การแปรรูปเส้นใยกัญชาอัลตราโซนิก
- การดึงอัลตราโซนิกของวัสดุเส้นใยเช่นเส้นใยกัญชาและเส้นใยแฟลกซ์ช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนเส้นใยได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ
- เส้นใย bast ที่ผ่านการประมวลผลด้วยอัลตราโซนิกมีเส้นใยและแสดงพื้นผิวจําเพาะที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสําคัญความต้านทานแรงดึงและความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้น
- การประมวลผลเส้นใยอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลที่รวดเร็วและใช้งานง่ายสําหรับการผลิตทางอุตสาหกรรม
อัลตราโซนิก Retting
การดึงอัลตราโซนิกเป็นทางเลือกที่รวดเร็วมีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อน้ําค้างแบบดั้งเดิม โพรงอากาศอะคูสติกที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ําที่มีความเข้มสูง จะสลายโครงสร้างเซลล์ของวัสดุชีวภาพ เช่น เส้นใยที่ไม่ใช่ไม้ เส้นใยพืช ซึ่งรวมถึงเส้นใยเปลือก เช่น แฟลกซ์ กัญชา ตําแย ฟางข้าวสาลี ฟางข้าว ปอกระเจา ตลอดจนเส้นใยที่ได้จากใบไม้ (เช่น ป่านศรนารายณ์ ป่านมานิลา อาบากา) และเส้นใยที่ได้จากผลไม้ เช่น มะพร้าวจากกะลามะพร้าว
การคลายความพันกันด้วยอัลตราโซนิกจะเปลี่ยนไมโครไฟเบอร์ (ประมาณ 3-5μm) เป็นเส้นใยนาโน (≥100nm) นอกจากนี้การประมวลผลอัลตราโซนิกยังทําให้เกิดการย่อยสลายของไซโลกลูแคนบริสุทธิ์และไซแลนในสารละลายซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถของอัลตราซาวนด์ในการย่อยสลายเฮมิเซลลูโลส
แม้ว่าการยิงอัลตราโซนิกจะใช้เป็นหลักในสารละลายที่เป็นน้ํา แต่ก็เป็นไปได้ – ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและผลลัพธ์เป้าหมาย – เพื่อรวมกระบวนการอัลตราโซนิกกับการบําบัดด้วยด่าง โซลูชั่นของ NaOH, H2O2 และ H2ดังนั้น4 สามารถใช้สําหรับการทําให้เป็นอัลคาไรซ์เพื่อให้ได้เส้นใยนาโนเซลลูโลสในเวลาอันสั้น โดยการรักษาด้วยอัลตราโซนิกสามารถทําการสั่นสะเทือนของไมโครไฟเบอร์เซลลูโลสได้อย่างง่ายดาย เส้นใยที่ผลิตด้วยอัลตราโซนิกแสดงสัณฐานวิทยาเฉพาะซึ่งเส้นใยนาโน (≥ 100nm) กระจายไปทั่วพื้นผิวทั้งหมดของไมโครไฟเบอร์ (3-5μm)

UIP4000hdT (4kW) โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสําหรับการแปรรูปเส้นใย
การประมวลผลเส้นใยกัญชาอัลตราโซนิก
ด้วยตลาดที่เพิ่มขึ้นสําหรับเมล็ดกัญชาและไฟโต - แคนนาบินอยด์ทําให้การผลิตฟางกัญชาเพิ่มขึ้น ในฐานะที่เป็นผลพลอยได้ฟางกัญชาและเส้นใยส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตกระดาษหรือสิ่งทอทางภูมิศาสตร์การเสริมแรงในวัสดุคอมโพสิตและวัสดุก่อสร้าง
ฟางเปลือกแห้งและตัดสามารถใช้เป็นวัตถุดิบสําหรับการรักษาด้วยอัลตราโซนิกอย่างไรก็ตามสําหรับเอาต์พุตกระบวนการอัลตราโซนิกที่เหนือกว่าแนะนําให้ใช้ shives decorticated (บางส่วน) วัสดุ bast เปียกในน้ํา (สารละลายในน้ํา) เพื่อให้ได้สารละลายที่สูบได้ซึ่งสามารถผ่านเซลล์การไหลผ่านอัลตราโซนิกได้ กระบวนการ sonication ใช้เวลาเพียงช่วงเวลาสั้น ๆ (ประมาณ 30-60 วินาที) การวิจัยทางวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าอัลตราโซนิกช่วยเพิ่มการสกัดเฮมิเซลลูโลสและลิกนินจากวัสดุลิกโนเซลลูโลส นอกจากนี้การ sonication ยังย่อยสลายเซลลูโลสและเพคติน การประมวลผลอัลตราโซนิกของกัญชาและแฟลกซ์ยังช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความต้านทานแรงดึงของเส้นใยซึ่งเป็นลักษณะที่มีคุณค่าสําหรับการผลิตสิ่งทอและคอมโพสิต
- การลดปริมาณลิกนิน
- เส้นใยไมโครและนาโนไฟบริลเลต
- เพิ่มความยืดหยุ่นของเส้นใย
- ความต้านทานแรงดึงที่สูงขึ้น
- กระบวนการที่รวดเร็ว
- ใช้งานง่าย
เส้นใยกัญชาดัดแปลงอัลตราโซนิก
เส้นใย bast แบบคลื่นเสียงอัลตราโซนิก (เช่น กัญชา แฟลกซ์) เหมาะอย่างยิ่งในการเสริมแรงสําหรับเรซินโพลีเมอร์ เทอร์โมพลาสติก และคอมโพสิตเทอร์โมเซ็ต
เส้นใยกัญชาเป็นแหล่งที่มีคุณค่าที่สามารถสกัดสารละลายนาโนเซลลูโลส (CNCs) ได้ นาโนคริสตัลเซลลูโลสมีลักษณะเป็นพื้นที่ผิวสูงและความแข็งและความต้านทานแรงดึงที่ไม่ธรรมดา ซีเอ็นซี’ ความต้านทานแรงดึงเหนือความแข็งแรงของแก้วหรืออลูมิเนียม นาโนคริสตัลเซลลูโลสมีราคาถูกค่อนข้างมากและเป็นสารเติมแต่งนาโนที่แข่งขันได้เมื่อพูดถึงราคาความพร้อมใช้งานความเป็นพิษและความยั่งยืน
Sonication เป็นเทคนิคที่ใช้งานง่ายรวดเร็วและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งช่วยให้สามารถผลิตนาโนคริสตัลเซลลูโลสคุณภาพสูงได้
เครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการแปรรูปไฟเบอร์
Hielscher Ultrasonics ผลิตอุปกรณ์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการใช้งานหนัก ระบบอัลตราโซนิกของเราสามารถใช้สําหรับการประมวลผลแบบแบทช์หรือแบบอินไลน์อย่างต่อเนื่อง โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรม Hielscher ทั้งหมดสามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมาก แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง อย่างไรก็ตามความสามารถของแอมพลิจูดที่สูงมากเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะเรียกใช้กระบวนการเส้นใยอัลตราโซนิกที่ประสบความสําเร็จเช่นการตีหรือการเต้นผิดจังหวะ ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและผลลัพธ์เป้าหมายพารามิเตอร์ของกระบวนการ – กล่าวคือ แอมพลิจูด ความดัน อุณหภูมิ และเวลา – ต้องควบคุมและปรับได้อย่างแม่นยํา
โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกแบบดิจิตอลของ Hielscher จะบันทึกข้อมูลกระบวนการทั้งหมดโดยอัตโนมัติบนการ์ด SD ในตัวเพื่อให้ผลลัพธ์ของกระบวนการสามารถทําซ้ําได้ แอมพลิจูดและความเข้มของการประมวลผลสามารถปรับและควบคุมได้อย่างแม่นยําจากสภาวะ sonication ที่รุนแรงมากไปจนถึง สิ่งนี้ทําให้คุณมีโอกาสในการประมวลผลวัสดุต่างๆ เพื่อให้ได้ผลผลิตที่เหมาะสมที่สุด
ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยให้สามารถทํางานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
---|---|---|
1 ถึง 500 มล. | 10 ถึง 200 มล. / นาที | UP100H |
10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล. / นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L / นาที | UIP2000hdt |
10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L / นาที | UIP4000hdT |
ไม่ | 10 ถึง 100L / นาที | UIP16000 |
ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
วรรณกรรม/อ้างอิง
- Diana P.Ferreira, Juliana Cruz, Raul Fangueiro (2019): บทที่ 1 – การดัดแปลงพื้นผิวของเส้นใยธรรมชาติในคอมโพสิตโพลีเมอร์ คอมโพสิตสีเขียวสําหรับการใช้งานยานยนต์ Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering 2019 หน้า 3-41
- Sullivan Renouard, Christophe Hano, Joël Doussot, Jean-Philippe Blondeau, Eric Lainé (2014): ลักษณะของผลกระทบอัลตราโซนิกต่อมะพร้าว แฟลกซ์ และเส้นใยกัญชา จดหมายวัสดุ 129, 2014 137–141.
- H. Sosiati, M. Muhaimin, P. Abdilah, DA Wijayanti, Harsojo, K. Triyana (2014): ผลของการบําบัดทางเคมีต่อ
ลักษณะของเซลลูโลสธรรมชาติ รายงานการประชุม AIP 1617, 105 (2014). - M. Zimniewska , R. Kozłowski, J. Batog (2008): ผ้าลินินดัดแปลงนาโนลิกนินเป็นผลิตภัณฑ์มัลติฟังก์ชั่น ผลึกโมเลกุลและผลึกเหลว Vol. 484 ฉบับที่ 1 2008
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
เส้นใยกัญชา
กัญชาเป็นพืชอเนกประสงค์ที่ใช้สําหรับเมล็ดกัญชาและต่อมาน้ํามันเมล็ดเทอร์พีนอยด์และแคนนาบินอยด์ (เช่น CBD, CBG เป็นต้น) และฟางกัญชาซึ่งสามารถแปรรูปเป็นวัสดุเส้นใยที่มีคุณค่า ในแง่ของคุณภาพเส้นใยกัญชามีความแตกต่างกันระหว่างเส้นใยพ่วงที่เรียกว่า ซึ่งเป็นมัดเส้นใยสั้นที่ไม่อยู่ในแนวเดียวกัน และเส้นใยเส้นที่เรียกว่า ซึ่งเป็นเส้นใยยาว (เรียงตามยาว)
บันเดลไฟเบอร์สั้นเรียกอีกอย่างว่าเส้นใยทางเทคนิคและส่วนใหญ่จะใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์สําหรับการผลิตกระดาษและสําหรับคอมโพสิตชีวภาพ เส้นใยกัญชายาวใช้สําหรับสิ่งทอและการใช้งานที่มีมูลค่าสูง เช่น คอมโพสิตประสิทธิภาพสูงและคอมโพสิตชีวภาพ
การผลิตเส้นใยกัญชา:
ไฟเบอร์กัญชา (กัญชาที่ปลูกเพื่อการผลิตเส้นใย) เหมาะอย่างยิ่งที่จะเก็บเกี่ยวก่อนออกดอก การปลูกพืชในช่วงต้นนี้ส่งผลให้มีคุณภาพเส้นใยสูงขึ้นเนื่องจากคุณภาพจะลดลงหากอนุญาตให้ออกดอก โดยทั่วไปกัญชาไฟเบอร์จะเก็บเกี่ยว 70-90 วันหลังจากเพาะเมล็ด ในการเก็บเกี่ยวกัญชาพืชจะถูกตัดเหนือดิน 2-3 ซม. แล้วตากให้แห้งสองสามวัน หลังการเก็บเกี่ยวกัญชาจะถูกเก็บกลับ Retting เป็นกระบวนการที่ใช้ความชื้นและจุลินทรีย์เพื่อสลายเพคตินของพืช ซึ่งยึดลําต้นกัญชาเข้าด้วยกันทางเคมี ตามเนื้อผ้าก้านกัญชาจะถูกล้างน้ําหรือน้ําค้างก่อนที่เส้นใยจะถูกตัดออก กระบวนการ retting ช่วยอํานวยความสะดวกในการแยก bast ออกจากสิ่งที่เรียกว่า hurd กัญชาหรือ shiv (ซึ่งเป็นแกนไม้ของลําต้นกัญชา) หลังจาก retting ก้านกัญชาจะถูกทําให้แห้ง (ให้ความชื้นน้อยกว่า 15% และประกันตัว
เพื่อให้ได้เส้นใยกัญชาซึ่งสามารถใช้ในการผลิตและเป็นสารเติมแต่งเส้นใยจะต้องแยกออกจากกันในกระบวนการที่เรียกว่า “การสกัด”. ในระหว่างกระบวนการตัดฟางกัญชาจะถูกแปรรูปด้วยกลไกเพื่อจะงอยปากต้นกัญชาเช่นใช้เครื่องบดค้อน ในกระบวนการทางกลนี้กัญชาจะถูกทุบกับหน้าจอจนกระทั่งมีสิ่งกีดขวางเส้นใย bast ที่เล็กกว่าและฝุ่นละอองตกลงมาผ่านหน้าจอ เครื่องตกแต่งจลนศาสตร์ความเร็วสูงที่ทันสมัยสามารถแยกกัญชาออกเป็นสามกระแส เส้นใย bast, hurd และไมโครไฟเบอร์สีเขียว
ปริมาณเซลลูโลสในกัญชาอยู่ที่ประมาณ 70-77% เส้นใยกัญชาเป็นสารทดแทนที่ดีเยี่ยมสําหรับเส้นใยเซลลูโลสไม้
ข้อดีของเส้นใยกัญชา
- คุ้มค่า
- ความต้านทานแรงดึงและความแข็งสูง
- เหมาะอย่างยิ่งสําหรับผลิตภัณฑ์นอนวูฟเวนเจาะเข็ม
- ทดแทนใยแก้วอย่างมีประสิทธิภาพ
- ลดเวลาในการขึ้นรูป
- การลดน้ําหนักในชิ้นส่วนสําเร็จรูป
- ง่ายต่อการประมวลผลและรีไซเคิล
- สามารถปรับแต่งให้ตรงตามข้อกําหนดที่หลากหลายและระบบการผลิตที่แตกต่างกัน
- คุณภาพและความพร้อมของอุปทานที่สม่ําเสมอเป็นไปได้
วัสดุชีวภาพเส้นใย
เมื่อสกัดเส้นใยฟางจากฟางแฟลกซ์ส่วนที่ไม่มีเส้นใยของลําต้นไม่รวมเมล็ดมักจะเรียกว่า shives หรือ hurds ตัวอย่างเช่นในแฟลกซ์เมล็ดน้ํามัน ชิฟประกอบด้วยประมาณ 70 – 85% ของน้ําหนักฟางทั้งหมด ซึ่งทําให้ shives เป็นผลพลอยได้จากการแปรรูปฟางแฟลกซ์
ลิกนินโครงสร้างนาโนที่ผลิตด้วยอัลตราโซนิกใช้ทําผ้าลินินอเนกประสงค์ ด้วยการบุสิ่งทอผ้าลินินด้วยนาโนลิกนินสามารถสร้างสิ่งทอมัลติฟังก์ชั่นได้ สิ่งทอมัลติฟังก์ชั่นเหล่านั้นมีคุณสมบัติเพิ่มเติมของรังสียูวี ต้านเชื้อแบคทีเรีย และป้องกันไฟฟ้าสถิตย์