Produzione robusta fibra naturale preforme Utilizzando batterica cellulosa come Binder

L'obiettivo generale di questa procedura è creare preforme in fibra naturale robuste e rigide utilizzando la cellulosa batterica come legante e produrre compositi gerarchici rinnovabili utilizzando un processo di produzione di compositi convenzionale. Ciò si ottiene creando prima una sospensione di cellulosa batterica in acqua. Il secondo passo consiste nel disperdere le fibre naturali corte sciolte nella sospensione batterica di cellulosa.

Successivamente, la sospensione di cellulosa batterica in fibra naturale risultante viene filtrata per rimuovere l'acqua in eccesso. Il passaggio finale consiste nel consolidare e asciugare il pannello filtrante per formare una preforma in fibra robusta e rigida. Infine, questa preforma in fibra può essere successivamente infusa con una resina liquida per creare compositi rinnovabili rinforzati con fibre naturali rinforzate con cellulosa batterica ad alte prestazioni.

Prima di iniziare questa procedura, misurare la quantità di cellulosa batterica umida equivalente a 18 grammi di cellulosa batterica secca da una massa predeterminata di cellulosa batterica umida a secca. Successivamente, taglia le pele di cellulosa batterica bagnate in piccoli pezzi di circa uno o due centimetri usando un paio di forbici affilate. Dopo il taglio, immergere le peles di cellulosa batterica in un litro d'acqua per idratarle.

Versare le pele di cellulosa batterica tagliate in un frullatore e aggiungere da 300 a 500 millilitri di acqua in modo che il processo di miscelazione proceda senza intoppi. Quindi frullare i les per due minuti. Al termine, versare la cellulosa batterica miscelata in un contenitore da 15 litri e aggiungere acqua fino a quando il volume totale dell'acqua è di 14 litri, ottenendo una concentrazione di cellulosa batterica in acqua dello 0,1 peso per percentuale in volume.

Quindi, taglia 72 grammi di fibre di dimensioni sciolte in fibre lunghe uno o due centimetri e aggiungile alla sospensione batterica di cellulosa. Mescolare delicatamente la sospensione con una spatola per garantire una dispersione omogenea delle fibre di sisal nella sospensione batterica di cellulosa. A questo punto, riempire la formatrice di fogli con acqua deionizzata fino a quando il livello dell'acqua raggiunge il filo di supporto.

Posizionare un filo di formatura metallica a 50 maglie sul filo di supporto centrato all'interno della base dello stampo in foglio, chiudere e bloccare lo stampo in foglio. Quindi aggiungere altra acqua dolce fino a quando il filo di formatura non è immerso nell'acqua. Versare la sospensione di cellulosa batterica in fibra di sisal preparata nello stampo in fogli.

Mescolare delicatamente la sospensione con la spatola per assicurarsi che la dimensione delle fibre sia distribuita in modo omogeneo in tutto lo stampo. Successivamente, aprire la valvola di scarico per scaricare l'acqua, il che comporterà la formazione di un pannello filtrante umido di fibre di sisal e cellulosa batterica sul filo di formatura. Subito dopo che l'acqua si è scaricata, aprire lo stampo per fogli e rimuovere il filo di formatura.

Posizionare il filo di formatura su un foglio di carta assorbente. Quindi posizionare altre tre carte assorbenti sulla parte superiore del pannello filtrante, seguite da una piastra metallica. Quindi, capovolgere la torta del filtro con il filo di formatura.

Ora rivolto verso l'alto, rimuovilo e posiziona altre tre carte assorbenti direttamente sopra il pannello filtrante, seguite da una piastra metallica. Metti un peso di 10 chilogrammi sopra la piastra metallica per spingere fuori l'acqua. Quando le carte assorbenti sono completamente imbevute, sostituirle con carta assorbente fresca e premere nuovamente il pannello filtrante utilizzando un peso di 10 chilogrammi.

Una volta che le carte assorbenti sono state sostituite un'ultima volta, eseguire una pressatura finale di una tonnellata in una pressa a caldo per consolidare la preforma in fibra. Riscaldare la pressa a caldo fino a 120 gradi Celsius per favorire l'evaporazione dell'acqua residua. Dopo quattro ore, ridurre la temperatura della pressa a caldo a temperatura ambiente e rimuovere la preforma una volta raffreddata.

Posizionare il nastro sensibile alla pressione attorno alla periferia della configurazione interna ed esterna. Seguendo questo posto, la preforma sulla parte superiore del lato dell'utensile, che consiste in un tessuto di rilascio in vetro rivestito di politetrafluoroetilene o PTFE non poroso. Coprire la preforma con un tessuto di rilascio in vetro rivestito di PTFE poroso, noto anche come peel ply, seguito da un mezzo di flusso poroso.

Posizionare i tubi omega all'ingresso e all'uscita previsti dell'infusione di resina assistita dal vuoto o della configurazione vari. Assicurarsi che i tubi omega siano posizionati sopra il mezzo di flusso poroso per consentire alla resina di distribuirsi nella configurazione vari Durante l'infusione, inserire i tubi di alimentazione e uscita della resina nelle aperture dei tubi omega. Quindi coprire la configurazione con la pellicola di insaccamento a base di fluoro etilene polimerico e sigillarla con nastro adesivo sensibile alla pressione.

Posiziona una piastra metallica sopra la sacca interna dove la preforma in fibra è seguita da un pezzo di stoffa traspirante. Una volta sigillato il tubo di alimentazione della resina, posizionare l'altra estremità del tubo di uscita della resina sopra il panno di sfiato. Dopo aver identificato la posizione in cui deve trovarsi la valvola del vuoto a sacco passante, posizionare la parte inferiore della valvola sopra il panno di sfiato.

Posizionare una pellicola per sottovuoto sopra il sacchetto interno e sigillarlo. Quindi posizionare la piastra sul nastro sigillante per completare la sigillatura. Tagliare una piccola X sulla pellicola per sacchi a vuoto dove si trova la parte inferiore della valvola e avvitare la parte superiore per completare la sacca passante.

Valvola del vuoto. Collegare il raccordo ad attacco rapido e applicare il vuoto. Quindi verificare la presenza di perdite di vuoto.

Successivamente, preparare la resina mescolando la resina epossidica e l'indurente con un rapporto in peso compreso tra 100 e 19. Degassare la resina a pressione ridotta per rimuovere tutte le trappole di bolle d'aria durante la miscelazione della resina epossidica e dell'indurente. Una volta che la configurazione è stata determinata per essere priva di perdite, alimentare la resina attraverso il tubo collegato al tubo omega, assicurarsi che la resina venga alimentata lentamente, in modo tale da avere il tempo di impregnarsi nella preforma di fibra.

Lasciare che la resina fuoriesca dal tubo di uscita della resina e immergerla nel panno di sfiato fino a quando non si osservano bolle d'aria che fuoriescono dal tubo di uscita. Infine, sigillare il tubo di uscita e lasciare indurire la resina per 24 ore a temperatura ambiente, seguita da una fase di post-polimerizzazione a 50 gradi Celsius per 16 ore senza un legante batterico della cellulosa. Le fibre corte di sisal sciolte sono tenute insieme solo dall'attrito e dagli aggrovigliamenti tra le fibre.

Di conseguenza, questa preforma è allentata e non è in grado di sostenere molto peso. Qui è mostrata la preforma in fibra di sisal senza cellulosa batterica. Essendo il legante con un carico applicato in modalità di piegatura a tre punti, la preforma può essere vista piuttosto allentata e quando viene applicato un carico aggiungendo 40 grammi di acqua nella tazza in polipropilene, la preforma inizia a flettersi gravemente.

Tuttavia, quando il 28% della cellulosa batterica è stata utilizzata come legante per queste fibre di sisal corte e sciolte, è stata prodotta una preforma in fibra rigida. Questa preforma può sopportare il carico di una tazza piena in polipropilene del peso di 170 grammi senza alcuna flessione significativa. Qui sono mostrate le micrografie elettroniche a scansione di una tipica preforma di fibra di sisal di cellulosa batterica.

Si può vedere che la cellulosa batterica ricopre la superficie delle fibre di sisal. Questo effetto è dovuto alla natura idrofila delle fibre di sisal. La natura idrofila delle fibre di sisal assorbe l'acqua attirando la cellulosa batterica che si disperde nel mezzo.

Poiché la cellulosa batterica è più grande dei pori delle fibre naturali, non sono state in grado di penetrare nelle fibre. Invece, sono stati filtrati contro la superficie delle fibre di sisal e per formare uno strato di rivestimento di cellulosa batterica quando le fibre sono state essiccate. Le prestazioni meccaniche di queste preforme in fibra sotto tensione sono qui tabulate a causa della natura porosa delle preforme in fibra con una porosità di circa il 70%La resistenza alla trazione della preforma non è ben definita.

Pertanto, la forza di trazione e l'indice di trazione del provino sono tabulati. Una forza di trazione e un indice di trazione di 12,1 kilo newton per metro e 15 Newton metro per grammo sono stati misurati rispettivamente quando il 20% in peso di cellulosa batterica è stato utilizzato come legante. Tuttavia, le proprietà di trazione delle preforme in fibra di sisal non erano misurabili poiché la preforma in fibra è allentata.

La nostra tecnica ha spianato la strada agli scienziati e agli ingegneri dei materiali per esplorare l'uso delle leggi delle nanocelle nello sviluppo di compositi rinnovabili gerarchici ad alte prestazioni.