Исследователи из Хемницкого технического университета в Германии разработали ряд волоконно-пластических соединений (волокнита) на основе биотехнологий, которые могут быть изготовлены в широких масштабах в качестве альтернативы стеклопластику и углепластику.
«Мы заменяем стекловолокно или углеродное волокно натуральными волокнами, такими как лен», – сообщил Ахмед-Амин Оуали, научный сотрудник Института легких конструкций. «Наша пластиковая матрица является биополимером возобновляемых ресурсов. Таким образом, углеродный след в жизненном цикле продукта значительно лучше». Использование непрерывных волокон делает соединение чрезвычайно жёстким и очень жестким по направлению волокон, говорят исследователи.
Основная цель исследователей заключалась в разработке процедуры, с помощью которой промежуточные продукты из полимерных материалов (пластика) и натуральных волокон могут производиться в больших масштабах. В настоящее время широко распространена технология укладки пленки. В этой процедуре отдельные слои (например, полимерная пленка + мультиаксиальная ткань + полимерная пленка) укладываются в тепловой пресс, плавятся под давлением, удаляются и далее перерабатываются в пластины в другой машине. Для непрерывной процедуры исследователю “MERGE”[1] пришлось разработать новый каландр (машину для непрерывного формирования листа полимера – прим. пер.). «Природные волокна имеют особую характеристику в отличие от стекловолокна или углеродного волокна: они легко поглощают жидкости. Поэтому перед обработкой они должны высохнуть», – говорит Оуали. «В институте мы разработали сушильную установку, которая может быть прикреплена к каландру почти без промежутка между ними. Таким образом, высушенное волокно практически не контактирует с влажным окружающим воздухом».
Омега-каландр состоит из нескольких цилиндров, через которые льняное волокно полимерных плёнок теоретически может непрерывно пропускаться, нагреваться и сжиматься совместно. После процесса пропитки и охлаждения термопластичных препрегов промежуточный продукт из волокнистой матрицы готов. Он наматывается на роль и может быть подвергнут дальнейшей обработке различными способами, путем резки по размеру с многочисленными спрессованными слоями с появлением жесткой пластины. «Мы также можем снова сформировать промежуточный продукт и объединить его с литьевыми изделиями», – сказал Оуали.
В настоящее время, процедура производства – прерывающаяся, с остановкой после поточного производства промежуточного продукта препрега. В зависимости от потребности, производство затем продолжается на многочисленных заводах. В то же время, по словам исследователей, что касается крупномасштабного производства, то производственный путь может быть дополнен или объединен соответственно.
«Мы продолжим экспериментировать с различными волокнистыми структурами, такими как трикотажные или мультиаксиальные ткани, или в других формах и с различными комбинациями матриц, например, с пленками или фильерными тканями», – сказал Оуали.
[1] Прим. пер.: ‘MERGE’ – «Моделирование региональной и глобальной системы Земли» – сотрудничество университетов: Лундский университет, Гётеборгский университет, Университет Линнеус, Технический университет Чалмерса, Королевский технологический институт и Шведский институт гидрологии и метеорологии.
