Neste vídeo, mostramos a fabricação de madeira densificada e delignificada que representa um novo material leve, de alto desempenho e bio-baseado. A densificação de moldes apresentada e fechada e o processamento particular de vácuo combinam modelagem, adensamento e secagem em uma abordagem simples e escalável. Densificado, o material de celulose pode ser uma alternativa atraente para outros compósitos de fibra de planta ou fibra de vidro, e pode potencialmente encontrar aplicação na indústria automotiva.
Para começar, monte um suporte de amostra de aço inoxidável em um prato cristalizador e coloque uma barra magnética, mexa abaixo do suporte da amostra. Empilhe um ponto de cinco milímetros de espessura, folheos de abeto de corte radial em cima do suporte, e separe-os por malhas metálicas ou listras de malha metálica. Prepare uma mistura de um a um volume de 30% de peso por cento de peróxido de hidrogênio e ácido acético glacial, e despeje a mistura no prato cristalizador até que as facetas estejam totalmente cobertas.
Mergulhe as amostras na solução à temperatura ambiente durante a noite enquanto mexe a 150 rpm. Pela manhã, aqueça a solução a 80 graus celsius na placa de agitação, e execute a reação por seis horas para a delignificação completa. Ajuste o tempo de designificação dependendo da espessura da amostra.
Após a delignificação, despeje a solução de delignificação em um béquer vazio e deixe esfriar antes de ser descarte. Enxágue suavemente as faces delignizadas várias vezes com água deionizada. Em seguida, encha o prato cristalizado com água deionizada para continuar lavando as facetas sem mexer.
Substitua a água duas vezes por dia até que a água de lavagem atinja um pH acima de cinco. Processe as faces molhadas e delignizadas dentro de duas a três semanas, ou, alternativamente, seque as folhas entre as malhas metálicas para armazenamento. Use moldes feitos de um material poroso e aberto.
Por exemplo, moldes cerâmicos ou moldes de polímeros impressos em 3D para permitir a remoção da água e secagem suficiente. Para a curvatura radiões na faixa de centímetros, ou estruturas de plano, use amostras que são condicionadas a 95% de umidade relativa, a 20 graus celsius. Para raios de curvatura menores, coloque o revestimento no estado saturado de água.
Pré-seque o material drapeado em um molde aberto a 95% de umidade relativa, ou pré-seque o material em um forno a 65 graus celsius por cinco a 30 minutos para remover a água livre. Densify o revestimento no molde fechado usando grampos de parafuso. Acelere o processo de secagem colocando o molde em um forno a 65 graus celsius.
Após a secagem total, desfoque a parte composta e reutilize o molde para uma nova corrida. Use um molde poroso, aberto ou um molde não poroso com uma camada porosa em cima do molde ou em cima da madeira delignizada, para permitir a secagem. Aplique uma camada têxtil para proteger o molde da contaminação.
Em seguida, coloque um revestimento delignificado saturado de água em cima do têxtil, e cubra-o com uma segunda camada têxtil e uma malha de fluxo. Coloque o molde em cima de uma placa de aço inoxidável, aplique fita de vedação e tubos de vácuo e enrole o molde com um saco de vácuo. A camada porosa permite o fluxo de água para a tubulação de vácuo.
Aplique um vácuo para secagem e adensamento simultâneo do composto. Para a secagem acelerada, coloque a configuração em um forno a uma temperatura elevada a 65 graus celsius. Use armadilhas frias para evitar que a água entre na bomba de vácuo.
Ligue o vácuo e mantenha a bomba de óleo em uma faixa de pressão de dez a dois milibares. Após a secagem, desfoque o composto seco e reutilize o molde e o vácuo configurado para uma nova parte composta. Escolha o ângulo de orientação de fibras das camadas como na fabricação composta tradicional e produza peças compostas grossas e de várias camadas por técnicas de lay up.
Aumente a ligação entre camadas de madeira delignizadas aplicando um adesivo à base de água, por exemplo, 16 pontos 5 por cento de solução de amido entre as camadas durante o processo de draping. Após adensamento e secagem, desfoque a peça composta e o acabamento da máquina manualmente ou com ferramentas de madeira padrão. Para reciclar, coloque os compósitos de madeira delignificado na água e deixe o material se desintegrar.
Em seguida, reforme o material da polpa para obter um novo produto. A completa delignificação resultou em um material frágil e modelado de celulose quando em estado úmido. A adensificação de moldes fechados de madeira delignizada saturada de água causou desvios de fibras e rachaduras no material final devido à água livre no andaime.
Com madeira desinignificada úmida e pré-condicionada, a forma razoável foi mantida, e sua adensamento não levou a distorções e defeitos de alinhamento de fibras. O processo de molde aberto foi usado para fabricar um capacete colocando folheadores de madeira delignified saturados de água em um molde de gesso. O draping de duas camadas externas com flocos hexágonos foi seguido por draping as quatro camadas internas em um zero acima de 90 lay up.
Após adensamento e secagem da peça por vácuo, a parte seca foi desfo moldada e finalizada com um cortador. Possíveis problemas durante o processamento do vácuo incluem a ocorrência de pequenas rachaduras, que são causadas por encolhimento ou secagem incompleta. O composto de amido de celulose é todo bio-baseado que permite a desintegração na água.
Após a desintegração, o chorume fibroso foi utilizado para a produção de novos produtos à base de fibras. A degradação das fibras de madeira delignizadas foi alcançada colocando-as em uma placa de Petri cheia de solo e água. Diferentes graus de biodegradação foram mostrados após um dia, oito dias e 26 dias.
O fator mais importante para o sucesso da densificação da madeira delignizada é garantir a condição de umidade adequada do material de celulose que é adaptado para a técnica de adensamento aplicada. Para formas complexas, produção em larga escala, recomendamos usar nossa técnica recém-desenvolvida de modelagem a vácuo, permitindo adensificação e secagem simultâneas. Madeira delignificada é um material versátil.
Além de sua potencial aplicação como material de alto desempenho, ele ainda fornece opções de design atraentes e diversas.
