ويمثل الخشب الخالي من المخدرات ماده جديده واعده وخفيفه الوزن وعاليه الأداء والحيوية وذات إمكانات كبيره لاستبدال ألياف الطبيعية المقوية بشكل جزئي أو ألياف الزجاجية المركبة في المستقبل. نحن هنا تقديم اثنين من طرق تصنيع تنوعا وإثبات امكانيه إنشاء أجزاء مركبه معقده.
Delignified الخشب منكر هو جديد واعده والمواد المستدامة التي تمتلك القدرة علي استبدال المواد الاصطناعية ، مثل ألياف الزجاجية المركبات المقوية ، وذلك بسبب خصائصه الميكانيكية ممتازة. الخشب delignified ، ومع ذلك ، هو هش نوعا ما في حاله الرطب ، مما يجعل التعامل مع وتشكيل التحدي. هنا نقدم عمليتي تصنيع ، مغلقه العفن التكثيف وفراغ التكثيف ، لإنتاج المركبات السليلوز عاليه الأداء علي أساس الخشب delignified ، بما في ذلك تقييما لمزاياها والقيود. وعلاوة علي ذلك ، نقترح استراتيجيات للكيفية التي يمكن بها أعاده استخدام المركبة أو تفكيكها في دوره نهاية العمر. الانتهاء من العفن المغلق لديه ميزه انه لا توجد حاجه إلى معدات مختبر معقده. ويمكن استخدام المشابك المسمار بسيطه أو الصحافة لتكثيف. نوصي بهذه الطريقة للأجزاء الصغيرة مع هندسي بسيطه وشعاعي كبير من انحناء. فراغ التكثيف في عمليه العفن مفتوحة مناسبه للكائنات الكبيرة والهندسي المعقدة ، بما في ذلك الاشعه الصغيرة من انحناء. بالمقارنة مع عمليه العفن المغلقة ، فان نهج الفراغ المفتوح العفن يحتاج فقط إلى تصنيع تجويف قالب واحد.
تطوير ألياف الطبيعية رواية (NF) علي أساس المركبات المجهزة بخصائص ميكانيكيه متفوقة تمثل واحده من المهام الرئيسية في علم المواد ، كما انها يمكن ان تكون بدائل مستدامه للنظم الاصطناعية الحالية مثل ألياف الزجاجية المركبات1،2،3. إلى جانب المركبات التقليدية NF (الكتان ، القنب ، kenaf ، الخ)4،5، وقد تلقي التكثيف من الخشب بعد أزاله جزئيه أو كامله من مكونات مصفوفة اهتماما متزايدا في السنوات الاخيره6،7،8،9،10،11. الطريق التلفيق من اعلي إلى أسفل ، استنادا إلى التشهير من الخشب السائبة تليها التنوير ، هو العكس من الناحية المفاهيمية لعمليات من أسفل إلى اعلي معقده بدلا من اللب والطين المنتجات القائمة علي12. في اللب والمنتجات القائمة علي الطين ، لا يتم الاحتفاظ بألياف الخشبية المفيدة المحاذاة كما يتم فصل ألياف في هذه العملية. وعلي النقيض من ذلك ، فان الخشب المحتفظ بالهيكل والذي يتم الحصول عليه في عمليه من اعلي إلى أسفل ، ينقل الهندسة المعمارية المتطورة بألياف السليلوز المحاذية إلى المادة الجديدة. لتحقيق التنوير من الخشب الخالي من الشوائب بدون تشوات محاذاة ألياف ، يجب تطوير طرق معالجه جديده.
يؤدي التكثيف المباشر لعينات الخشب المشبعة بالماء إلى درجه محدوده من التشويش والتشققات وتشوات محاذاة ألياف بسبب المياه الخالية من العينة المبللة المتاصله التي تخلق ضغطا مضادا اثناء التكثيف. وتشمل الحلول الحالية لتجنب فقدان السلامة الهيكلية علي التكثيف استخدام الخشب الخالي جزئيا تليها ارتفاع درجه الحرارة التكثيف9 أو قبل التجفيف من الخشب delignified قبل التكثيف6. كلا الأسلوبين تعزيز الاتصال بين الخلايا المجاورة ، اما بسبب اللجنان المتبقية التي تعمل كالغراء أو أزاله المياه الحرة بين الخلايا.
في كلتا الحالتين ، يحدث انخفاض القابلية للتشكيل ، مما يحد من تطبيقات التصميم ؛ العينة المطلوبة قبل التكييف يؤدي أيضا إلى فترات معالجه أطول. ولذلك ، فان العملية السريعة والقابلة للتطوير التي تجمع بين التشكيل والتكثيف في خطوه واحده ضرورية.
في هذا الصدد ، ونحن نقدم هنا مفتوحة/مغلقه-العفن ومعالجه فراغ من الخشب delignified كاساليب للجمع بين تشكيل ، والتكثيف ، والتجفيف في نهج بسيط وقابل للتطوير. ويبين الشكل 1 الأجزاء الخشبية المركبة التي تم الحصول عليها باستخدام التقنيات الموصوفة في هذا العمل.
الشكل 1: أمثله علي الأجزاء المركبة من الخشب غير المجمعة. (ا) لوحه الباب ، (ب) المراه الجانبية ، (ج) مقبض الباب من السيارة ، (د) العظام ، (ه) قطع خوذه مفتوحة ، و (و) غطاء مقياس سرعه الدوران للسيارة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
نحن نقدم تقنيات تصنيع متعددة الاستخدامات للحصول علي المركبات الخشبية المستندة إلى الخشب عاليه الأداء واقتراح استراتيجيات أعاده الاستعمال وأعاده التدوير المحتملة. مغلقه-العفن تجهيز المتطلبات المسبقة لتكييف المواد ، كما انه لا يمكن معالجتها في حاله المياه المشبعة. الاستفادة من عمليه العفن مغلقه ، ومع ذلك ، يمكن ان يكون طريقه الاختيار وخاصه إذا كان هناك علي سبيل المثال لا يوجد فراغ الاعداد المتاحة أو إذا كان من المرغوب فيه لطيفه (علي نحو سلس) الانتهاء من السطح علي كلا الجانبين.
فتح العفن تجهيز فراغ من الخشب delignified يسمح للجمع بين تشكيل ، والتكثيف ، وتجفيف العينات المشبعة بالماء في نهج بسيط وقابل للتطوير. وهذه التقنية قابله للتطبيق لإنتاج الهندسي المعقدة وتقدم بديلا قابلا للتطوير لعمليات العفن المغلق. لدينا المركبات المصنعة من قبل التراص القشرة الخشب delignified باستخدام النشا كماده لاصقه بين الطبقات. ادي التكثيف وصولا إلى ربع سمك الاوليه في سمك النهائي من 2.5 مم من الجزء 8 طبقه سميكه المركب. للحصول علي الانتهاء من السطح أكثر سلاسة في عمليه الفراغ ، يمكن استخدام قالب مساميه مغلقه يكون بديلا مناسبا.
بالنسبة لكلا طريقتي المعالجة ، نوصي باستخدام نظام لاصق بين الطبقات الخشبية الغير لاصقه من أجل تقليل خطر الفصل. للحصول علي مثال معين ، نختار النشا ، كما هو الغراء القائم علي الحيوية المعروفة للب الورق والمنتجات الورقية ، مثل أكياس الورق ، والمياه القائمة. ستركز الاعمال المستقبلية علي تصنيع شرائح سميكه لحل القيود الحالية من حيث التجفيف وانحرافات تدفق ألياف.
بشكل عام ، وتجهيز فراغ من الخشب delignified لديه القدرة علي إنتاج سهله وسريعة من المركبات ألياف السليلوز واسعه النطاق. بعد معالجه مساله متانة المواد عن طريق تطبيق الطلاء المناسب ، وأنظمه لاصقه مستقره المياه أو التعديل الكيميائي ، قد تشمل التطبيقات الصناعية المحتملة مكونات السيارات مثل لوحات الأبواب ، والأرضيات ، ولوحات المعلومات. يمكن للمواد لدينا استبدال المعادن أو ألياف المركبة المقوية من أجل تقليل الوزن لتحسين كفاءه استهلاك الوقود وتحسين قابليه أعاده التدوير.
The authors have nothing to disclose.
ويشكر المؤلفان سيلفان غانتينبين للطباعة ثلاثية الابعاد من القوالب المساميه.
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 |