Diseño y puesta a punto de una cámara de electrohilado con control de temperatura y humedad ambiental

Abstract

[ES] El electrohilado permite producir un tejido de nanofibras a base de proyectar una disolución de un polímero bajo un intenso campo eléctrico. La disolución viaja entre una aguja metálica conectada a un potencial de entre 20 y 30 kV y un colector consistente en una placa metálica conectada a tierra. Durante el trayecto el disolvente se evapora y se deposita una madeja orientada o no de hilos cuyo diámetro puede controlarse entre las decenas de nanómetros hasta varias micras. En el proceso es esencial controlar las condiciones ambientales, en particular el flujo de aire, su humedad y la temperatura. El proyecto consiste en poner a punto una cámara climática en la que encerrar el equipo de electrohilado y caracterizar la dependencia de la morfología de las fibras con las condiciones ambiente.

[ES] En este Trabajo de Fin de Grado se diseña una cámara de electrohilado con la que poder obtener nanofibras. Para poder realizar este diseño de forma correcta, se estudia el proceso de electrohilado, conociendo así cuáles son los equipos y elementos necesarios, así como los parámetros que intervienen en el mismo. Además, se diseña un sistema de control de la temperatura y de la humedad del interior de la cámara para poder estudiar cómo afectan estos parámetros a las fibras electrohiladas. Por restricciones presupuestarias, no se ha podido construir la cámara diseñada ni el sistema de control de la temperatura y de la humedad. Se ha construido una cámara prototipo siguiendo el diseño realizado, utilizando para ello la misma estructura de perfiles de aluminio diseñada. Se han obtenido los equipos y elementos diseñados para realizar el proceso de electrohilado y se han colocado de forma adecuada en el interior de la cámara prototipo. A continuación, se han realizado varias pruebas de electrohilado utilizando una disolución de P (MA-co-MMA) con 12 % de DMF. Finalmente, se ha realizado la caracterización de las muestras de fibras electrohiladas al microscopio óptico y al microscopio electrónico de barrido, analizando las imágenes obtenidas en este último. El resultado del análisis ha mostrado que se han obtenido nanofibras en todos los ensayos analizados, de hasta 320 nanómetros.

[CA] En aquest Treball de Fi de Grau es dissenya una cambra d'electrofilat amb la que poder obtindre nanofibres. Per a poder realitzar este disseny de forma correcta, s'estudia el procés d'electrofilat, coneixent així quins són els equips i elements necessaris, així com els paràmetres que hi intervenen. A més, es dissenya un sistema de control de la temperatura i de la humitat de l'interior de la cambra per a poder estudiar com afecten estos paràmetres a les fibres electrofilades. Per restriccions pressupostàries, no s'ha pogut construir la cambra dissenyada ni el sistema de control de la temperatura i de la humitat. S'ha construït una cambra prototip seguint el disseny realitzat, utilitzant per a això la mateixa estructura de perfils d'alumini dissenyada. S'han obtingut els equips i elements dissenyats per a realitzar el procés d'electrohilat i s'han col·locat de forma adequada en l'interior de la cambra prototip. A continuació, s'han realitzat diverses proves d'electrofilat utilitzant una dissolució de P (MA-coMMA) amb 12 % de DMF. Finalment, s'ha realitzat la caracterització de les mostres de fibres electrofilades al microscopi òptic i al microscopi electrònic d'escombrat, analitzant les imatges obtingudes en aquest últim. El resultat de l'anàlisi ha mostrat que s'han obtingut nanofibres en tots els assajos analitzats, de fins a 320 nanòmetres.

[EN] In this academic work of final grade an electrospinning chamber is designed to obtain nanofibers. To perform this design correctly, the electrospinning process is studied in order to know which teams and elements are necessary, and the parameters involved in it too. Furthermore, a control system of the temperature and humidity inside the chamber is designed to study how these parameters affect the electrospun fibers. For budgetary constraints, it has not been able to build the designed chamber or the control system of temperature and the humidity. It has been built a prototype chamber according to the design made, using the same structure designed of aluminum profiles. The apparatus designed have been obtained to perform the electrospinning process and have been properly positioned within the prototype chamber. Then, several electrospinning tests have been performed using a solution of P (MA-co-MMA) with 12% DMF. Finally, the characterization of electrospun fibers samples by optical microscope and by the scanning electron microscope, analyzing the images obtained in the latter. The analysis result showed that nanofibers are obtained in all the assays tested, up to 320 nanometers.