超音波麻繊維加工
- 麻や亜麻繊維などの繊維状の材料の超音波レッティングは、迅速かつ効率的な繊維改質を可能にします。
- 超音波処理された靱皮繊維はフィブリル化され、著しく高い比表面積を示し、引張強度および柔軟性が増加する。
- 超音波ファイバー加工は、工業生産のための高速で使いやすい加工技術です。
超音波レッティング
超音波レッティングは、従来のウェットレッティングまたはデウレッティングに代わる、高速で効率的で環境に優しい代替品です。高強度、低周波の超音波によって生成される音響キャビテーションは、亜麻、麻、イラクサ、麦わら、稲わら、ジュートなどの靭皮繊維、葉由来の繊維(サイザル麻、マニラ麻、アバカなど)やココナッツの殻からのコイアのような果物由来の繊維を含む非木材、植物繊維などの生体材料の細胞構造を破壊します。
超音波解絡は、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導し、ヘミセルロースを分解する超音波能力を実証した。
超音波レッティングは主に水溶液で使用されますが、可能です – 原材料と目標とする結果によって異なります – 超音波プロセスとアルカリ処理を組み合わせる。NaOH、Hの溶液2O2 とH2だから4 アルカリ化に使用して、短い処理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フィブリル化を容易に達成することができる。超音波で製造された繊維は、ナノファイバー(≥ 100nm)がマイクロファイバー(3〜5μm)の全表面に分布している特定の形態を示す。

UIP4000hdT(4kW) 繊維加工用の工業用超音波プロセッサ
超音波麻繊維加工
ヘンプシードと植物性カンナビノイドの市場が成長するにつれて、ヘンプストローの生産が増加しています。副産物として、麻のわらとその繊維は、主に紙やジオテキスタイルの製造、複合材料の補強、および建築材料に使用されます。
乾燥して切断された靱皮ストローは、超音波処理の原料として使用できますが、優れた超音波プロセス出力のためには、(部分的に)皮を剥がされたシブの使用が推奨されます。靱皮材料を水(水溶液)で濡らして、ポンプ可能なスラリーが得られ、それが超音波フロースルーセルを通過することができます。超音波処理プロセスは短時間(約30〜60秒)で完了します。科学的研究は、超音波処理がリグノセルロース材料からのヘミセルロースおよびリグニンの抽出を改善することを示している。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。麻と亜麻の超音波加工はまた、繊維の柔軟性と引張強度を向上させます。これは繊維および複合材料の製造にとって貴重な特性です。
- リグニン含有量の削減
- マイクロおよびナノフィブリル化ファイバー
- 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
超音波改変ヘンプファイバー
超音波フィブリル化靭皮繊維(例えば、麻、亜麻)は、高分子樹脂、熱可塑性樹脂、および熱硬化性複合材料の補強材として特に適しています。
ヘンプ靱皮繊維は、セルロースナノ結晶(CNC)を抽出するための貴重な供給源です。セルロースナノ結晶は、その高い表面積と、その並外れた剛性および引張強度によって特徴付けられます。CNCの’ 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、したがって、価格、入手可能性、毒性、および持続可能性に関して、競争力のあるナノ添加剤です。
超音波処理は、使いやすく、高速で環境に優しい技術であり、高品質のセルロースナノ結晶を製造することができます。
繊維加工のための高性能超音波装置
ヒールシャー超音波は、ヘビーデューティーアプリケーション向け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できます。すべてのヒールシャー工業用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。最大200μmの振幅は、24/7操作で簡単に連続運転できます。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。しかし、非常に高い振幅の能力だけでは、レッティングやフィブリル化などの超音波ファイバープロセスを成功させるには不十分です。原材料と目標とする結果に応じて、プロセスパラメータ – つまり、振幅、圧力、温度、および時間です – 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、プロセス結果が再現性があるように、統合されたSDカードにすべてのプロセスデータを自動的に記録します。振幅と処理強度は、非常に穏やかな超音波処理条件から非常に激しい超音波処理条件まで正確に調整および制御できます。これにより、さまざまな材料を最適な出力に処理する機会が得られます。
ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
バッチボリューム | 流量 | 推奨デバイス |
---|---|---|
1〜500mL | 10〜200mL/分 | UP100Hの |
10〜2000mL | 20〜400mL/分 | UP200HTの, UP400セント |
0.1〜20L | 0.2 から 4L/min | UIP2000hdT |
10〜100L | 2〜10L/分 | UIP4000hdTの |
N.A. | 10〜100L/min | UIP16000 |
N.A. | 大きい | クラスタ UIP16000 |
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文献/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 – ポリマー複合材料における天然繊維の表面改質。自動車用途向けのグリーンコンポジット。複合材料科学と工学2019年のウッドヘッド出版シリーズ、3-41ページ。
- Sullivan Renouard、Christophe Hano、Joël Doussot、Jean-Philippe Blondeau、Eric Lainé(2014):コイア、亜麻、麻繊維への超音波衝撃の特性評価。マテリアルレターズ129、2014年。137–141.
- H. Sosiati、M. Muhaimin、P. Abdilah、DA Wijayanti、Harsojo、K. Triyana(2014):化学処理の影響
天然セルロースの特徴。AIP会議議事録1617、105(2014)。 - M. Zimniewska、R. Kozłowski、J. Batog(2008):多機能製品としてのナノリグニン変性リネン生地。Molecular Crystals and Liquid Crystals Vol. 484, Issue 1, 2008.
知っておく価値のある事実
ヘンプ繊維
ヘンプは、ヘンプシード、続いて種子油、テルペノイド、カンナビノイド(CBD、CBGなど)、ヘンプストローに使用される多目的作物で、貴重な繊維材料に加工することができます。麻繊維の品質に関しては、整列していない短い繊維束であるいわゆる牽引繊維と、長い(縦方向に整列した)繊維であるいわゆるライン繊維との間に区別があります。
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、繊維や高性能複合材料やバイオ複合材料などの高価値用途に使用されます。
麻繊維の生産:
繊維ヘンプ(繊維生産のために栽培されたヘンプ)は、開花前に収穫するのが理想的です。この早期の作付けは、開花が許可されると品質が低下するため、繊維の品質が向上します。一般的に、繊維麻は播種後70〜90日で収穫されます。麻を収穫するために、植物は土から2〜3cm上に切り取られ、その後数日間乾燥されます。収穫後、麻はレットされます。レッティングとは、水分と微生物を使って植物のペクチンを分解し、麻の茎を化学的に結合させるプロセスです。伝統的に、麻の茎は、繊維が切断される前に水でレットまたは露でレットされます。レッティングプロセスは、いわゆるヘンプハードまたはシブ(ヘンプステムの木質コア)からの靱皮のその後の分離を容易にします。レッティング後、麻の茎を乾燥させ(含水率15%未満に)、ベイルします。
製造および添加剤として使用できる麻繊維を得るためには、繊維を知られているプロセスで分離する必要があります。 “スカッチング”.スカッチングプロセスでは、ヘンプストローは、ハンマーミルなどを使用して、ヘンプ植物をくちばしで下ろすように機械的に処理されます。この機械的なプロセスでは、ヘンプは、ハード、小さな靱皮繊維、およびほこりがスクリーンを通って落ちるまで、スクリーンに叩かれます。最新の高速運動学的皮膜除去機は、麻を3つのストリームに分離することができます。靭皮繊維、ハード、グリーンマイクロファイバー。
麻のセルロース含有量は約70〜77%です。麻繊維は、木材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
- 高い引張強度と剛性
- ニードルパンチ不織布製品に最適
- グラスファイバーの効果的な代替品
- 成形時間を短縮
- 完成部品の軽量化
- 処理とリサイクルが簡単
- さまざまな仕様やさまざまな製造システムに合わせてカスタマイズできます
- 一貫した品質と供給の可用性が可能です
繊維状バイオマテリアル
亜麻仁の藁から藁の繊維を抽出する場合、種子を含まない茎の非繊維部分は、通常、シャイブまたはハードと呼ばれます。例えば、油糧種子の亜麻では、シブは約70個含まれています – 総ストロー重量の85%であるため、シブは亜麻のストロー加工の主な副産物です。
超音波で製造されたナノ構造のリグニンは、多機能リネン生地の製造に使用されます。リネンテキスタイルにナノリグニンを詰めることで、多機能テキスタイルを作ることができます。これらの多機能テキスタイルは、UVバリア、抗菌、および帯電防止の特性の追加特性を提供します。