Ultradźwiękowe przetwarzanie włókien konopnych

  • Ultradźwiękowe roszenie materiałów włóknistych takich jak włókna konopne i lniane pozwala na szybką i skuteczną modyfikację włókien.
  • Włókna łykowe przetwarzane ultradźwiękowo są fibrylowane i wykazują znacznie wyższą powierzchnię właściwą, zwiększoną wytrzymałość na rozciąganie i elastyczność.
  • Ultradźwiękowe przetwarzanie włókien jest szybką i łatwą w użyciu technologią przetwarzania dla produkcji przemysłowej.

Ultradźwiękowy Retting

Rozgaszanie ultradźwiękowe jest szybką, skuteczną i zieloną alternatywą dla tradycyjnego roszenia na mokro lub na rosę. Kawitacja akustyczna, wytwarzana przez ultradźwięki o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości, rozbija struktury komórkowe materiałów biologicznych, takich jak nie-drewno, włókna roślinne, takie jak len, konopie, pokrzywa, słoma pszeniczna, słoma ryżowa, juta, a także włókna liściaste (np. sizal, konopie manilskie, abaka) oraz włókna owocowe, takie jak włókna kokosowe.
Rozdzielanie ultradźwiękowe przekształca mikrofibry (ok. 3-5µm) w nanowłókna (≥100nm). Ponadto przetwarzanie ultradźwiękowe wywołało degradację czystego ksyloglukanu i ksylanu w roztworze, wykazując zdolność ultradźwięków do degradacji hemicelulozy.
Mimo że roszenie ultradźwiękowe jest stosowane głównie w roztworze wodnym, możliwe jest – w zależności od surowca i zamierzonego rezultatu – aby połączyć proces ultradźwiękowy z zabiegiem alkalicznym. Rozwiązania NaOH, H2O2 i H2WIĘC4 może być stosowany do alkalizacji w celu uzyskania nanowłókien celulozowych w krótkim czasie przetwarzania. Dzięki zabiegom ultradźwiękowym, fibrylacja mikrofibry celulozowej może być łatwo osiągnięta. Włókna produkowane ultradźwiękowo wykazują specyficzną morfologię, w której nanowłókna (≥ 100 nm) są rozmieszczone na całej powierzchni mikrofiber (3-5µm).

Ultradźwiękowa obróbka włókien konopi, lnu i włókna kokosowego.

Skanowanie elektronicznej analizy mikroskopowej włókien lnu, konopi i włókna kokosowego z lub bez przetwarzania ultradźwiękowego.
źródło: Renouard et al. 2014

UIP4000hdT 4kW wydajny procesor ultradźwiękowy do ekstrakcji

UIP4000hdT (4 kW) przemysłowy procesor ultradźwiękowy do przetwarzania włókien

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultradźwiękowe przetwarzanie włókien konopnych

Wraz z rosnącym rynkiem nasion konopi i fitokannabinoidów rośnie produkcja słomy konopnej. Jako produkt uboczny, słoma konopna i jej włókna są wykorzystywane głównie do produkcji papieru lub geowłókiennictwa, wzmacniania materiałów kompozytowych oraz materiałów budowlanych.
Suszona i pocięta słoma łykowa może być wykorzystywana jako surowiec do obróbki ultradźwiękowej, jednak dla uzyskania lepszych wyników procesu ultradźwiękowego zaleca się stosowanie (częściowo) obłuszczonych łupków. Materiał łykowy jest zwilżany w wodzie (roztwór wodny) w taki sposób, że otrzymuje się pompowalną gnojowicę, która może przejść przez ultradźwiękową komorę przepływową. Proces sonizacji trwa krótko (ok. 30-60 sek.). Badania naukowe wykazały, że ultrasonizacja poprawia ekstrakcję hemicelulozy i ligniny z materiałów lignocelulozowych. Dodatkowo sonizacja degraduje celulozę i pektynę. Ultradźwiękowe przetwarzanie konopi i lnu poprawia również elastyczność i wytrzymałość na rozciąganie włókien, które są cennymi cechami w produkcji tekstyliów i kompozytów.

Zalety Ultradźwiękowego Przetwarzania Włókien

  • zmniejszenie zawartości ligniny
  • włókna mikro- i nanofibrylacyjne
  • zwiększona elastyczność włókien
  • większa wytrzymałość na rozciąganie
  • szybki proces
  • łatwy w obsłudze
Leczenie ultradźwiękowo-alkaliczne włókna konopnego

Ultradźwiękowo-alkalkaliczne leczenie włókien konopi (Ferreira i in. 2019)

Ultradźwiękowo zmodyfikowana włókno konopne

Ultradźwiękowo fibrylowane włókno łykowe (np. konopie, len) jest szczególnie przydatne jako wzmocnienie żywic polimerowych, kompozytów termoplastycznych i termoutwardzalnych.
Włókna konopne są cennym źródłem, z którego można pozyskać nanokryształy celulozy (CNC). Nanokryształy celulozy charakteryzują się dużą powierzchnią oraz wyjątkową sztywnością i wytrzymałością na rozciąganie. CNC’ wytrzymałość na rozciąganie przewyższa wytrzymałość szkła lub aluminium. Nanokryształy celulozy są dość tanie i w związku z tym są konkurencyjnym nanododatkiem, jeśli chodzi o cenę, dostępność, toksyczność oraz zrównoważony rozwój.
Sonication to łatwa w użyciu, szybka i zielona technika, która pozwala na produkcję wysokiej jakości nanokryształów celulozy.

Włókna kenaf poddane obróbce ultradźwiękowej.

Sosiati et al. 2014 show the benefical effects of sonication on fiber processing.

Wysokowydajne ultradźwięki do przetwarzania włókien

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne urządzenia ultradźwiękowe do zastosowań w trudnych warunkach. Nasze systemy ultradźwiękowe mogą być stosowane do przetwarzania wsadowego lub ciągłego w linii produkcyjnej. Wszystkie przemysłowe procesory ultradźwiękowe firmy Hielscher mogą dostarczać bardzo duże amplitudy. Amplitudy do 200 µm mogą być z łatwością wykorzystywane w trybie ciągłym w trybie 24/7. Dla jeszcze większych amplitud, dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta. Jednak sama zdolność do pracy z bardzo wysokimi amplitudami nie wystarcza do przeprowadzenia udanego procesu ultradźwiękowego, takiego jak roszenia lub fibrylacja. W zależności od surowca i oczekiwanego rezultatu, parametry procesu – a mianowicie amplituda, ciśnienie, temperatura i czas. – musi być dokładnie kontrolowana i regulowana.
Cyfrowe procesory ultradźwiękowe firmy Hielscher automatycznie zapisują wszystkie dane procesowe na zintegrowanej karcie SD, dzięki czemu wyniki procesu są powtarzalne. Amplituda i intensywność przetwarzania mogą być precyzyjnie regulowane i kontrolowane od bardzo łagodnych do bardzo intensywnych warunków dźwiękowych. Daje to możliwość obróbki różnych materiałów w celu uzyskania optymalnej wydajności.
Odporność urządzenia ultradźwiękowe Hielscher pozwala do pracy 24/7 w ciężkich i środowisk wymagających.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Skorzystaj z formularza poniżej, jeśli chcesz zażądać dodatkowych informacji na temat ultradźwiękowej homogenizacji. Chętnie zaoferujemy Państwu system ultradźwiękowy, spełniający Państwa wymagań.









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne ultradźwięki do zastosowań sonochemicznych.

Wysokowydajne procesory ultradźwiękowe od laboratorium do skali pilotażowej i przemysłowej.

Literatura / Referencje

  • Diana P. Ferreira, Juliana Cruz, Raul Fangueiro (2019): Rozdział 1 – Modyfikacja powierzchni włókien naturalnych w kompozytach polimerowych. Zielone kompozyty do zastosowań motoryzacyjnych. Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering 2019, strony 3-41.
  • Sullivan Renouard, Christophe Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): Charakterystyka oddziaływania ultradźwięków na włókna kokosowe, lniane i konopne. Listy materiałowe 129, 2014. 137–141.
  • H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, D. A. Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): Wpływ obróbki chemicznej na
    właściwości naturalnej celulozy. Konferencja AIP Proceedings 1617, 105 (2014).
  • M. Zimniewska , R. Kozłowski, J. Batog (2008): Nanolignin Modified Linen Fabric jako produkt wielofunkcyjny. Kryształy molekularne i ciekłe kryształy, tom 484, wydanie 1, 2008.


Fakty Warto wiedzieć

Włókno konopne

Konopie to roślina wielozadaniowa wykorzystywana do produkcji nasion konopi, a następnie oleju z nasion, terpenoidów i kannabinoidów (np. CBD, CBG itp.) oraz słomy konopnej, która może być przetwarzana na cenny materiał włóknisty. W odniesieniu do jakości włókien konopnych rozróżnia się tzw. włókna wieżowe, które nie są wyrównane, krótkie wiązki włókien i tzw. włókna liniowe, które są włóknami długimi (wzdłużnie wyrównanymi).
Krótkowłókniste wiązki włókien nazywane są również włóknami technicznymi i są wykorzystywane głównie w przemyśle motoryzacyjnym, do produkcji papieru i kompozytów pochodzenia biologicznego. Długie włókna konopne są wykorzystywane w zastosowaniach tekstylnych i wysokowartościowych, takich jak wysokowydajne kompozyty i biokompozyty.
Produkcja włókien konopnych:
Konopie włókniste (konopie uprawiane do produkcji włókien) są idealnie zbierane przed kwitnieniem. Ta wczesna uprawa skutkuje wyższą jakością włókien, ponieważ ich jakość spada, jeśli kwitnienie jest dozwolone. Generalnie, konopie włókniste zbierane są 70-90 dni po wysianiu. Aby zebrać konopie, przycina się je 2-3 cm nad ziemią, a następnie suszy przez kilka dni. Po zbiorze konopie są roszone. Ponowne roszenie jest procesem, który wykorzystuje wilgoć i mikroorganizmy do rozkładu pektyn roślinnych, które chemicznie wiążą łodygi konopi. Tradycyjnie, łodygi konopi są roszone wodą lub roszone przed moczeniem włókien. Proces roszenia ułatwia późniejsze oddzielenie łodygi od tzw. płatu konopnego (czyli zdrewniałego rdzenia łodygi konopi). Po roszeniu łodygi konopi są suszone (do wilgotności mniejszej niż 15%) i wiązane.
Aby otrzymać włókna konopne, które mogą być wykorzystywane do produkcji i jako dodatki, włókna muszą być oddzielone w procesie znanym jako “trzepotanie”. Podczas procesu scutchingu słoma konopna jest mechanicznie przetwarzana w celu zburzenia rośliny konopnej, np. przy użyciu młynka. W tym mechanicznym procesie konopie są uderzane o ekran, aż do momentu, gdy przez ekran wpadną mniejsze włókna łykowe i pył. Nowoczesne szybkie maszyny do dekortacji kinematycznej są w stanie rozdzielić konopie na trzy strumienie: włókno łykowe, płotek i zielone mikrowłókna.
Zawartość celulozy w konopiach wynosi około 70-77%. Włókna konopne są doskonałym substytutem włókien celulozowych z drewna.

Zalety włókien konopnych

  • opłacalny
  • wysoka wytrzymałość na rozciąganie i sztywność
  • idealnie nadaje się do produkcji włóknin igłowanych.
  • skuteczne zastąpienie włókna szklanego
  • skraca czas formowania
  • redukcja wagi gotowej części
  • łatwe do przetworzenia i recyklingu
  • mogą być dostosowane do różnych specyfikacji i różnych systemów produkcyjnych.
  • stała jakość i dostępność dostaw jest możliwa.

Włókniste materiały biologiczne

W przypadku gdy włókna słomy są pozyskiwane ze słomy lnianej, niewłókniste części łodygi, z wyłączeniem nasion, są zwykle określane jako strzępy lub hurdy. Na przykład w przypadku lnu oleistego, łuski zawierają ok. 70 %. – 85% całkowitej wagi słomy, co czyni z łusek główny produkt uboczny przetwarzania słomy lnianej.
Produkowana ultradźwiękowo, nanostrukturalna lignina jest wykorzystywana do produkcji tkanin lnianych o wielu funkcjach. Wyściełanie tekstyliów lnianych nano-ligniną umożliwia tworzenie tekstyliów wielofunkcyjnych. Te wielofunkcyjne tekstylia oferują dodatkowe właściwości bariery UV, właściwości antybakteryjne i antystatyczne.