● Einheitliche Molekül-/Mizellenorientierung: Fördert eine konsistente Vororientierung und Membranbildung.

● Kontrolle der Extrudatschwellung (Barus-Effekt): Ungleichmäßige Scherung verursacht Verdrehung/Größeninstabilität.

● Ausreichendes L/D-Verhältnis: Bei ringförmigen Schlitzen ist auf eine ausreichende Steglänge zu achten; üblicherweise L/D > 10.

● Vorkompressionsübergang: Durch allmähliche konische Konvergenz in den Ringspalt wird der Zufluss ausgeglichen.

● CFD-gestützte Optimierung: Geometrie iterativ anpassen, bis ein flaches Scherratenprofil am Auslass erreicht ist.

● Konvergierender Auslass: Konische/parabolische Konvergenz (5°–15°) zur Vermeidung von Scherwellen.

● Gleichmäßigkeit des konzentrischen Ringspalts: Bei Zweischicht-Chips beträgt die Ringspalttoleranz ≤±2 μm entlang des Umfangs.

● Kantenbearbeitung: Mikro-Fase/Radius zur Reduzierung von durch die Kante verursachten „Haifischhaut“-Instabilitäten.

● Anpassung an die Rheologie: Hochelastische Dotierstoffe benötigen möglicherweise eine geringere Scherung – größere Öffnungen oder kürzere Kapillaren verwenden.

● Optimierte Geometrie: Große Abrundungen; Vermeidung scharfer Ecken.

● Vermeiden Sie abrupte Abschnittssprünge: Verwenden Sie sanfte Übergänge zwischen den Bereichen.

● FIFO-Prinzip: Förderung des Vorwärtsflusses ohne Rezirkulation.

● Konische oder Kleiderbügelverteiler: Gewährleisten einen gleichmäßigen Druck in Breitenrichtung und einen reibungslosen Durchfluss mit minimalen Totzonen.

● Oberflächenveredelung: Elektropolieren/Spiegelpolieren auf Ra <0,8 μm zur Reduzierung der Adhäsion.

● Durchfluss und Volumen aufeinander abstimmen: Bei geringem Durchfluss überdimensionierte Verteiler vermeiden; für ausreichende Scherung zum Überstreichen der Oberflächen sorgen.

● Minimierung des Hohlraumvolumens: Reduzierung des Rückstaus zur Verkürzung der Reinigungszeit.

● Neigung/Belüftung: Vermeiden Sie Luftblasen mit schräger Installation oder Belüftungsöffnungen.

● Geschwindigkeit aufrechterhalten: Zielwert ≥0,5 m/s durch Druckerhöhung oder Flächenverringerung, um Stagnation zu verhindern.

● Periodische Exzentrizität oder „Bambusknoten“: Pulsationen von Bohrlochpumpen (z. B. Kolbenpumpen) verursachen periodische Durchflussänderungen.

● Instabile Lumengröße: Strömungsschwankungen im Bohrloch verändern direkt den Innendurchmesser.

● Verschlechterung der Exzentrizität: Änderungen der Bohrungsviskosität/Dichte stören das Gleichgewicht der Grenzflächenspannung.

● Visuelle Hinweise: Variable Lumenweite, Nadellöcher, häufige Brüche; zu viel Nichtlösungsmittel im Bohrloch beschleunigt die Koagulation; zu wenig verzögert sie.

● Wichtigste Analysemethoden: Chromatographie zur Quantifizierung des Verhältnisses von Lösungsmittel zu Nicht-Lösungsmittel (±5 % Spezifikation); Überwachung der Bohrlochviskosität (≤3 % Abweichung).

● Prozessisolierung: Gehäuseparameter konstant halten, Bohrungszusammensetzung normalisieren; wenn die Stabilität wiederhergestellt ist, wird die Ursache bestätigt.

● Axiale Heterogenität: Die Porengröße/Porosität variiert entlang der Faser, wenn sich die Zusammensetzung im Faserinneren ändert.

● Ereigniskorrelation: Instabilitäten mit Ereignissen im Bohrsystem abgleichen (Tankwechsel, Beladung).

● Online-Überwachung: Installieren Sie nach Möglichkeit ein Inline-Viskosimeter/Densitometer.

● Ausschlussverfahren: Durchführung mit einer als intakt bekannten Bohrung, während die anderen Bohrungen konstant gehalten werden, um die Ursache zu isolieren.

● Pumpenzustand: Pulsation, Dichtungen und eingeschlossene Luft prüfen.

● Luftspaltlänge: Starke Nichtlösungsmittel (Wasser) benötigen längere Trockenzonen (5–30 cm); Führungen reduzieren das Flattern. Schwächere Nichtlösungsmittel erlauben kürzere Luftspalte; der Auslass kann näher an das Bad heranreichen.

● Auslassfase: Mikrofase (0,1–0,3 mm) oder parabolischer Übergang, um ein Hängenbleiben oder Einreißen der Kante zu verhindern.

● Geometrie zur Vermeidung von Störungen: Vermeiden Sie abrupte Stufen in der Nähe des Auslasses, um die Auswirkungen des Rückflusses in der Badewanne zu reduzieren.

● Lochabstand: Vergrößern Sie den Lochabstand oder fügen Sie Schutzvorrichtungen hinzu, um ein Verkleben bei hohen Koagulationsraten zu vermeiden.

● Korrosionsbeständigkeit: Enthält das Bad Säuren/Basen (z. B. regenerierte Zellulose), sollten die Auslassmaterialien verbessert werden.

● Varianten des Nassspinnverfahrens: Für eine schnelle Koagulation wird ein minimaler oder gar kein Luftspalt (Eintauchen in das Bad) verwendet, was eine robuste Eintauchversiegelung erfordert.

● Optimiertes Auslassprofil: Konische/stromlinienförmige Außenform zur Reduzierung von durch Turbulenzen verursachten Vibrationen/Dehnungen vor dem Bad.

● Strömungsrichtung im Bad: Mehrere Öffnungen mit Badströmung anordnen, um Auswirkungen der stromaufwärts liegenden Grenzschicht auf die stromabwärts liegenden Öffnungen zu vermeiden.

● Theorie: Berechnungen auf Basis der Hagen-Poiseuille-Gleichung unter Berücksichtigung von Viskosität, Durchflussvorgaben und Geometrie (Länge, hydraulischer Durchmesser) dienen zur Abschätzung des Druckverlusts. Zielwert für das Druckverhältnis ΔP: ~1:1 ±10 %.

● CFD: Simulation von Geschwindigkeits-/Druckfeldern und Grenzflächenverhalten zur Unterstützung der Konstruktion.

● Designkompensation: Bei großen Viskositätskontrasten sollten die Wege mit hoher Viskosität verkürzt/verbreitert werden, um den Widerstand auszugleichen.

● Form des Strömungswegs: Verwenden Sie allmählich konvergierende oder konstantquerschnittige Kanäle; vermeiden Sie plötzliche Erweiterungen/Verengungen.

● Prozessoptimierung: Die Drehzahlen/Drücke der Dosierpumpen können unabhängig voneinander angepasst werden, um ΔP auszugleichen und die gewünschte Struktur zu erreichen.

● Viskositätsüberwachung: Messen Sie μ (z. B. mit einem Rotationsviskosimeter) und passen Sie Pumpen/Ventile an, wenn μ abdriftet, um das Gleichgewicht zu halten.

● Zwei unabhängige Fließwege: Zwei isolierte Kanäle extrudieren unterschiedliche Dotierstoffe gemeinsam, um eine Doppelschicht zu bilden (z. B. dichte Außenschicht + poröser Träger).

● Präzise Verhältnissteuerung: Einstellbares Schichtverhältnis (üblicherweise 1:1 bis 1:3) über unabhängige Ventile/Pumpen.

● Synchrone Schichtbildung: Beide Schichten treffen am Auslass aufeinander und umschließen die Bohrflüssigkeit, um eine Delamination zu vermeiden.

● Düsenanpassung: Der Innendurchmesser der Außenringdüse ist 0,05–0,10 mm größer als der der Innenringdüse und ist auf die Viskosität der Schichten abgestimmt (höheres μ → etwas größere Düse).

● Kanalbreite: Wählen Sie die Breite entsprechend dem Durchfluss (z. B. 2–3 mm für höhere Durchflüsse), um den Druckverlust zu begrenzen.

● Gesamtlänge: Passende Ausrüstung (typ. 50–100 mm); Abstand zwischen Düse und Bad 5–10 mm, um ein ordnungsgemäßes Verschmelzen der beiden Schichten zu gewährleisten.

● Höchste Präzision: Toleranz des Düsendurchmessers ≤±0,0003 mm; Konzentrizität ≤0,003 mm, um eine enge Porengrößenhomogenität (10–100 nm) und eine stabile Durchflussleistung zu gewährleisten.

● Biokompatible Materialien: Edelstahl oder Titan in medizinischer Qualität; Oberflächenrauheit Ra ≤0,5 μm; keine Metallionenauswaschung; entspricht ISO 10993.

● Strukturelle Zuverlässigkeit: Unabhängige Einsatzkonstruktionen (z. B. Trustech FCT Gen-5) ermöglichen den Austausch einer einzelnen Düse ohne vollständige Abschaltung; totzonenfreie Strömungswege reduzieren die Restkontamination.

● Kanäle mit niedriger Scherkraft: Minimieren die Proteinadsorption/Denaturierung.

● Dimensionierung des Führungsrohrs: Das Geflecht verläuft durch eine zentrale Führung; Polymerlack tritt durch einen ringförmigen Schlitz aus und umhüllt das Geflecht. Der Innendurchmesser der Führung ist etwas größer als der Außendurchmesser des Geflechts.

● Wichtigster Parameter – Düsenspalt: Der ringförmige Spalt bestimmt die Schichtdicke; Größe/Anpassung je nach Viskosität der Beschichtung und gewünschter Dicke.

● Strömungsweggestaltung: Gewährleisten Sie einen gleichmäßigen Umfangsdruck, um eine gleichmäßige Schichtdicke zu erreichen und eine exzentrische Beschichtung zu vermeiden.

● Höchste Rundlaufgenauigkeit und Mikropräzision: Wanddickenabweichung ≤±2 μm; verhindert Porenfehler.

● Totzonenfreie Strömungswege: Vermeidung von Hotspots für Polymerabbau.

● Hohe Viskositätskompatibilität: Gängige Polymere sind PI und PSf; erfordern große Kanäle und eine hohe Druckbeständigkeit.

● Trocken-Nass-Verträglichkeit: Erfordert oft längere Luftspalte (5–20 cm), um eine dichte Haut zu bilden.

● Hochtemperaturmaterialien: Für das PI-Spinnverfahren können Temperaturen von >200°C erforderlich sein.

● Präzision → Gleichmäßigkeit: Die Toleranz der Düse und die Konzentrizität bestimmen direkt die Durchmesserabweichung und die Exzentrizität; eine hohe Präzision kann die Faserdurchmesserabweichung auf ≤5 % begrenzen.

● Struktur des Durchflusspfads → Bildung: Die Verteiler-/Ausgleichskonstruktion steuert die Dosierverteilung und vermeidet einen „streifenförmigen“ Mehrlochausstoß.

● Material → Stabilität: Unzureichende Verschleißfestigkeit vergrößert die Öffnungen; schlechte chemische Verträglichkeit verursacht Korrosion – beides verschlechtert die Qualität im Laufe der Zeit.

● Abdichtung und Strömungswiderstand → Kontinuität: Leckagen und ungleicher Widerstand verursachen Brüche oder Lumenverschluss, wodurch die Ausbeute verringert wird.

● Dynamik der Filmbildung: Am Auslass (NIPS/TIPS) schaffen die Quellung des Extrudats und die anfängliche Grenzfläche zwischen Bohrung und Hülle die Voraussetzungen für die Phasentrennung und beeinflussen damit Porengröße, -verteilung und Porosität.

● Basis: Edelstahl 304/316 für NIPS bei moderaten Temperaturen; beständig gegen gängige Lösungsmittel (Ethanol, Wasser).

● Hochtemperatur: Nickellegierungen, Titanlegierungen, SUS630 (17-4PH) für TIPS (100–260°C), mit höherer Warmfestigkeit und Verschleißfestigkeit.

● Korrosionsbeständig: Hastelloy- und keramikbeschichtete Werkstoffe für aggressive Lösungsmittel (DMF, DMSO) und starke Säuren/Basen.

● Zusätzliche Beschichtungen: PTFE- oder Polysiloxanbeschichtungen an den Düsenwänden zur Erhöhung der Hydrophobie und zur Reduzierung von Ablagerungen.