Pemrosesan Serat Rami Ultrasonik
- Retting ultrasonik dari bahan berserat seperti rami dan serat rami memungkinkan modifikasi serat yang cepat dan efisien.
- Serat bast yang diproses secara ultrasonik difibrilasi dan menunjukkan permukaan spesifik yang jauh lebih tinggi, peningkatan kekuatan tarik dan fleksibilitas.
- Pemrosesan serat ultrasonik adalah teknologi pemrosesan yang cepat dan mudah digunakan untuk produksi industri.
Retting Ultrasonik
Retting ultrasonik adalah alternatif yang cepat, efisien, dan ramah lingkungan untuk retting basah atau embun tradisional. Kavitasi akustik, yang dihasilkan oleh ultrasonografi frekuensi rendah intensitas tinggi, memecah struktur seluler bio-material seperti non-kayu, serat nabati yang meliputi serat kulit seperti rami, rami, jelatang, jerami gandum, jerami padi, goni, serta serat yang berasal dari daun (misalnya, sisal, rami manilla, abacá) dan serat yang berasal dari buah seperti sabut dari batok kelapa.
Pembongkaran ultrasonik mengubah serat mikro (sekitar 3-5μm) menjadi serat nano (≥100nm). Selanjutnya, pemrosesan ultrasonik menginduksi degradasi xyloglucan murni dan xylan dalam larutan, menunjukkan kemampuan ultrasound untuk mendegradasi hemiselulosa.
Meskipun retting ultrasonik terutama digunakan dalam larutan berair, itu mungkin – tergantung pada bahan baku dan hasil yang ditargetkan – untuk menggabungkan proses ultrasonik dengan perawatan alkali. Solusi NaOH, H2O2 dan H2JADI4 Dapat digunakan untuk alkalisasi untuk mendapatkan serat nano selulosa dalam waktu pemrosesan yang singkat. Dengan perawatan ultrasonik, fibrilasi serat mikro selulosa dapat dengan mudah dicapai. Serat yang diproduksi secara ultrasonik menunjukkan morfologi spesifik di mana serat nano (≥ 100nm) didistribusikan ke seluruh permukaan serat mikro (3-5μm).
Pemindaian analisis mikroskop elektronik pada serat rami, rami, dan sabut dengan atau tanpa pemrosesan ultrasonik.
sumber: Renouard et al. 2014
UIP4000hdT (4kW) prosesor ultrasonik industri untuk pemrosesan serat
Pemrosesan Serat Rami Ultrasonik
Dengan berkembangnya pasar biji rami dan phyto-cannabinoid, muncul peningkatan produksi jerami rami. Sebagai produk sampingan, jerami rami dan seratnya terutama digunakan untuk produksi kertas atau geo-tekstil, penguatan bahan komposit serta bahan bangunan.
Jerami kulit yang dikeringkan dan dipotong dapat digunakan sebagai bahan baku untuk perawatan ultrasonik, namun untuk output proses ultrasonik yang unggul, penggunaan (sebagian) shives yang didekortikasi dianjurkan. Bahan kulit dibasahi dalam air (larutan berair) sehingga diperoleh bubur yang dapat dipompa, yang dapat melewati sel aliran ultrasonik. Proses sonikasi hanya membutuhkan waktu yang singkat (sekitar 30-60 detik). Penelitian ilmiah telah menunjukkan bahwa ultrasonikasi meningkatkan ekstraksi hemiselulosa dan lignin dari bahan lignoselulosa. Selain itu, sonikasi menurunkan selulosa dan pektin. Pemrosesan ultrasonik rami dan rami juga meningkatkan fleksibilitas dan kekuatan tarik serat, yang merupakan karakteristik berharga untuk manufaktur tekstil dan komposit.
- pengurangan kandungan lignin
- serat mikro dan nano-fibrilasi
- Peningkatan fleksibilitas serat
- kekuatan tarik yang lebih tinggi
- proses yang cepat
- mudah dioperasikan
Perlakuan ultrasonik-alkali serat rami (Ferreira et al. 2019)
Serat Rami yang Dimodifikasi Secara Ultrasonik
Serat kulit berfibrilasi ultrasonik (misalnya, rami, rami) sangat cocok sebagai penguat untuk resin polimer, termoplastik, dan komposit termoset.
Serat kulit rami adalah sumber berharga dari mana nanokristal selulosa (CNC) dapat diekstraksi. Nanokristal selulosa dicirikan oleh luas permukaannya yang tinggi dan kekakuan serta kekuatan tariknya yang luar biasa. CNC’ Kekuatan tarik mengungguli kekuatan kaca atau aluminium. Nanokristal selulosa cukup murah dan dengan demikian merupakan aditif nano yang kompetitif, dalam hal harga, ketersediaan, toksisitas, serta keberlanjutan.
Sonikasi adalah teknik yang mudah digunakan, cepat dan hijau, yang memungkinkan untuk menghasilkan nanokristal selulosa berkualitas tinggi.
Sosiati et al. 2014 menunjukkan efek menguntungkan dari sonikasi pada pemrosesan serat.
Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Pemrosesan Serat
Hielscher Ultrasonics memproduksi peralatan ultrasonik berkinerja tinggi untuk aplikasi tugas berat. Sistem ultrasonik kami dapat digunakan untuk pemrosesan batch atau inline berkelanjutan. Semua prosesor ultrasonik industri Hielscher dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Namun, kemampuan amplitudo yang sangat tinggi saja tidak cukup untuk menjalankan proses serat ultrasonik yang sukses, seperti retting atau fibrilasi. Tergantung pada bahan baku dan hasil yang ditargetkan, parameter proses – yaitu, amplitudo, tekanan, suhu, dan waktu – harus dapat dikontrol dan disesuaikan dengan tepat.
Prosesor ultrasonik digital Hielscher merekam secara otomatis semua data proses pada kartu SD terintegrasi, sehingga hasil proses dapat direproduksi. Amplitudo dan intensitas pemrosesan dapat disesuaikan dan dikontrol dengan tepat dari kondisi sonikasi yang sangat ringan hingga sangat intens. Ini memberi Anda kesempatan untuk memproses berbagai bahan untuk hasil yang optimal.
Ketahanan peralatan ultrasonik Hielscher's memungkinkan untuk operasi 24/7 untuk tugas yang berat dan untuk lingkungan yang menuntut.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Prosesor ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium hingga skala percontohan dan industri.
Literatur / Referensi
- Diana P.Ferreira, Juliana Cruz, Raul Fangueiro (2019): Bab 1 – Modifikasi permukaan serat alami dalam komposit polimer. Komposit Hijau untuk Aplikasi Otomotif. Seri Penerbitan Woodhead dalam Sains dan Teknik Komposit 2019, halaman 3-41.
- Sullivan Renouard, Christophe Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): Karakterisasi dampak ultrasonik pada serat sabut, rami, dan rami. Surat Bahan 129, 2014. 137–141.
- H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, D. A. Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): Pengaruh perlakuan kimia terhadap
karakteristik selulosa alami. Prosiding Konferensi AIP 1617, 105 (2014). - M. Zimniewska , R. Kozłowski, J. Batog (2008): Kain Linen Modifikasi Nanolignin sebagai Produk Multifungsi. Kristal Molekuler dan Kristal Cair Vol. 484, Edisi 1, 2008.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
serat rami
Rami adalah tanaman serbaguna yang digunakan untuk biji rami dan selanjutnya minyak biji, terpenoid dan cannabinoid (yaitu CBD, CBG, dll.) dan jerami rami, yang dapat diproses menjadi bahan serat yang berharga. Berkenaan dengan kualitas serat rami, ada perbedaan antara apa yang disebut serat derek, yang tidak sejajar, bundel serat pendek dan apa yang disebut serat garis, yang merupakan serat panjang (sejajar longitudinal).
Bundel serat pendek juga disebut serat teknis dan terutama digunakan dalam industri otomotif, untuk produksi kertas dan untuk komposit berbasis bio. Serat rami panjang digunakan untuk tekstil dan aplikasi bernilai tinggi seperti komposit berkinerja tinggi dan bio-komposit.
Produksi serat rami:
Rami serat (rami yang ditanam untuk produksi serat) idealnya dipanen sebelum berbunga. Penanaman awal ini menghasilkan kualitas serat yang lebih tinggi karena kualitas menurun jika pembungaan diizinkan. Umumnya, rami serat dipanen 70-90 hari setelah penyemaian. Untuk memanen rami, tanaman dipotong 2-3cm di atas tanah dan kemudian dikeringkan selama beberapa hari. Setelah panen, rami diulang. Retting adalah proses yang menggunakan kelembaban dan mikroba untuk memecah pektin tanaman, yang secara kimiawi mengikat batang rami bersama-sama. Secara tradisional, batang rami akan di-retted air atau di-retted embun sebelum seratnya digosok. Proses retting memfasilitasi pemisahan kulit selanjutnya dari apa yang disebut hurd rami atau shiv (yang merupakan inti kayu dari batang rami). Setelah retting, batang rami dikeringkan (dengan kadar air kurang dari 15% dan dijamin.
Untuk mendapatkan serat rami, yang dapat digunakan untuk pembuatan dan sebagai aditif, serat harus dipisahkan dalam proses yang dikenal sebagai “Pemotongan”. Selama proses scutching, jerami rami diproses secara mekanis untuk menurunkan paruh tanaman rami, misalnya, menggunakan hammer mill. Dalam proses mekanis ini, rami dipukuli ke layar sampai rintangan, serat kulit yang lebih kecil, dan debu jatuh melalui layar. Mesin dekortikasi kinematik berkecepatan tinggi modern mampu memisahkan rami menjadi tiga aliran; serat kulit hitam, hurd, dan serat mikro hijau.
Kandungan selulosa dalam rami adalah sekitar 70-77%. Serat rami adalah pengganti yang sangat baik untuk serat selulosa kayu
Keuntungan dari Serat Rami
- hemat biaya
- kekuatan tarik dan kekakuan tinggi
- Sangat cocok untuk produk bukan tenunan berlubang jarum
- Penggantian Serat Kaca yang Efektif
- mengurangi waktu pencetakan
- pengurangan berat pada bagian jadi
- Mudah diproses dan didaur ulang
- dapat disesuaikan untuk memenuhi berbagai spesifikasi dan sistem manufaktur yang berbeda
- Kualitas dan ketersediaan pasokan yang konsisten dimungkinkan
Bio-Material Berserat
Ketika serat jerami diekstraksi dari jerami rami, bagian batang yang tidak berserat, tidak termasuk bijinya, biasanya disebut sebagai shives atau hurds. Misalnya pada rami biji minyak, shives terdiri dari sekitar 70 – 85% dari total berat jerami, yang membuat shives menjadi produk sampingan utama dari pengolahan jerami rami.
lignin berstruktur nano yang diproduksi secara ultrasonik digunakan untuk membuat kain linen multifungsi. Dengan mengbantalan tekstil linen dengan nano-lignin, tekstil multifungsi dapat dibuat. Tekstil multifungsi tersebut menawarkan sifat tambahan penghalang UV, antibakteri, dan antistatik.