Paramètres du processus d’électrofilage :

Dans le processus d'électrofilage, la tension appliquée à la solution est un élément crucial. Ce n'est qu'après avoir atteint une valeur de tension seuil que la formation de fibres peut se produire, ce qui induit les charges nécessaires entre la solution et le champ électrique, et déclenche le processus d’électrofilage. Il a déjà été prouvé expérimentalement que la forme de la goutte initiatrice change avec les conditions d’électrofilage (tension, viscosité et débit de la solution) [63]. Il existe un petit différend au sujet du comportement de la tension appliquée dans le processus d'électrofilage. Reneker et Chun (1996) [64] ont montré qu'il n'y a pas beaucoup d'effet du champ électrique sur le diamètre des fibres pour l’électrofilage de PEO. D’autres chercheurs ont suggéré que lorsque des tensions plus élevées sont appliquées, il y a plus d'éjection de polymère, ce qui facilite la formation d'une fibre de plus grand diamètre [24]. D'autres auteurs ont, quant à eux, rapporté qu'une augmentation de la tension appliquée (c.-à-d., en augmentant l'intensité du champ électrique), augmente la force répulsive électrostatique sur le jet du fluide, ce qui favorise finalement le rétrécissement du diamètre des fibres.

Dans la plupart des cas, une tension plus élevée provoque un plus grand étirement de la solution, en raison des forces coulombiques plus importantes dans le jet, et un champ électrique plus fort. Ces effets entraînent une réduction du diamètre des fibres ainsi qu’une évaporation rapide du solvant. Ainsi, la tension influence le diamètre des fibres, mais le niveau de signification varie en fonction de la concentration de la solution polymère et de la distance entre la pointe de l’aiguille et le collecteur (Fig. 3) [65,66].

Figure 3 : (a – c) Images numériques montrant la déformation en trois étapes de la gouttelette de polyvinylpyrrolidone sous l’effet du champ électrique. Les dessins (d – f) montrent le mécanisme

de l’effet de charges sur les gouttelettes polymères.

1.2.2.2 Débit de la solution / vitesse d’alimentation :

Le débit de la solution polymère à partir de la seringue est un paramètre de procédé important, car il influence la vitesse du jet et le taux (ou débit) de transfert du matériau. Une faible vitesse d'alimentation est plus souhaitable, car le solvant aura suffisamment de temps pour s'évaporer [67]. Il doit toujours y avoir un débit minimum de la solution. Il a été observé que le diamètre des fibres et le diamètre des pores augmentent avec l'augmentation du débit de la solution polymère dans le cas des fibres de PS et qu'en modifiant le débit, la morphologie de structure peut être légèrement modifiée.

Peu de travaux ont exploré de façon approfondie la relation entre le débit de la solution, la morphologie et la taille des fibres [62]. Des débits élevés entraînent la formation de fibres perlées, en raison de l'indisponibilité d'un temps de séchage (ou temps d’évaporation du solvant) suffisant avant que les fibres n'atteignent le collecteur [57,67].

1.2.2.3 Types de collecteur :

Le type de collecteur utilisé revêt un aspect important du processus d'électrofilage. Dans ce processus, un collecteur sert de substrat conducteur où les fibres sont collectées. Généralement, une feuille d'aluminium est utilisée comme collecteur, mais en raison de la

alignées pour diverses applications, d'autres collecteurs tels que du papier conducteur, tissu conducteur, treillis métallique [68], broches [69], des barre parallèles [70], une tige rotative, une roue tournante [46], les liquides non solvants tels que le bain de coagulation méthanol [71] et autres, sont aussi des collecteurs courants de nos jours.

L'alignement des fibres est déterminé par le type de collecteur et sa vitesse de rotation [72]. Les fibres générées sont déposées sur le collecteur sous forme de masse aléatoire en raison de l'instabilité en flexion du jet fortement chargé [5]. Plusieurs groupes de recherche ont démontré l’obtention de fibres électrofilées alignées plus ou moins parallèles entre elles, en utilisant un tambour rotatif, ou une bobine en forme de roue tournante, ou un cadre métallique comme collecteurs [52,73].

1.2.2.4 Distance entre la pointe de l’aiguille et le collecteur :

La distance entre la pointe de l’aiguille et le collecteur a été étudiée comme une autre approche pour contrôler le diamètre et la morphologie des fibres. Il a été constaté qu'une distance minimale était nécessaire pour que les fibres aient le temps de sécher avant d'atteindre le collecteur, sinon avec des distances trop proches ou trop éloignées, des perles sont formées [74].

L'effet de la distance entre la pointe et le collecteur sur la morphologie des fibres n'est pas aussi significatif que d'autres paramètres, et cela a été observé avec l'électrofilage du PVA [24], de la gélatine [49] et du chitosan [75]. De plus, des fibres plus plates peuvent être produites à des distances plus proches, mais avec l'augmentation de la distance, des fibres plus rondes sont observées avec l’électrofilage d'un polymère semblable à de la soie avec une fonctionnalité fibronectine [76].

Dans le cas du PCL, des distances plus étroites entre la pointe et le collecteur ont donné des fibres plus petites [27]. Un des aspects physiques importants des fibres électrofilées est le fait qu’elles ne contiennent pas de solvant (sécheresse en solvant) utilisé pour dissoudre le polymère [77]. Ainsi, il doit y avoir une distance optimale entre la pointe et le collecteur, de façon à ce que l'évaporation du solvant des fibres soit favorisée.

1.2.2.5 Diamètre d’aiguille :

Le diamètre de l'aiguille, utilisée pour l’électrofilage, a également une influence sur le diamètre des fibres. Tong et Wang (2011) [78] ont étudié l’influence du diamètre de l’aiguille sur des fibres de poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalérate) (PHBV) électrofilées. Cette étude a montré que les fibres ultrafines ne pouvaient être électrofilées avec succès qu'à partir d’une aiguille d'un diamètre inférieur ou égal à 0,7 mm (21 G).

Les polymères présentent généralement des viscosités différentes, bien qu’ils aient la même concentration, il est donc nécessaire de redéfinir le diamètre approprié de l'aiguille lors de la fabrication de fibres à partir d'une autre solution de polymère quand on utilise la même configuration.