Consumers put higher demands on low environmental impact from the products they use, and the materials they consist of. As a result, more research is being made on finding environmentally friendly production techniques and materials. Hydrothermal carbonization (HTC) is a relatively environmentally friendly method that has been used in this study. Cellulose and pine, the latter, one sample with and one without bark, were carbonized at 220 °C and 240 °C for two hours. This generated solid carbon products that could be used in composites with the biopolymer Polylactide (PLA). The composites were thereafter extruded as filaments and used for 3D printing. X-ray powder diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) showed that HTC of all precursors generated an amorphous carbon material, with carbon microspheres and increased aromaticity. Three different composites were produced from PLA and 0.1 wt% of the solid carbon products from all three precursors carbonized at 240 °C. Composites were also made from PLA and 1 wt% non-carbonized pine with bark, and 1 wt% of pine with bark carbonized at 240 °C. Filaments were extruded from neat PLA, as well as the composites of 0.1 wt% carbonized cellulose and 0.1 wt% carbonized pine with bark mentioned above. The filaments were used to 3D print six dog bones per filament according to the ISO standard ISO 527-2 1BA. There was one instance of clogging for each filament from the composite materials, but it was easily solved. No mechanical tests could be performed, although the 3D printed models’ physical properties were visually observed, and no deficiencies were found. Both extrusion and 3D printing were successful. / Konsumenter ställer högre krav på att material och produkter de använder har liten påverkan på miljön. Till följd av detta lägger forskningen mer resurser på att hitta miljövänliga tillverkningsmetoder och material. Hydrotermisk karbonisering (HTC) är en relativt miljövänlig process som har använts i denna studie. Tall (ett prov med och ett utan bark) samt cellulosa karboniserades vid 220 °C och 240 °C i två timmar, för att på detta vis producera en fast kolprodukt som kunde användas i en komposit med biopolymeren Polylaktid (PLA). Kompositen extruderades sedan till filament som användes vid 3D printing. Röntgenpulverdiffraktion (XRD), Svepelektronmikroskopi (SEM) och Fourier-transform infraröd spektroskopi (FTIR) visade på att HTC hade genererat amorfa kolmaterial, med mikrosfärer och ökad aromaticitet från både cellulosa och båda tallproverna. Samtliga produkter från karbonisering vid 240 °C användes för att göra tre olika kompositer med vardera 0,1 vikt% kolmaterial. Kompositer tillverkades även från PLA och 1 vikt% tall med bark, samt 1 vikt% tall med bark karboniserad vid 240 °C. Filament extruderades av ren PLA samt ovan nämnda kompositer med 0.1 vikt% karboniserad cellulosa och 0.1 vikt% karboniserad tall med bark. Dessa användes vid 3D printing för att skriva ut sex hundben per filament, enligt ISO standarden ISO 527-2 1BA. Vid ett tillfälle för vardera av de två kompositerna täpptes mynningen till 3D skrivaren igen av partiklar i filamenten. Detta löstes dock enkelt. Mekaniska tester kunde tyvärr inte utföras på hundbenen, men inga fysiska brister beskådades på dem. Både extrudering och 3D printing var lyckade.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-278843 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Hendeberg, Matilda |
| Publisher | KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.1626 seconds