Ultrasonik çətənə lifinin emalı
- Çətənə və kətan lifləri kimi lifli materialların ultrasəs retting lifi sürətli və səmərəli modifikasiya etməyə imkan verir.
- Ultrasonik olaraq işlənmiş bast lifləri fibrilasiya olunur və əhəmiyyətli dərəcədə yüksək xüsusi səth, artan dartılma gücü və elastiklik göstərir.
- Ultrasonik lif emalı sənaye istehsalı üçün sürətli və istifadəsi asan emal texnologiyasıdır.
Ultrasonik Retting
Ultrasəs retting ənənəvi yaş və ya şeh retting üçün sürətli, səmərəli və yaşıl alternativdir. Yüksək intensivlikli, aşağı tezlikli ultrasəs vasitəsilə yaranan akustik kavitasiya, ağac olmayan, bitki lifləri kimi biomaterialların hüceyrə strukturlarını, o cümlədən kətan, çətənə, gicitkən, buğda samanı, düyü samanı, jüt, eləcə də yarpaqdan əldə edilən liflər (məsələn, sisal, manilla çətənə, abaka) və hindistan cevizi qabığından baraban kimi meyvədən alınan liflər.
Ultrasonik sökülmə mikrolifləri (təxminən 3-5µm) nanoliflərə (≥100nm) çevirir. Bundan əlavə, ultrasəs emal məhlulda təmiz xyloglukan və ksilanın deqradasiyasına səbəb oldu və ultrasəslərin hemiselülozu parçalamaq qabiliyyətini nümayiş etdirdi.
Ultrasonik retting əsasən sulu məhlulda istifadə olunsa da, bu mümkündür – xammaldan və məqsədyönlü nəticədən asılı olaraq – ultrasəs prosesini qələvi müalicə ilə birləşdirmək. NaOH məhlulları, H2O2 və H2SO4 qısa emal müddətində selüloz nanolifləri əldə etmək üçün qələviləşdirmə üçün istifadə oluna bilər. Ultrasonik müalicə ilə, selüloz mikroliflərinin fibrilasiyası asanlıqla əldə edilə bilər. Ultrasəs üsulu ilə istehsal edilən liflər, nanoliflərin (≥ 100nm) mikroliflərin bütün səthində (3-5µm) paylandığı xüsusi morfologiyanı göstərir.
Kətan, çətənə və hörümçək lifləri üzərində ultrasəs emal olunmuş və ya olmayan elektron mikroskop analizinin skan edilməsi.
mənbə: Renouard et al. 2014
UIP4000hdT (4kW) lif emalı üçün sənaye ultrasəs prosessoru
Ultrasonik çətənə lifinin emalı
Çətənə toxumları və fito-kannabinoidlər üçün artan bazar ilə çətənə samanının istehsalı artır. Əlavə məhsul kimi, çətənə samanı və onun lifləri əsasən kağız və ya geotekstil, kompozit materiallarda möhkəmləndirmə, eləcə də tikinti materiallarının istehsalı üçün istifadə olunur.
Qurudulmuş və kəsilmiş saman çöpü ultrasəs müalicəsi üçün xammal kimi istifadə edilə bilər, lakin üstün ultrasəs proses çıxışı üçün (qismən) dekorasiya edilmiş şalvarların istifadəsi tövsiyə olunur. Bast materialı suda (sulu məhlulda) isladılır ki, ultrasəs axın hüceyrəsindən keçə bilən pompalana bilən məhlul alınır. Sonikasiya prosesi yalnız qısa bir müddət çəkir (təxminən 30-60 san.). Elmi tədqiqatlar göstərdi ki, ultrasəs liqnoselülozik materiallardan hemiselüloz və liqninin çıxarılmasını yaxşılaşdırır. Bundan əlavə, sonikasiya sellülozu və pektini parçalayır. Çətənə və kətanın ultrasəs emalı, həmçinin tekstil və kompozit istehsalı üçün qiymətli xüsusiyyətlər olan liflərin elastikliyini və dartılma gücünü yaxşılaşdırır.
- liqnin tərkibinin azalması
- mikro və nano-fibrilasiyalı liflər
- artan lif elastikliyi
- daha yüksək dartılma gücü
- sürətli proses
- idarə etmək asan
Çətənə lifinin ultrasəs-qələvi müalicəsi (Ferreira et al. 2019)
Ultrasonik modifikasiya edilmiş çətənə lifi
Ultrasonik olaraq fibrilyasiya edilmiş bast lifi (məsələn, çətənə, kətan) polimer qatranlar, termoplastik və termoset kompozitləri üçün möhkəmləndirici kimi xüsusilə uyğundur.
Çətənə qabığı lifləri sellüloza nanokristallarının (CNC) çıxarılması üçün qiymətli mənbədir. Sellüloza nanokristalları yüksək səth sahəsi və qeyri-adi sərtlik və dartılma gücü ilə xarakterizə olunur. CNC-lər’ dartma gücü şüşə və ya alüminiumun gücündən üstündür. Sellüloza nanokristalları olduqca ucuzdur və buna görə də qiymət, mövcudluq, toksiklik və davamlılıq baxımından rəqabətqabiliyyətli nano əlavədir.
Sonication yüksək keyfiyyətli sellüloza nanokristalları istehsal etməyə imkan verən istifadəsi asan, sürətli və yaşıl bir texnikadır.
Sosiati və b. 2014 sonikasiyanın lif emalına faydalı təsirlərini göstərir.
Lif Emalı üçün Yüksək Performanslı Ultrasonikatorlar
Hielscher Ultrasonics, ağır yük tətbiqləri üçün yüksək performanslı ultrasəs avadanlıqları istehsal edir. Ultrasəs sistemlərimiz toplu və ya davamlı inline emal üçün istifadə edilə bilər. Bütün Hielscher sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitüdlər verə bilər. 200µm-ə qədər olan amplitüdlər 24/7 əməliyyatda asanlıqla davamlı olaraq işlədilə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur. Bununla belə, çox yüksək amplitüdlərin qabiliyyəti tək başına retting və ya fibrilasiya kimi uğurlu ultrasəs lif prosesini həyata keçirmək üçün kifayət deyil. Xammaldan və məqsədyönlü nəticədən asılı olaraq, proses parametrləri – yəni amplituda, təzyiq, temperatur və vaxt – tam idarə oluna bilən və tənzimlənə bilən olmalıdır.
Hielscher-in rəqəmsal ultrasəs prosessorları bütün proses məlumatlarını inteqrasiya olunmuş SD-karta avtomatik olaraq qeyd edir ki, proses nəticələri təkrar oluna bilsin. Amplituda və emal intensivliyi çox mülayimdən yüksək intensiv sonikasiya şərtlərinə qədər dəqiq şəkildə tənzimlənə və idarə oluna bilər. Bu, optimal məhsul əldə etmək üçün müxtəlif materialları emal etmək imkanı verir.
Hielscher-in ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi ağır iş şəraitində və tələbkar mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir:
| Partiya Həcmi | Axın | Tövsiyə olunan Cihazlar |
|---|---|---|
| 1 ilə 500 ml | 10-200 ml/dəq | UP100H |
| 10 ilə 2000 ml | 20 - 400 ml/dəq | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 ilə 4L/dəq | UIP2000hdT |
| 10-100 l | 2 ilə 10 L / dəq | UIP4000hdT |
| na | 10-100 l/dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | klaster UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizdən soruşun!
Laboratoriyadan pilot və sənaye miqyasına qədər yüksək güclü ultrasəs prosessorları.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Diana P.Ferreira, Juliana Cruz, Raul Fangueiro (2019): Fəsil 1 – Polimer kompozitlərdə təbii liflərin səthi modifikasiyası. Avtomobil Tətbiqləri üçün Yaşıl Kompozitlər. Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering 2019, Səhifələr 3-41.
- Sullivan Renouard, Christophe Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): Coir, kətan və çətənə liflərinə ultrasəs təsirinin xarakteristikası. Materials Letters 129, 2014. 137–141.
- H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, DA Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): kimyəvi müalicələrin təsiri
təbii sellülozun xüsusiyyətləri. AIP Konfransının Materialları 1617, 105 (2014). - M. Zimniewska, R. Kozłowski, J. Batog (2008): Nanolignin dəyişdirilmiş kətan parça çoxfunksiyalı məhsul kimi. Molekulyar Kristallar və Maye Kristallar Cild. 484, Sayı 1, 2008-ci il.
Bilməyə Dəyər Faktlar
çətənə lifi
Çətənə çətənə toxumları və sonradan toxum yağı, terpenoidlər və kannabinoidlər (yəni CBD, CBG və s.) və qiymətli lif materialına çevrilə bilən çətənə samanı üçün istifadə edilən çoxməqsədli məhsuldur. Çətənə lifinin keyfiyyətinə gəldikdə, düz olmayan, qısa lif dəstələri və uzun (uzununa düzülmüş) liflər olan sözdə xətt lifləri adlanan liflər arasında fərqlənir.
Qısa lifli paketlər də texniki lif adlanır və əsasən avtomobil sənayesində, kağız istehsalı və bio-əsaslı kompozitlər üçün istifadə olunur. Uzun çətənə lifləri toxuculuq və yüksək performanslı kompozitlər və bio-kompozitlər kimi yüksək dəyərli tətbiqlər üçün istifadə olunur.
Çətənə lifi istehsalı:
Lifli çətənə (lif istehsalı üçün yetişdirilən çətənə) çiçəkləmədən əvvəl ideal şəkildə yığılır. Bu erkən əkin daha yüksək lif keyfiyyətinə səbəb olur, çünki çiçəklənməyə icazə verildikdə keyfiyyət aşağı düşür. Ümumiyyətlə, lifli çətənə toxumu əkdikdən 70-90 gün sonra yığılır. Çətənə yığmaq üçün bitkilər torpaqdan 2-3 sm yuxarı kəsilir və sonra bir neçə gün qurudulur. Məhsul yığıldıqdan sonra çətənə reted edilir. Retting, çətənə sapını kimyəvi cəhətdən birləşdirən bitki pektinlərini parçalamaq üçün nəm və mikroblardan istifadə edən bir prosesdir. Ənənəvi olaraq, çətənə budaqları liflər kəsilməzdən əvvəl su ilə yuyulur və ya şehdən təmizlənir. Retting prosesi, çətənə qabığından və ya şivdən (çətənə gövdəsinin ağac nüvəsi olan) sonradan ayrılmasını asanlaşdırır. Çətənə budaqları yenidən qurudulduqdan sonra qurudulur (rütubət 15% -dən az olana qədər və saxlanılır.
İstehsal üçün və əlavələr kimi istifadə edilə bilən çətənə liflərini əldə etmək üçün liflər kimi tanınan bir prosesdə ayrılmalıdır. “qaşıma”. Kəsmə prosesi zamanı çətənə samanı çətənə bitkisini dimdikləmək üçün mexaniki şəkildə işlənir, məsələn, çəkic dəyirmanı ilə. Bu mexaniki prosesdə çətənə pərdəyə qarşı döyülür, daha kiçik liflər və toz ekranın içinə düşənə qədər. Müasir yüksək sürətli kinematik dekortikasiya maşınları çətənəni üç axına ayırmağa qadirdir; bast lifi, hurd və yaşıl mikrofiber.
Çətənədə sellüloza miqdarı təqribəndir. 70-77%. Çətənə lifləri ağac selüloz lifləri üçün əla əvəzdir
Çətənə liflərinin üstünlükləri
- Xərc baxımından səmərəli
- yüksək gərginlik və sərtlik
- iynə ilə vurulmuş toxunmamış məhsullar üçün idealdır
- şüşə lif üçün effektiv əvəz
- qəlibləmə müddətini azaldır
- bitmiş hissədə çəki azaldılması
- emal etmək və təkrar emal etmək asandır
- müxtəlif spesifikasiyalara və müxtəlif istehsal sistemlərinə cavab vermək üçün fərdiləşdirilə bilər
- ardıcıl keyfiyyət və təchizatın mövcudluğu mümkündür
Lifli biomateriallar
Kətan samanından saman lifləri çıxarıldıqda, toxum daxil olmaqla, gövdənin lif olmayan hissələrinə normal olaraq şiv və ya xurd deyilir. Məsələn, yağlı kətanda şirələr təqribən ibarətdir. 70 – Samanın ümumi çəkisinin 85%-ni təşkil edir ki, bu da kətan samanının emalının əsas əlavə məhsuludur.
Ultrasəs üsulu ilə istehsal edilən nano-strukturlu liqnin çoxfunksiyalı kətan parçaları hazırlamaq üçün istifadə olunur. Kətan toxuculuqları nano-ligninlə doldurmaqla çoxfunksiyalı tekstillər yaratmaq olar. Bu çoxfunksiyalı tekstil məhsulları UV maneə, antibakterial və antistatik xüsusiyyətlərin əlavə xüsusiyyətlərini təklif edir.