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木材ベースの高性能複合材料の製造と設計
Summary November 9th, 2019
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デリニニオンされた高密度木材は、将来的に天然繊維強化またはガラス繊維強化複合材料を部分的に置換する大きな可能性を持つ新しい有望な軽量、高性能およびバイオベースの材料を表します。ここでは、2つの多目的な製造ルートを紹介し、複雑な複合部品を作成する可能性を示します。
Transcript
このビデオでは、新しい軽量、高性能、バイオベースの材料を表す高密度で、繊細な木材の製作を示しています。提示された閉じた金型の緻密化と特定の真空処理は、シンプルでスケーラブルなアプローチで成形、高密度化、および乾燥を組み合わせたものです。高密度化されたセルロース材料は、他の植物繊維やガラス繊維複合材料に代わる魅力的な代替材料となり、自動車業界での応用を見つける可能性があります。
まず、ステンレス製のサンプルホルダーを結晶化皿に取り付け、サンプルホルダーの下に磁気をかき混ぜます。ホルダーの上に厚さ5ミリメートル、ラジアルカットスプルースベニヤを1ポイント積み重ね、金属メッシュまたは金属メッシュストライプで分離します。過酸化水素30重量%と氷酢酸の1~1体積混合物を調製し、ベニヤが完全に覆われるまで結晶化皿に混合物を注ぎます。
150rpmで撹拌しながら、室温で溶液中のサンプルを一晩浸します。朝、攪拌プレートで溶液を摂氏80度に加熱し、完全なデリニケーションのために6時間反応を実行します。サンプルの厚さに応じて、延紙時間を調整します。
デリニュフィケーションの後、空のビーカーにデリニケーション液を注ぎ、処分する前に冷まします。デイオン化された水で、延解したベニヤを何度もやさしくすすります。その後、結晶化皿を脱イオン水で満たし、攪拌せずにベニヤを洗浄し続けます。
洗浄水が5pH以上になるまで1日2回交換してください。濡れた、威厳のあるベニヤを2〜3週間以内に処理するか、または代わりに、保管のために金属メッシュ間のシートを乾燥させます。開いた多孔質材料で作られた金型を使用します。
例えば、セラミックモールドまたは多孔質、3Dプリントポリマー金型は、水分除去および十分な乾燥を可能にする。センチメートルの範囲の曲率半径、または平面構造の場合は、摂氏 20 度で相対湿度 95% に調整されたサンプルを使用します。より小さい曲率半径の場合は、水飽和状態でベニヤをドレープする。
ドレープした材料を相対湿度95%で開いた金型で予乾するか、オーブンで材料を65°Cで5〜30分間予乾させて自由な水を取り除きます。ネジクランプを使用して、密閉金型でベニヤを緻密にします。65°Cでオーブンに金型を置くことによって乾燥プロセスをスピードアップ。
完全乾燥後、複合部品を脱成形し、金型を再利用して新しい走行を行います。多孔質、開いた金型、または多孔質層を持つ非多孔質の金型を金型の上または有層の上に使用し、乾燥を可能にします。繊維層を適用して、金型を汚染から保護します。
その後、水飽和した折れるベニヤを繊維の上にドレープし、第2繊維層と流れメッシュで覆います。ステンレス鋼板の上に金型を置き、シールテープと真空チューブを塗布し、真空袋で金型を包みます。多孔質層は真空管への水の流れを可能にする。
複合材料の乾燥と同時高密度化のための真空を適用します。加速乾燥の場合は、65°Cの高温でオーブンに設置します。真空ポンプに入る水を避けるために、コールドトラップを使用してください。
真空をオンにし、マイナス2ミリバールに10の圧力範囲でオイルポンプを保ちます。乾燥後、乾燥した複合材料を脱成形し、金型と真空を新しい複合部品用に再使用します。従来の複合製造と同様に層の繊維配向角度を選択し、レイアップ技術によって厚い、多層複合部品を製造する。
水系接着剤、例えば、ドレーププロセス中に層間の16ポイント5重量%のデンプン溶液を塗布することにより、層間の延解木材層間の結合を増加させる。高密度化および乾燥後、複合部品と機械仕上げを手作業または標準木製工具で脱成形します。リサイクルするには、水にデレーティファイド木材複合材料を配置し、材料を崩壊させます。
次いで、パルプ材料を再形状し、新製品を得る。完全な延性は、湿潤状態にあるとき、壊れやすい形のセルロース材料をもたらした。水飽和した磁性木材の閉じたカビの高密度化は、足場の自由な水のために繊維の逸脱と最終材料の亀裂を引き起こしました。
しっとりとした、あらかじめ調整された木で、合理的な形状が維持され、その緻密化は、繊維の位置合わせの歪みや欠陥につながらなかった。開いた金型プロセスは、石膏型に水飽和の非流木用ベニヤを配置することによってヘルメットを製造するために使用されました。六角形のフレークを持つ2つの外側の層のドレープは、90以上のレイアップをゼロに内側の4層をドレープ続いた。
真空により部品の緻密化・乾燥後、乾燥部分を脱成形し、カッターで仕上げた。真空加工中に発生する可能性のある問題には、収縮または不完全な乾燥によって引き起こされる小さな亀裂の発生が含まれます。セルロースデンプン複合材料は、水中での崩壊を可能にするバイオベースのすべてのバイオベースです。
崩壊後、繊維スラリーは新しい繊維系製品の製造に用いた。木繊維の劣化は、土壌と水で満たされたペトリ皿に入れることによって達成された。1日、8日、26日後に異なる生分解度が示された。
うまく成し立つ木緻密化のための最も重要な要因は適用された高密度化の技術のために合うセルロース材料の適切な湿気状態を保障するである。複雑な形状、大規模な生産のために、我々は同時高密度化と乾燥を可能にする、我々の新開発、真空成形技術を使用することをお勧めします。磁化木材は、汎用性の高い材料です。
高性能材料としての応用の可能性に加え、魅力的で多様なデザインオプションを提供します。
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