Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

Koon-Yang Lee; Siti Rosminah Shamsuddin; Marta Fortea-Verdejo; Alexander Bismarck

doi:10.3791/51432

JoVE Journal > Bioengineering

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Biyomühendislik

Productie Van Robuuste Natural Fiber Preformen Gebruik makend Bacteriële Cellulose als Binder

Published: May 22, 2014

doi:

10.3791/51432

Koon-Yang Lee^1,2, Siti Rosminah Shamsuddin³, Marta Fortea-Verdejo¹, Alexander Bismarck^1,3

¹Polymer and Composite Engineering (PaCE) Group, Institute of Materials Chemistry and Research,University of Vienna, ²Department of Chemical Engineering,University College London, ³Polymer and Composite Engineering (PaCE) Group, Department of Chemical Engineering,Imperial College London

Özet

We presenteren een nieuwe werkwijze voor het vervaardigen stijve en robuuste korte natuurlijke vezel preforms met behulp van een papierfabricage proces. Bacteriële cellulose fungeert tegelijkertijd als bindmiddel voor de losse vezels en geeft stijfheid aan de vezel preforms. Deze preforms kunnen worden toegediend met een hars om echt groen hiërarchische composieten te produceren.

Abstract

Een nieuwe werkwijze voor het vervaardigen van stijve en robuuste natuurlijke vezel preforms wordt hier gepresenteerd. Deze methode is gebaseerd op een papierfabricage proces, waarbij losse en korte sisal vezels worden gedispergeerd in een water bevattende suspensie bacterieel cellulose. De vezels en nanocellulose suspensie wordt vervolgens gefilterd (met behulp van vacuüm of zwaartekracht) en de natte filterkoek gedrukt om knijp het overtollige water, gevolgd door een droogstap. Dit zal resulteren in de hornification van de bacteriële cellulose netwerk, die de losse natuurlijke vezels samen.

Onze werkwijze is speciaal geschikt voor de vervaardiging van starre en robuuste voorvormen van hydrofiele vezels. De poreuze en hydrofiele aard van dergelijke vezels resulteert in een aanzienlijke wateropname, tekening in de bacteriële cellulose gedispergeerd in de suspensie. De bacteriële cellulose wordt vervolgens gefiltreerd tegen het oppervlak van deze vezels, die een bacterieel cellulose coating. Wanneer de losse vezel-bacteriële celulose suspensie wordt gefiltreerd en gedroogd, het aangrenzende bacterieel cellulose vormt een netwerk en hornified aan de anders losse vezels bij elkaar te houden.

De introductie van bacteriële cellulose naar de voorvorm in een significante toename van de mechanische eigenschappen van de vezel preforms. Dit kan worden toegeschreven aan de hoge stijfheid en sterkte van de bacteriële cellulose netwerk. Met deze voorvorm, kan duurzame hoge prestaties hiërarchische composieten worden vervaardigd met behulp van conventionele samengestelde productiemethoden, zoals harsfilm infusie (RFI) of hars transfervormen (RTM). Hier, de productie van hernieuwbare hiërarchische composieten beschrijven we ook met behulp van dubbele zak vacuüm bijgestaan hars infusie.

Introduction

Gestaag stijgende olieprijzen en de toenemende vraag van het publiek naar een duurzame toekomst hebben aangewakkerd en nieuw leven ingeblazen het onderzoek en de ontwikkeling van groene materialen, met name polymeren en composieten. Helaas, de thermo-mechanische eigenschappen van groene of hernieuwbare polymeren vaak inferieur vergeleken met traditionele op aardolie gebaseerde polymeren ^1. Bijvoorbeeld, in de handel verkrijgbare polylactide (PLA) en polyhydroxybutyraat (PHB) zijn bros en bezitten lage warmtevervormingstemperaturen. Een oplossing van het creëren van duurzame materialen die overeenkomen met of zelfs hoger zijn dan de prestaties van veelgebruikte aardolie gebaseerde technische materialen is te leren van het verleden; Henry Ford gebruikte samengestelde strategie, dat wil zeggen een combinatie bio-based/renewable polymeren met versterking ^2, om de eigenschappen van hernieuwbare polymeren verbeteren. Er wordt vaak beweerd dat natuurlijke vezels dienen als ideale kandidaat als versterking vanwege hun lage kosten, lage dichtheid, renewability en biologische afbreekbaarheid ^3. Natuurlijke vezel composieten hebben gezien een renaissance in de jaren 1990, zoals kan worden gezien door de exponentiële toename van het aantal peer-reviewed wetenschappelijke publicaties (figuur 1) ^4. Echter, de hydrofiele aard van natuurlijke vezels en hydrofobe eigenschappen van de meeste thermoplasten vaak verantwoordelijk gehouden resulteren in slechte vezel-matrix hechting ^5, wat vaak resulteert in slechte mechanische eigenschappen van de verkregen vezelversterkte polymeercomposieten. Om dit probleem op te lossen, vele onderzoekers geprobeerd om de oppervlakken van natuurlijke vezels ^6,7 chemisch modificeren. Deze chemische modificaties omvatten acetylering ^{8, 9} silylering polymeer enten ^10, isocyanaat behandelingen ^11,12, gebruik van maleaat koppelingsmiddelen ^13-17 en benzoylering ^18. Hoewel deze chemische behandelingen natuurlijke vezels meer hydrofobe hebben gemaakt, de daaruit voortvloeiende natuurlijke vezel-versterktd polymeren nog niet te leveren in termen van mechanische prestaties ^19. Thomason ²⁰ hypothese dat dit falen gevolg van de anisotropie en hoge lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt van natuurlijke vezels zijn. Naast deze natuurlijke vezels ook last van nadelen zoals beperkte verwerkingstemperatuur ^21, batch-to-batch variabiliteit ^3, lage treksterkte vergeleken met synthetische vezels, zoals glas, aramide of koolstof vezels en het gebrek aan geschikte productieprocessen om produceren natuurlijke vezels versterkt polymeer composieten. Dus, door natuurlijke vezels als wapening niet voldoende om de bovengenoemde eigenschap-prestaties tussen groene materialen en op aardolie gebaseerde polymeren sluiten zijn.

Nanocellulose is een opkomende groene versterkend middel. Vooral nanocellulose geproduceerd door bacteriën, zoals van de soort Acetobacter ^22, ook bekend als bacteriële cellulose fungeert als een interessant alternatief voor het ontwerpen van groene materiaal ²³ door de mogelijkheid van het benutten van de hoge stijfheid en sterkte van cellulose kristallen ^24. De stijfheid van een cellulose kristal werd geschat op ongeveer 100-160 GPa middels röntgendiffractie, Raman spectroscopie en numerieke simulaties ^25-27. Dit is hoger dan glasvezels ~ 70 GPa, die echter veel dichter. Bacterieel cellulose (BC) is inherent nano-formaat met een diameter van ongeveer 50 nm en enkele micrometer lengte ^28. We meldden een werkwijze voor het bekleden natuurlijke (sisal hennep) vezels met lagen BC kweken Acetobacter xylinius in aanwezigheid van natuurlijke vezels ^5,29,30. Dit leidde tot een verbeterde grensvlak hechting tussen PLLA en BC-gecoate natuurlijke vezels ^29,31. Om het proces van bekleden deze vezels te vereenvoudigen, Lee et al.. ³¹ een methode voor het bekleden natuurlijke (sisal) Fibers zonder het gebruik van bioreactoren. Deze methode is gebaseerd drijfmest dompelen proces, waarbij droge sisal vezels worden ondergedompeld in een BC schorsing. Een uitbreiding van deze methode ³² is om het water suspensie die losse sisal vezels en BC tot sisal vezel preforms geschikt voor typische composieten productie produceren filteren.

Protocol

1. Voorbereiding van Bacteriële Cellulose-sisal vezelsuspensie Bepaal het natte naar drooggewicht van BC door meting van de natte massa van BC, gevolgd door drogen onder vacuüm van natte BC bij 80 ° C gedurende de nacht (O / N). Eenmaal gedroogd, het meten van de droge massa van BC. Meet de hoeveelheid natte BC vlies gelijk aan 18 g droog BC van de vooraf bepaalde nat-op-droog massa van BC. Snijd de natte BC vliezen in kleine stukjes ~ 1-2 cm met een scherpe schaar. Na het snijden, genieten van de BC vliezen in 1 liter water toe te staan voor de hydratatie van de snede vliezen. Voed de cut BC vlies in een blender en voeg een passende hoeveelheid water in de blender zodat het mengproces soepel zal gaan. Blend deze BC vliezen gedurende 2 minuten. Giet de gemengde BC in een 15 liter container en voeg water toe tot het totale watervolume is 14 L, die samen een BC concentratie in water van 0,1 (g / ml)% (percentage massa van bacteriële cellulose per unhet volume van het water). De BC vliezen zou moeten worden gevoed in de blender in batches voor het mengen. Snijd 72 gram losse sisal vezels (of een andere bron van korte natuurlijke vezels) in 1-2 cm lange vezels en voeg ze toe aan de BC schorsing. Roer de suspensie tot een homogene dispersie van sisal vezels zorgen in de BC schorsing. Week de sisal vezels in deze schorsing O / N. 2. Productie van Sisal vezelvoorvorm Open blad schimmel en sluit de aftapkraan. Vul het systeem met DI-water totdat het waterniveau de steun draad bereikt. Plaats een 100 mesh vormen van metaal draad op de achterzijde van draad, gecentreerd in het vel matrijs. Sluit en vergrendelt u het blad mal. Voeg extra zoet water totdat de vormzeef wordt ondergedompeld in water. Giet de bereide sisal fiber-BC schorsing in het blad mal. Voorzichtig roeren van de suspensie zodat de sisal vezels homogeen distributed de hele mal. Open de aftapkraan om het water, wat zal resulteren in de vorming van een natte filterkoek van sisalvezels en BC van de vormende draad. Onmiddellijk nadat het water afvoeren, het vel om schimmel en verwijder de vormzeef. Plaats de vormende draad op een stuk vloeipapier. Aanvullende blotting papieren geplaatst op de bovenkant van de filterkoek, gevolgd door een metaalplaat. Flip de filterkoek rond. Met de vormende draad kampen heeft boven, verwijder de vormende draad en plaats extra vloeipapier direct boven op de filterkoek, gevolgd door een metaalplaat. Plaats een gewicht van 10 kg op de top van de metalen plaat uit te drukken het water. Wanneer het vloeipapier volledig is doorweekt, vervang de blotting papers met verse blotting papers en druk op de filterkoek opnieuw met een gewicht van 10 kg. Vervang de blotting papers 1 laatste keer en het uitvoeren van een laatste persen van 1 ton in een hete pers om de vezelvoorvorm consolideren. Verwarm de hete pers tot 120 ° C om de verdamping van restwater steun. Dit moet ongeveer 4 uur duren. Verlaag de temperatuur van de hete pers op kamertemperatuur (RT) en laat de voorvorm naar beneden vóór verwijdering van de hete pers koelen. 3. Scanning Electron Microscopy (SEM) van de BC-sisal vezelvoorvorm Knip een 2 × 2 cm 2 BC-sisal vezelvoorvorm. Plak deze bezuiniging preforms op SEM stub met behulp van koolstof tabbladen. Coat het monster in een Cr sputter coater werkend bij 75 mA gedurende 1 minuut. Het imago van de BC-sisal vezelvoorvorm met veldemissiebron SEM in in-lens-modus met een stralingsenergie van 5 kV. Opmerking: Probeer niet om het imago van de sisal-vezelvoorvorm zonder lijmen de voorvorm op de SEM stub behulp van geleidende lijm. De losse vezels wordt weggezogen tijdens de evacuatie van de SEM kamer en beschadigen het elektronenkanon. 4. Composite Manufacturing met Vacuum Assisted Resin Infusion (VARI) Plaats de voorvorm bovenop de tooling kant, die bestaat uit een niet-poreus PTFE gecoat glas afgifte weefsel. Bedek de voorvorm een poreuze PTFE-gecoat glas afgifte stof, ook bekend als een schil ply, gevolgd door een poreus medium stroming. Zowel de schil ply en doorstroommedium moet groter dat de voorvorm (zie figuur 2 voor een schematische werkwijze) zijn. Plaats de omega buizen bij de beoogde hars-en uitlaat van de VARI opgezet. Zorg ervoor dat de omega-buizen op de top van de poreuze stroming medium om de hars te verdelen in de VARI opgezet tijdens de infusie worden geplaatst. De lengte van omega buizen moeten zo breed als de stroom medium zijn. Plaats drukgevoelige tapes rond de omtrek van de set-up. Zorg ervoor dat het papier van de drukgevoelige tapes nog steeds links op de tapes op dit punt. Plaats de hars voeding en uitlaten in de openingen van deomega buizen en bedek de set-up met een fluoroethyleen polymeer gebaseerde zakken film en sluit deze met behulp van drukgevoelige tapes. Dicht de hars vulopening. Plaats het andere uiteinde van de hars uitlaatbuis bovenop het droogapparaat doek. Plaats een metaalplaat boven de binnenzak waar de vezel voorvorm, gevolgd door een stuk stof adem. De metaalplaat moet de omvang van de voorvorm zijn. Bepaal de positie waar het doorgaande zak vacuümklep zijn en plaats het onderste deel van de klep bovenop het droogapparaat doek. Plaats het vacuüm kit tape rond de interne zak en zet een vacuüm zakken film bovenop en verzegelen. De overmaat vacuüm verpakken film zal plooien te vormen. Plaats de silicone band in de plooi om de afdichting te voltooien. Snijd een kleine 'x' op het vacuüm zakken film waar het onderste stuk van de klep en schroef in het bovenste stuk van de te voltooien door middel van stofzuiger met klep. Het is Important om kreuken van het vacuüm zakken film onder het bovenste stuk te vermijden, omdat dit een lekpad kunnen veroorzaken. Sluit de snelkoppeling fitting en trek een vacuüm. Tijdens dit proces kan het vacuüm verpakken film worden verplaatst en plaats waar teveel nodig is. Controleer op vacuümlekken. Meng het hars door mengen van de epoxy verharder in een gewichtsverhouding van 100-19. Degas de hars onder verminderde druk om alle luchtbellen tijdens het mengen van de epoxy hars en harder te verwijderen. Zodra de VARI opgezet is vastbesloten om lekvrij zijn, voeden de hars via de slang aangesloten op de omega buis. Zorg ervoor dat de hars langzaam zodanig dat het tijd impregneren in de vezel voorvorm toegevoerd. Laat het hars uit te stromen uit de hars afvoerbuis en dringen in de adempauze doek tot er geen luchtbellen worden waargenomen die uit de afvoerbuis. Sluit de uitlaatbuis en laat de hars uitharden gedurende 24 uur bij kamertemperatuur, gevolgd door een post-curing stap bij 50 ° C gedurende 16 uur. Opmerking: (1) De hardingscyclus is afhankelijk hars. (2) Het is zeer belangrijk dat de maximale onderdruk wordt gerealiseerd binnen de VARI opgezet en er is geen vacuum lek binnen de set-up. Een slechte VARI opgezet (niet het bereiken van maximale vacuüm of een lek) zal resulteren in de poriën binnen de vervaardigde composieten en een aanzienlijk verlaagde vezelvolume fractie binnen de composieten. (3) De epoxy-to-verharder verhouding hars afhankelijk. Controleer de product-datasheet van de hars voor de epoxy-to-verharder verhouding voor het mengen.

Representative Results

Zonder een BC bindmiddel, zijn de korte, losse sisal vezels bijeengehouden alleen door wrijving en verwikkelingen tussen de vezels. Hierdoor Deze voorvorm los en was niet in staat om veel gewicht te dragen. Figuur 3 toont de sisal vezel voorvorm zonder BC als bindmiddel, met een toegepast 3-punts buiging modus belasting. De voorvorm kan worden gezien tamelijk los zijn en bij belasting door het toevoegen van water in de polypropyleenkom wordt toegepast, de voorvorm begint ernstig buigen. De toegepaste belasting komt overeen met 40 g water. Echter, wanneer 20 gew.% BC werd gebruikt als bindmiddel voor deze kort en wijd sisal vezels, wordt een stijve vezel voorvorm vervaardigd. Deze voorvorm kan de belasting van een volledige polypropyleenkom (~ 170 g) zonder significante vervorming (figuur 3). Scanning electronen microfoto van een typisch BC-sisal vezel voorvorm zijn weergegeven in figuur 4. BC blijkt te zijn over het oppervlak vande sisal vezels. Dit is het gevolg van de hydrofiele aard van sisal vezels (of andere natuurlijke vezels). De hydrofiele aard van sisal vezels absorbeert water tekening in de BC die wordt verspreid in het medium. Omdat BC is groter dan de poriën van natuurlijke vezels, waren zij niet kunnen doordringen in de vezels. In plaats daarvan werden ze afgefiltreerd tegen het oppervlak van sisalvezels en vormen een laag van BC bekleding wanneer de vezels werden gedroogd. De mechanische eigenschappen van deze vezels preforms onder spanning wordt in Tabel 1. Door de poreuze aard van de vezel preforms poriëngrootte ~ 70%, is de treksterkte (belasting per oppervlakte-eenheid) van de voorvorm niet goed gedefinieerd. Daarom tabelleer we de trekkracht (belasting die nodig is om het model per breedte-eenheid, dat is 15 mm in ons experiment, van het materiaal niet) en de trek-index (trekkracht per eenheid gramsgewicht) van onze specimen. Een trekkracht en trek-index van 12,1 kN · m -1 en 15 N · m · g-1 werd gemeten, respectievelijk bij 20 gew.% BC werd gebruikt als bindmiddel. Echter, de mechanische eigenschappen van keurige sisal vezel preforms waren niet meetbaar als het vezelvoorvorm zit los. Figuur Legends: Figuur 1. Aantal publicaties op het gebied van natuurlijke vezels en composieten. De gegevens werden verzameld uit het Web of Knowledge met behulp van een trefwoord zoeken 'natuurlijke fib *' en 'composite *', respectievelijk. Verkregen uit Bismarck et al.. 4 met vriendelijke toestemming van American Scientific Publishing Ltd files/ftp_upload/51432/51432fig2.jpg "/> Figuur 2. Schematische voorstelling van dubbele zak vacuüm bijgestaan hars infusie. Figuur 3. Foto ter illustratie van het verschil in buigstijfheid van sisal vezel preforms zonder (bovenste twee foto's) en met (onderste twee foto's) voor Christus als bindmiddel. .. Figuur 4 Rasterelektronenmicrografieën van een typische natuurlijke vezel preforms gebruiken voor Christus als bindmiddel bij diverse vergrotingen Top: 100X, midden: 1000 X-en onderkant: 25000 X, respectievelijk. (A) en (b) duiden de sisal vezels en BC nanovezels, respectievelijk. Materieel Trekkracht (kN · m -1) Treksterkte index (N · m · g-1) Nette sisal preforms Niet meetbaar Niet meetbaar BC-sisal voorvorm 12.1 ± 2.4 15 ± 3 Tabel 1. Trekeigenschappen van de sisal vezel preforms, met en zonder BC als bindmiddel.

Discussion

We hebben laten zien in dit experiment dat losse sisal vezels met BC kan worden gebonden. Echter, de keuze van de vezels niet beperkt tot alleen sisal vezels. Andere soorten vezels, zoals vlas en hennep, kunnen ook worden gebruikt. Daarnaast hebben we ook aangetoond dat houtmeel, gerecycleerd papier en pulp kunnen oplossen in stijve en robuuste voorvormen gebonden met een bindmiddel BC (resultaten nog niet gepubliceerd). Het criterium is dat de gebruikte vezels hydrofiele moet zijn en water absorberen. Zoals vermeld zal de hydrofiele aard van de vezels water absorberen tekening in de BC die wordt gedispergeerd in het medium. De BC wordt gefiltreerd tegen het oppervlak van deze hydrofiele vezels en vormt een laag BC bekleding wanneer de vezels werden gedroogd. Terwijl bacterieel cellulose in natuurlijke vezels kunnen worden afgezet door kweken Acetobacter xylinus in aanwezigheid van natuurlijke vezels ^{5, 29, 30,} dit proces is arbeidsintensief en rekaternen dure bioreactoren met strakke controle van de pH en gehalte aan opgeloste zuurstof. De verbeterde werkwijze, anderzijds, is gebaseerd op een papierfabricage methode (bijvoorbeeld: dispergeren van natuurlijke vezels in een BC suspensie) en er is geen noodzaak voor bioreactoren ^31.

Met betrekking tot de toepassing van natuurlijke vezels in composieten, willekeurig georiënteerde non-woven (kort en willekeurig georiënteerde) zijn natuurlijke vezel preforms door naaldponsen (voornamelijk stitching) polymeervezels (gewoonlijk polyester) door losse vezels ³³ verdicht. Om een composiet te maken, worden de preforms vervolgens in een mal gegoten en met een hars. Polymeren vezels kunnen ook worden vermengd met natuurlijke vezels ³⁴ (typisch vlas, hennep of jute) of gedispergeerd in een natuurlijke vezel ophanging en vacuüm gefiltreerd ³⁵ hoog polymeer volumefractie (50 vol.%). Dit polymeer vezel-natuurlijke vezelmat (voorvorm) wordt dan vervolgens verhit om het polymeer te smelten produce een composietstructuur. Deze werkwijzen produceren composieten intrinsiek schaalbaar maar beperkt door de keuze van polymeervezels (het polymeer moet smelten bij temperaturen hoger dan de afbraak van de vezels) die kunnen worden gebruikt voor preforms en derhalve het type matrices beschikbaar om composieten te maken. Met behulp van onze methode, heeft BC niet alleen fungeren als een bindmiddel, het fungeert ook als een nano-wapening ^32. Zoals hierboven vermeld, de Young's modulus van een individuele BC nanovezel werd geschat op 114 GPa. Terwijl de enkele vezel treksterkte van BC niet bekend is, is de treksterkte van single-TEMPO geoxideerd hout en manteldiertje vezels recentelijk gemeten met ultrasone cavitatie veroorzaakt ^36. Een treksterkte van tussen de 0,8-1,5 GPa werd gemeten voor deze alleenstaande nanovezels. Deze mechanische eigenschappen, samen met de binding potentieel van BC, BC maakte een uitstekende kandidaat echt groene en willekeurig georiënteerde korte natuur producerenal vezelversterkte, bacterieel cellulose versterkte composieten met duurzame mechanische prestaties die conventionele vezelversterkte polymeren overschrijdt.

In termen van composieten, ons productieproces voorkeur is de besproken dubbele zak vacuüm bijgestaan hars infusie (DBVI) ontwikkeld door Waldrop et al.. ³⁷ In tegenstelling tot de meer conventionele enkele tas vacuüm bijgestaan hars infusie (ook bekend als de Seemann proces ^38), DBVI gebruikt twee onafhankelijke vacuümzakken tijdens de infusie proces (zie figuur 2). Terwijl de Seemann werkwijze zal werken voor vervaardiging composieten, kan dit proces lijden vacuümzak ontspanning achter de stroom voor de hars. Wanneer dit gebeurt, zal het gebied waar ontspanning optreedt zacht en sponsachtig voelen. De vacuümzak ontspanning resulteert in de vacuümzak stappen van het stromingsmedium door de preferentiële stroming van vloeibare hars in de weg van de minste weerstand. Thij zal de vervaardigde composieten op niet-uniforme vezels volumedelen (de ontspannen omgeving een lagere vezel volumefractie dan de niet-ontspannen omgeving van de vacuümzak hebben) hebben. DBVI heeft geen last van dit nadeel, omdat de binnenste vacuümzak ontspant nooit achter het vloeifront van de vloeibare hars. Hierdoor zal het resulterende samengestelde panelen bovengemiddeld vezel volumefractie en uniformere dikte. Bovendien is het gebruik van de buitenste vacuümzak biedt redundantie aan het systeem en verbetert de integriteit van het vacuüm vloeistof infusieproces.

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs willen graag aan de Universiteit van Wenen bedanken voor de steun Kyl en het VK Engineering en Exacte Wetenschappen Research Council (EPSRC) voor een vervolg op het Fonds voor de financiering van SRS en het werk (EP/J013390/1).

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
Bacterial cellulose	fzmb	9004-34-6	The CAS number is based on the CAS number for cellulose
Sisal fibres	Wigglesworth & Co. Ltd, UK	–	The type of fibres can be substituted with any type of natural fibres
Prime 20 ULV	SP Gurit	–	The type of resin can be substituted with any type of liquid resin designed for vacuum assisted resin infusion

Formax standard sheet mould	Adirondack Machine Corporation	–	This piece of equipment could be replaced with a Büchner funnel.
Vacuum pump	Edwards, UK	XDS 5
Hot plate	Wenesco Inc, USA	HP 1836-AH
Porous PTFE coated glass release fabric	Tygavac Advaced Materials Ltd, UK	TFG075P
Omega tubes	Tygavac Advaced Materials Ltd, UK	Omegaflow 313
Breather cloth	EasyComposites Ltd, UK	–
Pressure sensitive tapes	Aerovac, UK	SM5127
Vacuum bagging film (FEP)	Tygavac Advaced Materials Ltd, UK	RF260
Vacuum bagging film (Nylon)	Aerovac, UK	Capran 519

Referanslar

Blaker, J. J., Lee, K. Y., Bismarck, A. Hierarchical composites made entirely from renewable resources. J. Biobased Mater. Bioenergy. 5, 1-16 (2011).
Shurteff, W., Aoyagi, A. Henry Ford and his researchers – History of their work with soybeans, soyfoods and chemurgy (1928-2011): Extensively annotated bibliography and sourcebook. Soyinfo. (1928-2011), (2011).
Bismarck, A., Mishra, S., Lampke, T., Mohanty, A. K., Misra, M., Drzal, L. T. Ch. 2, Plant Fibers as Reinforcement for Green Composites. Natural Fibers, Biopolymers and Biocomposites. , 37-108 (2005).
Bismarck, A., et al. Recent Progress in Natural Fibre Composites: Selected Papers from the 3rd International Conference on Innovative Natural Fibre Composites for Industrial Applications, Ecocomp 2011 and BEPS 2011. J. Biobased Mater. Bioenergy. 6, 343-345 (2012).
Pommet, M., et al. Surface modification of natural fibers using bacteria: Depositing bacterial cellulose onto natural fibers to create hierarchical fiber reinforced nanocomposites. Biomacromolecules. 9, 1643-1651 (2008).
Lee, K. -. Y., Delille, A., Bismarck, A., Kalia, S., Kaith, B. S., Kaur, I. Ch. 6, Greener Surface Treatments of Natural Fibres for the Production of Renewable Composite Materials. Cellulose Fibers: Bio- and Nano-Polymer Composites. , 155-178 (2011).
Kalia, S., Kaith, B. S., Kaur, I. Pretreatments of Natural Fibers and their Application as Reinforcing Material in Polymer Composites-A Review. Polym. Eng. Sci. 49, 1253-1272 (2009).
Bledzki, A. K., Gassan, J. Composites reinforced with cellulose based fibres. Prog. Polym. Sci. 24, 221-274 (1999).
Gousse, C., Chanzy, H., Cerrada, M. L., Fleury, E. Surface silylation of cellulose microfibrils: preparation and rheological properties. Polymer. 45, 1569-1575 (2004).
Siro, I., Plackett, D. Microfibrillated cellulose and new nanocomposite materials: a review. Cellulose. 17, 459-494 (2010).
Joseph, K., Thomas, S., Pavithran, C. Effect of chemical treatment on the tensile properties of short sisal fibre-reinforced polyethylene composites. Polymer. 37, 5139-5149 (1996).
Siqueira, G., Bras, J., Dufresne, A. New Process of Chemical Grafting of Cellulose Nanoparticles with a Long Chain Isocyanate. Langmuir. 26, 402-411 (2010).
Arbelaiz, A., et al. Mechanical properties of short flax fibre bundle/polypropylene composites: Influence of matrix/fibre modification, fibre content, water uptake and recycling. Composites Science and Technology. 65, 1582-1592 (2005).
Gassan, J., Bledzki, A. K. The influence of fiber-surface treatment on the mechanical properties of jute-polypropylene composites. Compos. Pt. A-Appl. Sci. Manuf. 28, 1001-1005 (1997).
Gauthier, R., Joly, C., Coupas, A. C., Gauthier, H., Escoubes, M. Interfaces in polyolefin/cellulosic fiber composites: Chemical coupling, morphology, correlation with adhesion and aging in moisture. Polym. Compos. 19, 287-300 (1998).
George, J., Sreekala, M. S., Thomas, S. A review on interface modification and characterization of natural fiber reinforced plastic composites. Polym. Eng. Sci. 41, 1471-1485 (2001).
Hornsby, P. R., Hinrichsen, E., Tarverdi, K. Preparation and properties of polypropylene composites reinforced with wheat and flax straw fibres. 2. Analysis of composite microstructure and mechanical properties. Journal of Materials Science. 32, 1009-1015 (1997).
Joseph, P. V., Joseph, K., Thomas, S. Short sisal fiber reinforced polypropylene composites: the role of interface modification on ultimate properties. Compos. Interfaces. 9, 171-205 (2002).
Thomason, J. L. Why are natural fibres failing to deliver on composite performance. Conference Proceedings of the 17th International Conference of Composite Materials. , (2009).
Thomason, J. L. Dependence of Interfacial Strength on the Anisotropic Fiber Properties of Jute Reinforced Composites. Polym. Compos. 31, 1525-1534 (2010).
Wielage, B., Lampke, T., Marx, G., Nestler, K., Starke, D. Thermogravimetric and differential scanning calorimetric analysis of natural fibres and polypropylene. Thermochim. Acta. 337, 169-177 (1999).
Brown, A. J. The chemical action of pure cultivations of bacterium aceti. Journal of the Chemical Society, Transations. 49, 172-187 (1886).
Lee, K. -. Y., Buldum, G., Mantalaris, A., Bismarck, A. More Than Meets the Eye in Bacterial Cellulose Biosynthesis, Bioprocessing, and Applications in Advanced Fiber Composites. Macromol. Biosci. 14, 10-32 (2014).
Eichhorn, S. J., et al. Review: current international research into cellulose nanofibres and nanocomposites. Journal of Materials Science. 45, 1-33 (2010).
Eichhorn, S. J., Davies, G. R. Modelling the crystalline deformation of native and regenerated cellulose. Cellulose. 13, 291-307 (2006).
Matsuo, M., Sawatari, C., Iwai, Y., Ozaki, F. Effect of Orientation Distribution and Crystallinity on the Measurement by X-Ray-Diffraction of the Crystal-Lattice Moduli of Cellulose-I and Cellulose-II. Macromolecules. 23, 3266-3275 (1990).
Hsieh, Y. C., Yano, H., Nogi, M., Eichhorn, S. J. An estimation of the Young’s modulus of bacterial cellulose filaments. Cellulose. 15, 507-513 (2008).
Lee, K. -. Y., et al. Surface only modification of bacterial cellulose nanofibres with organic acids. Cellulose. 18, 595-605 (2011).
Juntaro, J., et al. Creating hierarchical structures in renewable composites by attaching bacterial cellulose onto sisal fibers. Adv. Mater. 20, 3122-3126 (2008).
Juntaro, J., Pommet, M., Mantalaris, A., Shaffer, M., Bismarck, A. Nanocellulose enhanced interfaces in truly green unidirectional fibre reinforced composites. Compos. Interfaces. 14, 753-762 (2007).
Lee, K. -. Y., Bharadia, P., Blaker, J. J., Bismarck, A. Short sisal fibre reinforced bacterial cellulose polylactide nanocomposites using hairy sisal fibres as reinforcement. Composites Part A-Applied Sciencce and Manufacturing. 43, 2065-2074 (2012).
Lee, K. -. Y., Ho, K. K. C., Schlufter, K., Bismarck, A. Hierarchical composites reinforced with robust short sisal fibre preforms utilising bacterial cellulose as binder. Composites Science and Technology. 72, 1479-1486 (2012).
Cincik, E., Koc, E. An analysis on air permeability of polyester/viscose blended needle-punched nonwovens. Textile Research Journal. 82, 430-442 (2012).
Zhang, L., Miao, M. Commingled natural fibre/polypropylene wrap spun yarns for structured thermoplastic composites. Composites Science and Technology. 70, 130-135 (2010).
Garkhail, S. K., Heijenrath, R. W. H., Peijs, T. Mechanical properties of natural-fibre-mat-reinforced thermoplastics based on flax fibres and polypropylene. Applied Composite Materials. 7, 351-372 (2000).
Saito, T., Kuramae, R., Wohlert, J., Berglund, L. A., Isogai, A. An Ultrastrong Nanofibrillar Biomaterial: The Strength of Single Cellulose Nanofibrils Revealed via Sonication-Induced Fragmentation. Biomacromolecules. 14, 248-253 (2013).
Waldrop, J. C., et al. Impregnating a fibrous reinforcing substrate with a resin, by using a vacuum and differential pressure in a dual chambered system. US patent. , (2001).
Seemann, W. H. Vacuum assisted moulding of fibre reinforced plastic structures|in which even distribution of resin is ensured by removable medium having upwardly facing openings and connecting lateral passages. US patent. , (1989).

Etiketler

Natural Fiber Preforms Bacterial Cellulose Binder Papermaking Process Sisal Fibers Hydrophilic Fibers Water Suspension Vacuum Filtration Hornification Mechanical Properties Renewable Hierarchical Composites Resin Film Infusion Resin Transfer Molding

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Bu Makaleden Alıntı Yapın

Lee, K., Shamsuddin, S. R., Fortea-Verdejo, M., Bismarck, A. Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder. J. Vis. Exp. (87), e51432, doi:10.3791/51432 (2014).