Ультразвуковая обработка волокна конопли
- Ультразвуковая перетонка волокнистых материалов, таких как конопляные и льняные волокна, обеспечивает быструю и эффективную модификацию волокна.
- Ультрасонически обработанные волокна бастиона фибрилляльные и показывают значительно более высокую специфическую поверхность, повышенную прочность и гибкость.
- Ультразвуковая обработка волокон является быстрой и простой в использовании технологией обработки для промышленного производства.
Ультразвуковое retting
Ультразвуковой retting является быстрой, эффективной и зеленой альтернативой традиционной влажной или росы-retting. Акустическая кавитация, генерируемая высокоинтенсивным низкочастотным ультразвуком, разрушает клеточные структуры биоматериалов, таких как недревесные, растительные волокна, которые включают в себя пышное волокно, такие как льняное волокно, конопля, крапива, пшеничная солома, рисовая солома, джут, а также листового происхождения волокон (например, сизаль, конопля манила, абака) и фруктового волокна, как coir из кокосовой скорлупы.
Ультразвуковое распутывание преобразует микроволокна (около 3-5 мм) в нановолокна (100 нм). Кроме того, ультразвуковая обработка индуцировала деградацию чистого ксилоглукана и ксилана в растворе, демонстрируя способность ультразвука ухудшать гемицеллюлозу.
Хотя ультразвуковая ретину в основном используется в ваквомом решении, – в зависимости от сырья и целевого результата – сочетать ультразвуковой процесс с щелочной обработкой. Решения NaOH, H2О2 и H2ТАК4 может быть использован для подщелачивки для получения целлюлозы нановолокна в течение короткого времени обработки. При ультразвуковом лечении фибрилляция целлюлозных микроволокон может быть легко достигнута. Ультразонически произведенные волокна показывают специфическую морфологию, в которой нановолокна (100 нм) распределены по всей поверхности микроволокон (3-5 м).
Сканирование электронного микроскопического анализа льна, конопли и койров с ультразвуковой обработкой или без нее.
источник: Renouard et al. 2014
UIP4000hdT (4 кВт) промышленный ультразвуковой процессор для переработки волокон
Ультразвуковая обработка волокна конопли
С растущим рынком семян конопли и фитоканбиноидов приходит увеличение производства конопли соломы. В качестве побочного продукта, конопляная солома и ее волокна в основном используются для производства бумаги или гео-текстиля, арматуры в композитных материалах, а также строительных материалов.
Сушеная и вырезанная солома баста может быть использована в качестве сырья для ультразвуковой обработки, однако для превосходного ультразвукового выхода процесса рекомендуется использовать (частично) декорированные шивы. Материал bast смачивается в воде (водное решение) так, что насосная суспензия получена, которая может пройти ультразвуковой поток через ячейку. Процесс соники занимает всего лишь короткий период времени (около 30-60 сек.). Научные исследования показали, что ультразвуковость улучшает извлечения гемицеллюлозы и лигнина из лигноцеллюлезных материалов. Кроме того, звукоация ухудшает целлюлозу и пектин. Ультразвуковая обработка конопли и льна также повышает гибкость и прочность волокон, которые являются ценными характеристиками для текстильного и композитного производства.
- снижение содержания лигнина
- микро- и нано-фибрилированные волокна
- повышенная гибкость волокна
- более высокая прочность растяжить
- быстрый процесс
- прост в эксплуатации
Ультразвуково-щелочное лечение конопляного волокна (Ferreira et al. 2019)
Ультрасонически модифицированное волокно конопли
Ультрасонически фибриллое волокно (например, конопля, лен) особенно подходит в качестве арматуры для полимерных речебных, термопластичных и термосетных композитов.
Волокна конопляного пышного волокна являются ценным источником, из которого можно извлечь целлюлозы нанокристаллы (CNCs). Нанокристаллы целлюлозы характеризуются высокой площадью поверхности и необыкновенной жесткостью и прочностью. ЦНК’ прочность растяжения превосходит прочность стекла или алюминия. Целлюлозы нанокристаллы довольно дешево и, таким образом, конкурентоспособной нано-добавки, когда дело доходит до цены, доступности, токсичности, а также устойчивости.
Sonication – это простая в использовании, быстрая и зеленая техника, позволяющая производить высококачественные нанокристаллы целлюлозы.
Sosiati et al. 2014 показывают благотворное влияние звукового эффекта на обработку волокон.
Высокопроизводительные ультразвуковые для обработки волокон
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительное ультразвуковое оборудование для тяжелых применений. Наши ультразвуковые системы могут использоваться для пакетной или непрерывной вневодной обработки. Все промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher могут поставлять очень высокие амплитуды. Амплитуды до 200 м могут легко работать непрерывно в 24/7 операции. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Тем не менее, возможность очень высокой амплитуды сами по себе не достаточно, чтобы запустить успешный процесс ультразвукового волокна, такие как стяжка или фибрилляция. В зависимости от сырья и целевого результата параметры процесса – а именно, амплитуда, давление, температура и время – должны быть точно управляемыми и регулируемыми.
Цифровые ультразвуковые процессоры Hielscher автоматически записывают все технологические данные на интегрированной SD-карте, так что результаты процесса воспроизводимы. Амплитуды и интенсивность обработки могут быть точно скорректированы и контролируются от очень мягкой до очень интенсивной звуковой. Это дает вам возможность обрабатывать различные материалы для оптимального вывода.
Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет для работы в режиме 24/7 в тяжелых условиях и в сложных условиях.
В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:
| Объем партии | Скорость потока | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| От 1 до 500 мл | От 10 до 200 мл / мин | UP100H |
| От 10 до 2000 мл | От 20 до 400 мл / мин | Uf200 ः т, UP400St |
| 0.1 до 20L | 0.2 до 4L / мин | UIP2000hdT |
| От 10 до 100 литров | От 2 до 10 л / мин | UIP4000hdT |
| не доступно | От 10 до 100 л / мин | UIP16000 |
| не доступно | больше | кластер UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Спросите нас!
Мощные ультразвуковые процессоры от лабораторных до пилотных и промышленных масштабов.
Литература / Ссылки
- Диана П.Феррейра, Джулиана Крус, Рауль Фангейро (2019): Глава 1 – Поверхностная модификация натуральных волокон в полимерных композитах. Зеленые композиты для автомобильных приложений. Вудхед Издательский серия в композитных науки и техники 2019, Страницы 3-41.
- Салливан Ренуар, Кристоф Хано, Джоэль Дуссо, Джин-Филипп Блондо, Эрик Лайне (2014): Характеристика ультразвукового воздействия на coir, льна и конопляных волокон. Материалы Письма 129, 2014. 137-141.
- Х. Сосиати, М. Мухаймин,. Абдилах, Д.А. Виджаянти, Харсохо, К. Трияна (2014): Влияние химической обработки на
характеристики натуральной целлюлозы. AIP Конференция Труды 1617, 105 (2014). - М. Зимневская, Р. Козловский, Д. Батог (2008): Нанолин модифицированный полотно как многофункциональный продукт. Молекулярные кристаллы и жидкие кристаллы Vol. 484, выпуск 1, 2008.
Полезные сведения
Конопля волокна
Конопля является многоцелевой урожай, используемый для семян конопли, а затем семенного масла, терпеноидов и каннабиноидов (т.е. КБР, CbG и т.д.) и конопляной соломы, которые могут быть обработаны в ценный материал волокна. Что касается качества волокна конопли, есть различается между так называемыми волокнами буксировки, которые не выровнены, короткие волокна расслоения и так называемые волокна линии, которые являются длинными (продольные выровнены) волокна.
Короткие волокна bundels также называют техническим волокном и в основном используются в автомобильной промышленности, для производства бумаги и для био-композитов. Длинные волокна конопли используются для текстильных и дорогостоящих приложений, таких как высокопроизводительные композиты и биокомпозиты.
Производство конопляного волокна:
Fiber hemp (hemp which is grown for fiber production)is ideally harvested before flowering. This early cropping results in higher fiber quality because quality declines if flowering is allowed. Generally, fiber hemp is harvested 70-90 days after seeding. To harvest the hemp, the plants are cut 2-3cm above the soil and then dried for a few days. After harvest, the hemp is retted. Retting is a process that uses moisture and microbes to break down the plant pectins, which chemically bonds the hemp stem together. Traditionally, hemp stalks would be water-retted or dew-retted before the fibers are scutched. The retting process facilitates the subsequent separation of the bast from the so-called hemp hurd or shiv (which is the woody core of the hemp stems). After retting, the hemp stalks are dried (to a moisture content of less than 15% and bailed.
Для получения конопляных волокон, которые могут быть использованы для производства и в качестве добавок, волокна должны быть разделены в процессе, известном как “scutching”. Во время процесса затопления конопляная солома механически обрабатывается, чтобы клюв омрезать конопляное растение, например, с помощью молотка мельницы. В этом механическом процессе конопля взбивается на экране до тех пор, пока не швыряется, меньше волокон, и пыль падает через экран. Современные высокоскоростные машины для декора цинета способны разделить коноплю на три потока; волокно, hurd, и зеленый микроволокна.
Содержание целлюлозы в конопле около 70-77%. Волокна конопли являются отличной заменой древесных волокон целлюлозы
Преимущества конопли волокна
- экономически эффективным
- высокая прочность и жесткость
- идеально подходит для иглы штампованные нетканые продукты
- эффективная замена стекловолокна
- сокращает время литья
- снижение веса в готовой части
- легко обрабатывать и перерабатывать
- могут быть настроены в соответствии с различными спецификациями и различными производственными системами
- последовательная качество и доступность поставок возможны
Фиброзные биоматериалы
Когда соломенные волокна извлекаются из льняной соломы, неволоконные части стебля, не включая семена, обычно называются шивами или штурвалами. Например, в масличных льнах, шииты составляют около 70 – 85% от общего веса соломы, что делает shives основным побочным продуктом обработки льняной соломы.
Ультрасонически произведенный, наноструктурированный лигнин используется для изготовления многофункциональных льняных тканей. По обивке льняного текстиля с нано-лигнином можно создать многофункциональный текстиль. Эти многофункциональные текстильные изделия предлагают дополнительные свойства УФ-барьера, антибактериальных и антистатических свойств.