Chế biến sợi gai dầu siêu âm

• Siêu âm retting của vật liệu sợi như sợi gai dầu và sợi lanh cho phép sửa đổi sợi nhanh chóng và hiệu quả.
• Sợi bast xử lý siêu âm được rung và cho thấy bề mặt cụ thể cao hơn đáng kể, tăng độ bền kéo và tính linh hoạt.
• Chế biến sợi siêu âm là một công nghệ chế biến nhanh chóng và dễ sử dụng cho sản xuất công nghiệp.

Siêu âm Retting

Siêu âm retting là một thay thế nhanh chóng, hiệu quả và màu xanh lá cây cho truyền thống ướt hoặc sương retting. Xâm thực âm thanh, được tạo ra bởi siêu âm tần số thấp, cường độ cao, phá vỡ cấu trúc tế bào của các vật liệu sinh học như sợi không phải gỗ, sợi thực vật bao gồm sợi bast như lanh, cây gai dầu, cây tầm ma, rơm lúa mì, rơm rạ, đay, cũng như các sợi có nguồn gốc từ lá (ví dụ: sisal, cây gai dầu mani, abacá) và chất xơ có nguồn gốc từ trái cây như xơ dừa từ gáo dừa.
Siêu âm gỡ rối biến đổi microfibers (khoảng 3-5μm) thành sợi nano (≥100nm). Hơn nữa, xử lý siêu âm gây ra sự xuống cấp của xyloglucan tinh khiết và xylan trong dung dịch, chứng tỏ khả năng siêu âm làm suy giảm hemicellulose.
Mặc dù retting siêu âm chủ yếu được sử dụng trong dung dịch nước, nhưng có thể – tùy thuộc vào nguyên liệu thô và kết quả mục tiêu – để kết hợp quá trình siêu âm với điều trị kiềm. Giải pháp của NaOH, H₂O₂ và H₂SO₄ có thể được sử dụng để kiềm hóa để thu được sợi nano cellulose trong thời gian xử lý ngắn. Bằng cách xử lý siêu âm, một rung động của sợi nhỏ cellulose có thể dễ dàng đạt được. Các sợi được sản xuất bằng siêu âm cho thấy một hình thái cụ thể trong đó các sợi nano (≥ 100nm) được phân phối trên toàn bộ bề mặt của các sợi nhỏ (3-5μm).

Quét phân tích kính hiển vi điện tử trên sợi lanh, cây gai dầu và xơ dừa có hoặc không có xử lý siêu âm.
nguồn: Renouard et al. 2014

Chế biến sợi gai dầu siêu âm

Với thị trường ngày càng tăng cho hạt gai dầu và phyto-cannabinoids đến việc sản xuất rơm gai dầu ngày càng tăng. Là một sản phẩm phụ, rơm gai dầu và sợi của nó chủ yếu được sử dụng để sản xuất giấy hoặc vải địa kỹ thuật, gia cố trong vật liệu composite cũng như vật liệu xây dựng.
Rơm khô và cắt bast có thể được sử dụng làm nguyên liệu để điều trị siêu âm, tuy nhiên đối với đầu ra quá trình siêu âm vượt trội, việc sử dụng (một phần) shives decorticated được khuyến khích. Vật liệu bast được làm ướt trong nước (dung dịch nước) để thu được bùn có thể bơm, có thể đi qua tế bào dòng chảy siêu âm. Quá trình sonication chỉ mất một khoảng thời gian ngắn (khoảng 30-60 giây). Nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng ultrasonication cải thiện việc khai thác hemicellulose và lignin từ vật liệu lignocellulosic. Ngoài ra, sonication làm suy giảm cellulose và pectin. Xử lý siêu âm cây gai dầu và hạt lanh cũng cải thiện tính linh hoạt và độ bền kéo của sợi, đó là những đặc tính có giá trị cho sản xuất dệt may và composite.

Điều trị siêu âm-kiềm của sợi gai dầu (Ferreira et al. 2019)

Ultrasonically sửa đổi sợi gai dầu

Sợi bast rung siêu âm (ví dụ, cây gai dầu, lanh) đặc biệt thích hợp làm chất gia cố cho nhựa polymer, nhựa nhiệt dẻo và vật liệu tổng hợp nhiệt rắn.
Sợi gai dầu bast là một nguồn có giá trị mà từ đó các tinh thể nano cellulose (CNC) có thể được chiết xuất. Tinh thể nano cellulose được đặc trưng bởi diện tích bề mặt cao và độ cứng và độ bền kéo phi thường của chúng. CNC’ Độ bền kéo vượt trội so với độ bền của thủy tinh hoặc nhôm. Tinh thể nano cellulose khá rẻ và do đó là một chất phụ gia nano cạnh tranh, khi nói đến giá cả, tính sẵn có, độc tính cũng như tính bền vững.
Sonication là một kỹ thuật dễ sử dụng, nhanh chóng và xanh, cho phép sản xuất các tinh thể nano cellulose chất lượng cao.

Ultrasonicators hiệu suất cao để xử lý sợi

Hielscher Ultrasonics sản xuất thiết bị siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng nặng. Hệ thống siêu âm của chúng tôi có thể được sử dụng để xử lý hàng loạt hoặc liên tục nội tuyến. Tất cả các bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp Hielscher có thể cung cấp biên độ rất cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Đối với biên độ cao hơn, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn. Tuy nhiên, khả năng của biên độ rất cao một mình là không đủ để chạy một quá trình sợi siêu âm thành công, chẳng hạn như retting hoặc rung. Tùy thuộc vào nguyên liệu thô và kết quả được nhắm mục tiêu, các thông số quy trình – Cụ thể là biên độ, áp suất, nhiệt độ và thời gian – phải được kiểm soát và điều chỉnh chính xác.
Bộ vi xử lý siêu âm kỹ thuật số của Hielscher ghi lại tự động tất cả dữ liệu quá trình trên thẻ SD tích hợp, để kết quả quá trình có thể tái tạo. Biên độ và cường độ xử lý có thể được điều chỉnh và kiểm soát chính xác từ các điều kiện sonication rất nhẹ đến cường độ cao. Điều này mang lại cho bạn cơ hội xử lý các vật liệu khác nhau để tối ưu hóa sản lượng.
Sự mạnh mẽ của thiết bị siêu âm của Hielscher cho phép hoạt động 24/7 ở nhiệm vụ nặng nề và trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: