[관련동향] 고압분산기술의 활용: 셀룰로오스 나노종이 제조

[관련동향] 고압분산기술의 활용: 셀룰로오스 나노종이 제조

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안녕하세요.

We Make Your Idea Possible! 일신오토클레이브입니다.

 

나무🪵에서 얻은 천연 소재가 산업용 고기능성 소재로 활용될 수 있다면 어떨까요? 셀룰로오스 나노섬유(Cellulose Nanofiber, CNF)는 식물 유래 셀룰로오스를 나노 크기까지 미세화한 소재로, 가볍고 강도가 우수하며 친환경적이라는 특징을 갖고 있습니다. 이러한 특성 덕분에 다양한 산업 분야에서 기능성 소재로 연구되어 왔습니다.

 

오늘 소개해드릴 논문도 이 셀룰로오스 나노섬유에 관련된 내용인데요, 특히 나노 수준까지 균일하게 분산시키는 과정에서 high-pressure homogenizer가 핵심 장비로 활용되었다는 점이 주목할 부분입니다. 눈에 보이지 않을 만큼 미세한 섬유를 만들어내는 공정이 최종 소재의 성능에 어떤 영향을 미치는지 같이 알아보실까요?🤓

 

 

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셀룰로오스(cellulose)는 바이오매스로부터 얻을 수 있는 재생가능하고 가장 풍부한 고분자 물질 중의 하나이며 거의 모든 식물의 화학조성분 가운데 40∼50% 정도를 차지하고 있다. 또한 우수한 기계적 성질, 낮은 밀도 및 생분해성 등의 장점들 때문에 많은 관심들이 집중되고 있다. 셀룰로오스는 단위 중량당 높은 강도와 탄성을 가지는 섬유상의 물질이다. (중략)

 

최근, 식물로부터 셀룰로오스 미세소섬유(microfibrils)를 분리하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는데, 이는 나노복합재료의 보강재로 미세소섬유를 이용하기 위함이다. (중략) 특히 고압 호모지나이저(high-pressure homogenizer)를 이용하여 물 속에 분산된 저농도의 셀룰로오스를 높은 압력에서 고속으로 미세 노즐의 분쇄부를 통과시킬 때 발생되는 높은 전단력과 충격에 의해 셀룰로오스 나노섬유를 제조할 수 있다.

 

 

 

출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201116563335083

 

 

 

본 연구에서는 마이크로 크기의 셀룰로오스를 고압 호모지나이저에 2, 4, 6 및 8회 통과 후 셀룰로오스 나노섬유를 제조하였다. 통과 횟수가 증가할수록 나노섬유의 직경이 약 100 nm에서 50 nm의 크기로 감소하였고 중합도 역시 감소했다. (중략) 통과 횟수를 2, 4, 6 및 8까지 점점 증가시켰을 때, 나노종이의 인장강도와 인장탄성계수는 매우 높았으며 직선적으로 크게 향상되었다. (중략)

 

이 연구의 결과로써 향후 셀룰로오스 나노섬유는 그 자체만으로도 우수한 기계적 성질을 가지는 나노종이를 제조할 수 있으며, 고분자 수지의 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 보강재로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

 

 

※ 논문출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201116563335083

 

[논문]셀룰로오스 나노섬유의 제조 및 응용: 고강도 나노종이와 고분자복합필름

 

 

 

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셀룰로오스 나노섬유의 성능은 원료 특성뿐 아니라 얼마나 안정적이고 균일하게 나노화되었는지에 따라서도 달라집니다. 위의 논문에서도 확인되듯 고압 조건에서 반복적으로 처리하는 공정은 섬유의 미세화와 분산 안정성에 직접적인 영향을 주며, 이는 나노종이와 복합 필름의 기계적 물성 향상으로 이어지는 것이죠.

 

즉 High pressure homogenizer는 단순한 분산 장비를 넘어, 소재의 품질을 좌우하는 핵심 공정 기술이라 할 수 있습니다. 저희 일신오토클레이브에서도 고압분산기(High pressure homogenizer)를 직접 설계 및 제작하고 있는데요, 연구용 소형 장비부터 파일럿 및 생산 규모 장비까지 다양한 고압 분산 솔루션을 제공하고 있습니다. 아래의 공식홈페이지에서 더욱 자세한 내용을 확인해보세요!😁

 

 

 

 

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