수분 보유 능력(water holding capacity) 또는 높은 수분 보유율은 종종 미세 섬유 셀룰로오스(MFC)의 주요 특성으로 언급됩니다. 즉, MFC가 물에 분산되면 피브릴은 물 사이에 물을 트랩하고 쉽게 풀지 않습니다. 결과적으로, 물이 자유롭게 흐를 수 없기 때문에 물에서 MFC가 다소 농도가 낮더라도 겔과 비슷한 모양을 갖게 되는 것입니다. 또한 MFC는 습기를 표면에서 오래 유지할 수 있습니다. 어떤 이유로 이것이 가능할까요? 함께 알아봅시다!

MFC의 넓은 비표면적(Large surface area)

MFC는 거대한 표면적을 가지고 있어 피브릴에 많은 물을 묶는 것이 가능합니다. 넓은 표면적은 셀룰로오스 섬유의 원재료가 얇고 얇은 원 섬유로 찢어지는 피브릴화 공정에서 비롯됩니다. 이 과정에서 동시에 표면적이 커지는 것입니다. 표면적을 정확하게 측정하는 것은 어렵지만 100-200 m2/g으로 추정됩니다(Lavoine 외. 2012). 즉 1g의 MFC는 3개의 침실이있는 집과 동일한 표면적을가집니다. 이 넓은 면적이 물 분자로 덮여있는 것입니다.

MFC는 표면적이 넓은 얇고 긴 피브릴로 구성됩니다.

흡수성은 아님

MFC는 물을 담는데에는 우수하지만 흡수제가 아닙니다. 즉, 건조한 MFC는 같은 양의 물을 흡수하지 않습니다. 건조는 피브릴의 표면적을 감소시키고 표면 특성을 영구적으로 변경합니다. 이 변화는 모든 셀룰로오스 표면에서 발생하며 각질화(hornification)라고 합니다. 펄프 섬유의 각질화는 1940년대 G.Jayme에 의해 처음으로 기술되었으며 상당히 광범위하게 연구되었습니다. 예를 들어, 특정 폴리머는 건조된 셀룰로스 섬유의 재분산을 향상시킬 수 있음이 밝혀졌습니다. 과학적 배경에 대해 더 알고 싶다면 Fernandes Diniz와 동료의 요약이 좋은 출발점입니다. 어쨋든, hornification은 MFC의 또 다른 핵심 특성인 우수한 필름 형성 능력을 촉진하기 때문에 중요한 과정입니다.

어떤 장점이 있을까요?

넓은 크기와 표면적의 특별한 성격 때문에 MFC는 물을 잘 보관할 수 있습니다. 물 보유 능력은 MFC의 많은 응용 분야와 밀접한 관련이 있습니다. 예를 들어 수성 배합을 안정화하고 표면을 더 오래 유지하며 화장품에 모이스처 라이저를 유지하고 코팅 건조를 제어합니다. 이러한 종류의 응용 분야에서는 오일에서 생산된 합성 성능 첨가제를 대체할 수 있으며 친환경 제품에도 기여할 수 있습니다.

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