● Orientation moléculaire/micellaire uniforme : favorise une pré-orientation et une formation de membrane cohérentes.

● Contrôle du gonflement de l'extrudat (effet Barus) : Un cisaillement non uniforme provoque une instabilité de torsion/taille.

● L/D adéquat : Pour les fentes annulaires, assurez-vous d'une longueur de terrain suffisante ; généralement L/D > 10.

● Transition de pré-compression : Utiliser une convergence conique progressive dans l'espace annulaire pour égaliser le flux entrant.

● Optimisation guidée par CFD : itérer la géométrie jusqu’à l’obtention d’un profil de taux de cisaillement plat à la sortie.

● Sortie convergente : Convergence conique/parabolique (5°–15°) pour éviter les chocs de cisaillement.

● Uniformité de l'espacement annulaire concentrique : Pour les matrices bicouches, tolérance de l'espacement annulaire ≤±2 μm autour de la circonférence.

● Traitement des bords : Micro-chanfrein/rayon pour réduire les instabilités « peau de requin » induites par les bords.

● Adaptation à la rhéologie : Les fluides très élastiques peuvent nécessiter un cisaillement plus faible – utilisez des orifices plus larges ou des capillaires plus courts.

● Géométrie simplifiée : grands congés ; éliminer les angles vifs.

● Évitez les sauts de section : utilisez des transitions de zone progressives.

● Principe FIFO : Favoriser le flux direct sans recirculation.

● Collecteurs coniques ou en forme de cintre : assurent une pression uniforme sur toute la largeur et un débit régulier avec un minimum de zones mortes.

● Finition de surface : Polissage électro/miroir à Ra < 0,8 μm pour réduire l'adhérence.

● Adapter le débit et le volume : éviter les collecteurs surdimensionnés à faible débit ; assurer un cisaillement suffisant pour balayer les surfaces.

● Minimiser le volume de la cavité : réduire la rétention pour raccourcir le temps de nettoyage.

● Inclinaison/ventilation : Évitez les zones mortes d'air grâce à une installation inclinée ou à des évents.

● Maintenir la vitesse : Objectif ≥0,5 m/s par augmentation de la pression ou réduction de la surface pour éviter la stagnation.

● Excentricité périodique ou « nœuds en bambou » : La pulsation de la pompe à piston (par exemple, les pompes à piston) provoque des changements de débit périodiques.

● Taille du lumen instable : les variations du débit dans le forage modifient directement le diamètre intérieur.

● Aggravation de l'excentricité : les changements de viscosité/densité du canal perturbent l'équilibre de la tension interfaciale.

● Indices visuels : taille de la lumière variable, trous d’épingle, ruptures fréquentes ; trop de non-solvant dans le forage accélère la coagulation ; trop peu la retarde.

● Principaux outils d’analyse : Chromatographie pour quantifier le rapport solvant/non-solvant (±5 % de spécification) ; surveillance de la viscosité du forage (≤3 % de variation).

● Isolation du processus : maintenir les paramètres de la coquille constants, normaliser la composition de l’alésage ; si la stabilité revient, la cause première est confirmée.

● Hétérogénéité axiale : La taille des pores/la porosité varie le long de la fibre lorsque la composition du canal varie.

● Corrélation des événements : Associer l'instabilité aux événements du système de forage (changements de réservoir, chargement).

● Surveillance en ligne : Installer un viscosimètre/densitomètre en ligne si possible.

● Test d'exclusion : Faire tourner avec un alésage en bon état connu tout en maintenant les autres constants pour isoler la cause.

● État de la pompe : Vérifier les pulsations, les joints et la présence d'air emprisonné.

● Longueur de l'entrefer : Les non-solvants puissants (eau) nécessitent des zones sèches plus longues (5 à 30 cm) ; ajouter des guides pour réduire les vibrations. Les non-solvants plus faibles permettent des entrefers plus courts ; la sortie peut être plus proche du bain.

● Chanfrein de sortie : Micro-chanfrein (0,1–0,3 mm) ou transition parabolique pour éviter l’accrochage ou le déchirement des bords.

● Géométrie anti-perturbation : Évitez les marches abruptes près de la sortie pour réduire l'impact du refoulement dans la baignoire.

● Espacement des trous : Augmentez l'espacement entre les trous ou ajoutez des écrans pour éviter le collage à des taux de coagulation élevés.

● Résistance à la corrosion : Si le bain contient des acides/bases (par exemple, de la cellulose régénérée), remplacez les matériaux de sortie.

● Variantes de filage humide : Pour une coagulation rapide, utiliser un espace d'air minimal ou nul (immersion dans le bain), nécessitant une étanchéité d'immersion robuste.

● Profil de sortie profilé : Extérieur conique/profilé pour réduire les vibrations/étirements induits par les turbulences avant le bain.

● Direction du flux du bain : Disposer plusieurs orifices avec un flux de bain pour éviter les effets de la couche limite en amont sur les trous en aval.

● Théorie : Utiliser des calculs basés sur l’équation de Hagen-Poiseuille avec la viscosité, les points de consigne de débit et la géométrie (longueur, diamètre hydraulique) pour estimer les pertes de charge. Rapport ΔP cible : ~1:1 ±10 %.

● CFD : Simuler les champs de vitesse/pression et le comportement de l’interface pour guider la conception.

● Compensation de conception : Pour les grands contrastes de viscosité, raccourcir/élargir les chemins à μ élevé pour équilibrer la résistance.

● Forme du canal d'écoulement : utilisez des canaux à convergence progressive ou à section constante ; évitez les expansions/contractions soudaines.

● Réglage du processus : Ajuster indépendamment les vitesses/pressions des pompes doseuses pour équilibrer ΔP et obtenir la structure souhaitée.

● Surveillance de la viscosité : Mesurer μ (par exemple, viscosimètre rotatif) et ajuster les pompes/vannes à mesure que μ dérive pour maintenir l'équilibre.

● Deux voies d'écoulement indépendantes : deux canaux isolés co-extrudent des solutions distinctes pour former une bicouche (par exemple, une peau dense + un support poreux).

● Contrôle précis du ratio : Ratio de couches réglable (généralement de 1:1 à 1:3) via des vannes/pompes indépendantes.

● Formation synchrone : Les deux couches se rejoignent et enveloppent le fluide de forage à la sortie pour éviter le délaminage.

● Adaptation des orifices : l'orifice de la bague extérieure est de 0,05 à 0,10 mm plus grand que celui de la bague intérieure, adapté aux viscosités des couches (μ plus élevé → orifice légèrement plus grand).

● Largeur du canal : Sélectionner en fonction du débit (par exemple, 2 à 3 mm pour les débits plus élevés) afin de limiter la perte de charge.

● Longueur totale : Équipement adapté (typ. 50–100 mm) ; distance matrice-bain 5–10 mm pour assurer une fusion bicouche correcte.

● Précision extrême : tolérance du diamètre de l'orifice ≤±0,0003 mm ; concentricité ≤0,003 mm pour assurer une uniformité de taille de pores étroite (10–100 nm) et des performances de dégagement stables.

● Matériaux biocompatibles : acier inoxydable ou titane de qualité médicale ; rugosité de surface Ra ≤ 0,5 μm ; pas de lixiviation d'ions métalliques ; conforme à la norme ISO 10993.

● Fiabilité structurelle : Les conceptions d'inserts indépendants (par exemple, Trustech FCT Gen-5) permettent le remplacement d'un seul orifice sans arrêt complet ; les voies d'écoulement sans zone morte réduisent la contamination résiduelle.

● Canaux à faible cisaillement : Minimiser l’adsorption/dénaturation des protéines.

● Dimensionnement du tube guide : La tresse passe dans un guide central ; la résine polymère sort par une fente annulaire et enduit la tresse. Le diamètre intérieur du guide est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la tresse.

● Paramètre clé – écartement de la filière : L’écartement annulaire détermine l’épaisseur du revêtement ; dimensionner/ajuster en fonction de la viscosité de la solution et de l’épaisseur souhaitée.

● Conception du circuit d'écoulement : Assurer une pression circonférentiellement uniforme pour obtenir une épaisseur uniforme et éviter un revêtement excentré.

● Concentricité ultra-élevée et micro-précision : écart d'épaisseur de paroi ≤±2 μm ; empêche les défauts de type piqûre.

● Chemins d'écoulement sans zone morte : Éviter les points chauds de dégradation des polymères.

● Compatibilité avec les hautes viscosités : Les polymères courants comprennent le PI et le PSf ; nécessitent de grands canaux et une forte capacité de pression.

● Compatibilité sec-humide : nécessite souvent des espaces d'air plus longs (5 à 20 cm) pour former une peau dense.

● Matériaux haute température : le filage du PI peut nécessiter >200 °C.

● Précision → uniformité : La tolérance et la concentricité de l'orifice déterminent directement la variation du diamètre et l'excentricité ; une haute précision permet de maintenir la variation du diamètre de la fibre à ≤5 %.

● Structure du chemin d'écoulement → formation : La conception du collecteur/de l'égalisation régit la distribution de la matière, évitant une sortie multi-orifices « striée ».

● Matériau → stabilité : Une résistance à l'usure insuffisante agrandit les orifices ; une mauvaise compatibilité chimique provoque la corrosion — les deux dégradent la qualité au fil du temps.

● Résistance à l’étanchéité et à l’écoulement → continuité : Les fuites et les résistances inégales provoquent des ruptures ou une fermeture du lumen, réduisant ainsi le rendement.

● Dynamique de formation du film : À la sortie (NIPS/TIPS), le gonflement de l'extrudat et l'interface initiale alésage/coque préparent le terrain pour la séparation de phase, ayant un impact sur la taille des pores, leur distribution et la porosité.

● Base : aciers inoxydables 304/316 pour NIPS à des températures modérées ; résistant aux solvants courants (éthanol, eau).

● haute température : alliages de nickel, alliages de titane, SUS630 (17-4PH) pour TIPS (100–260 °C), avec une résistance à chaud et une résistance à l'usure plus élevées.

● Résistant à la corrosion : matériaux Hastelloy et revêtus de céramique pour les solvants agressifs (DMF, DMSO) et les acides/bases forts.

● Revêtements auxiliaires : revêtements en PTFE ou en polysiloxane sur les parois des orifices pour augmenter l'hydrophobie et réduire le dépôt.