Ultraskaņas kaņepju šķiedru pārstrāde
- Ultraskaņas mērcēšanu no šķiedru materiāliem, piemēram, kaņepju un linu šķiedras ļauj ātri un efektīvi šķiedru modifikācija.
- Ultrasonically apstrādāti lūksnes šķiedras ir Fibrillated un parādīt ievērojami augstāku specifisko virsmu, palielināta stiepes izturība un elastību.
- Ultraskaņas šķiedru apstrāde ir ātra un viegli lietojama apstrādes tehnoloģija rūpnieciskai ražošanai.
Ultraskaņas Retting
Ultraskaņas mērcēšanu ir ātra, efektīva un zaļa alternatīva tradicionālajai mitrās vai rasas-mērcēšanu. Akustiskā kavitācija, ko rada augstas intensitātes, zemas frekvences ultraskaņa, sadala bioloģiski materiālu šūnu struktūras, piemēram, nekoksni, dārzeņu šķiedras, kas ietver tādu pamatšķiedru kā lini, kaņepes, nātri, kviešu salmi, rīsu salmi, džuta, kā arī no lapām iegūtas šķiedras (piemēram, sizals, Manilla kaņepes, abacá) un no augļiem iegūtas šķiedras, piemēram, kokogles no kokosriekstu čaumalām.
Ultraskaņas atšķetināšana pārveido mikrošķiedras (apm. 3-5 μm) uz nanofibers (≥ 100nm). Turklāt, ultraskaņas apstrāde izraisīja degradāciju tīra xyloglucan un xylan šķīdumā, demonstrējot ultraskaņa spēju degradēt hemicellulose.
Lai gan ultraskaņas mērcēšanu galvenokārt izmanto ūdens šķīdumā, ir iespējams – atkarībā no izejmateriāla un mērķtiecīgā iznākuma – lai apvienotu ultraskaņas procesu ar sārmu apstrādi. NaOH šķīdumi, H2O2 un H2So4 var izmantot sārtu iegūšanai, lai iegūtu celulozes nanofibers īsā apstrādes laikā. Ar ultraskaņas ārstēšanu var viegli panākt celulozes mikrošķiedras fibrilāciju. Ultraskaņas ražotās šķiedras norāda uz īpašu morfoloģiju, kurā nanofibers (≥ 100nm) tiek sadalīts pa visu mikrošķiedru virsmu (3-5 μm).
Skenēšanas elektroniska mikroskopa analīze par linu, kaņepju un kokosšķiedras šķiedrām ar ultraskaņas apstrādi vai bez tās.
avots: Renouard et al. 2014
UIP4000hdT (4kW) rūpniecisks ultraskaņas procesors šķiedru apstrādei
Ultraskaņas kaņepju šķiedru apstrāde
Pieaugot kaņepju sēklu un fito-kanabinoīdu tirgum, kaņepju salmu audzēšana palielinās. Kā blakusprodukts, kaņepju salmi un tā šķiedras galvenokārt izmanto, lai ražotu papīra vai ģeo-tekstilmateriālu, nostiprināšana kompozītmateriāliem, kā arī celtniecības materiālu.
Žāvētu un sagrieztu lūku salmu var izmantot kā izejvielu ultraskaņas apstrādei, tomēr par izcilu ultraskaņas procesa produkciju ieteicams izmantot (daļēji) dekorētās spaļu. Lūku materiāls ir samitrināts ūdenī (ūdens šķīdumā), lai iegūtu iesūknēšana akās vircu, kas var iziet ultraskaņas caurplūdes šūnu. Ultraskaņu process ilgst tikai īsu laiku (apm. 30-60 sek.). Zinātniskie pētījumi liecina, ka ultrasonication uzlabo HEMICELULOZE un lignīna ekstrakciju no lignocelulozes materiāliem. Bez tam, ultraskaņas apstrāde degradē celulozi un pektīnu. Kaņepju un linu ultraskaņas apstrāde arī uzlabo šķiedru elastību un stiepes izturību, kas ir vērtīgs raksturojums tekstilmateriālu un kompozītu ražošanā.
- lignīna satura samazināšana
- mikro un nano-Fibrillated šķiedras
- palielināts šķiedru elastīgums
- lielāks stiepes izturība
- ātrs process
- Viegli darboties
Ultraskaņas-sārmu apstrāde kaņepju šķiedras (Ferreira et al. 2019)
Ultrasonically Modified kaņepes fiber
Ultrasonically Fibrillated lūksnes fiber (piemēram, kaņepes, lini) ir īpaši piemērots kā pastiprināšana polimēra sveķi, termoplastiskā un termokopa kompozīcijas.
Kaņepes lūst šķiedras ir vērtīgs avots, no kuras celulozes nanocrystals (CNCs), var ekstrahēt. Celulozes nanokrystals raksturo to augsto virsmas laukumu un to ārkārtējo stingrību un stiepes izturību. CNCs DNV’ stiepes izturība izceļas ar izturību stikla vai alumīnija. Celulozes nanocrystals ir diezgan lēti un tādējādi konkurētspējīgu Nano-piedeva, kad runa ir par cenu, pieejamību, toksicitāti, kā arī ilgtspējību.
Ultraskaņas apstrāde ir viegli lietojama, ātra un zaļa tehnika, kas ļauj ražot augstas kvalitātes celulozes nanokrystals.
Sosiati et al. 2014 parādīt benefical ietekmi ultraskaņu par fiber apstrādi.
Augstas veiktspējas Ultrasonicators fiber Processing
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtas lieljaudas lietošanai. Mūsu ultraskaņas sistēmas var, ko izmanto partijas vai nepārtrauktas inline apstrādi. Visi Hielscher rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstu amplitūdas. Amplitudes līdz 200 μm var viegli nepārtraukti palaist 24/7 darbību. Vēl augstākam amplitūdām ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodi. Tomēr spēja ļoti augstas amplitūdas vien nav pietiekami, lai palaistu veiksmīgu ultraskaņas šķiedras process, piemēram, mērcēšanu vai fibrilācija. Atkarībā no izejmateriāla un mērķa rezultāta procesa parametri – proti, amplitūda, spiediens, temperatūra un laiks – jābūt precīzi kontrolējamam un regulējamam.
Hielscher ciparu ultraskaņas procesori reģistrē automātiski visus procesa datus integrētā SD kartē, tādējādi reproducēt procesa rezultātus. Amplitūdas un apstrādes intensitāti var precīzi regulēt un kontrolēt no ļoti vieglas līdz ļoti intensīvai ultrasonikācijas apstākļiem. Tas dod iespēju apstrādāt dažādus materiālus optimālai izvadei.
Hielscheras ultraskaņas iekārtu robustums nodrošina 24 stundas diennaktī ātru un smagu darbu.
Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:
| partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamie ierīces |
|---|---|---|
| 1 līdz 500mL | 10 līdz 200 ml / min | UP100H |
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 līdz 20L | 0.2 līdz 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100 l | 2 līdz 10 l / min | UIP4000hdT |
| nav | | 10 līdz 100 l / min | UIP16000 |
| nav | | lielāks | klasteris UIP16000 |
Sazinies ar mums! / Uzdot mums!
Lieljaudas ultraskaņas procesori no lab līdz pilotam un rūpnieciskai apjomai.
Literatūra / Literatūras saraksts
- Diana P. Ferreira, Juliana Cruz, Raul Fangueiro (2019): 1. nodaļa – Dabisko šķiedru virsmas modifikācija polimēru kompozītmateriāliem. Zaļie kompozīti automobiļu pielietojumam. Woodhead Publishing sērijas Composites zinātne un inženierzinātņu 2019, Pages 3-41.
- Sullivan Renouard, Christophe Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): raksturojums ultraskaņas ietekmi uz coir, linu un kaņepju šķiedras. Materiāli burti 129, 2014. 137 – 141.
- H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, D. A. Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): ķīmiskās apstrādes ietekme uz
dabiskās celulozes īpašībām. AIP konference tiesvedība 1617, 105 (2014). - M. Zimniewska, R. Kozłowski, J. Batog (2008): Nanolignin modificēta lina audums kā daudzfunkcionāls produkts. Molekulārie kristāli un šķidrais kristāli Vol. 484, Issue 1, 2008.
Fakti ir vērts zināt
Kaņepes fiber
Kaņepes ir daudzfunkcionāls kultūraugi, ko izmanto kaņepju sēklām un pēc tam sēklu eļļa, terpenoīdi un kanabinoīdi (ti, CBD, CBG, uc) un kaņepju salmi, ko var apstrādāt ar vērtīgu šķiedru materiālu. Attiecībā uz kaņepju šķiedras kvalitāti, pastāv atšķirība starp tā saukto vilkšanas šķiedras, kas nav saskaņotas, īsās šķiedras saišķi un tā saukto līnijas šķiedras, kas ir garas (garenvirziena izlīdzinātas) šķiedras.
Īsā fiber bundels sauc arī par tehnisko šķiedru un galvenokārt izmanto automobiļu rūpniecībā, lai ražotu papīru un Bio-Based komponites. Garās kaņepju šķiedras izmanto tekstila un augstas vērtības lietojumiem, piemēram, augstas veiktspējas kompozītu un Bio-Composites.
Kaņepju šķiedras ražošana:
Fiber kaņepes (kaņepes, kas audzē šķiedru ražošanai) ir ideāli novāktas pirms ziedēšanas. Šī agrīnā augkopība rada augstāku šķiedrvielu kvalitāti, jo kvalitāte pasliktinās, ja ziedēšanas ir atļauta. Parasti šķiedru kaņepes novāc 70-90 dienas pēc sēšanas. Lai novāktu kaņepes, augi tiek sagriezti 2-3cm virs augsnes un pēc tam žāvē dažas dienas. Pēc ražas novākšanas, kaņepes ir retted. Retting ir process, kas izmanto mitrumu un mikrobiem nojauktu augu pektins, kas ķīmiski obligācijas kaņepju stumbra kopā. Tradicionāli, kaņepju kāti būtu ūdens retted vai rasas-retted pirms šķiedras ir scutched. Par mērcēšanu process atvieglo vēlāku atdalīšanu lūka no tā saukto kaņepju Hurd vai shiv (kas ir koksnes kodols kaņepju kātiem). Pēc retting, kaņepju kāti ir žāvēti (ar mitruma saturu, kas ir mazāks par 15% un izglāba.
Lai iegūtu kaņepju šķiedras, ko var izmantot ražošanā un kā piedevas, šķiedras ir jānošķir procesā, kas pazīstams kā “kulstīšanas”. Kulstīšanas procesā kaņepju stiebri tiek mehāniski pārstrādāti, lai varētu Knābīt kaņepju augu, piemēram, izmantojot āmura dzirnaviņas. Šajā mehānisks process kaņepes ir uzvarēts pret ekrānu līdz Hurd, mazākas lūst šķiedras, un putekļi izkrist pa ekrānu. Modernās ātrgaitas kinemātikas Dekorēšanas mašīnas spēj atdalīt kaņepes trijās straumēs; lūksnes fiber, Hurd un zaļā mikrošķiedras.
Celulozes saturs kaņepēs ir aptuveni 70-77%. Kaņepju šķiedras ir lielisks aizstājējs koksnes celulozes šķiedrām
Priekšrocības kaņepju šķiedras
- Rentablu
- augstu stiepes izturību un stīvumu
- ideāli piemērots ar adatu perforēti neaustiem produktiem
- efektīva stikla šķiedras aizstāšana
- samazina formēšanas laiku
- pabeigtās daļas svara samazinājums
- viegli apstrādāt un pārstrādāt
- var pielāgot, lai tie atbilstu dažādām specifikācijām un atšķirīgām ražošanas sistēmām
- kvalitāte un piegādes pieejamība ir iespējama
Šķiedrai biomateriāli
Ja stiebru šķiedras ekstrahē no linu stiebriem, stublāja nešķiedras daļas, izņemot sēklas, parasti dēvē par ķiedrēm vai hurēm. Piemēram, eļļas linu šķiedras, spaļu veido aptuveni 70 – 85% no kopējā salmu svara, kas rada spaļu galveno blakusprodukts linu stiebru pārstrādei.
Ultrasoniski ražotu, nanostrukturētu lignīnu izmanto, lai izveidotu daudzfunkcionālus lina audumus. Ar polsterējums lina tekstilpreces ar nano-lignīna, daudzfunkcionālas tekstilpreces var izveidot. Šie daudzfunkcionālie tekstilizstrādājumi piedāvā papildu īpašības UV barjeru, antibakteriālas un antistatiskas īpašības.