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목재 기반 고성능 복합재료의 제조 및 설계
Summary November 9th, 2019
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섬세한 밀도가 높은 목재는 천연 섬유 강화 또는 유리 섬유 강화 복합재를 부분적으로 대체할 수 있는 잠재력이 큰 새로운 유망한 경량, 고성능 및 바이오 기반 소재를 나타냅니다. 우리는 여기에 두 가지 다목적 제조 경로를 제시하고 복잡한 복합 부품을 만들 수있는 가능성을 보여줍니다.
Transcript
이 비디오에서는 새로운 경량, 고성능 및 바이오 기반 소재를 나타내는 밀도가 높고 품위있는 목재의 제작을 보여줍니다. 제시된 폐쇄형 금형 밀도화 및 특정 진공 처리는 간단하고 확장 가능한 접근 방식으로 성형, 밀도 화 및 건조를 결합합니다. 밀도가 높은 셀룰로오스 소재는 다른 식물 섬유 또는 유리 섬유 복합재료에 대한 매력적인 대안이 될 수 있으며 자동차 산업에서 잠재적으로 응용 제품을 찾을 수 있습니다.
먼저 스테인레스 스틸 샘플 홀더를 결정화 접시에 장착하고 마그네틱을 시료 홀더 아래에 저어줍니다. 1포인트 5밀리미터 두께의 방사형 컷 가문비나무 베니어를 홀더 위에 쌓고 금속 메쉬 또는 금속 메쉬 줄무늬로 분리합니다. 과산화수소와 빙하 아세트산의 30 중량 퍼센트 혼합물을 1대 1부로 준비하고, 베니어가 완전히 덮일 때까지 결정화 접시에 혼합물을 붓습니다.
150 rpm에서 저어주면서 밤새 실온에서 용액에 샘플을 담그십시오. 아침에는 용액을 교반판에서 섭씨 80도로 가열하고 6시간 동안 반응을 실행하여 완전한 고지감을 합니다. 샘플 두께에 따라 고지 시간을 조정합니다.
품위를 지킨 후, 품위있는 해결책을 빈 비커에 붓고 폐기하기 전에 식힙니다. 품위 있는 베니어를 여러 번 탈온된 물로 부드럽게 헹구십시오. 그런 다음 결정화 된 접시를 탈이온 화 된 물로 채우고 교반하지 않고 베니어를 계속 씻습니다.
세척물이 5 위 pH에 도달 할 때까지 하루에 두 번 물을 교체하십시오. 젖은, 품위있는 베니어를 2 ~ 3 주 이내에 처리하거나, 또는 또는, 저장금속 메시 사이에 시트를 건조. 개방형 다공성 재료로 만든 금형을 사용합니다.
예를 들어, 세라믹 금형 또는 다공성, 3D 인쇄 폴리머 몰드를 사용하여 물 제거 및 충분한 건조를 가능하게 합니다. 센티미터 범위 또는 평면 구조물의 곡률 반경은 섭씨 20도에서 상대 습도 95%로 조절되는 샘플을 사용합니다. 곡률 반을 작게 하면, 수분 포화 상태에서 베니어를 휘둘니다.
드레이프된 재료를 상대 습도95%로 오픈 몰드로 미리 건조하거나, 5~30분간 65도의 오븐에서 재료를 미리 건조하여 자유수를 제거합니다. 나사 클램프를 사용하여 닫힌 금형의 베니어를 덴징합니다. 금형을 섭씨 65도의 오븐에 배치하여 건조 공정속도를 높일 수 있습니다.
전체 건조 후 복합 부품을 금형을 드몰링하고 금형을 재사용하여 새 실행을 위해 사용합니다. 다공성, 열린 금형 또는 금형 위에 다공성 층이 있는 비다공성 몰드를 사용하여 건조를 가능하게 합니다. 오염으로부터 금형을 보호하기 위해 섬유 층을 적용하십시오.
그런 다음, 직물 위에 물로 포화 된 품위있는 베니어를 휘저고 두 번째 섬유 층과 유동 메쉬로 덮습니다. 몰드를 스테인리스 강판 위에 놓고 밀봉 테이프와 진공 튜브를 바르고 금형을 진공 가방으로 감쌉니다. 다공성 층은 진공 튜브로 의 수로 흐를 수 있게 합니다.
복합체의 건조 및 동시 밀도화를 위해 진공을 적용합니다. 건조가 가속화되면 섭씨 65도의 높은 온도에서 오븐에 설치하십시오. 차가운 트랩을 사용하여 물이 진공 펌프에 유입되는 것을 방지합니다.
진공을 켜고 오일 펌프를 10개의 압력 범위에서 마이너스 2밀리바까지 유지합니다. 건조 후, 건조 복합체를 탈성형하고 새로운 복합 부품에 대한 금형 및 진공 설정을 재사용합니다. 기존의 복합 제조와 같이 층의 섬유 방향 각도를 선택하고, 기술을 배치하여 두꺼운 다층 복합 부품을 제조합니다.
예를 들어, 드레이핑 공정 동안 층 간의 16점 5 중량 전분 용액을 적용하여 고음목재 층 간의 결합을 증가시다. 밀도화 및 건조 후, 복합 부품과 기계 마감을 손으로 또는 표준 목재 툴링으로 금형 해제합니다. 재활용하려면 품위있는 목재 복합재를 물에 놓고 재료가 분해되도록 하십시오.
이어서 펄프 소재를 재형성하여 새로운 제품을 얻습니다. 완전한 고지의 결과 깨지기 쉬운, 모양 에 수 셀룰로오스 재료 때 젖은 상태에서. 수분 포화 고지 나무의 폐쇄 된 금형 밀도는 스캐폴드의 자유로운 물로 인해 최종 재료의 섬유 편차와 균열을 일으켰습니다.
습하고 사전 조절된 품위있는 목재로, 합리적인 모양이 유지되었고, 그 밀도는 섬유 정렬 왜곡과 결함으로 이어지지 않았다. 오픈 몰드 공정은 석고 몰드에 수포화 된 망상 나무 베니어를 배치하여 헬멧을 제조하는 데 사용되었습니다. 육각형 플레이크가 있는 두 개의 외부 레이어를 드레이핑한 후 90개가 넘는 0개의 레이어에 내부 4개의 층을 드레이핑하여 레이업했습니다.
진공에 의한 부품의 밀도화 및 건조 후, 건조 부품은 금형을 해제하고 커터로 완성되었습니다. 진공 처리 중 가능한 문제는 수축 또는 불완전한 건조로 인한 작은 균열의 발생을 포함합니다. 셀룰로오스 전분 복합체는 모두 물 내분해를 허용하는 바이오 기반입니다.
붕괴 후, 섬유질 슬러리는 새로운 섬유 기반 제품의 생산에 사용되었다. 품위있는 목재 섬유의 분해는 토양과 물로 채워진 페트리 접시에 배치하여 달성되었습니다. 다른 생분해도는 1일, 8일, 26일 후에 나타났다.
성공적인 고분 목재 밀도화를 위한 가장 중요한 요소는 적용된 밀도화 기술에 맞게 조정된 셀룰로오스 물질의 적절한 습도 상태를 보장하는 것입니다. 복잡한 모양, 대규모 생산을 위해 새로 개발된 진공 성형 기술을 사용하여 동시 밀도화 및 건조를 허용하는 것이 좋습니다. 고지나무는 다재다능한 소재입니다.
고성능 소재로서의 잠재적인 응용 분야 외에도 매력적이고 다양한 디자인 옵션을 제공합니다.
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