עיבוד סיבי קנבוס קולי

• שחזור קולי של חומרים סיביים כגון סיבי קנבוס ופשתן מאפשר שינוי סיבים מהיר ויעיל.
• סיבי בסט מעובדים באולטרסאונד הם פרפורים ומראים משטח ספציפי גבוה משמעותית, חוזק מתיחה מוגבר וגמישות.
• עיבוד סיבים קוליים היא טכנולוגיית עיבוד מהירה וקלה לשימוש לייצור תעשייתי.

רטינג אולטראסוני

רטיטינג אולטראסוני הוא חלופה מהירה, יעילה וירוקה לרטיבה מסורתית רטובה או טל. קוויטציה אקוסטית, הנוצרת על ידי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך, מפרקת מבנים תאיים של ביו-חומרים כגון סיבים צמחיים שאינם עץ, הכוללים סיבי בסט כגון פשתן, קנבוס, סרפד, קש חיטה, קש אורז, יוטה, כמו גם סיבים שמקורם בעלים (למשל, סיסל, קנבוס מנילה, אבקה) וסיבים שמקורם בפירות כמו פחם מקליפות קוקוס.
פירוק על-קולי הופך מיקרופייבר (כ-3-5 מיקרומטר) לננו-סיבים (≥100nm). יתר על כן, עיבוד קולי גרם לפירוק של קסילוגלוקן טהור וקסילן בתמיסה, והדגים את יכולת האולטרסאונד לפרק המיצלולוז.
למרות retting קולי משמש בעיקר פתרון מימי, זה אפשרי – בהתאם לחומר הגלם ולתוצאה הממוקדת – לשלב את התהליך הקולי עם טיפול אלקלי. פתרונות של NaOH, H₂O₂ ו-ח₂כל כך₄ יכול לשמש עבור אלקליות כדי לקבל ננו-סיבים תאית בזמן עיבוד קצר. על ידי טיפול קולי, פרפור של microfiber תאית ניתן להשיג בקלות. הסיבים המיוצרים באולטרסאונד מראים מורפולוגיה ספציפית שבה הננו-סיבים (≥-100nm) מפוזרים על פני כל פני השטח של המיקרו-סיבים (3-5μm).

סריקת ניתוח מיקרוסקופיה אלקטרונית על סיבי פשתן, קנבוס וקויר עם או בלי עיבוד קולי.
מקור: Renouard et al. 2014

עיבוד סיבי קנבוס קולי

עם השוק הגדל עבור זרעי קנבוס ו phyto-cannabinoids מגיע ייצור הולך וגדל של קש קנבוס. כתוצר לוואי, קש קנבוס וסיביו משמשים בעיקר לייצור נייר או גיאו-טקסטיל, חיזוק בחומרים מרוכבים וכן בחומרי בניין.
קש בסט מיובש וחתוך יכול לשמש כחומר גלם לטיפול אולטרסוני, אולם לתפוקת תהליך על-קולית מעולה מומלץ להשתמש בשיבולים (חלקיים). חומר הבסט נרטב במים (תמיסה מימית) כך שמתקבלת תרחיף שאיבה, שיכול לעבור את התא הקולי הזורם. תהליך הסוניקציה אורך פרק זמן קצר בלבד (כ-30-60 שניות). מחקרים מדעיים הראו כי ultrasonication משפר את המיצוי של hemicellulose ו lignin מחומרים lignocellulosic. בנוסף, סוניקציה מפרקת תאית ופקטין. עיבוד קולי של קנבוס ופשתן גם משפר את הגמישות ואת חוזק המתיחה של הסיבים, שהם מאפיינים יקרי ערך עבור טקסטיל ייצור מרוכבים.

טיפול קולי-אלקלי של סיבי קנבוס (Ferreira et al. 2019)

סיבי קנבוס שעברו שינוי אולטרה-סוני

סיבי בסט אולטרה-סוניים (למשל, קנבוס, פשתן) מתאימים במיוחד כחיזוק לשרפים פולימריים, תרמופלסטיים ותרמוסטים מרוכבים.
סיבי קנבוס באסט הם מקור רב ערך שממנו ניתן לחלץ ננו-גבישי תאית (CNC). ננו-גבישי תאית מאופיינים בשטח הפנים הגבוה שלהם ובקשיחותם יוצאת הדופן ובחוזק המתיחה שלהם. CNC’ חוזק מתיחה מצטיין בחוזק של זכוכית או אלומיניום. ננו-גבישי תאית הם זולים למדי ולכן מהווים ננו-תוסף תחרותי, בכל הנוגע למחיר, זמינות, רעילות כמו גם קיימות.
סוניקציה היא טכניקה קלה לשימוש, מהירה וירוקה, המאפשרת לייצר ננו-גבישי תאית באיכות גבוהה.

Ultrasonicators ביצועים גבוהים לעיבוד סיבים

Hielscher Ultrasonics מייצרת ציוד קולי בעל ביצועים גבוהים עבור יישומים כבדים. המערכות העל-קוליות שלנו יכולות לשמש לעיבוד אצווה או רציף בתוך השורה. כל מעבדי Hielscher קולי תעשייתי יכול לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים. עם זאת, היכולת של אמפליטודות גבוהות מאוד לבדה אינה מספיקה כדי להפעיל תהליך מוצלח של סיבים על-קוליים, כגון רטינג או פרפור. בהתאם לחומר הגלם ולתוצאה הממוקדת, פרמטרי התהליך – כלומר, משרעת, לחץ, טמפרטורה וזמן – חייב להיות בדיוק נשלט ומתכוונן.
המעבדים הקוליים הדיגיטליים של Hielscher מקליטים באופן אוטומטי את כל נתוני התהליך בכרטיס SD משולב, כך שתוצאות התהליך ניתנות לשחזור. ניתן לכוונן ולשלוט במדויק במשרעת ובעוצמת העיבוד מתנאי סוניקציה קלים מאוד עד אינטנסיביים מאוד. זה נותן לך את ההזדמנות לעבד חומרים שונים לפלט אופטימלי.
החוסן של הציוד הקולי של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בחובה כבדה ובסביבות תובעניות.
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו: