Ultraschallerféierung vu nanostrukturéierter Cellulose
- Nanocellulose ass en héich-performante Additiv, deen als Erfolleg vun der Rheologie, Verstärkungsmëttelen a additiv an vielfältse Materialien an Applikatioune benotzt.
- Déi nano-strukturéiert Fibrillen kënnen ganz effizient vu all Zellulosehaltquelle isoléiert ginn, mat enger duerchschnëttlecher Ultraschallhomogeniséierung a Mëllech.
- Mat sonication, e méi héije Grad vu Fibrillen, méi héije Nanocellulose Ausbeuten an dënnen Faseren kënnen erreecht ginn.
- D'Ultraschall-Technologie bréngt konventionnell Methoden vun der Nanocellulose-Fabrikatioun duerch extreme cavitational héich Scherr Kräften.
Ultraschallherstellung vun Nano-Cellulose
Héichstäerkt Ultraschall trëtt bei der Extraktioun an der Isolatioun vun der Mikro- an Nano-Cellulose vu verschiddene Quelle vu cellulosem Material wéi Holz, Lignozelluloseschweineren (Pulp-Faseren) a Cellulose mat Reschter.
Fir d'Planzfaser aus dem Source Material, Ultraschall ze verëffentlechen ze poléieren an Homogeniséierung ass eng mächteg an zouverléisseg Method, dat erméiglecht ganz vill Volumen ze verwierklechen. De Pulp ass an engem Inline-Sonoreaktor gefeiert, wou d'Ultraschall-High-Heap-Kräfte bremsen d'Zellstruktur vun der Biomass sou datt déi fibrilléis Matière verfügbar gëtt.
Zuelen 1 ënnendrënner en TEM-Biller “Never Dried Cotton” (NDC), déi zu enzymateschen Hydrolyse ginn subventionéiert sinn a mat Hielscher beschiedegt ginn UP400S fir 20 Minutten. [Bittencourt et al. 2008]
TEM Bild vun “Never Dried Cotton” (NDC), déi zu enzymateschen Hydrolyse ginn subventionéiert sinn an 20 Minutte bei Hielscher's UP400S beschiedegt ginn. [Bittencourt et al. 2008]
Figure 2 ënnendrënner eng SEM Biller vun engem Viskosfilm, deen op d'enzymatesch Hydrolyse ofgeschloss ass, gefollegt vun der Sonikatioun mam UP400S. [Bittencourt et al. 2008]
SEM Bild vun engem Viskosfilm, deen op d'enzymatesch Hydrolyse ofgeschloss ass, gefollegt vu Sonikatioun mam UP400S [Bittencourt et al. 2008]
Déi Ultraschall-Nanocellulose-Veraarbechtung kann och kombinéiert mat der TEMPO-oxidéierter Faserbehandlung kombinéiert ginn. Am TEMPO-Prozess ginn Zellulose-Nanofibrelle ginn duerch en Oxidationssystem mat 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyl-1-oxyl (TEMPO) als Katalysator a Natriumbromid (NaBr) an Natriumhypochlorit (NaOCl) produzéiert. D'Untersuchung huet bewisen, datt d'Effizienz fir d'Oxidatioun wesentlech verbessert gëtt, wann d'Oxidatioun ënnert Ultraschallbestrahlung geleet gëtt.
Ultrasonic Dispersioun
Nanocellulose Dispersiounen weisen e aussergewéinleche rheologeschen Verhalen wegen der grousser Viskositéit bei niddegen Nanocellulosekonzentrationen. Dëst mécht Nanozellulose e ganz interessantt Additiv wéi rheologesch Modifizéierer, Stabilisator a Gellant fir verschidde Applikatiounen, zB an der Beschichtung, Pabeier oder der Nahrungsmëttelindustrie. Fir seng eenzegaarteg Properties auszerechnen, muss d'Nanocellulose sinn
D'Ultraschart-Dispersioun ass d'ideale Method fir eng fein-gréisst, einfach dispergéierten Nanocellulose ze kréien. Well d'Nanocellulose héich ass Scherverdichtung, Ultraschall ass d'preferabel Technologie fir Nanozellulosesch Suspensionen ze formuléieren wéi d'Kopplung vu héichmächteg Ultraschall an Flëssegkeeten extrem scheren Kräften erstallt. (Klickt hei fir méi iwwer Ultraschallkavitation bei Liquiden ze léieren!) Fir
No der Synthese vun der nanokristalliner Cellulose ass d'Nanocellulose oft ultraschall verspreet sinn an e flëssege Medium, zB e net polare oder polare Léisungsmëttel wéi Dimethylformamid (DMF), fir en Ennprodukt ze formuléieren (zB Nanokomposite, rheologesch Modifikatioun etc.) Als CNFs ginn als Additive benotzt a verschidde Leit Formuléierungen ass eng verlässlech Dispersioun entscheedend. Ultrasonikung produzéiert stabil an onvergläichlech dispergéiert Fibrillen.
Industrie Ultraschallveraarbechtung
Hielscher Ultrasonics liefert staark a verlässlech Ultraschall-Technologie vu klengen Laborunfälle benotzen op Bank-Top Systemer a komplett kommerziell Industrieanlag. Bei Hielscher Flëssecher Sonoreaktoren, déi an ënnerschiddleche Gréissten a Geometrien disponibel sinn, ginn optimale Ultraschallbedingunge realiséiert wéi déi optiméiert Reaktiounsbedingungen si fokusséiert an onofhängeg an d'Cellulosematerial applizéiert.
Mat Hielscher Ultraschallbankapparaten wéi den UIP1000hdT, An UIP2000hdT oder UIP4000hdT, e puer Kilo vun Nanocellulose kann pro Dag ganz einfach produzéiert ginn. Déi voll Industrien, wéi déi UIP10000 an UIP16000 Fir déi ganz kommerziell Produktioun vu héigen Produktiounsvolume erlaben e grousst Massstrooss. Well all Hielscher Bankentscheider an Industriellen Ultraschall als Cluster installéiert ginn, ass praktesch keng Limit fir d'Ultraschallprozess Kapazitéit.
Ultraschallveraarbechtung: Hielscher guidéiert Iech vu Machbarkeet an Optimisatioun fir kommerziell Produktioun!
- Héichgrad vu Fibrillen
- héich Nanozellulose Ergänzung
- dënn Faarf
- geféierlech Faseren
Ultraschallveraarbechtung
Hielscher's Labor Ultraschall UP400S (400W, 24kHz)
Literatur / nëmmen
- E Abraham, B. Tiefe, LA Pothan, M. Jacob, S. Thomas, U. Cvelbar, R. Anandjiwala (2011): Extrait vun Nanocellulosefibrillen aus Lignozelluloseschiessen: Eng nei Approche. Kohlenhydrat Polymere 86, 2011. 1468-1475.
- E. Bittencourt, M. de Camargo (2011): Preliminary Studies iwwer d'Produktioun vun Nanofibrillen aus Zellulose vun engem Nie gedrockene Kato, mat der ëmweltfrëndlecher Enzymatesch Hydrolyse an der héijer Energie Sonikatioun. 3. Intl. Workshop: Avancen an der Cleaner Production. Sao Paulo, Brasilien, 18. Mee – 20. Januar 2011
- LS Blachechen, JP de Mesquita, EL de Paula, FV Pereira, DFS Petri (2013): Interplay vu kolloidalem Stabilitéit vun Cellulose-Nanokristallen an hirer Dispersibilitéit an Celluloseacetatbutyratmatrix. Cellulose 2013.
- A. Dufresne (2012): Nano-Cellulose: vun der Natur bis zu héijer Performance Matière-Material. Walter de Gruyter, 2012.
- MA Hubbe; OJ Rojas; LA Lucia, M. Sain (2008): Cellulosesche Nanocomposites: A Review. BioResources 3/3, 2008. 929-980.
- SP Mishra, A.-S. Manent, B. Chabot, C. Daneault (2012): Produktioun vun Nanocellulose vun der Natur Cellulose – Verschidden Opmaache mat Ultraschall. BioResources 7/1, 2012. 422-436.
- VK Thakur (2014): Nanocellulose Polymer Nanocomposites: Fundamenter a Applikatiounen. Wiley & Sonne, 2014.
- http://en.wikipedia.org/wiki/Nanocellulose
Iwwer Nano-Cellulose
Nanocellulose schreift verschidde Zorten vun Zellulose-Nanofiberen (CNF), déi sech a mikrofibrilléiert Zellulose (MFC), nanokristalline Cellulose (NCC) a bakterielle Nanocellulose ënnerscheeden kënnen. Dee verweist op Nano-strukturéiert Cellulose, déi duerch Bakterien produzéiert gëtt.
Nanocellulose weist aussergewéinlech Eigenschaften wéi en aussergewéinlechen Kraaft a Steifigkeit, héijer Kristallinitéit, An Thixotropie, wéi och eng grouss Konzentraktioun vun der Hydroxylgruppe op senger Uewerfläch. Vill vun den héich Performanceseigenschaften vun der Nanocellulose ginn duerch hir verursaacht Héich Fläche / Mass.
Nanocellulosen gi wäit an der Medizin an der Pharmazeutik, Elektronik, Membranen, porous Materialien, Pabeier a Liewensmëttel, wéinst hirer Disponibilitéit, Biokompatibilitéit, biologescher Abbaubarkeit an Nohaltegkeet. Wéinst senge High Performance Charakteristika ass d'Nanocellulose e interessante Material fir d'Verstäerkung vu Kunststoffer, d'Verbesserung vun de mechanesche Besoien vun zB thermoplastesche Harnen, mat Stärke mat Matrixen, Sojaprotein, Kautschuk Latex oder Poly (Lactid). Zu Composite-Applikatiounen gëtt Nanocellulose fir Coiffeuren a Filmer, Faarwen, Schaim, Verpake benotzt. Ausserdeem ass Nanozellulosie eng verspriechend Komponente fir Aerogelen an Schaim, entweder an homogene Formulatiounen oder an Compositë ze maachen.
Abonnementer:
Nanokristalline Cellulose (NCC)
Zellulose Nanofibers (CNF)
Mikrofibrilléiert Zellulose (MFC)
Nanocellulose Whiskers (NCW)
Cellulose Nanocrystalen (CNC)