바인더로 박테리아 셀룰로오스를 활용하여 강력한 천연 섬유 프리폼 제조

이 절차의 전반적인 목표는 박테리아 셀룰로오스를 바인더로 사용하여 견고하고 견고한 천연 섬유 프리폼을 만들고 기존의 복합 재료 제조 공정을 사용하여 재생 가능한 계층적 복합 재료를 생산하는 것입니다. 이것은 먼저 물에 박테리아 셀룰로오스의 현탁액을 생성함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계는 느슨한 짧은 천연 섬유를 박테리아 셀룰로오스 현탁액으로 분산시키는 것입니다.

다음으로, 생성된 천연 섬유 박테리아 셀룰로오스 현탁액을 여과하여 과도한 수분을 제거합니다. 마지막 단계는 필터 케이크를 통합하고 건조하여 견고하고 단단한 섬유 프리폼을 형성하는 것입니다. 궁극적으로, 이 섬유 프리폼은 이후에 액체 수지와 주입되어 고성능 박테리아 셀룰로오스 강화 천연 섬유 강화 재생 가능한 복합재를 만들 수 있습니다.

이 절차를 시작하기 전에 미리 결정된 습식 셀룰로오스 질량에서 건조 박테리아 셀룰로오스 18g에 해당하는 습식 세균 셀룰로오스 펠레의 양을 측정합니다. 그런 다음 날카로운 가위를 사용하여 젖은 박테리아 셀룰로오스 펠레를 약 1-2cm의 작은 조각으로 자릅니다. 자른 후 박테리아 셀룰로오스 펠레를 물 1리터에 담가 수분을 공급합니다.

자른 박테리아 셀룰로오스 펠레스를 블렌더에 넣고 300-500ml의 물을 추가하여 블렌딩 과정이 원활하게 진행되도록 합니다. 그런 다음 2분 동안 레스를 블렌딩합니다. 완료되면 혼합된 박테리아 셀룰로오스를 15리터 용기에 붓고 총 물의 부피가 14리터가 될 때까지 물을 추가하여 물 내 박테리아 셀룰로오스 농도가 부피 퍼센트당 0.1 중량 %를 제공합니다.

다음으로, 72g의 느슨한 크기의 섬유를 1-2cm 길이의 섬유로 자르고 박테리아 셀룰로오스 현탁액에 추가합니다. 박테리아 셀룰로오스 현탁액에서 사이잘삼 섬유가 균일하게 분산되도록 주걱으로 현탁액을 부드럽게 저어줍니다. 이 시점에서 수위가 백킹 와이어에 도달할 때까지 시트 포머에 탈이온수를 채웁니다.

시트 몰드 베이스 중앙의 백킹 와이어에 50메쉬 금속 성형 와이어를 놓고 시트 몰드를 닫고 걸쇠를 겁니다. 그런 다음 성형 와이어가 물에 잠길 때까지 담수를 추가합니다. 준비된 사이잘삼 섬유 박테리아 셀룰로오스 현탁액을 시트 몰드에 붓습니다.

섬유의 크기가 금형 전체에 균일하게 분포되도록 주걱으로 현탁액을 부드럽게 저어줍니다. 그런 다음 배수 밸브를 열어 물을 배출하면 성형 와이어에 사이잘삼 섬유와 박테리아 셀룰로오스의 습식 필터 케이크가 형성됩니다. 물이 배수된 직후 시트 몰드를 열고 성형 와이어를 제거합니다.

압지 조각에 성형 와이어를 놓습니다. 그런 다음 필터 케이크 위에 3개의 추가 블로팅 페이퍼를 놓고 금속판을 놓습니다. 다음으로, 성형 와이어로 필터 케이크를 뒤집습니다.

이제 상단을 향하여 제거하고 필터 케이크 바로 위에 세 개의 추가 블로팅 페이퍼를 놓고 금속판을 놓습니다. 금속판 위에 10kg의 무게를 올려 물을 밀어냅니다. 압지가 완전히 젖으면 새 압지로 교체하고 10kg의 무게로 필터 케이크를 다시 누릅니다.

블로팅 페이퍼가 마지막으로 한 번 교체되면 핫 프레스에서 1톤의 최종 프레스를 수행하여 섬유 프리폼을 통합합니다. 잔류 물의 증발을 돕기 위해 핫 프레스를 섭씨 120도까지 가열합니다. 4시간 후 핫 프레스의 온도를 실온으로 낮추고 냉각되면 프리폼을 제거합니다.

내부 및 외부 설정의 주변에 감압 테이프를 부착합니다. 이 장소를 따라, 비다공성 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 PTFE에 의하여 입힌 유리제 방출 직물로 이루어져 있는 장식새김 측의 위에 예비적 형성품. 필 플라이(peel ply)라고도 하는 다공성 PTFE 코팅 유리 이형 직물로 프리폼을 덮고 다공성 유동 매체를 씌웁니다.

진공 보조 수지 주입 또는 vari setup의 의도된 수지 입구와 출구에 오메가 튜브를 배치합니다. 오메가 튜브가 다공성 유동 매체 위에 배치되어 수지가 vari 설정으로 분배될 수 있도록 합니다.주입하는 동안 수지 공급 튜브와 배출 튜브를 오메가 튜브의 구멍에 삽입합니다. 그런 다음 플루오로 에틸렌 폴리머 기반 배깅 필름으로 설정을 덮고 감압 테이프를 사용하여 밀봉합니다.

섬유 프리폼이 뒤따르는 브리더 천 조각이 있는 내부 백 위에 금속판을 놓습니다. 수지 공급 튜브가 밀봉되면 수지 배출 튜브의 다른 쪽 끝을 브리더 천 위에 놓습니다. 스루 백 진공 밸브가 있어야 하는 위치를 확인한 후 밸브의 바닥 부분을 브리더 천 위에 놓습니다.

내부 백 위에 진공 백 필름을 놓고 밀봉합니다. 그런 다음 밀봉 테이프에 플레이트를 올려 밀봉을 완성합니다. 밸브의 바닥 부분이 있는 진공 포장 필름에 작은 X를 자르고 상단 부분을 나사로 조여 스루 백을 완성합니다.

진공 밸브. 퀵 커넥트 피팅을 연결하고 진공 청소기를 적용합니다. 그런 다음 진공 누출을 확인하십시오.

다음으로, 에폭시와 경화제를 100 대 19의 중량비로 혼합하여 수지를 제조한다. 에폭시 수지와 경화제를 혼합하는 동안 모든 기포 트랩을 제거하기 위해 감소된 압력에서 수지를 가스를 제거합니다. 설정이 누출이 없는 것으로 확인되면 오메가 튜브에 연결된 튜브를 통해 수지를 공급하고 수지가 섬유 프리폼에 함침될 시간을 갖도록 천천히 공급되도록 합니다.

수지 배출 튜브에서 수지가 흘러나오도록 하고 배출 튜브에서 기포가 나오지 않을 때까지 브리더 천에 담그십시오. 마지막으로 배출 튜브를 밀봉하고 수지를 실온에서 24시간 동안 경화시킨 다음 박테리아 셀룰로오스 바인더 없이 섭씨 50도에서 16시간 동안 경화 후 단계를 수행합니다. 짧고 느슨한 사이잘삼 섬유는 섬유 사이의 마찰과 얽힘에 의해서만 함께 고정됩니다.

결과적으로이 프리폼은 느슨하고 많은 무게를 지탱할 수 없습니다. 여기에 표시된 것은 박테리아 셀룰로오스가 없는 사이잘삼 섬유 프리폼입니다. 3점 굽힘 모드에서 하중이 가해진 바인더로서 프리폼이 다소 느슨한 것으로 보일 수 있으며, 폴리프로필렌 컵에 40g의 물을 첨가하여 하중을 가하면 프리폼이 심하게 편향되기 시작합니다.

그러나 28%의 박테리아 셀룰로오스가 이러한 짧고 느슨한 사이잘삼 섬유의 바인더로 사용되었을 때 경질 섬유 프리폼이 제조되었습니다. 이 프리폼은 170g 무게의 전체 폴리프로필렌 컵의 하중을 큰 편향 없이 견딜 수 있습니다. 전형적인 박테리아 셀룰로오스 사이잘삼 섬유 프리폼의 주사 전자 현미경 사진이 여기에 나와 있습니다.

박테리아 셀룰로오스가 사이잘삼 섬유의 표면을 덮고 있는 것을 볼 수 있습니다. 이 효과는 사이잘삼 섬유의 친수성 특성 때문입니다. 사이잘삼 섬유의 친수성 특성은 매체에 분산된 박테리아 셀룰로오스를 끌어들이는 물을 흡수합니다.

세균성 셀룰로오스는 천연 섬유의 모공보다 크기 때문에 섬유로 침투할 수 없었습니다. 대신, 그들은 사이잘삼 섬유의 표면에 대해 여과되고 섬유가 건조될 때 박테리아 셀룰로오스 코팅 층을 형성했습니다. 장력 하에서 이러한 섬유 프리폼의 기계적 성능은 약 70%의 다공성을 가진 섬유 프리폼의 다공성 특성으로 인해 여기에 표로 작성되었습니다. 프리폼의 인장 강도는 잘 정의되지 않았습니다.

따라서 시편의 인장력과 인장 지수가 표로 작성됩니다. 박테리아 셀룰로오스의 20 중량 퍼센트를 바인더로 사용했을 때 미터당 12.1 킬로 뉴턴 및 그램 당 15 뉴턴의 인장력과 인장 지수를 각각 측정하였다. 그러나 깔끔한 사이잘 섬유 프리폼의 인장 특성은 섬유 프리폼이 느슨하기 때문에 측정할 수 없었습니다.

우리의 기술은 재료 과학자와 엔지니어가 계층적 고성능 재생 가능 복합 재료 개발에서 나노 세포 법칙의 사용을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.