ულტრაბგერითი კანაფის ბოჭკოვანი დამუშავება
- ბოჭკოვანი მასალების ულტრაბგერითი დატენვა, როგორიცაა კანაფის და სელის ბოჭკოები, იძლევა ბოჭკოს სწრაფი და ეფექტური მოდიფიკაციის საშუალებას.
- ულტრაბგერითი დამუშავებული ბასტის ბოჭკოები ფიბრილირებულია და აჩვენებენ მნიშვნელოვნად მაღალ სპეციფიურ ზედაპირს, გაზრდილ ჭიმვის სიმტკიცეს და მოქნილობას.
- ულტრაბგერითი ბოჭკოვანი დამუშავება არის სწრაფი და ადვილად გამოსაყენებელი დამუშავების ტექნოლოგია სამრეწველო წარმოებისთვის.
ულტრაბგერითი რეტინგი
ულტრაბგერითი ჩაქრობა არის სწრაფი, ეფექტური და მწვანე ალტერნატივა ტრადიციული სველი ან ნამის ჩაქრობისთვის. აკუსტიკური კავიტაცია, რომელიც წარმოიქმნება მაღალი ინტენსივობის, დაბალი სიხშირის ულტრაბგერითი, არღვევს ბიომასალების ფიჭურ სტრუქტურებს, როგორიცაა არახის, მცენარეული ბოჭკოები, რომლებიც მოიცავს ბასტ ბოჭკოებს, როგორიცაა სელის, კანაფის, ჭინჭრის, ხორბლის ჩალას, ბრინჯის ჩალას, ჯუთას, ასევე ფოთლისგან მიღებული ბოჭკოები (მაგ., სიზალი, მანილის კანაფი, აბაკა) და ხილიდან მიღებული ბოჭკოები, როგორიცაა ქოქოსის ნაჭუჭები.
ულტრაბგერითი დაშლა გარდაქმნის მიკრობოჭკოებს (დაახლოებით 3-5 μm) ნანობოჭკოებად (≥100nm). გარდა ამისა, ულტრაბგერითმა დამუშავებამ გამოიწვია სუფთა ქსილოგლუკანისა და ქსილანის დეგრადაცია ხსნარში, რაც აჩვენებს ულტრაბგერით ჰემიცელულოზის დაშლის უნარს.
მიუხედავად იმისა, რომ ულტრაბგერითი ჩაქრობა ძირითადად გამოიყენება წყალხსნარში, ეს შესაძლებელია – ნედლეულისა და მიზნობრივი შედეგის მიხედვით – დააკავშიროთ ულტრაბგერითი პროცესი ტუტე მკურნალობასთან. NaOH, H. ხსნარები2ო2 და ჰ2ᲘᲡᲔ4 შეიძლება გამოყენებულ იქნას ალკალიზაციისთვის ცელულოზის ნანობოჭკოების მისაღებად მოკლე დამუშავების დროში. ულტრაბგერითი დამუშავებით, ცელულოზის მიკრობოჭკოების ფიბრილაცია ადვილად მიიღწევა. ულტრაბგერითი წარმოებული ბოჭკოები აჩვენებენ სპეციფიკურ მორფოლოგიას, რომელშიც ნანობოჭკოები (≥ 100 ნმ) ნაწილდება მიკრობოჭკოების მთელ ზედაპირზე (3-5 μm).
ელექტრონული მიკროსკოპული ანალიზის სკანირება სელის, კანაფის და კოჭის ბოჭკოებზე ულტრაბგერითი დამუშავებით ან მის გარეშე.
წყარო: Renouard et al. 2014 წელი
UIP4000hdT (4kW) სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორი ბოჭკოვანი დამუშავებისთვის
ულტრაბგერითი კანაფის ბოჭკოვანი დამუშავება
კანაფის თესლისა და ფიტო-კანაბინოიდების მზარდი ბაზრის გამო, იზრდება კანაფის ჩალის წარმოება. როგორც ქვეპროდუქტი, კანაფის ჩალა და მისი ბოჭკოები ძირითადად გამოიყენება ქაღალდის ან გეოტექსტილის წარმოებისთვის, კომპოზიციურ მასალებში გამაგრებისთვის, ასევე სამშენებლო მასალებისთვის.
გამომშრალი და მოჭრილი ჩალის გამოყენება შესაძლებელია როგორც ნედლეული ულტრაბგერითი დამუშავებისთვის, თუმცა უმაღლესი ულტრაბგერითი პროცესის გამომუშავებისთვის რეკომენდებულია (ნაწილობრივ) დეკორტიცირებული წიბოების გამოყენება. ბასტის მასალა სველდება წყალში (წყლიანი ხსნარი) ისე, რომ მიიღება ამოტუმბვადი ნალექი, რომელსაც შეუძლია გაიაროს ულტრაბგერითი ნაკადი უჯრედში. სონიკაციის პროცესს მხოლოდ მცირე დრო სჭირდება (დაახლოებით 30-60 წმ.). სამეცნიერო კვლევამ აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი აუმჯობესებს ჰემიცელულოზის და ლიგნინის ექსტრაქციას ლიგნოცელულოზური მასალებიდან. გარდა ამისა, სონიკა ანადგურებს ცელულოზას და პექტინს. კანაფის და სელის ულტრაბგერითი დამუშავება ასევე აუმჯობესებს ბოჭკოების მოქნილობას და დაჭიმულობას, რაც ღირებული მახასიათებლებია ტექსტილისა და კომპოზიტური წარმოებისთვის.
- ლიგნინის შემცველობის შემცირება
- მიკრო და ნანო-ფიბრილირებული ბოჭკოები
- გაზრდილი ბოჭკოების მოქნილობა
- უფრო მაღალი დაძაბულობის ძალა
- სწრაფი პროცესი
- მარტივი ფუნქციონირება
კანაფის ბოჭკოს ულტრაბგერითი-ტუტე მკურნალობა (Ferreira et al. 2019)
ულტრაბგერითი მოდიფიცირებული კანაფის ბოჭკოვანი
ულტრაბგერითი ფიბრილირებული ბასტის ბოჭკო (მაგ., კანაფი, სელის) განსაკუთრებით შესაფერისია, როგორც გამაგრება პოლიმერული ფისებისთვის, თერმოპლასტიკური და თერმომყარი კომპოზიტებისთვის.
კანაფის ბასტის ბოჭკოები არის ღირებული წყარო, საიდანაც შესაძლებელია ცელულოზის ნანოკრისტალების (CNC) მოპოვება. ცელულოზის ნანოკრისტალებს ახასიათებთ მაღალი ზედაპირის ფართობი და არაჩვეულებრივი სიმტკიცე და დაჭიმვის ძალა. CNC-ები’ დაჭიმვის სიმტკიცე აღემატება მინის ან ალუმინის სიმტკიცეს. ცელულოზის ნანოკრისტალები საკმაოდ იაფია და, შესაბამისად, კონკურენტუნარიანი ნანო დანამატია, როდესაც საქმე ეხება ფასს, ხელმისაწვდომობას, ტოქსიკურობას და მდგრადობას.
Sonication არის ადვილად გამოსაყენებელი, სწრაფი და მწვანე ტექნიკა, რომელიც იძლევა მაღალი ხარისხის ცელულოზის ნანოკრისტალების წარმოების საშუალებას.
სოსიატი და სხვ. 2014 აჩვენებს ბოჭკოების დამუშავებაზე სონიკაციის სასარგებლო ეფექტებს.
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ბოჭკოვანი დამუშავებისთვის
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერით აღჭურვილობას მძიმე სამუშაოებისთვის. ჩვენი ულტრაბგერითი სისტემები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სერიული ან უწყვეტი შიდა დამუშავებისთვის. ყველა Hielscher სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორს შეუძლია ძალიან მაღალი ამპლიტუდის მიწოდება. 200 μm-მდე ამპლიტუდის ადვილად გაშვება შესაძლებელია 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები. თუმცა, მხოლოდ ძალიან მაღალი ამპლიტუდის შესაძლებლობა არ არის საკმარისი ულტრაბგერითი ბოჭკოების წარმატებული პროცესის გასატარებლად, როგორიცაა რეტინგი ან ფიბრილაცია. ნედლეულისა და მიზნობრივი შედეგის მიხედვით, პროცესის პარამეტრები – კერძოდ, ამპლიტუდა, წნევა, ტემპერატურა და დრო – უნდა იყოს ზუსტად კონტროლირებადი და რეგულირებადი.
Hielscher-ის ციფრული ულტრაბგერითი პროცესორები ავტომატურად ჩაწერენ ყველა პროცესის მონაცემს ინტეგრირებულ SD-ბარათზე, რათა პროცესის შედეგები რეპროდუცირებადი იყოს. ამპლიტუდა და დამუშავების ინტენსივობა შეიძლება ზუსტად დარეგულირდეს და კონტროლდებოდეს ძალიან რბილიდან უაღრესად ინტენსიურ ხმოვან პირობებში. ეს გაძლევთ შესაძლებლობას დაამუშავოთ სხვადასხვა მასალები ოპტიმალური გამომუშავებისთვის.
Hielscher-ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე მოვალეობასა და მომთხოვნ გარემოში.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი პროცესორები ლაბორატორიიდან პილოტამდე და სამრეწველო მასშტაბით.
ლიტერატურა/ცნობარი
- დიანა პ.ფერეირა, ჯულიანა კრუზი, რაულ ფანგეირო (2019): თავი 1 – ბუნებრივი ბოჭკოების ზედაპირის მოდიფიკაცია პოლიმერულ კომპოზიტებში. მწვანე კომპოზიტები საავტომობილო აპლიკაციებისთვის. Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering 2019, გვერდები 3-41.
- Sullivan Renouard, Christophe Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): ულტრაბგერითი ზემოქმედების დახასიათება კოჭის, სელის და კანაფის ბოჭკოებზე. მასალების წერილები 129, 2014. 137–141.
- H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, DA Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): ქიმიური დამუშავების ეფექტი
ბუნებრივი ცელულოზის მახასიათებლები. AIP Conference Proceedings 1617, 105 (2014). - M. Zimniewska, R. Kozłowski, J. Batog (2008): Nanolignin მოდიფიცირებული თეთრეულის ქსოვილი, როგორც მრავალფუნქციური პროდუქტი. მოლეკულური კრისტალები და თხევადი კრისტალები ტ. 484, გამოცემა 1, 2008 წ.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
კანაფის ბოჭკოვანი
კანაფი არის მრავალფუნქციური კულტურა, რომელიც გამოიყენება კანაფის თესლისა და შემდგომში თესლის ზეთის, ტერპენოიდების და კანაბინოიდების (მაგ. CBD, CBG და ა.შ.) და კანაფის ჩალის დასამუშავებლად, რომელიც შეიძლება გადამუშავდეს ძვირფას ბოჭკოვან მასალად. კანაფის ბოჭკოების ხარისხთან დაკავშირებით, განასხვავებენ ე.წ. ბუქსირ ბოჭკოებს, რომლებიც არ არის მიმაგრებული, მოკლე ბოჭკოების შეკვრას და ე.წ.
მოკლე ბოჭკოვან შეფუთვებს ასევე უწოდებენ ტექნიკურ ბოჭკოებს და ძირითადად გამოიყენება საავტომობილო ინდუსტრიაში, ქაღალდის წარმოებისთვის და ბიოლოგიურად დაფუძნებული კომპოზიტებისთვის. გრძელი კანაფის ბოჭკოები გამოიყენება ტექსტილისა და მაღალი ღირებულების აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა მაღალი ხარისხის კომპოზიტები და ბიოკომპოზიტები.
კანაფის ბოჭკოების წარმოება:
ბოჭკოვანი კანაფი (კანაფა, რომელიც მოყვანილია ბოჭკოვანი წარმოებისთვის) იდეალურად იკრიფება ყვავილობამდე. ეს ადრეული მოყვანა იწვევს ბოჭკოს უფრო მაღალ ხარისხს, რადგან ხარისხი იკლებს, თუ ყვავილობა დაშვებულია. ზოგადად ბოჭკოვანი კანაფის მოსავალს იღებენ დათესვიდან 70-90 დღის შემდეგ. კანაფის მოსავლის მისაღებად მცენარეებს ჭრიან ნიადაგიდან 2-3 სმ სიმაღლეზე და შემდეგ აშრობენ რამდენიმე დღის განმავლობაში. მოსავლის აღების შემდეგ კანაფს აბრუნებენ. ჩაქრობა არის პროცესი, რომელიც იყენებს ტენიანობას და მიკრობებს მცენარეული პექტინების დასაშლელად, რომელიც ქიმიურად აკავშირებს კანაფის ღეროს. ტრადიციულად, კანაფის ღეროები წყალში ან ნამით იშლება ბოჭკოების გახეხვამდე. ჩამოსხმის პროცესი ხელს უწყობს ბასტის შემდგომ გამოყოფას ე.წ. გაფუჭების შემდეგ კანაფის ღეროებს აშრობენ (15%-ზე ნაკლებ ტენიანობამდე და ადუღებენ.
კანაფის ბოჭკოების მისაღებად, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას წარმოებაში და როგორც დანამატები, ბოჭკოები უნდა გამოიყოს პროცესით, რომელიც ცნობილია როგორც “სკუტინგი”. ჩაყრის პროცესში კანაფის ჩალა მექანიკურად მუშავდება კანაფის მცენარისთვის, მაგ., ჩაქუჩის გამოყენებით. ამ მექანიკურ პროცესში კანაფს ურტყამენ ეკრანს, სანამ თაიგულის, პატარა ბასტის ბოჭკოები და მტვერი არ ჩამოვარდება ეკრანზე. თანამედროვე მაღალსიჩქარიანი კინემატიკური დეკორტიკაციის მანქანებს შეუძლიათ კანაფის გაყოფა სამ ნაკადად; ბასტის ბოჭკოვანი, ჰარდ და მწვანე მიკროფიბერი.
ცელულოზის შემცველობა კანაფში არის დაახ. 70-77%. კანაფის ბოჭკოები შესანიშნავი შემცვლელია ხის ცელულოზის ბოჭკოებისთვის
კანაფის ბოჭკოების უპირატესობები
- ეკონომიურად ეფექტური
- მაღალი ჭიმვის სიმტკიცე და სიმტკიცე
- იდეალურად შეეფერება ნემსით ნაქსოვი პროდუქტებისთვის
- მინის ბოჭკოს ეფექტური ჩანაცვლება
- ამცირებს ჩამოსხმის დროს
- წონის დაკლება მზა ნაწილში
- მარტივი დამუშავება და გადამუშავება
- შეიძლება მორგებული იყოს სხვადასხვა სპეციფიკაციებისა და სხვადასხვა წარმოების სისტემების დასაკმაყოფილებლად
- შესაძლებელია თანმიმდევრული ხარისხი და მიწოდების ხელმისაწვდომობა
ბოჭკოვანი ბიომასალები
როდესაც ჩალის ბოჭკოები ამოღებულია სელის ჩალისგან, ღეროს არაბოჭკოვანი ნაწილები, თესლის გარეშე, ჩვეულებრივ მოიხსენიება, როგორც შიფები ან ღეროები. მაგალითად, ზეთოვან სელში, წიწაკები მოიცავს დაახ. 70 – მთლიანი ჩალის წონის 85%, რაც ჩიფსს აქცევს სელის ჩალის გადამუშავების მთავარ ქვეპროდუქტად.
ულტრაბგერითი წარმოებული, ნანოსტრუქტურული ლიგნინი გამოიყენება მრავალფუნქციური თეთრეულის ქსოვილების დასამზადებლად. თეთრეულის ქსოვილების ნანო-ლიგნინით შევსებით შესაძლებელია მრავალფუნქციური ტექსტილის შექმნა. ეს მრავალფუნქციური ტექსტილი გვთავაზობს ულტრაიისფერი ბარიერის, ანტიბაქტერიული და ანტისტატიკური თვისებების დამატებით თვისებებს.