Étude expérimentale de la géométrie de la buse de soufflage de solution et des paramètres de traitement sur la morphologie des fibres

La technique de soufflage de solution (SBS) est utilisée depuis plus d'une décennie pour produire des micro- et nanofibres à partir de polymères et de céramiques. Parmi les avantages de la SBS par rapport à d'autres techniques de filage de fibres, on trouve son taux d'injection de polymère élevé, ce qui entraîne une production de fibres importante et des coûts faibles associés à l'installation de filage. La SBS consiste essentiellement en l'écoulement conjoint d'un gaz sous pression et d'une solution de polymère à travers un système de buses concentriques, le polymère étant injecté par la buse intérieure et le gaz circulant par l'extérieur. Les propriétés des polymères et les variables de traitement sont d'une importance capitale pour garantir la productivité et l'homogénéité des fibres. Dans ce travail, nous examinons l'effet de la géométrie de la buse (variation de la longueur et du diamètre de la buse extérieure, protrusion de la buse intérieure et centralisation) sur la pression manométrique responsable de l'étirement des fibres. Des tests de pression manométrique ont été réalisés pour évaluer les meilleures conditions de production de fibres plus fines et plus uniformes. Pour valider ces expériences, de la polycaprolactone (PCL) et de l'acide polylactique (PLA) ont été filés, et la morphologie des fibres a été évaluée par microscopie électronique à balayage. Les résultats montrent que la protrusion de 0,5 mm de la buse intérieure et la longueur de buse extérieure la plus courte (22,3 mm) ainsi que la centralisation de la buse sont les meilleures conditions avec un potentiel plus grand pour produire des fibres plus fines et plus homogènes. Les résultats démontrent que les modifications de la géométrie de la buse SBS influencent directement la morphologie des fibres filées, avec des diamètres allant de 279 ± 242 à 472 ± 240 nm pour la PCL et de 515 ± 237 à 1277 ± 370 nm pour la PLA. Ces résultats montrent également la nécessité de prendre en considération non seulement les variables matérielles mais aussi la géométrie de la buse si l'on veut comparer pleinement les fibres produites par différents groupes de recherche.