (2000-8000) دورة في الدقيقة. ثم تم تسجيل أقطار الألياف وتقييم القيمة والتكلفة.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.