고도로 피브릴화된 셀룰로오스 피브릴의 장점 중 하나는 매우 높은 표면적입니다. 섬유가 작은 섬유로 분리되면, 결과적으로 표면적이 증가하여 새로운 특성과 용도로 이어집니다. 다른 물성들 중에서도 극한의 보수력을 이용해, 어떻게 제품의 효율성을 새로운 수준으로 끌어 올릴 수 있는지 알아봅시다.

MFC의 표면적은 종이 제조 또는 미세 결정 셀룰로오스에 사용되는 셀룰로오스 섬유와 같은 많은 전통적인 셀룰로오스의 영역보다 상당히 높습니다. 이것이 유용하게 사용될 응용 프로그램의 몇 가지 예를 살펴 보겠습니다.

1. LONGER WET EDGE AND OPEN TIME FOR COATINGS

큰 표면적은 섬유상에 많은 물 분자를 묶을 수 있습니다. 이것은 다른 제품에서 유용한 특성인 우수한 물 보유 용량으로 이어집니다.

예를 들어, 코팅의 wet edge와 open time 을 연장시키는 목재 코팅에 활용할 수 있습니다. Open time 은 신선한 코팅층의 불규칙성이 브러시 자국 없이 수리될 수 있는 기간을 의미합니다. Wet edge 시간은 코팅의 동일한 특성과 관련되며, 코팅의 새로운 층이 랩 마크를 발생시키지 않고 적용될 수 있는 기간을 의미합니다.

이러한 특성은 코팅의 가장 바깥 쪽 층이 더 오래 젖어 있는 경우 개선될 수 있습니다. 그림1 은 마이크로 피브릴화 셀룰로오스 (microfibrillated cellulose, MFC)가 수분 보유 능력과 관련된 습윤 시간을 어떻게 개선하는지 보여줍니다. 제 2의 레이어를 적용하거나 표면상의 임의의 마크를 보정하기 위한 시간이 증가할 때, 코팅의 적용은 더욱 유연하고 용이해 집니다.

Figure: The wood pieces are coated with a reference wood coating and a wood coating containing MFC (Borregaard’s Exilva). The application of the coating is made differently in different parts: A) 2 layers of the coating, 10 min between the application; B) 1 coating layer; C) 2 layers of the coating, 5 min between the application. The wood coating with MFC has smoother appearance between the different application methods, showing that the wet edge time is longer.

2. COMPOSITE MATERIALS FOR FOOD PACKAGING

넓은 표면적은 셀룰로오스 피브릴이 물 이외의 주변 구성 요소 및 물질과 상호 작용할 수 있는 많은 기회를 가진다는 것을 것을 의미합니다. 이것은 보강 섬유와 주변 매트릭스 사이의 강한 접착력이 강도 특성에 필수적인 복합 재료에 유리합니다.

또한, 섬유가 길고 얇은 경우, 소위 percolation threshold 는 매크로 크기의 섬유보다 작습니다. Percolation threshold 는 섬유의 연속적인 네트워크를 제공하는 섬유의 가장 낮은 질량 퍼센트이며, 이러한 방식으로 기계적으로 강한 합성물이 됩니다. 표면적이 넓기 때문에 섬유량이 적은 강한 복합 소재를 만들 수 있습니다.

Food Packaging은 피브릴을 사용할 수있는 복합 재료의 예입니다. 기계적 강도 외에도 MFC 필름은 우수한 산소 장벽이 되고, 다층 필름에 적합합니다. 그러나 습기 조건에서는 산소 차단성이 저하됩니다.

MFC 표면은 친수성이어서 물 같은 극성 화합물을 좋아합니다. 이것은 아마도 MFC가 습기가 있는 조건에서 산소 차단성을 잃는 이유일 것입니다. 물 분자가 섬유 사이에 들어가면 네트워크가 팽창하고 느슨해집니다. 팽창은 물리적 변형 (흡착) 또는 화학적 변형에 의해 섬유를 소수성으로 만드는 표면 변형에 의해 감소될 수 있습니다. 

3. CARRIER IN BIOMEDICAL APPLICATIONS