Виды обработки конопляного сырья

Промышленная конопля используется в ряде отраслей, таких как текстильная, автомобильная, композитная, ДВП, теплоизоляционные материалы и строительство зданий, например, в армированном волокном бетоне показали, что бетон из каннабис может снизить суточные колебания относительной влажности в помещении и снизить потребление энергии на 45% по сравнению с ячеистым бетоном. 

Промышленное применение 

Недавние исследования показали, что волокна конопли также могут использоваться для звукоизоляции и / или звукопоглощения. Новые исследования в области применения волокна относятся к спортивным товарам или музыкальным инструментам из-за их более высокой способности гасить вибрации, чем у синтетических волокон, а также армирования в тормозных колодках. 

Волокна, обработанные коронным разрядом, были исследованы. Было показано, что обработка коронным разрядом позволила значительно улучшить свойства полипропиленовых композитов, армированных пеньковым волокном, с улучшением 32% и 30% прочности на разрыв и модуля Юнга, соответственно, по сравнению с необработанными коронными волокнами.

Дисперсия, длина, ориентация и объемная доля волокна

Дисперсия, длина, ориентация и объемная доля волокна марихуаны в матрице оказывают значительное влияние на механические свойства композитов. Увеличение длины волокна и / или уменьшение его диаметра увеличивает аспектное отношение волокна (длина / диаметр), что оказывает положительное влияние на механические свойства полимерных композитов. 

Уменьшение длины волокна больше, чем критическая длина, на которой напряжение волокна уменьшается от максимального значения, уменьшает передачу напряжения между матрицей и волокном конопли. Обеспечение хорошей дисперсии волокон в матрице приводит к лучшей смачиваемости волокон матрицей, снижает содержание пустот, обеспечивая окружение волокон матрицей, а также приводит к увеличению межфазное соединение между матрицей и волокнами. 

Возможности экструдера

Использование двухшнекового экструдера с термопластичными матрицами приводит к лучшему диспергированию волокон каннабис; однако это может вызвать повреждение волокна и уменьшение длины волокна. При литье под давлением волокна выравниваются по направлению потока. В этом процессе выравнивание волокон зависит от вязкости матрицы, конструкции пресс-формы, объемной доли волокна и длины волокна. 

Наилучшие механические свойства композиционных материалов достигаются, когда волокно конопли выравнивается параллельно направлению приложенной нагрузки. Наблюдается значительное снижение прочности на разрыв и модуля упругости при увеличении угла ориентации волокон относительно основного направления нагрузки (осевого направления). 

Смена ориентации направлений волокна

Исследовалось влияние различной ориентации внеосевых направлений выровненных композитов PLA, армированных пеньковым волокном. Результаты показали, что на механические свойства композитов влияет направление волокон. Значения прочности на растяжение, изгиб и удар композитов продемонстрировали тенденцию к снижению для внеосевых композитов (углы ориентации волокон 45 ° и 90 °) по сравнению с основным направлением волокон конопли (осевым направлением). 

Обоснование результатов авторами было основано на том факте, что в осевом направлении свойства композита сильно зависят от свойств волокна и матрицы, в то время как во внеосевом направлении свойства композита скорее зависят от свойств матрицы, чем волокна. Другие опубликованные работы по полимерным композитам, армированным натуральными волокнами, пришли к такому же выводу.

Увеличение объемной доли и влияние водопоглощения

Увеличение объемной доли волокна марихуаны приводит к высоким механическим свойствам композиционного материала; однако при превышении определенного значения объемная доля волокна ухудшает механические свойства композита из-за плохого распределения волокон и смачиваемости матрицей. Кроме того, водопоглощение увеличивается с увеличением содержания волокон, что приводит к набуханию натуральных волокон и нарушению сцепления границы раздела матрица-волокно, а также к ухудшению механических свойств композита.

Изучалось влияние водопоглощения на механические свойства нетканых армированных пеньковым волокном ненасыщенных полиэфирных композитов, содержащих 0 мас.%, 10 мас.%, 15 мас.%, 21 мас.% и 26 мас.% волокна. Было показано, что влагопоглощение увеличивается с увеличением объемной доли волокна каннабис из-за более высокого содержания пустот и целлюлозы. Кроме того, было обнаружено, что свойства при растяжении и изгибе снижаются из-за нарушения сцепления на границе раздела матрица-волокно. 

Анализ соотношения объемной доли и свойств

Были проведены обширные исследования для поиска оптимального соотношения между объемной долей и оптимальными механическими свойствами. Для композитов с термопластической матрицей, полученных литьем под давлением, армированных натуральными волокнами, максимальное содержание волокна конопли обычно составляет от 40% до 55 мас.% от содержания волокна. 

Обнаружилось, что оптимальная объемная доля полипропиленовых композитов, армированных пеньковым волокном, составляет от 40 до 50 вес.% волокна, армированные конопляным волокном композиты из PLA с объемной долей 40 вес.% Волокно, обработанное щелочью, имело лучшие механические свойства.