Delignified densified लकड़ी आंशिक रूप से प्राकृतिक फाइबर प्रबलित-या ग्लास फाइबर प्रबलित कंपोजिट भविष्य में स्थानापन्न करने के लिए महान क्षमता के साथ एक नया होनहार हल्के, उच्च प्रदर्शन और जैव आधारित सामग्री का प्रतिनिधित्व करता है । हम यहां दो बहुमुखी निर्माण मार्गों को प्रस्तुत करते हैं और जटिल समग्र भागों को बनाने की संभावना प्रदर्शित करते हैं।
डेग्निफाइड डेन्सिफाइड लकड़ी एक नई आशाजनक और टिकाऊ सामग्री है जो अपने उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के कारण ग्लास फाइबर प्रबलित कंपोजिट जैसे सिंथेटिक सामग्रियों को बदलने की क्षमता के पास है। हालांकि, डेग्निफाइड लकड़ी एक गीली स्थिति में नाजुक है, जो चुनौतीपूर्ण हैंडलिंग और आकार देने बनाता है। यहां हम दो निर्माण प्रक्रियाओं, बंद मोल्ड डेन्सिफिकेशन और वैक्यूम डेन्सिफिकेशन पेश करते हैं, ताकि उनके फायदे और सीमाओं का आकलन सहित डिग्निग्निफाइड लकड़ी के आधार पर उच्च प्रदर्शन वाले सेल्यूलोज कंपोजिट का उत्पादन किया जा सके । इसके अलावा, हम इस बात के लिए रणनीतियों का सुझाव देते हैं कि जीवन के अंत चक्र में कंपोजिट का फिर से उपयोग या विघटित कैसे किया जा सकता है। बंद मोल्ड डेन्सिफिकेशन का लाभ यह है कि कोई विस्तृत प्रयोगशाला उपकरण की आवश्यकता नहीं है। सरल पेंच क्लैंप या एक प्रेस का उपयोग डेन्सिफिकेशन के लिए किया जा सकता है। हम सरल ज्यामिति और वक्रता की बड़ी रेडी के साथ छोटे भागों के लिए इस विधि की सलाह देते हैं। एक खुली मोल्ड प्रक्रिया में वैक्यूम डेन्सिफिकेशन बड़ी वस्तुओं और जटिल ज्यामिति के लिए उपयुक्त है, जिसमें वक्रता की छोटी रेडी शामिल है। बंद मोल्ड प्रक्रिया की तुलना में, ओपन मोल्ड वैक्यूम दृष्टिकोण को केवल एक मोल्ड गुहा के निर्माण की आवश्यकता होती है।
बेहतर यांत्रिक गुणों से लैस उपन्यास प्राकृतिक फाइबर (एनएफ) आधारित कंपोजिट का विकास सामग्री विज्ञान में मुख्य कार्यों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है, क्योंकि वे वर्तमान सिंथेटिक प्रणालियों जैसे ग्लास फाइबर कंपोजिट1,2,3के लिए टिकाऊ विकल्प हो सकते हैं। पारंपरिक एनएफ कंपोजिट (सन, गांजा, केनाफ, आदि)4,5के अलावा, मैट्रिक्स घटकों को आंशिक या पूर्ण रूप से हटाने के बाद लकड़ी के डेन्सिफिकेशन पर हाल के वर्षोंमें 6,7,8,9,10,11में बढ़ते ध्यान प्राप्त हुए हैं। डेन्सिफिकेशन के बाद थोक लकड़ी के विग्निफिकेशन के आधार पर टॉप-डाउन फैब्रिकेशन मार्ग, लुगदी और घोल आधारित उत्पादों12के लिए जटिल बॉटम-अप प्रक्रियाओं के विपरीत संकल्पनात्मक रूप से है। लुगदी और घोल आधारित उत्पादों में, लाभकारी लकड़ी फाइबर संरेखण को बरकरार नहीं रखा जाता है क्योंकि इस प्रक्रिया में फाइबर अलग हो जाते हैं। इसके विपरीत, संरचना-बनाए रखने वाली डिग्निग्निफाइड लकड़ी, जिसे ऊपर-नीचे प्रक्रिया में प्राप्त किया जाता है, नई सामग्री में गठबंधन सेल्यूलोज फाइबर के साथ परिष्कृत वास्तुकला को स्थानांतरित करता है। फाइबर संरेखण विकृतियों के बिना delignified लकड़ी के densification को प्राप्त करने के लिए, नए प्रसंस्करण मार्गों विकसित किया जाना चाहिए ।
पानी संतृप्त डिग्निफाइड लकड़ी के नमूनों का प्रत्यक्ष डेन्सिफिकेशन गीले-नमूना-अंतर्निहित मुक्त पानी के कारण एक सीमित डेन्सिफिकेशन डिग्री, दरारें और फाइबर संरेखण विकृतियों की ओर जाता है जो डेन्सिफिकेशन के दौरान एक काउंटर दबाव बनाता है। डेन्सिफिकेशन पर संरचनात्मक अखंडता हानि से बचने के लिए वर्तमान समाधानों में आंशिक रूप से डिग्निग्निफाइड लकड़ी का उपयोग शामिल है जिसके बाद उच्च तापमान डेन्सिफिकेशन9 या डिग्निग्निफाइड लकड़ी के पूर्व डेन्सिफिकेशन6का पूर्व सूखना शामिल है। दोनों विधियां पड़ोसी कोशिकाओं के बीच कनेक्टिविटी बढ़ाती हैं, या तो शेष लिग्निन के कारण जो कोशिकाओं के बीच गोंद या मुफ्त पानी हटाने के रूप में कार्य करती हैं।
दोनों ही मामलों में, कम रूपता होता है, जो डिजाइन अनुप्रयोगों को सीमित करता है; आवश्यक नमूना प्री-कंडीशनिंग भी लंबे समय तक प्रसंस्करण समय की ओर जाता है। इसलिए, एक तेज और स्केलेबल प्रक्रिया जो एक ही चरण में आकार देने और डेन्सिफिकेशन को जोड़ती है, आवश्यक है।
इस संबंध में, हम यहां एक सरल और स्केलेबल दृष्टिकोण में आकार देने, डेन्सिफिकेशन और सुखाने के तरीकों के रूप में डिग्निफाइड लकड़ी के खुले/बंद-मोल्ड डेन्सिफिकेशन और वैक्यूम प्रसंस्करण को प्रस्तुत करते हैं । चित्रा 1 से पता चलता है कि डिग्निग्निफाइड डेन्सिफाइड लकड़ी-समग्र भागों को दिखाया गया है, जिन्हें इस काम में वर्णित तकनीकों का उपयोग करके प्राप्त किया गया था।
चित्रा 1: डिग्निफाइड डेन्सिफाइड वुड कंपोजिट पार्ट्स के उदाहरण। (A)डोर पैनल,(B)साइड मिरर,(सी)एक कार का दरवाजा हैंडल,(डी)ऑर्थोसिस,(ई)खुले हेलमेट काट, और(एफ)एक कार के टैकोमीटर कवर । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
हम उच्च प्रदर्शन delignified लकड़ी आधारित कंपोजिट प्राप्त करने के लिए बहुमुखी निर्माण तकनीकों वर्तमान और संभव फिर से उपयोग और रीसाइक्लिंग रणनीतियों का सुझाव है । बंद मोल्ड प्रसंस्करण सामग्री की पूर्व कंडीशनिंग की आवश्यकताएं, क्योंकि इसे पानी-संतृप्त स्थिति में संसाधित नहीं किया जा सकता है। एक बंद मोल्ड प्रक्रिया का उपयोग करना, हालांकि, पसंद की विधि हो सकती है, खासकर यदि उदाहरण के लिए कोई वैक्यूम सेटअप उपलब्ध नहीं है या यदि दोनों पक्षों पर एक अच्छा (चिकनी) सतह खत्म वांछित है।
डिग्निफाइड लकड़ी का ओपन-मोल्ड वैक्यूम प्रोसेसिंग एक सरल और स्केलेबल दृष्टिकोण में पानी-संतृप्त नमूनों को आकार देने, डेन्सिफिकेशन और सुखाने के संयोजन के लिए अनुमति देता है। यह तकनीक जटिल ज्यामिति के उत्पादन के लिए लागू होती है और बंद-मोल्ड प्रक्रियाओं के लिए एक स्केलेबल विकल्प प्रदान करती है। हमने परतों के बीच चिपकने वाले स्टार्च का उपयोग करके डिग्निग्निफाइड लकड़ी के लिबास को स्टैकिंग करके कंपोजिट का निर्माण किया है। प्रारंभिक मोटाई के एक चौथाई तक नीचे डेन्सिफिकेशन के परिणामस्वरूप 8-परत मोटी समग्र भाग के 2.5 मिमी की अंतिम मोटाई हुई। वैक्यूम प्रक्रिया में एक चिकनी सतह खत्म प्राप्त करने के लिए, एक बंद असुरक्षित मोल्ड का उपयोग एक उपयुक्त विकल्प हो सकता है।
दोनों प्रसंस्करण विधियों के लिए, हम डेलामिनेशन के जोखिम को कम करने के लिए डिग्निग्निफाइड लकड़ी की परतों के बीच में चिपकने वाली प्रणाली के उपयोग की सलाह देते हैं। दिए गए उदाहरण के लिए, हम स्टार्च चुनते हैं, क्योंकि यह लुगदी और कागज के उत्पादों के लिए एक प्रसिद्ध जैव आधारित गोंद है, जैसे पेपर बैग, और पानी आधारित है । भविष्य के काम सुखाने और फाइबर प्रवाह विचलन के मामले में वर्तमान सीमाओं को हल करने के लिए मोटा टुकड़े टुकड़े के निर्माण पर ध्यान केंद्रित करेंगे ।
सामान्य तौर पर, डिग्निफाइड लकड़ी के वैक्यूम प्रसंस्करण में बड़े पैमाने पर डेन्सिफाइड सेल्यूलोज फाइबर कंपोजिट के आसान और तेज उत्पादन की क्षमता होती है। उचित कोटिंग्स, पानी स्थिर चिपकने वाली प्रणाली या रासायनिक संशोधन लागू करके सामग्री के स्थायित्व मुद्दे को संबोधित करने के बाद, संभावित औद्योगिक अनुप्रयोगों में दरवाजे पैनल, फर्श और डैशबोर्ड जैसे ऑटोमोटिव घटक शामिल हो सकते हैं। बेहतर ईंधन दक्षता के लिए वजन कम करने और पुनर्चक्रण में सुधार करने के लिए हमारी सामग्री धातुओं या फाइबर प्रबलित कंपोजिट की जगह ले सकती है।
The authors have nothing to disclose.
लेखक असुरक्षित मोल्डों की 3 डी प्रिंटिंग के लिए सिलवन गैटेनबेइन का शुक्रिया अदा करते हैं ।
Acetic acid | VWR Chemicals | 20104.312 | |
Breather | Suter Kunststoffe AG | 923.015 | |
Flow mesh/bleeder | Suter Kunststoffe AG | 180.007 | |
Gypsum | Suter Kunststoffe AG | 115.3002 | |
Hydrogen peroxide, 30% | VWR Chemicals | 23622.298 | |
Oven | Binder GmbH | ||
Press | Imex Technik AG | ||
Seal tape | Suter Kunststoffe AG | 31344 | |
Stainless steel mesh | Drawag AG | ||
Starch | Agrana Beteilungs AG | ||
Textile, peel ply | Suter Kunststoffe AG | 222.001 | |
Vacuum bag | Suter Kunststoffe AG | 215.15 | |
Vacuum bag, elastic | Suter Kunststoffe AG | 390.1761 | elastic vacuum bag for complex shapes |
Vacuum pump | Vacuumbrand | ||
Vacuum tubing | Suter Kunststoffe AG | 77008.001 | |
Wood veneers | Bollinger AG |