超音波麻繊維加工
- 麻や亜麻繊維などの繊維材料の超音波レッティングは、高速かつ効率的な繊維改質を可能にします。
- 超音波処理されたバスト繊維は、フィブリル化され、有意に高い比表面、増加した引張強度と柔軟性を示しています。
- 超音波繊維加工は、工業生産のための高速かつ使いやすい処理技術です。
超音波レッティング
超音波レッティングは、従来のウェットまたは露のレッティングに代わる高速で効率的で緑色の代替品です。高強度、低周波超音波によって生成される音響キャビテーションは、非木材、亜麻、麻、網、小麦わら、稲わら、ジュート、および同様に、非木材などの生体材料の細胞構造を破壊します。葉由来繊維(例えば、シザル、マニラ麻、アバカ)とココナッツシェルからのコイアのような果実由来の繊維。
超音波ディセントリングは、マイクロファイバー(約3〜5μm)をナノファイバー(≥100nm)に変換します。さらに、超音波処理は溶液中の純粋なキシログルカンおよびキシランの分解を誘発し、ヘミセルロースを分解する超音波能力を実証する。
超音波レッティングは、主に水溶液に使用されますが、可能です – 原材料と目標結果に応じて – 超音波プロセスとアルカリ処理を組み合わせる。NaOH, H のソリューション2ザ・2 と H2そう4 アルカリ化に使用して、短時間でセルロースナノファイバーを得ることができます。超音波処理により、セルロースマイクロファイバーの細動を容易に達成することができる。超音波で生成された繊維は、ナノファイバー(≥100nm)がマイクロファイバー(3-5μm)の表面全体に分布する特定の形態を示しています。
超音波処理の有無にかかわらず、亜麻、麻およびコイル繊維上の電子顕微鏡分析をスキャンする。
出典:ルノーら 2014年
UIP4000hdT（4キロワット） 繊維処理のための産業超音波プロセッサ
超音波麻繊維加工
麻の種子と植物カンナビノイドの成長市場では、大麻わらの生産が増加しています。副産物として、大麻わらおよびその繊維は、主に紙やジオテキスタイルの生産、複合材料の補強だけでなく、建築材料に使用されます。
乾燥およびカットバストストローは、超音波処理のための原料として使用することができますが、優れた超音波プロセス出力のために(部分的に)装飾されたシブの使用をお勧めします。バスト材料は、ポンプ可能なスラリーが得られるように水(水溶液)に濡れ、超音波フロースルーセルを通過することができます。超音波処理は、短い時間(約30〜60秒)しかかからない。科学的研究は、超音波がリグノセルロース材料からヘミセルロースとリグニンの抽出を改善することを示しています。さらに、超音波処理はセルロースとペクチンを分解します。麻と亜麻の超音波処理はまた、繊維や複合材料製造のための貴重な特性である繊維の柔軟性と引張強度を向上させます。
- リグニン含有量の減少
- マイクロおよびナノフィブリル化繊維
- 繊維の柔軟性の向上
- より高い引張強度
- 迅速なプロセス
- 操作が簡単
麻繊維の超音波アルカリ処理(フェレイラら2019)
超音波変更麻ファイバー
超音波細動バスト繊維(例えば、麻、亜麻)は、ポリマー樹脂、熱可塑性、および熱セット複合材料の補強として特に適しています。
麻バスト繊維は、セルロースナノ結晶(CNC)を抽出できる貴重な供給源です。セルロースナノ結晶は、その高い表面積とその異常な剛性と引張強度によって特徴付けられます。CNC’ 引張強度は、ガラスやアルミニウムの強度に優れています。セルロースナノ結晶は非常に安価であり、それによって価格、可用性、毒性だけでなく、持続可能性に関しては、競争力のあるナノ添加物です。
超音波処理は、高品質のセルロースナノ結晶を生成することを可能にする、使いやすい、高速かつ緑の技術です。
Sosiati et al. 2014は、繊維処理に対する超音波処理の恩恵効果を示す。
繊維処理用高性能超音波装置
ヒールシャー超音波は、頑丈なアプリケーションのための高性能超音波装置を製造しています。当社の超音波システムは、バッチまたは連続インライン処理に使用することができます。すべてのヒールシャー産業超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供することができます。200μmまでの振幅は24/7操作で容易に連続的に動くことができる。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソトローデが利用可能です。しかし、非常に高い振幅だけでは、リッティングやフィブリルなどの成功した超音波繊維プロセスを実行するには不十分です。原材料と対象結果に応じて、プロセスパラメータ – すなわち、振幅、圧力、温度、および時間 – 正確に制御可能で調整可能でなければなりません。
ヒールシャーのデジタル超音波プロセッサは、自動的に統合されたSDカード上のすべてのプロセスデータを記録し、プロセス結果が再現可能です。振幅と処理強度は、非常に穏やかなから非常に強い超音波処理条件に正確に調整し、制御することができます。これにより、最適な出力にさまざまな材料を処理する機会が与えます。
ヒールシャーの超音波機器の堅牢性はヘビーデューティでかつ厳しい環境で24/7の操作が可能になります。
下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます：
| バッチ容量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 500mLの1〜 | 200mL /分で10 | UP100H |
| 2000mlの10〜 | 20 400mLの/分 | Uf200ःトン、 UP400St |
| 00.1 20Lへ | 04L /分の0.2 | UIP2000hdT |
| 100Lへ10 | 10L /分で2 | UIP4000hdT |
| N.A。 | 10 100L /分 | UIP16000 |
| N.A。 | 大きな | のクラスタ UIP16000 |
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ラボからパイロットおよび工業規模に高出力超音波プロセッサ。
文学/参考文献
- ダイアナ・P・フェレイラ、ジュリアナ・クルス、ラウル・ファンゲイロ(2019):第1章 – ポリマー複合材料中の天然繊維の表面改質自動車用グリーンコンポジット。複合材料科学と工学のウッドヘッド出版シリーズ 2019, ページ 3-41.
- サリヴァン・レヌアード、クリストフ・ハノ、ジョエル・ドゥーソット、ジャン=フィリップ・ブロンドー、エリック・ライネ(2014):コイル、亜麻、麻繊維に対する超音波衝撃の特徴付け。資料レター 129, 2014.137 -141
- H.ソシアティ、M.ムハイミン、P.アブディラ、D.A.ウィジャヤンティ、ハルソホ、K.トリヤナ(2014):化学処理が
天然セルロースの特性。AIP会議議事録 1617, 105 (2014). - M.ジムニエフスカ、R.コズウォフスキ、J.バトグ(2008):多機能製品としてナノリグニン修正リネン生地。分子結晶と液晶 Vol.484, 2008号.
知る価値のある事実
麻繊維
麻は、大麻の種子に使用される多目的作物であり、その後種子油、テルペノイドおよびカンナビノイド(すなわちCBD、CBGなど)および大麻わらは、貴重な繊維材料に処理することができる。麻繊維の品質に関しては、整列していないいわゆるトウ繊維と、長い(縦方向の整列)繊維であるいわゆるラインファイバーとの間に区別される。
短繊維バンデルはテクニカルファイバーとも呼ばれ、主に自動車産業、紙の製造、バイオベースの複合材料に使用されています。長い麻繊維は、高性能複合材料やバイオコンポジットなどの繊維および価値の高いアプリケーションに使用されます。
麻繊維生産:
繊維麻(繊維生産のために成長している麻)は、理想的には開花前に収穫される。開花が許可されている場合、品質が低下するので、この早期トリミングは、より高い繊維品質をもたらす。一般的に、繊維麻は播種後70〜90日後に収穫される。麻を収穫するために、植物は土壌の上に2〜3cmカットされ、その後数日間乾燥する。収穫後、麻はレトされます。レッティングは、水分と微生物を使用して植物ペクチンを分解し、ヘンプステムを化学的に結合するプロセスです。伝統的に、麻の茎は、繊維が切断される前に、水に入れたり露を取り付けたりします。レッティングプロセスは、いわゆる麻のハードまたはシブ(麻の茎の木質コアである)からのバストのその後の分離を容易にする。レッティング後、麻の茎は乾燥する(15%未満の水分含有量にし、保釈する。
製造および添加剤として使用できる大麻繊維を得るには、繊維を別名のプロセスで分離する必要があります。 “切り取り”.切削プロセス中に、麻のわらは、例えば、ハンマーミルを使用して、大麻植物をくちばしにするために機械的に処理されます。この機械的なプロセスでは、大麻は、ハード、より小さなバスト繊維、およびほこりが画面を通って落ちるまで、画面に対して打たれています。現代の高速運動学的装飾機は3つの流れに大麻を分離することができる;バストファイバー、ハード、グリーンマイクロファイバー。
麻中のセルロース含有量は約70〜77%である。麻繊維は、木製セルロース繊維の優れた代替品です
麻繊維の利点
- 費用対効果の高いです
- 高い引張強度および剛性
- 針パンチ不織布製品に最適
- ガラス繊維の有効な取り替え
- 成形時間を短縮
- 完成品の軽量化
- 処理とリサイクルが容易
- さまざまな仕様および異なった製造システムを満たすためにカスタマイズすることができる
- 一貫した品質と供給の可用性が可能
繊維状のバイオマテリアル
わら繊維が亜麻わらから抽出される場合、種子を含まない茎の非繊維部分は、通常、シーブまたはハードルと呼ばれます。例えば、油種子亜麻では、シブは約70を含む – 総わら重量の85%は、亜麻わら加工の主な副産物をシブにします。
超音波で製造された、ナノ構造のリグニンは、多機能リネン生地を作るために使用されます。ナノリグニンを使用したリネンテキスタイルを埋込むことで、多機能テキスタイルを作成できます。これらの多機能テキスタイルは、UVバリア、抗菌性、および帯電防止特性の追加特性を提供します。