ナノ構造セルロースの超音波製造

注目に値する高性能添加剤であるナノセルロースは、レオロジー調整剤、強化剤、およびさまざまな先端材料の主要成分としてのその用途が注目を集めています。任意のセルロース含有源に由来するこれらのナノ構造フィブリルは、高出力超音波均質化および粉砕を通じて効率的に単離することができる。超音波処理として知られるこのプロセスは、細動化を著しく強化し、ナノセルロースのより高い収率をもたらし、より細く、より細い繊維を生成する。超音波技術は、極端なキャビテーション高せん断力を生成する能力のおかげで、従来の製造方法を凌駕し、ナノセルロース製造のための優れたツールとなっています。

ナノセルロースの超音波製造

高出力超音波は、木材、リグノセルロース繊維(パルプ繊維)、セルロース含有残留物などのセルロース材料のさまざまな供給源からのマイクロセルロースおよびナノセルロースの抽出および単離に貢献します。
植物繊維を原料から放出するために、超音波 研削 そして 均一化 は強力で信頼性の高い方法であり、非常に大量の処理を可能にします。パルプはインラインソノリアクターに供給され、そこで超音波高剪断力がバイオマスの細胞構造を破壊し、フィブリル物質が利用可能になります。

TEMの画像 “乾燥させない綿” (NDC)を酵素加水分解に提出し、超音波処理した ヒールシャーソニケーターUP400Sを20分間。 [Bittencourt et al. 2008] (ビッテンコート他 2008)

下の図2は、ビスコースのフィルムのSEM画像を示し、酵素加水分解に提出し、続いて超音波処理を行いました。 ヒールシャーソニケーターモデルUP400S.
[Bittencourt et al. 2008] (ビッテンコート他 2008)

ビスコースのフィルムのSEM画像、酵素加水分解に提出した後、UP400Sで超音波処理 [Bittencourt et al. 2008]

超音波ナノセルロース処理は、TEMPO酸化繊維処理とうまく組み合わせることもできる。TEMPOプロセスでは、2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル-1-オキシル(TEMPO)を触媒とし、臭化ナトリウム(NaBr)と次亜塩素酸ナトリウム(NaOCl)を用いた酸化システムによりセルロースナノファイバーを作製します。研究により、酸化を超音波照射下で行うと酸化効率が著しく向上することが証明されています。

ナノセルロースの超音波分散

ナノセルロース分散液は、低ナノセルロース濃度で粘度が高いため、並外れたレオロジー挙動を示します。これにより、ナノセルロースは、コーティング、紙、食品業界など、さまざまな用途向けのレオロジー調整剤、安定剤、およびジェラントとして非常に興味深い添加剤になります。そのユニークな特性を表現するためには、ナノセルロースは
超音波分散は、微細なサイズの単一分散ナノセルロースを得るための理想的な方法です。ナノセルロースは非常に剪断薄化しているため、高出力超音波の結合が液体に結合すると極端なせん断力が生じるため、パワー超音波はナノセルロース懸濁液を配合するための好ましい技術です。
液体中の超音波キャビテーションの詳細については、ここをクリックしてください!
ナノ結晶セルロースの合成後、ナノセルロースは、最終製品(例えば、ナノ複合材料、レオロジー調整剤など)を製剤化するために、例えばジメチルホルムアミド(DMF)のような非極性または極性溶媒などの液体媒体に超音波で分散されることが多いCNFはマニホールド製剤の添加剤として使用されるため、信頼性の高い分散が重要です。超音波処理は、安定で均一に分散したフィブリルを生成します。

セルロースナノファイバーの超音波改良脱水

セルロースナノファイバーの超音波増強脱水は、水除去の効率を大幅に向上させる最先端の技術です – セルロースナノファイバーをナノペーパー製造のための非常に魅力的な添加剤にしています。ナノセルロース繊維は、その高い保水能力のために、通常、時間のかかる脱水を必要とする。超音波を印加することにより、このプロセスは、水マトリックスを破壊し、より迅速で均一な水の排出を促進する強力なキャビテーション力の発生を通じて加速されます。これにより、乾燥時間が短縮されるだけでなく、得られるセルロースナノファイバーの構造的完全性と機械的特性も向上するため、高品質のナノペーパーやその他のナノ材料の製造に非常に効果的な方法になります。
ナノペーパーの超音波脱水についてもっと知る!

パワー超音波を使用した工業用ナノセルロース製造

ヒールシャー超音波は、ナノセルロースの商業処理に最適な、小型の実験室規模の超音波装置から大規模な産業用システムまで、強力で信頼性の高い超音波ソリューションの包括的な範囲を提供しています。ヒールシャー工業用プローブ型超音波処理器の主な利点は、さまざまなサイズと形状のフロースルーソノリアクターを通じて最適な超音波条件を提供する能力にあります。これらのリアクターは、超音波エネルギーがセルロース材料に一貫して均一に適用されることを保証し、優れた処理結果につながります。

UIP1000hdT、UIP2000hdT、およびUIP4000hdTなどのヒールシャーベンチトップソニケーターは、毎日数キログラムのナノセルロースを生産することができ、中規模の生産ニーズに適しています。大規模な商業生産のために、UIP10000やUIP16000hdTのような完全な産業ユニットは、大量のナノセルロースの効率的な生産を可能にする広範な質量ストリームを処理することができます。

ヒールシャー超音波システムの最も重要な利点の一つは、その線形スケーラビリティです。ベンチトップと工業用の両方の超音波装置は、それらをナノセルロースの製造における高いスループットと信頼性の高い性能を必要とする操作のための理想的な選択肢となって、事実上無制限の処理能力を提供し、クラスターに設置することができます。

超音波処理:ヒールシャーは、実現可能性と最適化から商業生産まであなたを導きます!