Ultraääni hamppukuidun käsittely
- Kuitumateriaalien, kuten hampun ja pellavakuitujen, ultraääniretting mahdollistaa nopean ja tehokkaan kuidun muutoksen.
- Ultraäänellä käsitellyt rintakuidut ovat fibrilloituja ja niillä on huomattavasti suurempi ominaispinta, lisääntynyt vetolujuus ja joustavuus.
- Ultraäänikuidun käsittely on nopea ja helppokäyttöinen käsittelytekniikka teolliseen tuotantoon.
Ultraääni Retting
Ultraääniretting on nopea, tehokas ja vihreä vaihtoehto perinteiselle märkä- tai kasterettingille. Korkean intensiteetin matalataajuisen ultraäänen tuottama akustinen kavitaatio hajottaa biomateriaalien, kuten ei-puun, kasvikuitujen, joihin kuuluvat niinikuidut, kuten pellavan, hampun, nokkosen, vehnän oljen, riisinoljen, juutin, solurakenteet sekä lehtiperäiset kuidut (esim. sisal, manillahamppu, abacá) ja hedelmäperäiset kuidut, kuten kookospähkinän kuorista peräisin oleva kuitu.
Ultraääni erottaa mikrokuidut (n. 3-5μm) nanokuiduiksi (≥100 nm). Lisäksi ultraäänikäsittely aiheutti puhtaan ksyloglukaanin ja ksylaanin hajoamisen liuoksessa, mikä osoittaa ultraäänikyvyn hajottaa hemiselluloosaa.
Vaikka ultraäänirettingiä käytetään pääasiassa vesiliuoksessa, se on mahdollista – raaka-aineesta ja tavoitellusta lopputuloksesta riippuen – yhdistää ultraääniprosessi alkalikäsittelyyn. NaOH: n, H: n ratkaisut2O2 ja H2NIIN4 voidaan käyttää alkalisointiin selluloosan nanokuitujen saamiseksi lyhyessä käsittelyajassa. Ultraäänikäsittelyllä selluloosamikrokuitujen fibrillointi voidaan helposti saavuttaa. Ultraäänellä tuotetuilla kuiduilla on erityinen morfologia, jossa nanokuidut (≥ 100 nm) jakautuvat mikrokuitujen koko pinnalle (3-5 μm).

UIP4000hdT (4kW) Teollinen ultraääniprosessori kuitujen käsittelyyn
Ultraäänihamppukuidun käsittely
Hampun siementen ja fytokannabinoidien kasvavien markkinoiden myötä hampun oljen tuotanto kasvaa. Sivutuotteena hampun olkea ja sen kuituja käytetään pääasiassa paperin tai geotekstiilien valmistukseen, komposiittimateriaalien vahvistamiseen sekä rakennusmateriaaleihin.
Kuivattuja ja leikattuja olkia voidaan käyttää ultraäänikäsittelyn raaka-aineena, mutta ylivoimaisen ultraääniprosessin tuotokseen suositellaan (osittain) koristeltujen shiivien käyttöä. Bast-materiaali kostutetaan vedessä (vesiliuos) siten, että saadaan pumpattava liete, joka voi kulkea ultraäänivirtauskennon läpi. Sonikaatioprosessi kestää vain lyhyen ajan (noin 30-60 sekuntia). Tieteellinen tutkimus on osoittanut, että ultrasonication parantaa hemiselluloosan ja ligniinin uuttamista lignoselluloosamateriaaleista. Lisäksi sonikaatio hajottaa selluloosaa ja pektiiniä. Hampun ja pellavan ultraäänikäsittely parantaa myös kuitujen joustavuutta ja vetolujuutta, jotka ovat arvokkaita ominaisuuksia tekstiilien ja komposiittien valmistuksessa.
- ligniinipitoisuuden vähentäminen
- mikro- ja nanofibrilloidut kuidut
- lisääntynyt kuidun joustavuus
- suurempi vetolujuus
- Nopea prosessi
- Helppo käyttää
Ultraäänellä modifioitu hamppukuitu
Ultraäänellä fibrilloitu niinikuitu (esim. hamppu, pellava) soveltuu erityisen hyvin polymeerihartsien, termoplastisten ja lämpökovettuvien komposiittien vahvikkeeksi.
Hampun niinikuidut ovat arvokas lähde, josta selluloosan nanokiteitä (CNC) voidaan uuttaa. Selluloosan nanokiteille on ominaista niiden suuri pinta-ala ja poikkeuksellinen jäykkyys ja vetolujuus. CNC: t’ vetolujuus ylittää lasin tai alumiinin lujuuden. Selluloosan nanokiteet ovat melko halpoja ja siten kilpailukykyisiä nanolisäaineita hinnan, saatavuuden, myrkyllisyyden ja kestävyyden suhteen.
Sonikaatio on helppokäyttöinen, nopea ja vihreä tekniikka, jonka avulla voidaan tuottaa korkealaatuisia selluloosan nanokiteitä.
Korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteet kuidun käsittelyyn
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita raskaisiin sovelluksiin. Ultraäänijärjestelmiämme voidaan käyttää erä- tai jatkuvaan inline-käsittelyyn. Kaikki Hielscherin teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Erittäin suurten amplitudien kyky ei kuitenkaan yksin riitä onnistuneen ultraäänikuituprosessin, kuten rettingin tai fibrillation, suorittamiseen. Raaka-aineesta ja tavoitellusta tuloksesta riippuen prosessiparametrit – nimittäin amplitudi, paine, lämpötila ja aika – on oltava tarkasti hallittavissa ja säädettävissä.
Hielscherin digitaaliset ultraääniprosessorit tallentavat automaattisesti kaikki prosessitiedot integroidulle SD-kortille, jotta prosessitulokset ovat toistettavissa. Amplitudia ja käsittelyn intensiteettiä voidaan säätää ja hallita tarkasti erittäin lievistä erittäin voimakkaisiin sonikaatio-olosuhteisiin. Tämä antaa sinulle mahdollisuuden käsitellä erilaisia materiaaleja optimaaliseen lopputulokseen.
Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
---|---|---|
1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Kirjallisuus/viitteet
- Diana P.Ferreira, Juliana Cruz, Raul Fangueiro (2019): Luku 1 – Luonnonkuitujen pinnan muokkaus polymeerikomposiiteissa. Vihreät komposiitit autoteollisuuden sovelluksiin. Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering 2019, sivut 3-41.
- Sullivan Renouard, Christophe Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): Ultraäänivaikutuksen karakterisointi kookos-, pellava- ja hamppukuituihin. Materiaalikirjeet 129, 2014. 137–141.
- H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, D. A. Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): Kemiallisten käsittelyjen vaikutus
luonnollisen selluloosan ominaisuudet. AIP:n konferenssijulkaisut 1617, 105 (2014). - M. Zimniewska , R. Kozłowski, J. Batog (2008): Nanoligniinimodifioitu pellavakangas monitoimituotteena. 484, numero 1, 2008.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
hampun kuitu
Hamppu on monikäyttöinen viljelykasvi, jota käytetään hampunsiemeniin ja myöhemmin siemenöljyyn, terpenoideihin ja kannabinoideihin (eli CBD, CBG jne.) ja hampun olkiin, jotka voidaan jalostaa arvokkaaksi kuitumateriaaliksi. Hamppukuidun laadun osalta erotetaan toisistaan niin sanotut hinauskuidut, jotka ovat kohdistamattomia, lyhyitä kuitukimppuja, ja niin sanotut viivakuidut, jotka ovat pitkiä (pitkittäissuuntaisia) kuituja.
Lyhytkuituisia bundeleita kutsutaan myös teknisiksi kuiduiksi, ja niitä käytetään pääasiassa autoteollisuudessa, paperin tuotannossa ja biopohjaisissa komposiiteissa. Pitkiä hamppukuituja käytetään tekstiileihin ja arvokkaisiin sovelluksiin, kuten korkean suorituskyvyn komposiitteihin ja biokomposiitteihin.
Hamppukuidun tuotanto:
Kuituhamppu (hamppu, jota kasvatetaan kuiduntuotantoon)korjataan ihanteellisesti ennen kukintaa. Tämä varhainen sato johtaa parempaan kuidun laatuun, koska laatu heikkenee, jos kukinta sallitaan. Yleensä kuituhamppu korjataan 70-90 päivää kylvön jälkeen. Hampun keräämiseksi kasvit leikataan 2-3 cm maaperän yläpuolelle ja kuivataan sitten muutaman päivän ajan. Sadonkorjuun jälkeen hamppu retted. Retting on prosessi, joka käyttää kosteutta ja mikrobeja hajottamaan kasvipektiinit, jotka sitovat hampun varren kemiallisesti yhteen. Perinteisesti hampunvarret vesiretoidaan tai kastetaan ennen kuitujen leikkaamista. Retting-prosessi helpottaa rintakehän myöhempää erottamista niin sanotusta hampun hurdista tai shivistä (joka on hampun varsien puumainen ydin). Rettingin jälkeen hampunvarret kuivataan (alle 15%: n kosteuspitoisuuteen ja bailed.
Hamppukuitujen saamiseksi, joita voidaan käyttää valmistukseen ja lisäaineina, kuidut on erotettava prosessissa, joka tunnetaan nimellä “scutching”. Leikkaamisen aikana hampun olki käsitellään mekaanisesti hamppukasvin nokkimiseksi esimerkiksi vasaramyllyllä. Tässä mekaanisessa prosessissa hamppua lyödään seulaa vasten, kunnes seulan läpi putoaa aitta, pienempiä niinikuituja ja pölyä. Nykyaikaiset nopeat kinemaattiset koristelukoneet pystyvät erottamaan hampun kolmeen virtaan; niinikuitu, hurd ja vihreä mikrokuitu.
Hampun selluloosapitoisuus on noin 70-77%. Hamppukuidut ovat erinomainen korvike puun selluloosakuiduille
Hamppukuitujen edut
- Kustannustehokas
- korkea vetolujuus ja jäykkyys
- sopii erinomaisesti neulalla lävistettyihin kuitukangastuotteisiin
- Lasikuidun tehokas korvaaminen
- lyhentää muovausaikaa
- painonpudotus valmiissa osassa
- helppo käsitellä ja kierrättää
- voidaan räätälöidä vastaamaan erilaisia spesifikaatioita ja erilaisia valmistusjärjestelmiä
- Tasainen laatu ja tarjonnan saatavuus on mahdollista
Kuitumaiset biomateriaalit
Kun olkikuituja uutetaan pellavanoljista, varren muita kuin kuituosia, siemeniä lukuun ottamatta, kutsutaan tavallisesti päistäreiksi tai aitoiksi. Esimerkiksi öljykasvipellavassa päistäreitä on noin 70 – 85% oljen kokonaispainosta, mikä tekee päistäreistä pellavan olkien käsittelyn tärkeimmän sivutuotteen.
Ultraäänellä tuotettua, nanorakenteista ligniiniä käytetään monitoimisten pellavakankaiden valmistukseen. Pehmustamalla pellavatekstiilejä nanoligniinillä voidaan luoda monitoimisia tekstiilejä. Nämä monitoimitekstiilit tarjoavat UV-suojan, antibakteeristen ja antistaattisten ominaisuuksien lisäominaisuuksia.