天然繊維複合材料とは何ですか？基本、アプリケーション、および将来の可能性
概要
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はじめに -
天然繊維ポリマー複合材料
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天然繊維 -
ポリマー：熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂
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基本的な特性 -
NFPCに影響を与えるパラメータ
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NFPCアプリケーション
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採用のための強制機能 -
結論
はじめに
>過去数年間の再生可能資源からの新製品に対する厳しい消費者の意識。グリーンマーケティング、リサイクルに関する新鮮な意見、社会的影響、および認知的価値の変化により、消費者は環境に優しい結果に向かっています。具体的には、複合材料は、従来の製品を改善および適応させ、持続可能かつ責任を持って新製品を導入するために開発および再設計されています。
この記事では、天然繊維、ポリマーの特性と用途を強調した洞察を提供しながら、天然繊維ポリマー複合材料のコンテキストで公開された最新のトレンド
天然繊維-ポリマーコンポジット
天然繊維ポリマー複合材料（NFPC）は、高強度の天然繊維が埋め込まれたポリマーマトリックスで構成される複合材料です。
コンポジットの天然繊維
天然繊維 植物、動物、および地質学的プロセスによって生成されます。それらは、繊維の配向が特性に影響を与える複合材料のコンポーネントとして使用できます。下の表では、いくつかの成功した天然繊維の進化がカバーされており、プロパティ内のEガラス繊維と比較されています。
コンポジットの設計中パーツ、補強の選択は、行われる必要がある最初の重要な決定の1つです。アプリケーションに適切な補強材を選択する場合、生産全体に持続可能性をもたらすため、要件に基づいて除外されるまで、実行可能なオプションとして天然繊維を無視しないでください。ただし、決定を下す前に考慮すべき重要な特性がいくつかあります。以下の表では、天然繊維のいくつかの長所と比較の短所が強調されています。
ポリマー：熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂
別の重要なコンポーネントNFPCの1つは、天然繊維をまとめるポリマーです。通常、構造用途の場合、ポリマーは熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の2つの主要なカテゴリに分類できます。
熱可塑性および熱硬化性ポリマーの分子構造一方、熱硬化性樹脂は、熱のみを使用するか、熱と圧力および光照射を使用して硬化する高度に架橋されたポリマーとして定義できます。この構造により、熱硬化性ポリマーに、目的の最終特性を調整するための高い柔軟性、優れた強度、弾性率などの優れた特性が得られます。
熱可塑性樹脂は広く使用されていますNFPCには複数回再利用できるため使用されますが、熱硬化性ポリマーは化学プロセスを経るか、廃棄するために焼却する必要があります。
基本的な特性
のプロパティ天然繊維複合材料は互いに区別されます。以前の報告によると、繊維の種類、供給源、および水分条件が異なるためです。 NFPCの性能は、機械的組成、ミクロフィブリル角度、構造、欠陥、細胞寸法、物理的特性、化学的特性、および繊維とマトリックスとの相互作用などの要因に依存します。
構造工学アプリケーション用の天然繊維複合材料の特性天然繊維には、ヒドロキシル基と呼ばれる活性基が含まれており、繊維を親水性にします。 NFPC、天然繊維のヒドロキシル基により、親水性天然繊維と疎水性ポリマーマトリックスの間で弱い界面結合が発生します。柔らかい機械的および物理的特性を備えたNFPCを製造できます。
NFPCに影響を与えるパラメーター
さまざまな要素がありますNFPCの特性とパフォーマンスに影響を与えます。天然繊維の親水性と繊維の負荷も複合材料の特性に影響を与えます。通常、NFPCの優れた特性を実現するには、高い繊維負荷が必要です。
NFPC構成要素の熱分解範囲と、複合構成要素の特性に対するその後の影響一般に、繊維含有量の増加により、複合材料の引張特性が向上することに注意してください。複合材料の特性と表面特性に大きな影響を与えるもう1つの重要な要素は、使用されるプロセスパラメータです。複合材料を製造するための最良の属性を得るには、適切なプロセス技術とパラメータを厳密に選択する必要があります。天然繊維の化学組成も、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、ワックスの割合で表される複合材料の特性に大きく影響します。
NFPCアプリケーション
このセクションの内容、天然繊維がすでに使用されているアプリケーション、それらを使用できるアプリケーション、および多くの異なる業界にわたるそれらのアプリケーションの将来が提示され、議論されています。
自動車産業
自動車内業界では、NFPC複合材料は主要な構造部品ではないため、車両のサイドパネルとフロントパネルに適しています。 NFPC複合材料がこれらのコンポーネントの従来のガラス繊維複合材料とアルミニウムに取って代わる場合、車両のコストと重量は部分的に削減される可能性があります。
土木産業
天然繊維-住宅用のセメント複合材料は、サイディングや屋根などの外部用途に限定されてきました。風化攻撃を避けるために、これらの構造物に追加の保護コーティング材が必要です。
採用のための強制関数
このようなさまざまな業界自動車、エネルギー、建設、航空宇宙などは、社会や政府から、より環境に配慮した製品を製造し、化石燃料への依存を減らすという課題に直面しています。この観点から、欧州委員会は「欧州ガイドライン2000/53 / EG」を施行し、2005年に自動車の重量での再利用性を85％に向上させました。この割合は、2015年までに95％に引き上げられました。
このタイプの成文化は、天然繊維複合材料を採用する際の重要な推進要因です。天然繊維は、このシナリオで社会経済的および環境的課題に対処するための産業にとって魅力的なオプションです。
天然繊維複合材料アプリケーション結論
> NFPCの潜在的なアプリケーションソース
>[1]構造工学アプリケーション用の天然繊維複合材料の特性
[2]天然繊維複合材料とその用途：レビュー
Addcompositesについて
コンポジットの追加 Automated Fiber Placement（AFP）システムのプロバイダーです。 AFPシステムは、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、乾式繊維配置、または3Dプリンターと組み合わせて使用するために毎月レンタルできます。
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