• 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).

Análise de microscopia eletrônica de varredura em fibras de linho, cânhamo e coco com ou sem processamento Ultrassônico.
Fonte: Renouard et al. 2014

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.

Tratamento ultrassônico-álcali de fibra de cânhamo (Ferreira et al. 2019)

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: