Ultralyd hamp fiber behandling
- Ultrasonic rødmen af fibrøse materialer såsom hamp og hør fibre giver mulighed for en hurtig og effektiv fiber modifikation.
- Ultrasonisk forarbejdede bast fibre er fibrilleret og viser en signifikant højere specifik overflade, øget trækstyrke og fleksibilitet.
- Ultrasonic fiber behandling er en hurtig og nem at bruge behandling teknologi til industriel produktion.
Ultralyds-slibning
Ultrasonic rødmen er et hurtigt, effektivt og grønt alternativ til traditionel våd-eller dug-udblødning. Akustisk kavitation, genereret af høj intensitet, lavfrekvente ultralyd, nedbryder cellulære strukturer af bio-materialer såsom ikke-træ, vegetabilske fibre, som omfatter bastfibre såsom Hør, hamp, brændenælde, hvede halm, ris halm, jute, samt blad afledte fibre (f. eks. sisal, Manilla hamp, abacá) og frugt afledte fibre som kokosnødder.
Ultralyd adskille forvandler mikrofibre (ca. 3-5 μm) til nanofibre (≥ 100nm). Desuden ultralydsbehandling induceret nedbrydning af ren xyloglucan og xylan in opløsning, demonstrerer ultralyd evne til at forringe Hemicellulose.
Selvom ultralyds-rødmen hovedsagelig anvendes i en vandig opløsning, er det muligt – afhængigt af råmaterialet og det tilsigtede resultat – at kombinere ultralydprocessen med en alkalibehandling. Opløsninger af NaOH, H2den2 og H2SÅ4 kan bruges til alkalisering for at opnå cellulose nanofibre i en kort behandlingstid. Ved ultralydsbehandling, en atrieflimren af cellulose mikrofibre kan let opnås. De ultrasonisk producerede fibre viser en specifik morfologi, hvor nanofibrene (≥ 100nm) fordeles over hele overfladen af mikrofibrene (3-5 μm).
Scanning elektronisk mikroskopi analyse på Hør, hamp og kokosfibre med eller uden ultralydsbehandling.
Kilde: Renouard et al. 2014
UIP4000hdT (4 kW) industriel ultralyds-processor til fiber behandling
Ultralyd hamp fiber forarbejdning
Med det voksende marked for hampefrø og Phyto-cannabinoider kommer en stigende produktion af hamp halm. Som et biprodukt, hamp halm og dens fibre anvendes hovedsagelig til produktion af papir eller geo-tekstiler, forstærkning i kompositmaterialer samt byggemateriale.
Tørret og skåret bast halm kan bruges som råmateriale til ultralydsbehandling, dog for overlegne ultralyds proces output brugen af (delvist) dekorerede skæver anbefales. Bastmaterialet fugtet i vand (vandig opløsning), så der opnås en pumpbar gylle, som kan passere ultralydgennemstrømnings cellen. Sonikering proces tager kun en kort periode (ca. 30-60 sek.). Videnskabelig forskning har vist, at ultralydbehandling forbedrer udvinding af Hemicellulose og lignin fra cellulose materialer. Derudover, sonikering nedbryder cellulose og pectin. Ultralydsbehandling af hamp og hør forbedrer også fibrenes fleksibilitet og trækstyrke, som er værdifulde egenskaber for tekstil og komposit produktion.
- reduktion af ligninindhold
- mikro-og nanofibrillerede fibre
- øget fiber fleksibilitet
- højere trækstyrke
- hurtig proces
- nem at betjene
Ultralyd-alkalibehandling af hamp fiber (Ferreira et al. 2019)
Ultrasonisk modificeret hamp fiber
Ultrasonisk fibrillated bast fiber (f. eks hamp, hør) er særligt velegnet som en forstærkning til polymere harpiks, termoplastisk, og termosæt kompositter.
Hamp bast fibre er en værdifuld kilde, hvorfra cellulose nanokrystaller (CNCS) kan ekstraheres. Cellulose nanokrystaller er karakteriseret ved deres høje overfladeareal og deres ekstraordinære stivhed og trækstyrke. CNCs’ trækstyrke udmærker styrken af glas eller aluminium. Cellulose nanokrystaller er en ganske billig og er dermed en konkurrencedygtig Nano-additiv, når det kommer til pris, tilgængelighed, toksicitet samt bæredygtighed.
Sonikering er en nem-at-bruge, hurtig og grøn teknik, som gør det muligt at producere høj kvalitet cellulose nanocrystals.
Sosiati et al. 2014 viser de gavnlige virkninger af sonikering på fiber behandling.
Højtydende Ultrasonicators til fiber behandling
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralyds udstyr til tunge applikationer. Vores ultralydssystemer kan ved brug til batch eller kontinuerlig inline behandling. Alle Hielscher industrielle ultralyds-processorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan let kontinuerligt køres i 24/7 drift. For endnu højere amplituder, tilpassede ultralyd sonotroder er tilgængelige. Men, evnen af meget høje amplituder alene er ikke nok til at køre en vellykket ultralyds fiber proces, såsom rødmen eller fibrillation. Afhængigt af råmaterialet og det målrettede resultat er procesparametrene – nemlig, amplitude, tryk, temperatur og tid – skal være præcis kontrollerbar og justerbar.
Hielscher's digitale ultralyds-processorer registrerer automatisk alle procesdata på et integreret SD-kort, så proces resultaterne er reproducerbare. Amplitude og forarbejdnings intensitet kan justeres præcist og styres fra meget mild til meget intens sonikering betingelser. Dette giver dig mulighed for at behandle forskellige materialer til optimal produktion.
Robustheden af Hielscher s ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tunge og krævende miljøer.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:
| Batch Volumen | Strømningshastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 1 til 500 ml | 10 til 200 ml / min | UP100H |
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 til 100 l | 2 til 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 til 100 l / min | UIP16000 |
| na | større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg Os!
High-Power ultralyds-processorer fra Lab til pilot og industriel skala.
Litteratur / Referencer
- Diana P. Ferreira, Juliana Cruz, Raul Fangueiro (2019): kapitel 1 – Overflade modifikation af naturlige fibre i polymer kompositter. Grøn kompositter til Automotive applikationer. Woodhead Publishing serien i Composites Science and Engineering 2019, Pages 3-41.
- Sullivan Renouard, Christophe Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): karakterisering af ultralyd indvirkning på Coir, hør og hamp fibre. Materialer bogstaver 129, 2014. 137 – 141.
- H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, D. A. Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): virkningen af de kemiske behandlinger på
egenskaber ved naturlig cellulose. AIP'S konference i 1617, 105 (2014). - M. Zimniewska, R. Kozłowski, J. Batog (2008): Nanolignin modificeret linned stof som et multifunktionelle produkt. Molekylære krystaller og flydende krystaller vol. 484, Issue 1, 2008.
Fakta Værd at vide
Hamp fiber
Hamp er en multipurpose afgrøde, der anvendes til hampfrø og efterfølgende frøolie, terpenoider og cannabinoider (dvs. CBD, CBG, etc.) og hamp halm, som kan forarbejdes til værdifulde fibermateriale. Med hensyn til hamp fiber kvalitet, der er skelnes mellem de såkaldte blår fibre, som ikke-justeret, korte fiber bundter og de såkaldte linje fibre, som er lange (i længderetningen justeret) fibre.
Den korte fiber bundels kaldes også teknisk fiber og anvendes hovedsageligt i bilindustrien, til produktion af papir og til bio-baserede kompositter. Lange hamp fibre bruges til tekstil og høj værdi applikationer såsom højtydende kompositter og bio-kompositter.
Hamp fiberproduktion:
Fiber hamp (hamp, som dyrkes til fiberproduktion) er ideelt høstet før blomstring. Denne tidlige beskæring resulterer i højere fiberkvalitet, fordi kvaliteten falder, hvis blomstring er tilladt. Generelt, fiber hamp høstes 70-90 dage efter såning. At høste hamp, planterne skæres 2-3cm over jorden og derefter tørret i et par dage. Efter høst, hamp er retted. Retting er en proces, der bruger fugt og mikrober til at nedbryde planten pektiner, som kemisk binder hamp stilken sammen. Traditionelt, hamp stilke ville være vand-retted eller dug-retted før fibrene er scutched. Den retting proces letter den efterfølgende adskillelse af bast fra den såkaldte hamp hurd eller shiv (som er woody kernen af hamp stængler). Efter retting, hamp stilke tørres (til et vandindhold på mindre end 15% og reddet.
For at opnå hamp fibre, som kan anvendes til fremstilling og som tilsætningsstoffer, skal fibrene adskilles i en proces, der er kendt som “skætnings”. Under skætnings processen hampestrå er mekanisk forarbejdet til næb ned hamp planten, fx ved hjælp af en hammer-mølle. I denne mekaniske proces er hamp slået mod en skærm, indtil Hurd, mindre bastfibre, og støv falder gennem skærmen. Moderne højhastigheds kinematiske dekorations maskiner er i stand til at adskille hamp i tre vandløb; bastfibre, Hurd, og grøn microfiber.
Cellulose indholdet i hamp er ca. 70-77%. Hamp fibre er en glimrende erstatning for træ cellulosefibre
Fordele ved hamp fibre
- omkostningseffektiv
- høj trækstyrke og stivhed
- velegnet til nåle udstansede Nonwoven produkter
- effektiv erstatning for glasfiber
- reducerer støbnings tiden
- vægtreduktion i færdig del
- let at bearbejde og genbruge
- kan tilpasses til at opfylde en række specifikationer og forskellige produktionssystemer
- ensartet kvalitet og disponibilitet i udbuddet er mulig
Fiberholdige bio-materialer
Når strå fibre udvindes af hørstrå, betegnes de ikke-fiber dele af stammen, der ikke omfatter frøet, normalt som skæver eller Hurds. For eksempel i oliehør omfatter skæver ca. 70 – 85% af den samlede halm vægt, hvilket gør det vigtigste biprodukt af hørstrå forarbejdning.
Ultralyd produceret, Nano-struktureret lignin bruges til at gøre multifunktionelle linned stof. Af polstring linned tekstiler med nano-lignin, kan multifunktionelle tekstiler skabes. Disse multifunktionelle tekstiler tilbyder de ekstra egenskaber af UV-barriere, antibakterielle, og antistatiske egenskaber.