22 mei 2014
We presenteren een nieuwe werkwijze voor het vervaardigen stijve en robuuste korte natuurlijke vezel preforms met behulp van een papierfabricage proces. Bacteriële cellulose fungeert tegelijkertijd als bindmiddel voor de losse vezels en geeft stijfheid aan de vezel preforms. Deze preforms kunnen worden toegediend met een hars om echt groen hiërarchische composieten te produceren.
Het algemene doel van deze procedure is om robuuste en stijve natuurlijke vezelpreforms te creëren met behulp van bacteriële cellulose als bindmiddel en om hernieuwbare hiërarchische composieten te produceren met behulp van een conventioneel composietmaakproces. Dit wordt bereikt door eerst een suspensie van bacteriële cellulose in water te creëren. De tweede stap is om de losse korte natuurlijke vezels in de bacteriële cellulosesuspensie te verspreiden.
Vervolgens wordt de resulterende natuurlijke vezelbacteriële cellulosesuspensie gefilterd om het overtollige water te verwijderen. De laatste stap is om de filtercake te consolideren en te drogen om een robuuste en stijve vezelpreform te vormen. Uiteindelijk kan deze vezelpreform vervolgens worden doordrenkt met een vloeibare hars om hoogwaardige bacteriële celluloseversterkte natuurlijke vezelversterkte hernieuwbare composieten te creëren.
Het demonstreren van deze procedure zal worden uitgevoerd door mata, Kang en C. Voordat met deze procedure wordt begonnen, meet u de hoeveelheid natte bacteriële cellulosepellets die gelijk is aan 18 gram droge bacteriële cellulose van een vooraf bepaalde natte naar droge massa van bacteriële cellulose. Snijd vervolgens de natte bacteriële cellulosepellets in kleine stukjes van ongeveer één tot twee centimeter met behulp van een paar scherpe schaar. Na het snijden, weekt u de bacteriële cellulosepellets in één liter water om ze te hydrateren.
Voer de gesneden bacteriële cellulosepellets in een blender en voeg 300 tot 500 milliliter water toe zodat het mengproces soepel verloopt. Meng vervolgens de les gedurende twee minuten. Wanneer u klaar bent, giet u de gemengde bacteriële cellulose in een container van 15 liter en voegt u water toe totdat het totale watervolume 14 liter is, wat een bacteriële celluloseconcentratie in water van 0,1 gewicht per volume procent geeft.
Snijd vervolgens 72 gram losse formaatvezels in vezels van één tot twee centimeter lang en voeg ze toe aan de bacteriële cellulosesuspensie. Roer de suspensie voorzichtig met een spatel om een homogene dispersiet van sisalvezels in de bacteriële cellulosesuspensie te garanderen. Vul op dit punt de bladvormer met gedeïoniseerd water totdat het waterniveau de rugdraad bereikt.
Plaats een 50-mesh metalen vormdraad op de rugdraad gecentreerd binnen de basis van de bladvormer en sluit en vergrendel het bladvorm. Voeg vervolgens extra vers water toe totdat de vormdraad ondergedompeld is in water. Giet de voorbereide sisalvezelbacteriële cellulosesuspensie in de bladvorm.
Roer voorzichtig de suspensie met de spatel om ervoor te zorgen dat de grootte van de vezels homogeen verdeeld is in de mal. Open vervolgens de afvoerklep om het water af te voeren, wat zal resulteren in de vorming van een natte filtercake van sisalvezels en bacteriële cellulose op de vormdraad. Open onmiddellijk na het afvoeren van het water de bladvorm en verwijder de vormdraad.
Plaats de vormdraad op een stuk blottingpapier. Plaats vervolgens drie extra blottingpapieren op de bovenkant van de filtercake, gevolgd door een metalen plaat. Draai vervolgens de filtercake om met de vormdraad.
Nu de bovenkant is gericht, verwijdert u deze en plaatst u drie extra blottingpapieren direct bovenop de filtercake, gevolgd door een metalen plaat. Plaats een gewicht van 10 kilogram op de metalen plaat om het water uit te drukken. Wanneer de blottingpapieren volledig doordrenkt zijn, vervangt u ze door nieuwe blottingpapieren en drukt u de filtercake opnieuw in met een gewicht van 10 kilogram.
Zodra de blottingpapieren voor de laatste keer zijn vervangen, voert u een laatste persing van één ton uit in een heet pers om de vezelpreform te consolideren. Verwarm de hete pers tot 120 graden Celsius om de verdamping van resterend water te bevorderen. Na vier uur, verlaagt u de temperatuur van de hete pers tot kamertemperatuur en verwijdert u de preform zodra deze is afgekoeld.
Plaats drukvoelige tape rond de rand van de interne en externe opstelling. Plaats vervolgens de preform op de zijde van de tooling, die bestaat uit een niet-poreuze polytetrafluorethyleen of PTFE gecoate glazen loslaag. Bedek de preform met een poreuze PTFE gecoate glazen loslaag, ook bekend als een peel ply, gevolgd door een poreus stromingsmedium.
Plaats de omega-buizen bij de beoogde harsingang en -uitgang van de vacuümondersteunde harsinfusie of vari-opstelling. Zorg ervoor dat de omega-buizen op het poreuze stromingsmedium worden geplaatst om de hars te laten verdelen in de vari-opstelling. Tijdens de infusie, steekt u de harsvoeding en uitlaatbuizen in de openingen van de omega-buizen. Bedek vervolgens de opstelling met de fluorethyleenpolymeer gebaseerde zakfolie en verzegel het met behulp van drukvoelige tape.
Plaats een metalen plaat bovenop de binnenzak waar de vezelpreform zich bevindt, gevolgd door een stuk ademend doek. Zodra de harsvoedingsbuis is afgesloten, plaatst u het andere uiteinde van de harsuitlaatbuis bovenop het ademend doek. Nadat u de positie heeft geïdentificeerd waar de doorlaatvacuümklep moet worden geplaatst, plaatst u het onderste stuk van de klep bovenop het ademend doek.
Plaats een vacuümzakfolie bovenop de interne zak en verzegel het. Plaats vervolgens de plaat op de afdichtingstape om de verzegeling te voltooien. Snijd een kleine X op de vacuümzakfolie waar het onderste stuk van de klep is en schroeven de bovenste stuk in om de doorlaat te voltooien.
Vacuümklep. Verbind de snelkoppeling en breng een vacuüm aan. Controleer vervolgens op vacuümlekken.
Bereid vervolgens de hars voor door de epoxy en verharder te mengen in een gewichtsverhouding van 100 tot 19. Ontgast de hars bij verminderde druk om alle luchtbellen te verwijderen die tijdens het mengen van de epoxyhars en verharder zijn gevangen. Zodra de opstelling lekloos is bepaald, voert u de hars toe via de slang die is verbonden met de omega-buis, zorg ervoor dat de hars langzaam wordt toegevoerd, zodat deze tijd heeft om in de vezelpreform te impregneren.
Dit artikel presenteert een methode voor het creëren van robuuste en stijve preforms van natuurlijke vezels waarbij bacteriële cellulose als bindmiddel wordt gebruikt. Het proces maakt gebruik van een papiermakingstechniek waarmee deze preforms kunnen worden geïmpregneerd met hars om duurzame hiërarchische composieten te produceren.
Deze methode maakt de productie van robuuste natuurvezel-preforms mogelijk met gebruik van bacteriële cellulose als duurzame binder, waarmee wordt ingespeeld op de behoefte aan hernieuwbare materialen in de productie van composieten. Het ondersteunt de vroege fase van materiaalontwikkeling door een schaalbaar, op water gebaseerd proces te bieden dat de mechanische eigenschappen van hydrofiele vezels verbetert zonder synthetische additieven. De resulterende preforms zijn compatibel met conventionele harsinfusietechnieken, wat de vertaling naar hoogwaardige hiërarchische composieten voor industriële toepassingen vergemakkelijkt.
De methode past binnen het continuüm van ontdekking tot prototyping, waarbij de generatie van preforms van natuurvezels voorafgaat aan de harsinfusie en mechanische validatie bij de ontwikkeling van duurzame composieten.