● 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.

● Gründliches Vorheizen: Hohlfasermembran-Spinndüse, Leitungen und Tanks auf die gewünschten Temperaturen vorheizen; mindestens 30 Minuten einweichen, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu gewährleisten. Bei TIPS-Membranen auf die angegebene Temperatur (z. B. ≥ 150 °C) vorheizen, um Viskositätsschwankungen zu vermeiden.

● Vollständige Entgasung: Vor Beginn die Blasen entfernen, um Brüche oder Blasenfehler zu vermeiden.

● Langsamer Start: Die Geschwindigkeit langsam erhöhen; die Faserstruktur beobachten und dann die Geschwindigkeit steigern.

● Synchroner Bohr-/Mantelstart: Vermeidung von Trockenextrusion oder Lumenkollaps.

● Anpassung des Koagulationsbades: Zusammensetzung, Temperatur und Füllstand konstant halten; Luftspaltlänge präzise steuern.

● Druck-/Durchflussoptimierung: Niedrig beginnen und ansteigen lassen; Druckwelligkeit ≤3% halten; Bohrungs-/Mantel-Durchflussverhältnis stabilisieren (z.B. UF oft ~1:1,2).

● Vorbehandlung der Spinnlösung: Überprüfung der Filtration (≤5 μm) und der Viskositätsspezifikation (Abweichung ≤5%), um Verstopfungen/ungleichmäßige Extrusion zu vermeiden.

● Durchflussregelung: Die Zufuhr muss an den Abfluss angepasst werden, um eine gleichmäßige Durchflussmenge bei mehreren Düsen zu gewährleisten.

● Echtzeitüberwachung: Druck/Durchfluss/Temperatur überwachen; bei Abweichungen anhalten und Fehler beheben.

● Parameter erfassen: Standardarbeitsanweisungen (SOPs) für Reproduzierbarkeit und Optimierung einhalten.

● Nicht festgelegt – vollständig durch das Polymersystem bestimmt. Es muss zum Verarbeitungstemperaturbereich passen.

● Schmelzspinnen (z. B. PP, PE): Typischerweise 180–300 °C (PP ~200–260 °C).

● Nassspinnen (NIPS für PVDF/PSf): Raumtemperatur bis ~90°C; Steuerung zielt auf Viskositätsstabilität ab.

● TIPPS: Am strengsten; Kontrolle oberhalb der Polymer-Verdünnungsmittel-Binodale, typischerweise 150–250°C innerhalb eines engen Fensters.

● Grundprinzip: Die Temperatur wird so eingestellt, dass eine optimale, stabile Rheologie ohne thermische Zersetzung (zu hoch) oder Verstopfung (zu niedrig) gewährleistet ist.

● Sofortiges Spülen: Im heißen Zustand das Prozesslösungsmittel (DMF/DMAC/NMP) oder einen speziellen Reiniger zirkulieren lassen, um ein Erstarren zu verhindern.

● Ultraschallreinigung: Zerlegen und mit einem geeigneten Lösungsmittel beschallen.

● Verstopfungen beseitigen: Mikroöffnungen nicht abkratzen; mit Hochdruck-Inertgas durchblasen.

● Trocknen und Lagern: Im Ofen oder mit Stickstoff trocknen; verschlossen in einer trockenen, sauberen Umgebung lagern.

● Regelmäßige Inspektion: O-Ringe, Gewinde und Öffnungen auf Verschleiß/Verformung prüfen; Verbrauchsmaterialien austauschen.

● Vermeiden Sie Trockenfeuern: Stellen Sie bei TIPS sicher, dass vor dem Erhitzen Schutzgas oder Schutzlack vorhanden ist, um Oxidation zu verhindern.

● Strukturelle Komplexität: Hohlfaser-Spinndüsen benötigen eine konzentrische Strömung in Bohrung und Hülle, um ein Lumen zu bilden; herkömmliche Faser-Spinndüsen sind einfacher.

● Präzision: Höhere Anforderungen an die Düsengröße und Konzentrizität für Gleichmäßigkeit und Leistung.

● Materialien: Für Membranbeschichtungen kann eine höhere Korrosions-/Temperaturbeständigkeit erforderlich sein.

● Anwendungen: Hohlfasern für die Wasseraufbereitung/Biomedizin; konventionelle Spinndüsen für Polyester/Nylon usw.

● Prozessbedingungen: Das Hohlfaserspinnen stellt höhere Anforderungen an die Temperatur-, Druck- und Kühlungskontrolle.

● Wartung: Aufgrund der Struktur und engerer Toleranzen komplexer.

● Sauberkeit: Frei von mechanischen Ablagerungen, Gelen und Staub; Feststoffe und ungelöste Polymere entfernen, um Verstopfungen zu vermeiden.
● Rheologie: Geeignete, stabile Viskosität/MFI für eine reibungslose, stabile Extrusion.
● Viskositätsstabilität: Chargen-zu-Chargen-Variation ≤5%; Viskosität an Düsengröße anpassen (hohes μ → größere Düsen).
● Chemische Kompatibilität: Kompatibilität des Lösungsmittels mit dem Hohlfasermembran-Spinndüsenmaterial (z. B. Edelstahl vs. Nickellegierung).
● Thermische Stabilität: Keine Zersetzung/Vernetzung/Verkohlung bei Prozesstemperatur.
● Vorbehandlung: Trocknen hygroskopischer Harze (PET, PA), um Blasenbildung oder Hydrolyse zu verhindern.
● Bohrflüssigkeit: Nicht mischbar mit Mantelbeschichtung; Strömungsstabilitätsabweichung ≤3% bei gleichbleibender Lumengröße.

● Verstopfung der Düse: Durch Ablagerungen oder Restschmiermittel; verursacht Ausfallzeiten.

● Kapillarverschleiß: Anhaltend hoher Druck vergrößert die Öffnungen → dickere Fasern jenseits der Spezifikation.

● Exzentrisches Spinnen: Verminderte Rundlaufgenauigkeit oder Druckungleichgewicht → ungleichmäßige Wandstärke.

● Leckage: Dichtungsversagen und Einwirkung von DMAC/NMP/DMF führen zu Dichtungsangriffen; mangelhafte Montage führt zu Leckagen an den Schnittstellen.

● Präzisionsdrift: Langfristige Hitze-/Chemikalieneinwirkung verursacht Verformungen; Durchmesser-/Konzentrizitätsdrift, Qualitätsschwankungen.

● Toleranz des Düsendurchmessers: typisch ±0,002 mm; Hohlfaserdüsen für die Ultrafiltration benötigen möglicherweise ±0,0005 mm, um die Abweichung des Faserdurchmessers unter 5 % zu halten.

● Konzentrizität: Konzentrizität von Bohrung und Mantelkanal ≤0,003 mm.

● Toleranz des Lochabstands: Abweichung des Lochabstands zwischen den Öffnungen ≤0,01 mm bei Platten mit mehreren Öffnungen.

● Oberflächenrauheit: Die Innenwand der Düse sollte Ra ≤0,8 μm aufweisen, um Ablagerungen/Verstopfungen zu minimieren und eine reibungslose Extrusion zu gewährleisten.

● Rundheit der Öffnung: ≤0,002 mm; keine axialen Kratzer.

● Toleranz des Lochabstands bei Mehrlochanordnungen: ±0,01 mm, um ein Verkleben der Fasern zu verhindern.

● Viskositätsschwankungen der Spinnlösung: Ungleichmäßige Auflösung oder Lösungsmittelverlust verursachen lokale Viskositätsspitzen; Segmente mit hoher Viskosität werden langsamer extrudiert (dickere Faser).

● Durchflusspulsation: Verschleiß/Fehler an der Dosierpumpe verursachen Durchflussoszillationen („dicke-dünne“ Segmente).

● Temperaturinstabilität: Temperaturabfälle erhöhen die Viskosität, was zu einem größeren Widerstand und Durchmesser führt.

● Systempulsation: Zyklische Förderstromwelligkeit der Zahnrad-/Schraubenpumpe.

● Eingeschlossene Luftblasen: Luftblasen stören zeitweise die Extrusion.

● Instabilität der Seilwicklung: Schlupf oder Geschwindigkeitsschwankungen der Wicklung.

● Bearbeitungsgenauigkeit: Variationen des Düsendurchmessers/der Düsenlänge verändern den Widerstand und den Durchfluss pro Loch.

● Fehlverteilung: Eine mangelhafte Krümmerkonstruktion führt dazu, dass die eintrittsnahen Löcher mit einem zu fetten Gemisch laufen, die weiter entfernten Löcher hingegen mit einem zu mageren.

● Ungleichmäßiges Druckfeld: Instabiler Extrusionsdruck oder nicht waagerechte Installation.

● Probleme mit der Versorgung/Pumpen: Eine Unter- oder Überversorgung beeinträchtigt die Gleichmäßigkeit.

● Prozesssteuerung: Ungleichmäßigkeiten bei Temperatur, Druck und Geschwindigkeit → Viskositätsunterschiede → Durchflussunterschiede.

● Umgebung: Ungleichmäßige Temperatur/Luftfeuchtigkeit/Luftströmung stören die Bildung über die Löcher hinweg.