Fabricación De robustos Fibra Natural Preformas Utilizando bacteriana celulosa como Carpeta

El objetivo general de este procedimiento es crear preformas de fibra natural robustas y rígidas utilizando celulosa bacteriana como aglutinante y producir compuestos jerárquicos renovables utilizando un proceso convencional de fabricación de compuestos. Esto se logra creando primero una suspensión de celulosa bacteriana en agua. El segundo paso es dispersar las fibras naturales cortas sueltas en la suspensión de celulosa bacteriana.

A continuación, la suspensión de celulosa bacteriana de fibra natural resultante se filtra para eliminar el exceso de agua. El paso final es consolidar y secar la torta de filtración para formar una preforma de fibra robusta y rígida. En última instancia, esta preforma de fibra se puede infundir posteriormente con una resina líquida para crear compuestos renovables reforzados con fibra natural reforzada con celulosa bacteriana de alto rendimiento.

Antes de comenzar este procedimiento, mida la cantidad de peles de celulosa bacteriana húmeda equivalente a 18 gramos de celulosa bacteriana seca a partir de una masa predeterminada de celulosa bacteriana húmeda a seca. A continuación, corte las cáscaras de celulosa bacteriana húmeda en trozos pequeños de aproximadamente uno o dos centímetros con unas tijeras afiladas. Después de cortar, remojar las cáscaras de celulosa bacteriana en un litro de agua para hidratarlas.

Introduzca las cáscaras de celulosa bacteriana cortadas en una licuadora y agregue de 300 a 500 mililitros de agua para que el proceso de licuado se desarrolle sin problemas. A continuación, tritura las les durante dos minutos. Al terminar, vierta la celulosa bacteriana mezclada en un recipiente de 15 litros y agregue agua hasta que el volumen total de agua sea de 14 litros, lo que da una concentración de celulosa bacteriana en agua de 0,1 por ciento en peso por volumen.

A continuación, corte 72 gramos de fibras de tamaño suelto en fibras de uno o dos centímetros de largo y agréguelas a la suspensión de celulosa bacteriana. Agite suavemente la suspensión con una espátula para asegurar una dispersión homogénea de las fibras de sisal en la suspensión de celulosa bacteriana. En este punto, llene el formador de láminas con agua desionizada hasta que el nivel del agua alcance el cable de respaldo.

Coloque un alambre formador de metal de malla 50 en el alambre de respaldo centrado dentro de la base del molde de lámina, cierre y trabe el molde de lámina. Luego agregue agua dulce adicional hasta que el alambre formador se sumerja en agua. Vierta la suspensión de celulosa bacteriana de fibra de sisal preparada en el molde de hoja.

Revuelva suavemente la suspensión con la espátula para asegurarse de que el tamaño de las fibras se distribuya homogéneamente por todo el molde. Después de esto, abra la válvula de drenaje para drenar el agua, lo que dará como resultado la formación de una torta de filtración húmeda de fibras de sisal y celulosa bacteriana en el alambre formador. Inmediatamente después de que se drene el agua, abra el molde de lámina y retire el alambre formador.

Coloque el alambre formador en un pedazo de papel secante. A continuación, coloque tres papeles secantes adicionales en la parte superior de la torta de filtro, seguidos de una placa de metal. A continuación, voltee la torta de filtración con el alambre formador.

Ahora mirando hacia arriba, retírelo y coloque tres papeles secantes adicionales directamente encima de la torta de filtro, seguidos de una placa de metal. Coloque un peso de 10 kilogramos encima de la placa de metal para presionar el agua hacia afuera. Cuando los papeles secantes estén completamente empapados, reemplácelos por papeles secantes nuevos y presione la torta de filtro nuevamente con un peso de 10 kilogramos.

Una vez que los papeles secantes se hayan reemplazado por última vez, realice un prensado final de una tonelada en una prensa caliente para consolidar la preforma de fibra. Caliente la prensa caliente hasta 120 grados centígrados para ayudar a la evaporación del agua residual. Después de cuatro horas, reduzca la temperatura de la prensa caliente a temperatura ambiente y retire la preforma una vez que se haya enfriado.

Coloque cinta sensible a la presión alrededor de la periferia de la configuración interna y externa. Siguiendo este lugar, la preforma en la parte superior del lado de la herramienta, que consiste en un tejido antiadherente de vidrio recubierto de politetrafluoroetileno o PTFE no poroso. Cubra la preforma con una tela antiadherente de vidrio porosa recubierta de PTFE, también conocida como capa de pelado, seguida de un medio de flujo poroso.

Coloque los tubos omega en la entrada y salida de resina prevista de la infusión de resina asistida por vacío o la configuración vari. Asegúrese de que los tubos omega estén colocados encima del medio de flujo poroso para permitir que la resina se distribuya en la configuración vari Durante la infusión, inserte los tubos de alimentación y salida de resina en las aberturas de los tubos omega. A continuación, cubra la configuración con la película de ensacado a base de polímero de fluoroetileno y séllela con cinta sensible a la presión.

Coloque una placa de metal en la parte superior de la bolsa interior donde la preforma de fibra es seguida por un trozo de tela transpirable. Una vez que se haya sellado el tubo de alimentación de resina, coloque el otro extremo del tubo de salida de resina encima del paño de respiración. Después de identificar la posición donde debe estar la válvula de vacío de bolsa pasante, coloque la pieza inferior de la válvula encima del paño de ventilación.

Coloque una película de ensacado al vacío encima de la bolsa interna y séllela. A continuación, coloque la placa sobre la cinta selladora para completar el sellado. Corta una pequeña X en la película de envasado al vacío donde está la pieza inferior de la válvula y atornilla la pieza superior para completar la bolsa pasante.

Válvula de vacío. Conecte el accesorio de conexión rápida y aplique una aspiradora. A continuación, compruebe si hay fugas de vacío.

A continuación, prepare la resina mezclando el epoxi y el endurecedor en una proporción de peso de 100 a 19. Desgasifica la resina a una presión reducida para eliminar todas las trampas de burbujas de aire durante la mezcla de la resina epoxi y el endurecedor. Una vez que se determine que la configuración está libre de fugas, alimente la resina a través del tubo conectado al tubo omega, asegúrese de que la resina se alimente lentamente, de modo que tenga tiempo de impregnarse en la preforma de fibra.

Deje que la resina fluya por el tubo de salida de resina y se sumerja en el paño de ventilación hasta que no se observen burbujas de aire que salgan del tubo de salida. Por último, selle el tubo de salida y deje que la resina se cure durante 24 horas a temperatura ambiente, seguido de una etapa de postcurado a 50 grados centígrados durante 16 horas sin un aglutinante de celulosa bacteriano. Las fibras cortas y sueltas de sisal se mantienen unidas solo por la fricción y los enredos entre las fibras.

Como resultado, esta preforma está suelta y no puede soportar mucho peso. Aquí se muestra la preforma de fibra de sisal sin celulosa bacteriana. Como el aglutinante con una carga aplicada en el modo de flexión de tres puntos, se puede ver que la preforma está bastante suelta, y cuando se aplica una carga agregando 40 gramos de agua en la copa de polipropileno, la preforma comienza a desviarse severamente.

Sin embargo, cuando se utilizó el 28% de la celulosa bacteriana como aglutinante para estas fibras de sisal cortas y sueltas, se fabricó una preforma de fibra rígida. Esta preforma puede soportar la carga de un vaso completo de polipropileno con un peso de 170 gramos sin ninguna deflexión significativa. Aquí se muestran micrografías electrónicas de barrido de una preforma típica de fibra de sisal de celulosa bacteriana.

Se puede ver que la celulosa bacteriana cubre la superficie de las fibras de sisal. Este efecto se debe a la naturaleza hidrofílica de las fibras de sisal. La naturaleza hidrofílica de las fibras de sisal absorbe el agua, atrayendo la celulosa bacteriana que se dispersa en el medio.

Dado que la celulosa bacteriana es más grande que los poros de las fibras naturales, no pudieron penetrar en las fibras. En su lugar, se filtraron contra la superficie de las fibras de sisal y para formar una capa de recubrimiento de celulosa bacteriana cuando las fibras se secaron. El rendimiento mecánico de estas preformas de fibra bajo tensión se tabula aquí debido a la naturaleza porosa de las preformas de fibra con una porosidad de aproximadamente el 70%La resistencia a la tracción de la preforma no está bien definida.

Por lo tanto, se tabulan la fuerza de tracción y el índice de tracción de la probeta. Se midió una fuerza de tracción y un índice de tracción de 12,1 kilo newton por metro y 15 Newton por gramo, respectivamente, cuando se utilizó un 20 por ciento en peso de celulosa bacteriana como aglutinante. Sin embargo, las propiedades de tracción de las preformas de fibra de sisal puras no fueron medibles ya que la preforma de fibra está suelta.

Nuestra técnica allanó el camino para que los científicos e ingenieros de materiales exploraran el uso de las leyes de las nanocélulas en el desarrollo de compuestos renovables jerárquicos de alto rendimiento.