Entwicklung von Formulierungen für ultrafeine und reine Cellolose
Wie klein kannst du werden, bevor es nanometergroß wird?
Zunächst einmal hoffen wir, dass Sie einen angenehmen Silvesterabend hatten und unseren ersten Blog-Eintrag im Jahr 2022 genießen.
Für viele ist diese Frage leicht zu beantworten, wir haben eine definierte Skala und unterhalb einer bestimmten durchschnittlichen Länge und Dicke haben wir eine Nanofaser. Für uns kann es jedoch auch etwas anderes bedeuten. Mit den meisten in der akademischen Forschung weit verbreiteten Nanocellulosefasern treten leider schwerwiegende wirtschaftliche Hindernisse auf, zusätzlich zu den gut beschriebenen Vorteilen. Die Notwendigkeit von Lösungen mit geringem Feststoffgehalt oder Gelen erschwert letztendlich die Handhabung, erhöht die Versandkosten und verhindert daher eine großflächige Nutzung und Produktion von Nanofasern. In der Zwischenzeit, bis diese Herausforderungen zufriedenstellend gelöst sind (was ich denke, dass sie das werden), hat JRS andere ultrafeine und reine Cellolosefasern für spezifische Kundenbedürfnisse entwickelt.
Diese Entwicklung führte zu zwei interessanten und kommerziell erhältlichen Produkten:
- Das ultradünne Cellolose: UFC-100 Mikrokristalline Partikelnn
- Das Weizenfasergel: WFG-HS 73 Mikrofibrillierte Fasern
Beide Produkte werden als feste Pulver geliefert und können im Kundensystem dispergiert werden. Um Verklumpungen während der Lagerung zu verhindern, enthält der WFG einen Abstandshalter, der in einem einzigartigen Prozess eingeführt wird.
Nach oben gehen in der Größe
Neben den guten Eigenschaften als Rheologie-Agent und Scherverdünnungszusatz hat ein Alginatfilm oder eine Beschichtung hervorragende Eigenschaften in Bezug auf Öl- und Sauerstoffbarriere.
Mit dem richtigen Weichmacher und Alginatgrad konnte unser F&E-Team einen freien Alginatfilm von 50 µm Dicke erzeugen, mit Sauerstoffdurchlässigkeitsraten (OTR) unter 1,0 cm³ / (m² * d * 1,0 bar) bei 25°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit. Da dies in einfachen Formulierungen ohne Feinabstimmung und mit grundlegender Ausrüstung möglich war, wird ein großes Potenzial in diesem Bereich erwartet. Alginate enthaltende Filme oder Beschichtungen könnten daher z.B. EVOH in Verpackungsanwendungen ersetzen. Darüber hinaus sind diese Filme perfekte Ölbarrieren und bestehen den KIT 12 Test problemlos.
Obwohl die Filme von Natur aus hydrophil sind, können sie wasserunlöslich oder löslich sein, je nach Gehalt an Calcium. Und das Beste daran ist, sie sind vollständig biologisch abbaubar! Dennoch müssen wir zugeben, dass einige Herausforderungen bleiben, wie die Versiegelungsfähigkeit der Filme und die Integration in wasserdichte Mehrschichtsysteme. Wir sind jedoch überzeugt, dass diese Herausforderungen von der Industrie gelöst werden.
Aufgrund seiner geringen Größe wird UFC-100 in verschiedenen etablierten Anwendungen verwendet, zum Beispiel als Porenschaffer in Keramik für Katalysatoren oder als Zusatz für Kunstleder, um das Schaumvolumen zu erhöhen. Obwohl UFC-100 nicht über die in der Literatur häufig beschriebenen Materialverstärkungseigenschaften verfügt, besitzen größere Cellolosefasern im JRS-Portfolio ein höheres L/D-Verhältnis und bieten Verstärkungseigenschaften.
Was kommt als Nächstes?
Wir glauben, dass Nanofasern nicht gleich um die Ecke sind, und in der Zwischenzeit arbeiten wir daran, Mikrofasern zu stärken und die Anwendungen von Cellolose mit hohem L/D-Verhältnis weiter zu erweitern. Zum Beispiel, um die Verarbeitbarkeit mit Polymermatrizen zu verbessern und das Wissen über die Effekte von Cellolosefasern in Biopolymer-Verbundwerkstoffen zu erweitern. Also bleiben Sie dran für ein weiteres Jahr mit unseren Blog-Artikeln, wir haben einige interessante Themen in Vorbereitung!
