Ултразвучна обрада влакана конопље
- Ултразвучно обрађивање влакнастих материјала као што су конопљина и ланена влакна омогућава брзу и ефикасну модификацију влакана.
- Ултразвучно обрађена личка влакна су фибрилирана и показују значајно већу специфичну површину, повећану затезну чврстоћу и флексибилност.
- Ултразвучна обрада влакана је брза и лака за употребу технологија обраде за индустријску производњу.
Ултрасониц Реттинг
Ултразвучно хлађење је брза, ефикасна и зелена алтернатива традиционалном влажном или влажном сушењу. Акустична кавитација, генерисана ултразвуком високог интензитета, ниске фреквенције, разбија ћелијске структуре биоматеријала као што су недрво, биљна влакна која укључују лична влакна као што су лан, конопља, коприва, пшенична слама, пиринчана слама, јута, као и влакна добијена од листова (нпр. сисал, манила конопља, абака) и влакна из воћа попут кокосовог влакна из љуске кокоса.
Ултразвучно расплетање трансформише микровлакна (приближно 3-5 µм) у нановлакна (≥100 нм). Штавише, ултразвучна обрада је изазвала деградацију чистог ксилоглукана и ксилана у раствору, демонстрирајући способност ултразвука да разгради хемицелулозу.
Иако се ултразвучно реттинг углавном користи у воденом раствору, могуће је – у зависности од сировине и циљаног исхода – да комбинују ултразвучни процес са алкалним третманом. Раствори НаОХ, Х2О2 и Х2ТАКО4 може се користити за алкализацију за добијање целулозних нановлакна у кратком времену обраде. Ултразвучним третманом се лако може постићи фибрилација целулозних микровлакана. Ултразвучно произведена влакна показују специфичну морфологију у којој су нановлакна (≥ 100 нм) распоређена по целој површини микровлакана (3-5 µм).
Скенирајућа електронска микроскопска анализа на влакнима лана, конопље и кокоса са или без ултразвучне обраде.
извор: Реноуард ет ал. 2014
УИП4000хдТ (4кВ) индустријски ултразвучни процесор за обраду влакана
Ултразвучна обрада влакана конопље
Са растућим тржиштем семена конопље и фито-канабиноида долази и до све веће производње сламе конопље. Као нуспроизвод, слама од конопље и њена влакна се углавном користе за производњу папира или геотекстила, арматуре у композитним материјалима, као и грађевинског материјала.
Осушена и исечена лична слама се може користити као сировина за ултразвучни третман, међутим за врхунски учинак ултразвучног процеса препоручује се употреба (делимично) украшених шипова. Материјал лимена се навлажи у води (водени раствор) тако да се добије суспензија која се може пумпати, која може да прође кроз ултразвучну проточну ћелију. Процес обраде ултразвуком траје само кратак временски период (отприлике 30-60 секунди). Научна истраживања су показала да ултразвук побољшава екстракцију хемицелулозе и лигнина из лигноцелулозних материјала. Поред тога, соникација разграђује целулозу и пектин. Ултразвучна обрада конопље и лана такође побољшава флексибилност и затезну чврстоћу влакана, која су драгоцене карактеристике за производњу текстила и композита.
- смањење садржаја лигнина
- микро- и нано-фибрилирана влакна
- повећана флексибилност влакана
- већа затезна чврстоћа
- брз процес
- једноставан за руковање
Ултразвучно-алкални третман влакана конопље (Ферреира ет ал. 2019)
Ултразвучно модификовано влакно конопље
Ултразвучно фибрилирано личко влакно (нпр. конопља, лан) је посебно погодно као ојачање за полимерне смоле, термопластичне и термореактивне композите.
Влакна конопље су драгоцен извор из којег се могу екстраховати нанокристали целулозе (ЦНЦ). Нанокристали целулозе се одликују великом површином и изузетном крутошћу и затезном чврстоћом. ЦНЦс’ затезна чврстоћа превазилази чврстоћу стакла или алуминијума. Нанокристали целулозе су прилично јефтини и стога су конкурентни нано-адитив, када је у питању цена, доступност, токсичност као и одрживост.
Соникација је лака за употребу, брза и зелена техника, која омогућава производњу висококвалитетних нанокристала целулозе.
Сосиати и др. 2014. показују корисне ефекте соникације на обраду влакана.
Ултрасоникатори високих перформанси за обраду влакана
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучну опрему високих перформанси за тешке примене. Наши ултразвучни системи се могу користити за серијску или континуирану инлине обраду. Сви Хиелсцхер индустријски ултразвучни процесори могу да испоруче веома високе амплитуде. Амплитуде до 200 µм могу се лако радити у континуитету у раду 24/7. За још веће амплитуде, доступне су прилагођене ултразвучне сонотроде. Међутим, способност веома великих амплитуда сама по себи није довољна да се покрене успешан процес ултразвучних влакана, као што је реттинг или фибрилација. У зависности од сировине и циљаног исхода, параметри процеса – наиме, амплитуда, притисак, температура и време – мора бити тачно управљив и подесив.
Хиелсцхер-ови дигитални ултразвучни процесори аутоматски снимају све процесне податке на интегрисану СД картицу, тако да су резултати процеса поновљиви. Амплитуда и интензитет обраде могу се прецизно подесити и контролисати од веома благих до веома интензивних услова соникације. Ово вам даје прилику да обрађујете различите материјале до оптималног учинка.
Робусност Хиелсцхерове ултразвучне опреме омогућава 24/7 рад у тешким условима иу захтевним окружењима.
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:
| Батцх Волуме | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | УП100Х |
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20Л | 0.2 до 4Л/мин | УИП2000хдТ |
| 10 до 100 л | 2 до 10 л/мин | УИП4000хдТ |
| на | 10 до 100 л/мин | УИП16000 |
| на | већи | кластер оф УИП16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Ултразвучни процесори велике снаге од лабораторијских до пилотских и индустријских размера.
Литература/Референце
- Диана П.Ферреира, Јулиана Цруз, Раул Фангуеиро (2019): Поглавље 1 – Површинска модификација природних влакана у полимерним композитима. Зелени композити за аутомобилске апликације. Воодхеад Публисхинг Сериес ин Цомпоситес Сциенце анд Енгинееринг 2019, странице 3-41.
- Сулливан Реноуард, Цхристопхе Хано, Јоел Доуссот, Јеан-Пхилиппе Блондеау, Ериц Лаине (2014): Карактеризација ултразвучног утицаја на влакна кокоса, лана и конопље. Грађа Писма 129, 2014. 137–141.
- Х. Сосиати, М. Мухаимин, П. Абдилах, ДА Вијаианти, Харсојо, К. Трииана (2014): Ефекат хемијских третмана на
карактеристике природне целулозе. АИП Цонференце Процеедингс 1617, 105 (2014). - М. Зимниевска, Р. Козłовски, Ј. Батог (2008): Нанолигнин модификована ланена тканина као мултифункционални производ. Молецулар Цристалс анд Ликуид Цристалс Вол. 484, број 1, 2008.
Чињенице које вреди знати
конопљино влакно
Конопља је вишенаменска култура која се користи за семе конопље, а затим и за семенско уље, терпеноиде и канабиноиде (тј. ЦБД, ЦБГ, итд.) и сламу конопље, која се може прерадити у вредан материјал од влакана. У погледу квалитета влакана конопље разликују се такозвана вучна влакна, која нису поравната, кратки снопови влакана и такозвана линијска влакна, која су дуга (уздужно поравната) влакна.
Снопови кратких влакана називају се и техничким влакнима и углавном се користе у аутомобилској индустрији, за производњу папира и за композите на бази биологије. Дуга влакна конопље се користе за текстилне и високовриједне апликације као што су композити високих перформанси и биокомпозити.
Производња влакана конопље:
Влакна конопља (конопља која се узгаја за производњу влакана) идеално се бере пре цветања. Ово рано сечење резултира већим квалитетом влакана јер квалитет опада ако се дозволи цветање. Генерално, влакнаста конопља се бере 70-90 дана након сетве. За бербу конопље, биљке се секу 2-3 цм изнад земље и затим се суше неколико дана. Након жетве, конопља се одмара. Реттинг је процес који користи влагу и микробе за разградњу биљних пектина, који хемијски спајају стабљику конопље. Традиционално, стабљике конопље би се влажиле или росиле пре него што би се влакна зарезала. Процес пуштања олакшава накнадно одвајање лишћа од такозване конопље или шива (што је дрвенасто језгро стабљика конопље). Након одлежавања, стабљике конопље се суше (до влажности мање од 15% и стављају у кауцију.
Да би се добила влакна конопље, која се могу користити за производњу и као адитиви, влакна морају бити одвојена у процесу познатом као “сцутцхинг”. Током процеса сечења, слама конопље се механички обрађује како би се срушила биљка конопље, нпр. помоћу млина са чекићем. У овом механичком процесу, конопља се туче о сито све док хрскавица, мања личка влакна и прашина не падну кроз сито. Савремене кинематичке машине за украшавање велике брзине су способне да одвоје конопљу у три тока; ликова влакна, хурд и зелена микровлакана.
Садржај целулозе у конопљи је цца. 70-77%. Влакна конопље су одлична замена за влакна дрвене целулозе
Предности влакана конопље
- Исплативо
- висока затезна чврстоћа и крутост
- идеално за иглобушене неткане производе
- ефикасна замена за стаклена влакна
- смањује време обликовања
- смањење тежине готовог дела
- лако се обрађује и рециклира
- може се прилагодити да задовољи различите спецификације и различите производне системе
- могућ је доследан квалитет и доступност снабдевања
Влакнасти био-материјали
Када се сламна влакна екстрахују из ланене сламе, делови стабљике без влакана, не укључујући семе, обично се називају шиљама или храпама. На пример, код уљарица лана, шишмићи чине прибл. 70 – 85% укупне масе сламе, што чини шибље главним нуспроизводом прераде ланене сламе.
Ултразвучно произведен, нано-структурирани лигнин се користи за израду мултифункционалних платнених тканина. Постављањем ланеног текстила нано-лигнином, може се створити мултифункционални текстил. Овај мултифункционални текстил нуди додатна својства УВ баријере, антибактеријска и антистатичка својства.