In questo video, mostriamo la fabbricazione di legno densificato e delignizzato che rappresenta un nuovo materiale leggero, ad alte prestazioni e a base bio. La densificazione degli stampi chiusi presentata e la particolare lavorazione sottovuoto combinano formatura, densificazione e essiccazione in un approccio semplice e scalabile. Densificato, il materiale di cellulosa potrebbe essere un'alternativa interessante ad altri compositi in fibra vegetale o fibra di vetro e potrebbe potenzialmente trovare applicazione nell'industria automobilistica.
Per iniziare, montare un portacampioni in acciaio inossidabile in una piastra cristallizzante e posizionare una barra magnetica e mescolare sotto il portacampioni. Impilare un punto di cinque millimetri di spessore, faccette di abete rosso tagliate radialmente sopra il supporto e separarle da maglie metalliche o strisce di rete metallica. Preparare una miscela da uno a uno di volume del 30% di perossido di idrogeno e acido acetico glaciale e versare la miscela nella piastra cristallizzante fino a quando le faccette non sono completamente coperte.
Immergere i campioni nella soluzione a temperatura ambiente durante la notte mescolando a 150 giri/min. Al mattino, riscaldare la soluzione a 80 gradi Celsius sulla piastra di agitazione ed eseguire la reazione per sei ore per la piena delignificazione. Regolare il tempo di delignificazione in base allo spessore del campione.
Dopo la delignificazione, versare la soluzione di delignificazione in un becher vuoto e lasciarla raffreddare prima dello smaltimento. Risciacquare delicatamente le faccette delignificate più volte con acqua deionizzata. Quindi, riempire il piatto cristallizzante con acqua deionizzata per continuare a lavare le faccette senza mescolare.
Sostituire l'acqua due volte al giorno fino a quando l'acqua di lavaggio raggiunge un pH superiore a cinque. Elaborare le faccette bagnate e delignificate entro due o tre settimane o, in alternativa, asciugare i fogli tra le maglie metalliche per la conservazione. Utilizzare stampi realizzati con un materiale aperto e poroso.
Ad esempio, stampi in ceramica o stampi polimerici porosi stampati in 3D per consentire la rimozione dell'acqua e una sufficiente asciugatura. Per i raggi di curvatura nell'intervallo dei centimetri, o strutture piane, utilizzare campioni condizionati al 95% di umidità relativa, a 20 gradi celsius. Per i raggi di curvatura più piccoli, drappeggiare l'impiallacciatura allo stato saturo d'acqua.
Pre-asciugare il materiale drappeggiato in uno stampo aperto con umidità relativa del 95% o pre-asciugare il materiale in un forno a 65 gradi celsius per cinque-30 minuti per rimuovere l'acqua libera. Densificare l'impiallacciatura nello stampo chiuso utilizzando morsetti a vite. Accelera il processo di essiccazione posizionando lo stampo in un forno a 65 gradi celsius.
Dopo la piena asciugatura, srotolato la parte composita e riutilizzare lo stampo per una nuova corsa. Utilizzare uno stampo poroso e aperto o uno stampo non poroso con uno strato poroso sopra lo stampo o sopra il legno diignified, per consentire l'asciugatura. Applicare uno strato tessile per proteggere lo stampo dalla contaminazione.
Quindi, drappeggiare un'impiallacciatura delignificata satura d'acqua sopra il tessuto e coprirla con un secondo strato tessile e una rete di flusso. Posizionare lo stampo sopra una piastra in acciaio inossidabile, applicare nastro di tenuta e tubi sottovuoto e avvolgere lo stampo con un sacchetto sottovuoto. Lo strato poroso consente il flusso d'acqua verso i tubi sottovuoto.
Applicare un vuoto per l'essiccazione e la densificazione simultanea del composito. Per un'asciugatura accelerata, posizionare il set up in un forno a temperatura elevata a 65 gradi celsius. Utilizzare trappole fredde per evitare che l'acqua entri nella pompa per vuoto.
Accendere il vuoto e mantenere la pompa dell'olio in un intervallo di pressione da dieci a meno due millibar. Dopo l'asciugatura, srotolato il composito secco e riutilizzare lo stampo e il vuoto impostati per una nuova parte composita. Scegli l'angolo di orientamento della fibra degli strati come nella produzione composita tradizionale e produci parti composite spesse e multistrato con tecniche di lay-up.
Aumentare l'incollaggio tra strati di legno delignified applicando un adesivo a base d'acqua, ad esempio una soluzione di amido di 16 punti e 5 punti percentuali tra gli strati durante il processo di drappeggio. Dopo la densificazione e l'asciugatura, srotolato la parte composita e la finitura della macchina a mano o con utensili in legno standard. Per riciclare, posizionare i compositi di legno delignified in acqua e lasciare che il materiale si disintegri.
Quindi, ri modellare il materiale della polpa per ottenere un nuovo prodotto. La completa delignificazione ha portato a un materiale di cellulosa fragile e modellabile quando è allo stato umido. La densificazione dello stampo chiuso del legno delignified saturo d'acqua ha causato deviazioni di fibre e crepe nel materiale finale a causa dell'acqua libera nell'impalcatura.
Con legno delignito umido e precondizionato, è stata mantenuta una forma ragionevole e la sua densificazione non ha portato a distorsioni e difetti di allineamento delle fibre. Il processo di stampo aperto è stato utilizzato per produrre un casco posizionando faccette in legno delignified saturo d'acqua in uno stampo di gesso. Il drappeggio di due strati esterni con fiocchi esagonali è stato seguito da drappeggi dei quattro strati interni in uno zero su 90 lay up.
Dopo la densificazione e l'essiccazione della parte sottovuoto, la parte asciutta è stata srotolato e rifinita con una fresa. I possibili problemi durante la lavorazione sottovuoto includono il verificarsi di piccole crepe, causate da restringimento o asciugatura incompleta. Il composito di amido di cellulosa è tutto a base bio che consente la disintegrazione in acqua.
Dopo la disintegrazione, il liquame fibroso è stato utilizzato per la produzione di nuovi prodotti a base di fibre. La degradazione delle fibre di legno delignificate è stata ottenuta mettendole in una piastra di Petri piena di terra e acqua. Diversi gradi di biodegradazione sono stati mostrati dopo un giorno, otto giorni e 26 giorni.
Il fattore più importante per una densificazione del legno delignificata di successo è quello di garantire le condizioni di umidità appropriate del materiale di cellulosa su misura per la tecnica di densificazione applicata. Per forme complesse, produzione su larga scala, si consiglia di utilizzare la nostra nuova tecnica di modellatura sottovuoto, consentendo la densificazione e l'essiccazione simultanee. Il legno delignificato è un materiale versatile.
Oltre alla sua potenziale applicazione come materiale ad alte prestazioni, offre inoltre opzioni di design attraenti e diversificate.
