Production of 100% Cellulose Nanofibril Objects Using the Molded Cellulose Process: A Feasibility Study
Production d'objets 100% cellulose en nanofibrilles à l'aide du procédé de cellulose moulée: étude de faisabilité
Résumé
High barrier and mechanically resistant three-dimensional (3D) cellulosic objects were produced using cellulose nanofibrils (CNF) and the molded cellulose process. The main objective is to improve properties of objects made by molding conventional papermaking fibers such as egg box. This well-known process, currently used for the production of low-end cellulose packaging, was simulated using 3Dprinted polycarbonate porous molds, dewatering, and heat compression stages. CNF produced by twin screw extrusion, which possess good barrier properties and transparency, were used as the base material, and different methods were used to form the cellulosic mats. Different drying techniques were tested in order to produce a transparent object and minimize the shrinkage of CNF upon drying, that is, oven-drying, thermopressing, microwave-drying, freeze-drying, or a combination. CNF cellulosic mats were easily formed, but due to the important shrinkage of CNF, none of the mat formation or drying techniques yielded transparent and dimensionally stable 3D objects.
Des objets cellulosiques tridimensionnels (3D) avec hautes propriétés barrière et mécaniquement résistants ont été produits à l'aide de nanofibrilles de cellulose (CNF) et du procédé de moulage de la cellulose. L'objectif principal est d'améliorer les propriétés des objets fabriqués par moulage de fibres papetières classiques telles que la boîte à œufs. Ce procédé bien connu, actuellement utilisé pour la production d'emballages cellulosiques bas de gamme, a été simulé à l'aide de moules poreux en polycarbonate imprimés en 3D, d'étapes de déshydratation et de compression thermique. Le CNF produit par extrusion à double vis, qui possède de bonnes propriétés de barrière et de transparence, a été utilisé comme matériau de base, et différentes méthodes ont été utilisées pour former les matelas cellulosiques. Différentes techniques de séchage ont été testées afin de produire un objet transparent et de minimiser le rétrécissement du CNF lors du séchage, c'est-à-dire le séchage au four, le thermopressage, le séchage par micro-ondes, la lyophilisation ou une combinaison. Les matelas cellulosiques CNF se formaient facilement, mais en raison du rétrécissement important du CNF, aucune des techniques de formation ou de séchage du tapis n'a donné des objets 3D transparents et dimensionnellement stables.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)