Hielscher Ultrasonics
We bespreken graag uw proces.
Bel ons: +49 3328 437-420
Mail ons: info@hielscher.com

Ultrasone verwerking van hennepvezels

  • Ultrasoon roten van vezelige materialen zoals hennep- en vlasvezels maakt een snelle en efficiënte vezelmodificatie mogelijk.
  • Ultrasonisch bewerkte bastvezels zijn gefibrilleerd en vertonen een aanzienlijk hoger specifiek oppervlak, verhoogde treksterkte en flexibiliteit.
  • Ultrasone vezelverwerking is een snelle en gebruiksvriendelijke verwerkingstechnologie voor industriële productie.

Ultrasone Retting

Ultrasoon roten is een snel, efficiënt en groen alternatief voor het traditionele nat- of dauwroten. Akoestische cavitatie, gegenereerd door ultrageluid met een hoge intensiteit en lage frequentie, breekt de celstructuren van biomaterialen zoals niet-houten, plantaardige vezels waaronder bastvezels zoals vlas, hennep, brandnetel, tarwestro, rijststro, jute, maar ook vezels die van bladeren zijn afgeleid (bijv. sisal, manillahennep, abacá) en vezels die van fruit zijn afgeleid zoals kokosvezel uit kokosnootschalen.
Ultrasone ontwarring transformeert microvezels (ongeveer 3-5 µm) in nanovezels (≥100nm). Bovendien induceerde ultrasone verwerking degradatie van pure xyloglucaan en xylan in oplossing, wat het vermogen van ultrasone geluiden aantoont om hemicellulose af te breken.
Hoewel ultrasoon roten voornamelijk wordt gebruikt in een waterige oplossing, is het mogelijk om – afhankelijk van de grondstof en het beoogde resultaat – om het ultrasone proces te combineren met een alkali-behandeling. Oplossingen van NaOH, H2O2 en H2SO4 kan worden gebruikt voor alkalisatie om cellulosenanovezels te verkrijgen in een korte verwerkingstijd. Door ultrasone behandeling kan gemakkelijk een fibrillatie van cellulose microfibers worden bereikt. De ultrasoon geproduceerde vezels vertonen een specifieke morfologie waarbij de nanovezels (≥ 100 nm) verdeeld zijn over het gehele oppervlak van de microvezels (3-5 µm).

Ultrasone verwerking van hennep-, vlas- en kokosvezels.

Scanelektronenmicroscopie-analyse van vlas-, hennep- en kokosvezels met of zonder ultrasone verwerking.bron: Renouard et al. 2014

UIP4000hdT 4kW krachtige ultrasone processor voor extractie

UIP4000hdT (4kW) industriële ultrasone processor voor vezelverwerking

Informatieaanvraag




Let op onze privacybeleid.




Ultrasone verwerking van hennepvezels

Met de groeiende markt voor hennepzaden en fyto-cannabinoïden groeit ook de productie van hennepstro. Als bijproduct worden hennepstro en zijn vezels voornamelijk gebruikt voor de productie van papier of geotextiel, als versterking in composietmaterialen en als bouwmateriaal.
Gedroogd en gesneden baststro kan worden gebruikt als grondstof voor ultrasone behandeling, maar voor een superieur resultaat van het ultrasone proces wordt het gebruik van (gedeeltelijk) ontdopte scheven aanbevolen. Het bastmateriaal wordt bevochtigd in water (waterige oplossing) zodat een verpompbare slurry wordt verkregen die de ultrasone doorstroomcel kan passeren. Het sonificatieproces duurt slechts kort (ongeveer 30-60 sec.). Wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond dat ultrasoonbehandeling de extractie van hemicellulose en lignine uit lignocellulosehoudende materialen verbetert. Bovendien breekt ultrasoonbehandeling cellulose en pectine af. Ultrasone verwerking van hennep en vlas verbetert ook de flexibiliteit en treksterkte van de vezels, wat waardevolle eigenschappen zijn voor de productie van textiel en composieten.

Voordelen van ultrasone vezelverwerking

  • vermindering van het ligninegehalte
  • micro- en nanovezels
  • grotere flexibiliteit van vezels
  • hogere treksterkte
  • snelle procedure
  • eenvoudig te bedienen
Ultrasoon-alkali behandeling van hennepvezel

Ultrasoon-alkali behandeling van hennepvezel (Ferreira et al. 2019)

Ultrasoon gemodificeerde hennepvezel

Ultrasonisch gefibrilleerde bastvezel (bijv. hennep, vlas) is bijzonder geschikt als versterking voor polymere harsen, thermoplastische en thermohardende composieten.
Hennepbastvezels zijn een waardevolle bron waaruit cellulosenanokristallen (CNC's) gewonnen kunnen worden. Cellulosenanokristallen worden gekenmerkt door hun hoge oppervlak en hun buitengewone stijfheid en treksterkte. CNC's’ treksterkte de sterkte van glas of aluminium overtreft. Cellulose nanokristallen zijn vrij goedkoop en daardoor een concurrerende nano-additie als het gaat om prijs, beschikbaarheid, toxiciteit en duurzaamheid.
Sonificatie is een gebruiksvriendelijke, snelle en groene techniek waarmee cellulosenanokristallen van hoge kwaliteit geproduceerd kunnen worden.

Ultrasonisch bewerkte kenafvezels.

Sosiati et al. 2014 tonen de gunstige effecten van sonicatie op de vezelverwerking.

Ultrasoonapparaten met hoge prestaties voor vezelverwerking

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone apparatuur voor zware toepassingen. Onze ultrasone systemen kunnen worden gebruikt voor batch- of continue inline verwerking. Alle Hielscher industriële ultrasoonprocessoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes verkrijgbaar. De mogelijkheid van zeer hoge amplitudes alleen is echter niet genoeg om een succesvol ultrasoon vezelproces uit te voeren, zoals roten of fibrilleren. Afhankelijk van de grondstof en het beoogde resultaat, zijn de procesparameters – namelijk amplitude, druk, temperatuur en tijd – moet exact controleerbaar en instelbaar zijn.
Hielscher’s digital ultrasonic processors record automatically all process data on an integrated SD-card, so that process results are reproducible. Amplitude and processing intensity can be precisely adjusted and controlled from very mild to highly intense sonication conditions. This gives you the opportunity to process various materials to optimum output.
De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24/7 gebruik mogelijk bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:

Batchvolume Debiet Aanbevolen apparaten
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml/min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L/min UIP2000hdT
10 tot 100 liter 2 tot 10 l/min UIP4000hdT
n.v.t. 10 tot 100 l/min UIP16000
n.v.t. groter cluster van UIP16000

Neem contact met ons op!? Vraag het ons!

Meer informatie aanvragen

Gebruik het onderstaande formulier als u meer informatie wilt over ultrasoon homogeniseren. We bieden u graag een ultrasoon systeem dat aan uw eisen voldoet.









Let op onze privacybeleid.




Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone apparaten voor sonochemische toepassingen.

Krachtige ultrasone processors van laboratorium- tot pilot- en industriële schaal.

Literatuur/referenties

  • Diana P.Ferreira, Juliana Cruz, Raul Fangueiro (2019): Hoofdstuk 1 – Oppervlaktemodificatie van natuurlijke vezels in polymeercomposieten. Groene composieten voor automotive toepassingen. Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering 2019, Pagina's 3-41.
  • Sullivan Renouard, Christophe Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): Karakterisering van ultrasone impact op kokos-, vlas- en hennepvezels. Materials Letters 129, 2014. 137-141.
  • H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, D. A. Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): Effect van de chemische behandelingen op de
    eigenschappen van natuurlijke cellulose. AIP Conference Proceedings 1617, 105 (2014).
  • M. Zimniewska , R. Kozłowski, J. Batog (2008): Nanolignine gemodificeerde linnen stof als een multifunctioneel product. Molecular Crystals and Liquid Crystals Vol. 484, Issue 1, 2008.


Wetenswaardigheden

hennepvezel

Hennep is een multifunctioneel gewas dat wordt gebruikt voor de hennepzaden en de daaruit voortvloeiende zaadolie, terpenoïden en cannabinoïden (zoals CBD en CBG) en hennepstro, dat kan worden verwerkt tot waardevol vezelmateriaal. Met betrekking tot de kwaliteit van hennepvezels wordt er onderscheid gemaakt tussen de zogenaamde sleepvezels, die niet uitgelijnde, korte vezelbundels zijn, en de zogenaamde lijnvezels, die lange (in de lengterichting uitgelijnde) vezels zijn.
De korte vezelbundels worden ook wel technische vezels genoemd en worden voornamelijk gebruikt in de auto-industrie, voor de productie van papier en voor biogebaseerde composieten. Lange hennepvezels worden gebruikt voor textiel en hoogwaardige toepassingen zoals hoogwaardige composieten en biocomposieten.
Productie van hennepvezels:
Vezelhennep (hennep die gekweekt wordt voor de vezelproductie) wordt idealiter geoogst voor de bloei. Deze vroege oogst resulteert in een hogere vezelkwaliteit omdat de kwaliteit afneemt als de bloei wordt toegelaten. Over het algemeen wordt vezelhennep 70-90 dagen na het zaaien geoogst. Om de hennep te oogsten worden de planten 2-3 cm boven de grond afgeknipt en vervolgens een paar dagen gedroogd. Na de oogst wordt de hennep geroot. Roten is een proces waarbij vocht en microben de pectines van de plant afbreken, waardoor de hennepstengel chemisch aan elkaar wordt gebonden. Traditioneel worden hennepstengels met water of dauw geroot voordat de vezels worden geschrapt. Het roten vergemakkelijkt de latere scheiding van de bast van de zogenaamde hennep hurd of shiv (de houtachtige kern van de hennepstengels). Na het roten worden de hennepstengels gedroogd (tot een vochtgehalte van minder dan 15%) en in balen verpakt.
Om hennepvezels te verkrijgen, die kunnen worden gebruikt voor de productie en als additieven, moeten de vezels worden gescheiden in een proces dat bekend staat als “zwingelen”. Tijdens het zwingelen wordt het hennepstro mechanisch bewerkt om de hennepplant te beknotten, bijvoorbeeld met behulp van een hamermolen. In dit mechanische proces wordt de hennep tegen een zeef geslagen tot er hennep, kleinere bastvezels en stof door de zeef valt. Moderne kinematische ontschorsingsmachines met hoge snelheid kunnen hennep scheiden in drie stromen: bastvezel, hennep en groene microvezel.
Het cellulosegehalte van hennep is ongeveer 70-77%. Hennepvezels zijn een uitstekende vervanging voor houtcellulosevezels.

Voordelen van hennepvezels

  • Kosteneffectief
  • hoge treksterkte en stijfheid
  • ideaal voor naaldgeperforeerde non-woven producten
  • effectieve vervanging voor glasvezel
  • verkort de giettijd
  • gewichtsvermindering in eindproduct
  • gemakkelijk te verwerken en te recyclen
  • kan worden aangepast aan verschillende specificaties en verschillende productiesystemen
  • constante kwaliteit en beschikbaarheid van het aanbod mogelijk is

Vezelige biomaterialen

Wanneer uit vlasstro vezels worden gewonnen, worden de niet-vezelige delen van de stengel, met uitzondering van het zaad, gewoonlijk scheven of hurds genoemd. Bij olievlas bijvoorbeeld bestaan de scheven uit ongeveer 70 – 85% van het totale strogewicht, waardoor scheven het belangrijkste bijproduct zijn van de verwerking van vlasstro.
Ultrasoon geproduceerde, nanogestructureerde lignine wordt gebruikt om multifunctionele linnen stoffen te maken. Door linnen textiel te bekleden met nano-lignine kan multifunctioneel textiel worden gemaakt. Dit multifunctionele textiel biedt de extra eigenschappen van UV-barrière, antibacteriële en antistatische eigenschappen.

We bespreken graag uw proces.

Let's get in contact.