بالموجات فوق الصوتية معالجة الألياف القنب
- الموجات فوق الصوتية retting من المواد الليفية مثل القنب وألياف الكتان يسمح لتعديل الألياف سريعة وفعالة.
- يتم الرجفان بالموجات المعالجة ألياف اللحاء وتظهر سطح محدد أعلى بكثير، وزيادة قوة الشد والمرونة.
- بالموجات فوق الصوتية معالجة الألياف هو سريع وسهل الاستخدام لتكنولوجيا المعالجة للإنتاج الصناعي.
بالموجات فوق الصوتية Retting
retting بالموجات فوق الصوتية هو بديل سريع وفعال والأخضر التقليدية الرطب أو الندى retting. التجويف الصوتي، التي تولدها الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة، وانخفاض التردد، ويكسر الهياكل الخلوية للمواد الحيوية مثل غير الخشب، والألياف النباتية التي تشمل الألياف الباسط مثل الكتان والقنب والقراص وقش القمح وقش الأرز والجوت، وكذلك الألياف المشتقة من أوراق الشجر (مثل الزبال، والقنب المنيلا، والأباخا) والألياف المشتقة من الفاكهة مثل جوز الهند من قذائف جوز الهند.
يحول فك التشابك بالموجات فوق الصوتية الألياف الدقيقة (حوالي 3-5 ميكرومتر) إلى ألياف نانوية (≥100nm). وعلاوة على ذلك، المعالجة بالموجات فوق الصوتية المستحثة تدهور إكسيلوغلوكان نقية وزيلان في الحل، مما يدل على القدرة على الموجات فوق الصوتية لتدهور هيميسلولوز.
على الرغم من أن يتم استخدام retting بالموجات فوق الصوتية أساسا في محلول مائي، فمن الممكن – اعتمادا على المواد الخام والنتيجة المستهدفة – الجمع بين عملية الموجات فوق الصوتية مع علاج القلويات. حلول الناوه, ه2ال2 وH2وبالتالي4 يمكن استخدامها للقلاسية للحصول على النانوفيبر السليلوز في وقت معالجة قصيرة. عن طريق العلاج بالموجات فوق الصوتية، يمكن بسهولة أن يتحقق الرجفان من ميكروفيبر السليلوز. تظهر الألياف المنتجة بالموجات فوق الصوتية مورفولوجيا محددة يتم فيها توزيع الألياف النانوية (≥ 100nm) عبر كامل سطح الألياف الدقيقة (3-5μm).
المسح الإلكتروني تحليل المجهر على الكتان والقنب وألياف الكوير مع أو بدون المعالجة بالموجات فوق الصوتية.
المصدر: Renouard et al. 2014
UIP4000hdT (4 كيلوواط) المعالج بالموجات فوق الصوتية الصناعية لمعالجة الألياف
بالموجات فوق الصوتية معالجة الألياف القنب
مع السوق المتنامية لبذور القنب والقنب النباتية يأتي إنتاج متزايد من قش القنب. كمنتج ثانوي، وتستخدم أساسا قش القنب وأليافه لإنتاج الورق أو جيو- المنسوجات، وتعزيز في المواد المركبة، فضلا عن مواد البناء.
يمكن استخدام القش الباسط المجفف والمقطوع كمادة خام للعلاج بالموجات فوق الصوتية، ولكن بالنسبة للإخراج عملية الموجات فوق الصوتية متفوقة ينصح باستخدام (جزئيا) الخلايا الملتوية. يتم ترطيب المواد الباسط في الماء (محلول مائي) بحيث يتم الحصول على الطين للضخ، والتي يمكن أن تمر بالموجات فوق الصوتية تدفق من خلال الخلية. تستغرق عملية sonication فترة قصيرة من الوقت (حوالي 30-60 ثانية). وقد أظهرت البحوث العلمية أن ultrasonication يحسن استخراج هيميسلولوز وlignin من المواد lignocellulosic. بالإضافة إلى ذلك، سونيكيشن يحط من السليلوز والبكتين. المعالجة بالموجات فوق الصوتية من القنب والكتان يحسن أيضا المرونة وقوة الشد من الألياف، والتي هي خصائص قيمة للنسيج والتصنيع المركب.
- الحد من محتوى الليغنين
- الألياف الدقيقة والنانوية المنفية
- زيادة مرونة الألياف
- أعلى قوة الشد
- عملية سريعة
- سهل تنفيذه
المعالجة بالموجات فوق الصوتية القلوية من ألياف القنب (Ferreira وآخرون 2019)
بالموجات فوق الصوتية تعديل الألياف القنب
بالموجات فوق الصوتية الألياف الباست الرجفان (على سبيل المثال، القنب، الكتان) هو مناسبة بشكل خاص كتعزيز للراتنجات البوليمرية، بالحرارة، والمركبات الحرارية.
ألياف القاعد القنب هي مصدر قيمة من البلورات النانوية السليلوز (CNCs) يمكن استخراجها. تتميز البلورات النانوية السليلوز بمساحتها السطحية العالية وصلابة غير عادية وقوة الشد. مراكز الاتصالات الوطنية’ قوة الشد تتفوق على قوة الزجاج أو الألومنيوم. السليلوز نانوكريستالس هي رخيصة جدا وبالتالي هي المضافة نانو تنافسية، عندما يتعلق الأمر السعر، وتوافر، والسمية، فضلا عن الاستدامة.
سونيكيشن هو تقنية سهلة الاستخدام وسريعة وخضراء، والتي تسمح لإنتاج بلورات نانوية عالية الجودة السليلوز.
Sosiati et al. 2014 تظهر الآثار الوهمية من sonication على تجهيز الألياف.
عالية الأداء أوأولتراسوتورس لمعالجة الألياف
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع معدات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء للتطبيقات الثقيلة. يمكن أن نظم الموجات فوق الصوتية لدينا عن طريق استخدامها للدفعة أو المعالجة المضمنة المستمر. يمكن لجميع معالجات بالموجات فوق الصوتية HIELSCHER الصناعية تقديم السعة عالية جدا. السعة تصل إلى 200μm يمكن تشغيلها بسهولة بشكل مستمر في 24/7 العملية. لسعة أعلى، sonotrodes بالموجات فوق الصوتية مخصصة متوفرة. ومع ذلك، فإن القدرة على السعة العالية جدا وحدها لا يكفي لتشغيل عملية الألياف بالموجات فوق الصوتية ناجحة، مثل retting أو الرجفان. اعتمادا على المواد الخام وعلى النتيجة المستهدفة، ومعلمات العملية – وهي السعة والضغط ودرجة الحرارة والوقت – يجب أن يكون بالضبط يمكن السيطرة عليها وقابلة للتعديل.
Hielscher في معالجات الموجات فوق الصوتية الرقمية تسجيل تلقائيا جميع البيانات العملية على بطاقة SD متكاملة، بحيث نتائج العملية هي استنساخها. السعة وكثافة المعالجة يمكن تعديلها بدقة والتحكم فيها من ظروف sonication خفيفة جدا إلى شديدة جدا. وهذا يتيح لك الفرصة لمعالجة المواد المختلفة إلى الإنتاج الأمثل.
متانة معدات الموجات فوق الصوتية HIELSCHER تتيح لل24/7 العملية في الثقيلة وفي البيئات الصعبة.
الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:
| دفعة حجم | معدل المد و الجزر | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500ML | 10 إلى 200ML / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000ML | 20 إلى 400ML / دقيقة | Uf200 ः ر، UP400St |
| 00.1 إلى 20L | 00.2 إلى 4L / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L / دقيقة | UIP4000hdT |
| زمالة المدمنين المجهولين | 10 إلى 100L / دقيقة | UIP16000 |
| زمالة المدمنين المجهولين | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
معالجات بالموجات فوق الصوتية عالية الطاقة من مختبر إلى مقياس تجريبي وصناعي.
مراجع الادب
- ديانا ب. فيريرا، جوليانا كروز، راؤول فانغيرو (2019): الفصل 1 – تعديل سطح الألياف الطبيعية في مركبات البوليمر. المركبات الخضراء لتطبيقات السيارات. Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering 2019, Pages 3-41.
- سوليفان رينوارد، كريستوف هانو، جويل دوسو، جان فيليب بلوندو، إريك لينيه (2014): توصيف تأثير الموجات فوق الصوتية على ألياف جوز الهند والكتان والقنب. رسائل المواد 129, 2014. 137-141.
- Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, D. A. WiJayanti, HarsoJo, K. Triyana (2014): تأثير العلاجات الكيميائية على
خصائص السليلوز الطبيعي. أعمال مؤتمر AIP 1617، 105 (2014). - M. Zimniewska , R. Kozłowski, J. Batog (2008): Nanolignin تعديل نسيج الكتان كمنتج متعدد الوظائف. البلورات الجزيئية والبلورات السائلة المجلد 484، العدد 1، 2008.
حقائق تستحق العلم
القنب الألياف
القنب هو محصول متعدد الأغراض يستخدم لبذور القنب وبالتالي زيت البذور، وterpenoids والقنب (أي اتفاقية التنوع البيولوجي، CBG، الخ) وقش القنب، والتي يمكن معالجتها إلى مادة الألياف قيمة. في ما يتعلق بنوعية الألياف القنب، وهناك تمييز بين ما يسمى ألياف السحب، والتي ليست محاذية، حزم الألياف قصيرة والألياف ما يسمى خط، والتي هي طويلة (طولية محاذاة) الألياف.
وتسمى البلعات الألياف قصيرة أيضا الألياف التقنية وتستخدم أساسا في صناعة السيارات، لإنتاج الورق والمركبات الحيوية. وتستخدم ألياف القنب طويلة للمنسوجات والتطبيقات ذات القيمة العالية مثل المركبات عالية الأداء والمركبات الحيوية.
إنتاج الألياف القنب:
يتم حصاد القنب الألياف (القنب الذي يزرع لإنتاج الألياف) بشكل مثالي قبل المزهرة. ينتج عن هذا الاقتصاص المبكر جودة ألياف أعلى لأن الجودة تنخفض إذا سمح بالإزهار. عموما، يتم حصاد القنب الألياف 70-90 يوما بعد البذر. لحصاد القنب، يتم قطع النباتات 2-3cm فوق التربة ثم تجفف لبضعة أيام. بعد الحصاد، يتم retted القنب. إعادة التطفل هي عملية تستخدم الرطوبة والميكروبات لتحطيم البكتينات النباتية ، والتي تربط كيميائيا جذع القنب معا. تقليديا، سيقان القنب سيكون الماء retted أو الندى retted قبل أن يتم scutched الألياف. تسهل عملية إعادة التقاشي الفصل اللاحق بين البست وما يسمى بـ hemp hurd أو shiv (وهو النواة الخشبية لسيقان القنب). بعد إعادة التطفل ، يتم تجفيف سيقان القنب (إلى محتوى رطوبة أقل من 15٪ ويتم الإفراج عنه بكفالة.
للحصول على ألياف القنب، والتي يمكن استخدامها في التصنيع وإضافات، يجب فصل الألياف في عملية تعرف باسم “اللّهب”. خلال عملية scutching يتم معالجة القش القنب ميكانيكيا إلى منقار أسفل نبات القنب، على سبيل المثال، وذلك باستخدام مطرقة مطحنة. في هذه العملية الميكانيكية يتم ضرب القنب ضد الشاشة حتى hurd، أصغر ألياف اللحاء، والغبار تقع من خلال الشاشة. آلات التزيين الحركية عالية السرعة الحديثة قادرة على فصل القنب إلى ثلاثة تيارات. البسترة الألياف، hurd، والألياف الدقيقة الخضراء.
محتوى السليلوز في القنب هو تقريبا. ألياف القنب هي بديل ممتاز للألياف الخشبية السليلوز
مزايا ألياف القنب
- فعاله من حيث التكلفه
- قوة الشد العالية وتصلب
- مناسبة بشكل مثالي لمنتجات محبوكة بإبرة
- استبدال فعال للألياف الزجاجية
- يقلل من وقت صب
- خفض الوزن في الجزء النهائي
- سهلة لمعالجة وإعادة تدوير
- يمكن تخصيصها لتلبية مجموعة متنوعة من المواصفات وأنظمة التصنيع المختلفة
- جودة وتوافر العرض بشكل ثابت
مواد حيوية ليفية
عندما يتم استخراج ألياف القش من قش الكتان، عادة ما يشار إلى الأجزاء غير الألياف من الجذعية، لا بما في ذلك البذور، باسم خلايا النحل أو hurds. على سبيل المثال في الكتان البذور الزيتية، خلية تضم حوالي 70 – 85% من إجمالي وزن القش، مما يجعل الخلية هي المنتج الثانوي الرئيسي لتجهيز قش الكتان.
يتم استخدام الليغنين المصنوعة من النانو في صنع أقمشة الكتان متعددة الوظائف. بواسطة الحشو المنسوجات الكتان مع نانو-lignin، يمكن إنشاء المنسوجات متعددة الوظائف. هذه المنسوجات متعددة الوظائف توفر خصائص إضافية من حاجز الأشعة فوق البنفسجية، وخصائص مضادة للجراثيم، ومانعة للكهرباء.