ייצור קולי של תאית ננו-מובנית

ננוצלולוז, תוסף יוצא דופן בעל ביצועים גבוהים, זכה לבולטות בזכות היישומים הרב-תכליתיים שלו כמשנה ריאולוגיה, חומר מחזק ומרכיב מפתח בחומרים מתקדמים שונים. סיבים ננו-מובנים אלה, הנגזרים מכל מקור המכיל תאית, ניתנים לבידוד יעיל באמצעות הומוגניזציה וכרסום על-קוליים בהספק גבוה. תהליך זה, המכונה סוניקציה, משפר באופן משמעותי את הפרפור, וכתוצאה מכך תפוקה גבוהה יותר של ננוצלולוז ומייצר סיבים עדינים ודקים יותר. הטכנולוגיה העל-קולית עולה על שיטות הייצור הקונבנציונליות, הודות ליכולתה לייצר כוחות גזירה גבוהים קוויטציוניים קיצוניים, מה שהופך אותה לכלי יוצא דופן לייצור ננוצלולוז.

ייצור אולטראסוני של ננוצלולוז

אולטרסאונד בעוצמה גבוהה תורם למיצוי ובידוד של מיקרו וננו-תאית ממקורות שונים של חומרים צלולוזיים כגון עץ, סיבים ליגנוצלולוזיים (סיבי עיסת), ותאית המכילה שאריות.
כדי לשחרר את סיבי הצמח מחומר המקור, קולי שחיקה ו הומוגניזציה היא שיטה חזקה ואמינה, המאפשרת לעבד כמויות גדולות מאוד. העיסה מוזנת לתוך סונורקטור מוטבע, שבו כוחות גזירה גבוהים על-קוליים שוברים את מבנה התא של הביומסה כך שהחומר הפיברילוס הופך לזמין.

תמונת TEM של “מעולם לא יבשה כותנה” (NDC) נשלח להידרוליזה אנזימטית וסונק עם Hielscher sonicator UP400S במשך 20 דקות. [Bittencourt et al. 2008]

איור 2 למטה מראה תמונת SEM של סרט ויסקוזה, שנשלחה להידרוליזה אנזימטית, ואחריה סוניקציה עם דגם Hielscher sonicator דגם UP400S.
[Bittencourt et al. 2008]

תמונת SEM של סרט ויסקוזה, שהוגשה להידרוליזה אנזימטית, ואחריה סוניקציה עם UP400S [Bittencourt et al. 2008]

עיבוד ננוצלולוז קולי יכול גם להיות משולב בהצלחה עם טיפול סיבים מחומצנים TEMPO. בתהליך TEMPO, ננו-סיבי תאית מיוצרים על ידי מערכת חמצון באמצעות 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxyl (TEMPO) כזרז, ונתרן ברומיד (NaBr) ונתרן היפוכלוריט (NaOCl). מחקרים הוכיחו כי יעילות החמצון משתפרת משמעותית כאשר החמצון מתבצע תחת קרינה קולית.

פיזור קולי של ננוצלולוז

פיזור ננוצלולוז מדגים התנהגות ריאולוגית יוצאת דופן בשל צמיגותו הגבוהה בריכוזי ננוצלולוז נמוכים. זה הופך את הננוצלולוז לתוסף מעניין מאוד כמשנה ראולוגי, מייצב וג'לנט ליישומים שונים, למשל בתעשיית הציפוי, הנייר או המזון. כדי לבטא את תכונותיו הייחודיות, ננוצלולוז חייב להיות
פיזור קולי הוא השיטה האידיאלית להשגת ננוצלולוז בגודל עדין, מפוזר יחיד. מכיוון שננוצלולוז מדלל מאוד, אולטרסאונד כוח הוא הטכנולוגיה העדיפה ליצירת תרחיפים ננו-צלולוזיים, שכן צימוד של אולטרסאונד בעוצמה גבוהה לנוזלים יוצר כוחות גזירה קיצוניים.
לחץ כאן כדי ללמוד עוד על קוויטציה קולית בנוזלים!
לאחר הסינתזה של תאית ננוקריסטלינית, הננוצלולוז מפוזר לעתים קרובות באופן אולטרה-סאונד לתוך תווך נוזלי, למשל ממס לא קוטבי או קוטבי כגון דימתילפורממיד (DMF), כדי לגבש מוצר סופי (למשל ננו-מרוכבים, משנה ריאולוגית וכו ') מכיוון ש-CNFs משמשים כתוספים בפורמולציות רבות, פיזור אמין הוא חיוני. אולטרה-סוניקציה מייצרת סיבים יציבים ומפוזרים באופן אחיד.

הפחתת מים משופרת באולטרסאונד של ננו-סיבים תאית

הפחתת מים משופרת באולטרסאונד של ננו-סיבים תאית היא טכניקה חדשנית המשפרת באופן משמעותי את יעילות הסרת המים – מה שהופך את ננו-סיבי התאית לתוסף אטרקטיבי ביותר לייצור ננו-נייר. סיבי ננוצלולוז, בדרך כלל דורשים השקיה עתירת זמן בשל יכולת אגירת המים הגבוהה שלהם. על ידי החלת גלים קוליים, תהליך זה מואץ באמצעות יצירת כוחות קוויטציוניים אינטנסיביים, המשבשים את מטריצת המים ומאפשרים גירוש מים מהיר ואחיד יותר. זה לא רק מפחית את זמן הייבוש, אלא גם משפר את השלמות המבנית ואת התכונות המכניות של ננו-סיבי התאית המתקבלים, מה שהופך אותו לשיטה יעילה ביותר בייצור ננו-ניירות באיכות גבוהה וננו-חומרים אחרים.
למידע נוסף על dewatering קולי של nanopaper!

ייצור ננוצלולוז תעשייתי באמצעות אולטרסאונד הספק

Hielscher Ultrasonics מציעה מגוון מקיף של פתרונות קוליים רבי עוצמה ואמינים, החל אולטרסוניקטורים בקנה מידה מעבדה קטן למערכות תעשייתיות בקנה מידה גדול, אידיאלי לעיבוד מסחרי של ננוצלולוז. היתרון העיקרי של סוניקטורים מסוג בדיקה תעשייתית Hielscher טמון ביכולתם לספק תנאים קוליים אופטימליים באמצעות הסונורקטורים הזורמים שלהם, המגיעים בגדלים וגיאומטריות שונות. כורים אלה מבטיחים כי אנרגיית האולטרסאונד מיושמת באופן עקבי ואחיד על חומר התאית, מה שמוביל לתוצאות עיבוד מעולות.

הסוניקטורים העליונים של Hielscher, כגון UIP1000hdT, UIP2000hdT ו- UIP4000hdT, מסוגלים לייצר מספר קילוגרמים של ננוצלולוז מדי יום, מה שהופך אותם למתאימים לצרכי ייצור בקנה מידה בינוני. עבור ייצור מסחרי בקנה מידה גדול, היחידות התעשייתיות המלאות כמו UIP10000 ו- UIP16000hdT יכולות להתמודד עם זרמי מסה נרחבים, מה שמאפשר ייצור יעיל של כמויות גדולות של ננוצלולוז.

אחד היתרונות המשמעותיים ביותר של מערכות קוליות Hielscher הוא מדרגיות ליניארית שלהם. ניתן להתקין הן אולטרסאונד עליון והן אולטרסאונד תעשייתי באשכולות, המספקים קיבולת עיבוד כמעט בלתי מוגבלת, מה שהופך אותם לבחירה אידיאלית לפעולות הדורשות תפוקה גבוהה וביצועים אמינים בייצור ננוצלולוז.

עיבוד קולי: Hielscher מנחה אותך מ היתכנות אופטימיזציה לייצור מסחרי!