Zpracování ultrazvukových konopných vláken
- Ultrazvukové retování vláknitých materiálů, jako jsou konopná a lněná vlákna, umožňuje rychlou a účinnou modifikaci vláken.
- Ultrapovrchové vlákně zpracované jsou fibrillované a vykazují výrazně vyšší specifický povrch, zvýšená pevnost v tahu a pružnost.
- Ultrazvukové zpracování vlákniny je rychlá a snadno ovladatelný technologický postup pro průmyslovou výrobu.
Ultrazvukový Retting
Ultrazvuková máčení je rychlá, účinná a zelená alternativa tradičního vlhkého nebo rosného rementu. Akustická kavitace, vytvořená vysokou intenzitou, nízkofrekvenční ultrazvukem, rozbije buněčné struktury biologických materiálů, jako jsou nedřevěná, rostlinná vlákna, která zahrnují lýková vlákna, jako jsou len, konopí, Nettle, pšeničná sláma, rýžová sláma, juta, a také vlákna odvozená od vláken (např. sisala, Manilla konopná, abacá) a plodná vlákna jako příze z kokosových z kokosových skořápek.
Ultrazvukový desetimetrová převádí mikrovlákny (cca 3-5 μm) na nanovlákna (≥ 100Nm). Kromě toho ultrazvukové zpracování vyvolalo degradaci čistých xyloglucan a xylanu v roztoku, což prokazuje schopnost ultrazvuku snížit hemicellulotu.
I když se Ultrazvuková máčení používá hlavně ve vodném roztoku, je možné – v závislosti na surovině a cílenému výsledku – kombinovat Ultrazvukový proces s alkalickým ošetřením. Řešení NaOH, H2Ó2 a H2TAK4 může být použit pro alkalizaci, aby se v krátké době zpracování získal nanovláken celulózy. Pomocí ultrazvukové léčby lze snadno dosáhnout fibrilace mikrovláken celulózy. Ultraultrasonicky vyráběná vlákna vykazují specifickou morfologii, ve které jsou nanovlákna (≥ 100Nm) rozložena na celém povrchu mikrovláken (3-5 μm).
Prověřování elektronické mikroskopické analýzy lněných, konopných a kokosových vláken s nebo bez ultrazvukového zpracování.
Pramen: Renouard et al. 2014
UIP4000hdT (4 kW) průmyslový ultrazvukový procesor pro zpracování vláken
Zpracování ultrazvukových vláken konopí
S rostoucím trhem semen konopí a fyto-kanabinoidů přichází rostoucí produkce konopných stonků. Jako jeden z produktů, konopná sláma a jeho vlákna se používají hlavně pro výrobu papíru nebo geotextilií, vyztužení kompozitních materiálů i stavebního materiálu.
Sušené a řezané lýkové slámy mohou být použity jako surovina pro ultrazvukovou léčbu, avšak pro špičkový Ultrazvukový výstup se doporučuje použití (částečně) dekorovaných pazdeří. Lýtkové materiály jsou navlhčávány ve vodě (vodný roztok) tak, aby byla získána dýhatelná suspenze, která může protékat ultrazvukovou buněčnou soustavou. Proces sonikace trvá jen krátkou dobu (cca 30-60 sec.). Vědecký výzkum ukázal, že ultrazvuku zlepšuje těžbu hemicellulotu a liginu z lignocelulonových materiálů. Kromě toho sonikace odbouruje celulózu a pectin. Ultrazvukové zpracování konopí a lnu rovněž zlepšuje flexibilitu a pevnost v tahu vláken, což jsou cenné znaky pro textilní a kompozitní výrobu.
- redukce obsahu liginu
- mikro-a nano-fibrillované vlákna
- zvýšená flexibilita vláken
- vyšší pevnost v tahu
- rychlý proces
- snadná obsluha
Zpracování konopných vláken (Ferreira et al. 2019) v ultrazvukové alkalice
Ultrasonicky modifikovaná konopná vlákna
Ultraoptický vláknité vlákno (např. konopí, lnu) je zvláště vhodné jako vyztužení polymerních pryskyřic, termoplastů a kompozit s termoplastickými jednotkami.
Konopná vlákna jsou cenným zdrojem, z něhož lze extrahovat celulózové nanocrystals (CNCs). Celulózová nanocrystals je charakterizována jejich vysokou plochou a jejich mimořádnou ztuhlostí a pevností v tahu. CNCs’ pevnost v tahu vynine silou skla nebo hliníku. Celulózová nanocrystals je poměrně levná a tím pádem je konkurenceschopná nanopřídatná látka, pokud jde o cenu, dostupnost, toxicitu i trvalou udržitelnost.
Sonikace je snadno ovladatelný, rychlý a zelený postup, který umožňuje vyrábět vysoce kvalitní celulózové nanocrystals.
Sosiati et al. 2014 zobrazuje blahodalní účinky sonikace na zpracování vlákniny.
Vysoce výkonné Ultrahlasové átory pro zpracování Fiber
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové zařízení pro těžká použití. Naše ultrazvukové systémy mohou být použity pro dávkové nebo nepřetržité zpracování. Všechny průmyslové ultrazvukové procesory Hielscher mohou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až do 200 μm lze snadno spustit v 24/7 provozu. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici vlastní ultrazvukové sonotrody. Schopnost velmi vysokých amplitudů však sama o sobě nestačí k úspěšnému spuštění ultrazvukového procesu, jako je máčení nebo fibrilace. V závislosti na surovině a na cílenému výsledku se parametry procesu – zejména amplituda, tlak, teplota a čas – musí být přesně ovladatelná a nastavitelná.
Digitální ultrazvukové procesory Hielscher automaticky zaznamenávají všechna data zpracování na integrované SD kartě, takže výsledky procesu jsou reprodukovatelné. Amplituda a intenzita zpracování lze přesně nastavit a ovládat od velmi mírných až po vysoce intenzivní sonové podmínky. To vám dává možnost zpracovávat na optimální výstup různé materiály.
Robustnost ultrazvuku Hielscher umožňuje na 24/7 provoz v těžkých a náročných prostředích.
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:
| Hromadná dávka | průtok | Doporučené Devices |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000ml | 20 až 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 00,1 až 20L | 00,2 až 4 litry / min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 až 100L / min | UIP16000 |
| na | větší | hrozen UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!
Vysoce energetické ultrazvukové procesory od laboratoře k pilotnímu a průmyslovému měřítku.
Literatura / Reference
- Diana P. Ferreira, Juliana Cruz, Raul Fangueiro (2019): Kapitola 1 – Povrchová úprava přirozených vláken v polymerových kompozesech. Zelené kompozity pro automobilové aplikace. Série vydavatelství WOODHEAD ve Composites Science and Engineering 2019, str. 3-41.
- Sullivan Renouard, Christopon Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): charakteristika ultrazvukového dopadu na coir, len a konopná vlákna. Materiály-dopisy 129, 2014. 137 – 141.
- H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, D. A. Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): účinek chemických ošetření na
Charakteristika přírodní celulózy. AIP konferenční řízení 1617, 105 (2014). - M. Zimniewska, R. Kozłowski, J. Batog (2008): Nanolignin modifikovaná tkanina jako multifunkční výrobek. Molekulární krystaly a tekuté krystaly obj. 484, vydání 1, 2008.
Fakta Worth Knowing
Konopná vlákna
Konopí je Víceúčelová plodina používaná pro semena konopí a následně osivo, terpenoidy a kanabinoidy (např. CBD, CBG atd.) a konopná sláma, které mohou být zpracovány na cenný vláknité vlákno. Pokud jde o jakost konopných vláken, rozlišují se mezi takzvanou a nesladitelnými vlákny, které nejsou zarovnány, krátkými vláknitými svazky a takzvanou linkovou vláken, která jsou dlouhá (podélně zarovnaná) vlákna.
Krátké vlákniny se také nazývají technické vlákno a používají se hlavně v automobilovém průmyslu, pro výrobu papíru a pro biologicky založené kompozity. Dlouhé konopná vlákna se používají pro textilní a vysokohodnotové aplikace, jako jsou vysoce výkonné kompozity a bio-kompozity.
Výroba konopných vláken:
Vlákno konopí (konopí, které se pěstuje pro výrobu vláken) je v ideálním případě sklizeno před kvetením. Toto rané oříznutí má za následek vyšší kvalitu vlákniny, protože kvalita klesá, pokud je povoleno kvetení. Obecně platí, že vlákno konopí se sklízí 70-90 dní po výsevu. Pro sklizeň konopí jsou rostliny nakrájeny 2-3 cm nad půdou a pak se několik dní vysuší. Po sklizni je konopí retted. Retting je proces, který používá vlhkost a mikroby k rozpadu rostlinných pektinů, které chemicky spojují konopný stonek dohromady. Tradičně, konopné stonky by se voda-retted nebo rosa-retted před vlákna jsou potopit. Proces rettingu usnadňuje následné oddělení lýka od takzvaného konopí hurd nebo shiv (což je dřevité jádro konopných stonků). Po rettingu se konopné stonky vysuší (na vlhkost menší než 15% a vyloučí.
Pro získání konopných vláken, která mohou být použita pro výrobu a jako přísady, musí být vlákna oddělena procesem známým jako “potěrání tvořena prameny”. V průběhu drnacího procesu je konopná sláma mechanicky zpracovávána tak, aby se v konopných rostlině vyzobala, například pomocí lisovny. V tomto mechanickém procesu je konopí poražený na obrazovku, dokud nedojde k pádu, menším lýzním vláknu a prach se propadá skrz obrazovku. Moderní vysokorychlostní kinematické dekortikace jsou schopny oddělit konopí ve třech proudech; lýkové vlákno, Hurd a zelené mikrovlákno.
Obsah celulózy v konopí činí cca 70-77%. Konopná vlákna jsou skvělou náhražkou dřevní celulózových vláken
Výhody konopných vláken
- nákladově efektivní
- pevnost v tahu a tuhost
- ideální pro netkané jehlové výrobky
- účinná náhrada za Skelné vlákno
- zkracuje dobu formování
- snížení hmotnosti v dokončené části
- snadné zpracování a recyklace
- lze přizpůsobit tak, aby splňovaly různé specifikace a různé výrobní systémy
- je možná konzistentní kvalita a dostupnost nabídky
Vláknité bio materiály
Jsou-li stonky extrahovány z lněných stonků, jsou části stonku, které nejsou součástí vlákna, obvykle označovány jako pazdeří nebo jako překážka. Například v lněné olejových semeno se pazdeří skládají přibližně 70 – 85% z celkové hmotnosti stonků, což způsobuje, že se pazdeří hlavním produktem zpracování lněných stonků.
V ultrabarevných, Nano-strukturovaných liginu se používá k vytvoření multifunkčních tkanin. Pomocí čalouněné textilie s Nano-liginem lze vytvářet multifunkční textilie. Tyto multifunkční textilie nabízejí dodatečné vlastnosti UV bariéry, antibakteriální a antistatické vlastnosti.