Processamento ultra-sônico da fibra do cânhamo
- O maceração ultra-sônico de materiais fibrosos tais como fibras do cânhamo e do Flax permite uma modificação rápida e eficiente da fibra.
- As fibras ultrassonicamente processadas do Bast são fibrilated e mostram uma superfície específica significativamente mais elevada, uma força elástica aumentada e uma flexibilidade.
- O processamento ultra-sônico da fibra é uma tecnologia de processamento rápida e easy-to-use para a produção industrial.
Retting ultra-sônico
Maceração ultra-sônico é uma alternativa rápida, eficiente e verde ao tradicional molhado-ou orvalho-maceração. A cavitação acústica, gerada pelo ultra-som de alta intensidade, de baixa frequência, quebra acima das estruturas celulares dos bio-materiais tais como a não-madeira, as fibras vegetais que incluem a fibra do Bast tal como o linho, o cânhamo, a urtiga, a palha do trigo, a palha do arroz, a juta, assim como fibras derivadas de folhas (p. ex., sisal, cânhamo de Manilla, abacá) e fibras derivadas de frutos como o coco de conchas de coco.
Desembaraçar ultra-sônico transforma microfibras (aprox. 3-5 μm) em nanofibras (≥ 100nm). Além disso, o processamento ultra-sônico induziu a degradação do xiloglucano e do xilana puros na solução, demonstrando a habilidade dos ultrassons de degradar o Hemicellulose.
Embora o maceração ultra-sônico seja usado principalmente em uma solução aquosa, é possível – dependendo da matéria-prima e do resultado alvo – para combinar o processo ultra-sônico com um tratamento do alcalóide. Soluções de NaOH, H2O2 e H2ASSIM4 pode ser usado para a alcalalização para obter nanofibras de celulose em um curto tempo de processamento. Pelo tratamento ultra-sônico, uma fibrilação de microfibras da celulose pode facilmente ser conseguida. As fibras produzidas ultrassonicamente mostram uma morfologia específica na qual as nanofibras (≥ 100nm) são distribuídas em toda a superfície das microfibras (3-5 μm).

UIP4000hdT (4 kW) processador ultra-sônico industrial para o processamento da fibra
Processamento ultra-sônico da fibra do cânhamo
Com o crescente mercado de sementes de cânhamo e Phyto-cannabinoids vem uma produção crescente de palha de cânhamo. Como um subproduto, a palha do cânhamo e suas fibras são usadas principalmente para a produção de papel ou de geo-Textiles, o reforço em materiais compostos assim como o material de construção.
A palha secada e cortada do Bast pode ser usada como a matéria-prima para o tratamento ultra-sônico, porém para a saída ultra-sônica superior do processo o uso de cana decorticada (parcialmente) é recomendado. O material do Bast é molhado na água (solução aquosa) de modo que uma pasta pumpable seja obtida, que possa passar o fluxo ultra-sônico-através da pilha. O processo sonication leva apenas um curto período de tempo (aprox. 30-60 seg.). A pesquisa científica mostrou que o ultrasonication melhora a extração do hemicelulose e da lignina dos materiais lignocelulósica. Adicionalmente, a sonicação degrada a celulose e a pectina. O processamento ultra-sônico do cânhamo e do linho igualmente melhora a flexibilidade e a força elástica das fibras, que são características valiosas para a fabricação de matéria têxtil e composta.
- redução do teor de lignina
- fibras micro e nano-fibriladas
- maior flexibilidade de fibra
- maior resistência à tração
- processo rápido
- fácil de operar
Fibra de cânhamo ultrassonicamente modificada
A fibra de Bast ultrasonically fibrilated (por exemplo, cânhamo, linho) é particular apropriada como um reforço para resinas poliméricos, thermoplastic, e compostos thermoset.
Fibras de cânhamo Bast são uma fonte valiosa a partir do qual nanocristais de celulose (CNCs) pode ser extraído. Os nanocristais de celulose caracterizam-se pela sua elevada área superficial e pela sua extraordinária rigidez e resistência à tração. Cncs’ a força elástica se destaca a força do vidro ou do alumínio. Nanocristais de celulose são um bastante barato e são, portanto, um nano-aditivo competitivo, quando se trata de preço, disponibilidade, toxicidade, bem como a sustentabilidade.
Sonication é uma técnica fácil de usar, rápida e verde, que permite produzir nanocristais de celulose de alta qualidade.
Ultrasonicators de alto desempenho para processamento de fibras
Hielscher ultrasonics fabrica equipamentos Ultrassônicos de alto desempenho para aplicações pesadas. Nossos sistemas ultra-sônicos podem por usado para o lote ou o processamento inline contínuo. Todos os processadores ultra-sônicos industriais da Hielscher podem oferecer amplitudes muito elevadas. As amplitudes de até 200 μm podem facilmente ser funcionam continuamente na operação 24/7. Para amplitudes ainda mais elevadas, os sonotrodes ultra-sônicos personalizados estão disponíveis. No entanto, a capacidade de amplitudes muito elevadas por si só não é suficiente para executar um processo de fibra ultra-sônica de sucesso, como maceração ou fibrilação. Dependendo da matéria-prima e do resultado alvo, os parâmetros do processo – ou seja, amplitude, pressão, temperatura e tempo – deve ser exatamente controlável e ajustável.
Os processadores ultra-sônicos digitais da Hielscher registram automaticamente todos os dados do processo em um cartão SD integrado, de modo que os resultados do processo sejam reprodutíveis. Amplitude e intensidade de processamento pode ser precisamente ajustado e controlado de muito leve a condições de sonication altamente intenso. Isto dá-lhe a oportunidade de processar vários materiais à saída a melhor.
A robustez do equipamento de ultra-sons de Hielscher permite a operação 24/7 de serviço pesado e em ambientes exigentes.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:
Volume batch | Quociente de vazão | Dispositivos Recomendados |
---|---|---|
1 a 500mL | 10 a 200 mL / min | UP100H |
10 a 2000 mL | 20 a 400 mL / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 a 20L | 00,2 a 4 L / min | UIP2000hdT |
10 a 100L | 2 de 10L / min | UIP4000hdT |
n / D. | 10 a 100L / min | UIP16000 |
n / D. | maior | aglomerado de UIP16000 |
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Literatura / Referências
- Diana P. Ferreira, Juliana Cruz, Raul fangueiro (2019): Capítulo 1 – Modificação superficial de fibras naturais em compósitos poliméricos. Compósitos verdes para aplicações automotivas. Woodhead Publishing Series em compósitos de ciência e engenharia 2019, páginas 3-41.
- Sullivan Renouard, Christophe Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): caracterização do impacto ultra-sônico em fibras do Coir, do linho e do cânhamo. Materiais Letters 129, 2014. 137 – 141.
- H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, D. A. Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): efeito dos tratamentos químicos no
características da celulose natural. Anais da conferência do AIP 1617, 105 (2014). - M. Zimniewska, R. KOZŁOWSKI, J. Batog (2008): Nanolignin tecido de linho modificado como um produto multifuncional. Cristais moleculares e cristais líquidos Vol. 484, edição 1, 2008.
Fatos, vale a pena conhecer
Fibra de cânhamo
O cânhamo é uma cultura polivalente usada para as sementes de cânhamo e, subsequentemente, óleo de semente, terpenóides e canabinóides (ou seja, CBD, CBG, etc.) e palha de cânhamo, que pode ser processado para material de fibra valiosa. No que diz respeito à qualidade da fibra de cânhamo, não se distingue entre as chamadas fibras de reboque, que não são alinhados, feixes de fibras curtas e as chamadas fibras de linha, que são longas (longitudinais alinhados) fibras.
Os bundels curtos da fibra são chamados igualmente fibra técnica e são usados principalmente na indústria automotriz, para a produção de papel e para compostos bio-baseados. Fibras de cânhamo longas são usadas para aplicações têxteis e de alto valor, como compósitos de alto desempenho e biocompósitos.
Produção da fibra do cânhamo:
O cânhamo de fibras (cânhamo que é cultivado para a produção de fibras) é idealmente colhido antes da floração. Esse cultivo precoce resulta em maior qualidade da fibra porque a qualidade diminui se a floração for permitida. Geralmente, o cânhamo de fibraé colhido 70-90 dias após a semeada. Para colher o cânhamo, as plantas são cortadas 2-3cm acima do solo e depois secas por alguns dias. Após a colheita, o cânhamo é retido. A retificação é um processo que usa umidade e micróbios para quebrar as pectinas vegetais, que unem quimicamente o caule de cânhamo. Tradicionalmente, os talos de cânhamo seriam retados à água ou retidas antes que as fibras fossem cortadas. O processo de retade facilita a posterior separação do bast do chamado cânhamo hurd ou shiv (que é o núcleo amadeirado das hastes de cânhamo). Após a retificação, os talos de cânhamo são secos (a um teor de umidade inferior a 15% e saqueados.
Para obter fibras de cânhamo, que podem ser utilizados para a fabricação e como aditivos, as fibras devem ser separadas em um processo conhecido como “espadeladouros”. Durante o processo de espadeladouros a palha do cânhamo é processada mecanicamente ao bico abaixo da planta do cânhamo, por exemplo, usando um martelo-moinho. Neste processo mecânico o cânhamo é batido contra uma tela até Hurd, pequenas fibras de Bast, e queda de poeira através da tela. Modernas máquinas de decorticação cinemática de alta velocidade são capazes de separar o cânhamo em três córregos; fibra do Bast, Hurd, e microfiber verde.
O teor de celulose em cânhamo é de aproximadamente 70-77%. As fibras de cânhamo são um excelente substituto para fibras de celulose de madeira
Vantagens de fibras de cânhamo
- económicamente viáveis
- alta resistência à tração e rigidez
- serido idealmente para produtos não tecidos agulha-perfurados
- recolocação eficaz para a fibra de vidro
- reduz o tempo de moldagem
- redução de peso na parte terminada
- fácil processar e recicl
- pode ser personalizado para atender a uma variedade de especificações e diferentes sistemas de fabricação
- qualidade consistente e disponibilidade de fornecimento é possível
Bio-materiais fibrosos
Quando as fibras da palha são extraídas da palha do linho, as partes da não-fibra da haste, não incluindo a semente, são referidas normalmente como cana ou hurds. Por exemplo no linho da semente oleaginosa, os cana compreendem aproximadamente 70 – 85% do peso total da palha, que faz cana o subproduto principal do processamento da palha do Flax.
Ultrasonically produzido, a lignina nano-estruturada é usada para fazer telas de linho multifunctional. Por estofamento têxteis de linho com nano-lignina, têxteis multifuncionais podem ser criados. Esses têxteis multifuncionais oferecem as propriedades adicionais de barreira UV, antibacteriano, e propriedades antiestáticas.