http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/50533 Materiales Mon, 15 Jun 2026 20:52:42 GMT 2026-06-15T20:52:42Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68924 Diseño de compuesto sostenible utilizando resina epóxica biobasada y cascarilla de arroz para tableros aglomerados Mora Tulcán, Bianca Beatriz; Rigail Cedeño, Andrés Francisco, Director CONDITION FOR PUBLICATION OF PROJECT. The project is focused on the development of a lightweight particleboard made from rice husk and bio-based epoxy resin, justifying its relevance through the valorization of agro-industrial waste and the generation of sustainable materials. The objective is to evaluate the technical feasibility of the biocomposite by analyzing its physical, mechanical, and curing behavior; the hypothesis proposes that the husk–resin ratio and thermal curing control directly influence the crosslinking process and the final material performance. The project development was carried out by monitoring the curing process using NIR spectroscopy, applying a thermal treatment and a post-curing stage; test specimens were manufactured and their physical and mechanical properties were evaluated under comparative criteria and in accordance with the NTE INEN 3110 standard. The results showed a decrease in absorbance associated with N–H groups and stabilization of characteristic epoxy curing bands, confirming the formation of a crosslinked network. The 60C–40R formulation exhibited a flexural strength (MOR) of 13.69 MPa and a flexural modulus (MOE) of 293.69 MPa, values lower than those reported for natural fiber-reinforced polymer composites and commercial structural panels, but higher than those of particleboards manufactured from agro-industrial residues, together with low density, a moisture content of 3.21%, and a contact angle of 93.3°. In conclusion, the material is positioned as a lightweight panel with a favorable strength-to-weight ratio and potential for non-structural insulation applications in dry environments. Keywords: Particleboard, Bio-based epoxy resin, Rice husk, Sustainable materials, NIR spectroscopy. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. El proyecto se orienta al desarrollo de un tablero aglomerado ligero a partir de cascarilla de arroz y resina epóxica biobasada, justificando su pertinencia en la valorización de residuos agroindustriales y la generación de materiales sostenibles. El objetivo consiste en evaluar la viabilidad técnica del biocompuesto mediante el análisis de su comportamiento físico, mecánico y de curado; se plantea como hipótesis que la proporción cascarilla–resina y el control térmico del curado influyen directamente en la reticulación y el desempeño final del material. El desarrollo del proyecto se ejecutó mediante el seguimiento del curado por espectroscopía NIR, aplicando un tratamiento térmico y un postcurado; se fabricaron probetas y se evaluaron propiedades físicas y mecánicas bajo criterios comparativos y la norma NTE INEN 3110. Los resultados mostraron una disminución de la absorbancia asociada a grupos N–H y la estabilización de bandas características del curado epóxico, confirmando la formación de una red reticulada. La formulación 60C–40R presentó un MOR de 13,69 MPa y un MOE de 293,69 MPa, valores inferiores a los de compuestos poliméricos reforzados con fibras naturales y tableros estructurales comerciales, pero superiores a los de tableros elaborados con residuos agroindustriales, junto con una densidad baja, contenido de humedad de 3,21 % y un ángulo de contacto de 93,3°. En conclusión, el material se perfila como un panel ligero con relación resistencia–peso favorable y potencial para aplicaciones de aislamiento no estructural en ambientes secos. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68924 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68916 Desarrollo de películas conductoras de nanotubos de carbono sinterizados por manufactura avanzada para celdas solares Briceño Castillo, Daniela Alejandra; Castillo Orozco, Eduardo Adán, Director This research focuses on the development of single-walled carbon nanotube (SWCNT) conductive films through advanced manufacturing for solar cells. This work aims to analyze SWCNT conductive tracks deposited on silicon wafers via doctor blade deposition and localized CO2 laser sintering, evaluating its morphology, structure, and electrical behavior. The need to reduce thermal stress in photovoltaic devices is justified under the hypothesis that selective sintering optimizes inter-tubular connectivity without degrading the substrate. During the development, a thixotropic aqueous paste was synthesized and deposited via doctor blade technique onto wafers with an Ethyl Vinyl Acetate (EVA) mask. Subsequently, thermal sintering was executed using a CO2 laser under specific operating conditions that were calculated through a simplified thermal model. The results demonstrated that one optimum condition occurs at a sintering temperature of 119.5°C, allowing for an effective removal of the dispersing agents and promoting the formation of “sintering necks” which was observed by scanning electron microscopy SEM. A sheet resistance of 44.8 Ω was obtained with a standard deviation of less than 5%, validating a stable ohmic response. The results demonstrate that laser sintering significantly reduces electrical resistivity while operating at much lower temperatures than conventional methods, providing important technical, energy, and environmental advantages. In addition, the development protocol strengthens local research capabilities in applied nanotechnology and contributes to the Sustainable Development Goals related to clean energy and sustainable manufacturing. Keywords: Advanced manufacturing, Thin films, Morphological characterization, Sheet resistance, Inter-tubular connectivity. La presente investigación se enfoca en el desarrollo de vías conductoras de nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) mediante manufactura avanzada para celdas solares. El objetivo general es analizar el proceso de deposición por doctor blade y sinterizado localizado con un láser de CO2, evaluando su morfología, estructura y comportamiento eléctrico. Se justifica la necesidad de reducir el estrés térmico en dispositivos fotovoltaicos, bajo la hipótesis de que la sinterización selectiva optimiza la conectividad inter-tubular sin degradar el sustrato. Durante el desarrollo, se sintetizó una pasta acuosa tixotrópica y se depositó mediante la técnica de doctor blade sobre obleas de silicio empleando una máscara de Etil Vinil Acetato (EVA). Posteriormente, se ejecutó un sinterizado térmico utilizando un láser de CO2 bajo parámetros de operación calculados mediante modelado analítico transitorio. Los resultados demostraron que se obtiene un desempeño satisfactorio a una temperatura de sinterizado de 119.5 °C que permite la remoción eficaz de agentes dispersantes y promueve la formación de “cuellos de sinterizado”. Microscopia electrónica de barrido (SEM) es utilizada para la caracterización morfológica, mientras que medición de la resistividad eléctrica para medir el rendimiento de las vías. Se obtuvo una resistencia superficial de 44.8 Ω con una desviación estándar inferior al 5% validando una respuesta óhmica estable y homogénea. Los resultados demuestran que el sinterizado láser permite reducir significativamente la resistividad eléctrica y, por ende, mejorar la conductividad utilizando temperaturas mucho menores que los métodos convencionales, lo que se representa ventajas técnicas, energéticas y ambientales. Además, el protocolo desarrollado fortalece las capacidades locales de investigación en nanotecnología aplicada y contribuye a los Objetivos de Desarrollo Sostenible relacionados con energía limpia y manufactura sostenible. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68916 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68913 Diseño de compuestos poliméricos reforzados con fibra de Mauritia flexuosa para aplicaciones en ortesis digitales Bravo Trujillo, Gustavo Severo; Vallejo Sinchiguano, Cristian Alejandro, Director CONDITION FOR PUBLICATION OF PROJECT. This research focused on the design and validation of a low-environmental-impact biocomposite material for the manufacture of orthopedic devices. The synergy between a conventional epoxy resin matrix (0% VOC) catalyzed with polyamide and natural fibers from Morete (Mauritia flexuosa) was evaluated. The experimental study, governed by ASTM D7264 and ASTM D3039 standards, determined that a 30% volume fraction of fine fiber is the optimal conFig.tion, achieving a tensile strength of 43.82 MPa and a Young's modulus of 1324.75 MPa, significantly exceeding the properties of the pure matrix. The results confirm that the developed biocomposite exhibits significant mechanical superiority over conventional thermoplastics used in orthopedics, demonstrating more robust structural behavior, greater dimensional stability, and high specific stiffness. To obtain the material, a processing window was established using a consolidation matrix. It was determined that accelerated curing at 90°C and a pressure of 1500 psi guarantees maximum nominal density and interfacial adhesion. This protocol avoids low-pressure porosity or the thermo-oxidative degradation observed at higher temperatures. The design was validated through numerical modeling in ANSYS, ensuring the device's integrity under service conditions. Finally, the integration of additive manufacturing for custom molds facilitated the transition from digital design to physical prototype, positioning Morete as a high-performance, sustainable, and technically sound alternative to synthetic reinforcements. Keywords: Biocomposite, Mauritia flexuosa, Epoxy resin, Orthosis, Thermal consolidation, Structural robustness. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. La presente investigación se centró en el diseño y validación de un material biocompuesto de bajo impacto ambiental para la manufactura de dispositivos ortopédicos. Se evaluó la sinergia entre una matriz de resina epóxica convencional (0% VOC) catalizada con poliamida y fibras naturales de Morete (Mauritia flexuosa). El estudio experimental, regido por las normas ASTM D7264 y ASTM D3039, determinó que la configuración de 30% de fracción volumétrica de fibra fina es la óptima, alcanzando una resistencia de 43.82 MPa y un módulo de Young de 1324.75 MPa, superando significativamente las propiedades de la matriz pura. Los resultados confirman que el biocompuesto desarrollado presenta una superioridad mecánica significativa frente a los termoplásticos convencionales utilizados en ortopedia, exhibiendo un comportamiento estructural más robusto, una mayor estabilidad dimensional y una rigidez específica elevada. Para la obtención del material, se estableció una ventana de procesamiento mediante una matriz de consolidación, determinando que un curado acelerado a 90°C y una presión de 1500 psi garantizan la máxima densidad nominal y adherencia interfase. Este protocolo evita la porosidad por baja presión o la degradación termo-oxidativa observada a temperaturas superiores. El diseño fue validado mediante modelado numérico en ANSYS, asegurando la integridad del dispositivo bajo condiciones de servicio. Finalmente, la integración de manufactura aditiva para moldes personalizados facilitó la transición del diseño digital al prototipo físico, posicionando al Morete como una alternativa técnica y sostenible de alto desempeño frente a refuerzos sintéticos. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68913 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68912 Diseño metodológico para reducir el desperdicio controlando las variables de aplicación del adhesivo Malagón Vera, Génesis Fiorella; Cabrera Álava, Demis Adriana, Director This project aims to mitigate controllable waste from corrugated cardboard production, addressing the bonding deficiency between papers caused by low gelatinization kinetics at high production speeds. It’s justified by the necessity of reducing waste KPI’s and optimizing raw material performance through the precise control of chemical variables. Methodology involves starch, sodium hydroxide, borax, and ketonic resin as raw materials. Analytical techniques included Differential Scanning Calorimetry (DSC), the Stein – Hall method, and mechanical compression testing. Thermal characterization was performed to determine enthalpy and gel point, while flute B and C sheets were evaluated for basis weight, moisture content, and mechanical strength (ECT, FCT, PAT) according to standardized laboratory protocols. Results point that the V3 formula reached its gel point at 60.5ºC, enabling fast activation of the adhesive and ensuring effective formation of the green bond at the liners interface. V3 exhibited the highest bond integrity between sheets of the three formulas. DSC analysis showed that V2 reached a recrystallization T of 82,3°C, which showed a higher degree of crystallinity. V3 implementation reduced delamination waste by 5 tons, equals to 0,15% of total paper consumption, saving $11 165. Keywords: Starch, DSC, Corrugated Cardboard, Temperature Este proyecto se enfocó en mitigar el desperdicio controlable en la fabricación de cartón corrugado, ya que la cinética de gelatinización provoca un enlace deficiente entre papeles a altas velocidades de producción. La investigación se justifica por la necesidad de reducir los indicadores de desperdicio y mejorar el desempeño de materias primas mediante el control de variables químicas. Para el desarrollo del proyecto, se utilizaron materias primas como almidón, hidróxido de sodio, bórax y resina. Se emplearon equipos de calorimetría diferencial de barrido (DSC), copa Stein Hall y prensas de compresión mecánica. Se realizaron ensayos de caracterización térmica para determinar la entalpía y punto gel, además se evaluaron láminas de flauta B y C bajo normas técnicas para medir peso básico, humedad y ensayos de resistencia mecánica de ECT, FCT y PAT que se ejecutaron siguiendo normativas ISO 536, TAPPI TIP 0304-14, TAPPI T 821 y TAPPI T 410. Como resultado, se observó que V3 alcanzó un punto gel de 60,5°C, lo que permitió que el adhesivo llegue a su T de activación y complete la formación del enlace de adhesión entre los liners. En los ensayos mecánicos, V3 presentó la mayor integridad de unión entre láminas, superando a V1 y V2. Por otro lado, V2 registró una T de recristalización de 82,3 °C, lo que refleja un mayor grado de cristalinidad y una menor rapidez en la gelatinización durante el proceso de corrugado. La implementación de V3 permitió reducir 5 toneladas de desperdicio por delaminación, equivalente al 0,15 % del consumo total de papel, lo que se tradujo en un ahorro económico de $11 165. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68912 2025-01-01T00:00:00Z