Originalni znanstveni članek (orignal scientific paper) raziskave in razvoj 65 65(2013) št. 1-2 * mlada raziskovalka, univ. dipl. inž. gozd., TECOS Razvojni center orodjarstva Slovenije, Kidričeva 25, SI-3000 Celje ** dr., TECOS Razvojni center orodjarstva Slovenije, Kidričeva 25, SI-3000 Celje *** doc. dr., Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana **** prof. dr., Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Jamnikarjeva 101, SI-1000 Ljubljana, e-pošta: primoz.oven@bf.uni-lj.si umetno proizvedena vlakna, cena izvornega materiala mikro ali nanofbrilirane celuloze pa je od 10 do 100 krat manjša od ogljikovih nanocevčic (Wegner in sod., 2005; Kamel, 2007). Povprečne teoretične vrednosti za togost celuloznih fbril na nanodimenzijskem nivoju so ocenjene na 130 GPa in za trdnost na 7 GPa (Sakaruda in sod., 1962; Tashiro in Kobayashi, 1991; Šturcova in sod., 2005; Iwamo- to in sod., 2009; Siró in Plackett, 2010). Ker so mehanske lastnosti (Youngov modul elastičnosti in natezna trdnost) celuloznih fbril primerljive z lastnostmi drugih inženirskih materialov (steklena ali aramidna vlakna), jih obravnava- mo kot pomembne strukturne ojačitvene elemente poli- mernih matričnih osnov (Hubbe in sod., 2008; Abdul Khalil in sod., 2011; Annamalai in Singh, 2011). Nekatere lastnosti celuloznih mikro- ali nanofbril, kot so visoka sposobnost adsorpcije vode, hidroflna površina in omejitve pri roko- vanju s koloidnimi nanosuspenzijami, pa po drugi strani omejujejo njihovo industrijsko uporabnost, še posebno pri ekstruziji ali preoblikovanju polimernih talin pri visokih Izvleček: V študiji smo preiskali in analitično ovrednotili morfološke in strukturne lastnosti suhe mikro- (MFC) in nanofbri- lirane (NFC) celuloze, ki smo ju pridobili po zračnem sušenju in po sušenju z zamrzovanjem vodnih suspenzij MFC in NFC. Morfološke lastnosti sušene MFC in NFC smo raziskali z vrstično elektronsko mikroskopijo (FE-SEM), strukturne lastnosti pa z infrardečo spektroskopijo (FT-IR). Pri zračnem sušenju vodne suspenzije fbrilirane celuloze nastane prosojen flm naključno urejenih fbril, pri sušenju z zmrzovanjem pa fbrilirana celuloza agregira v 80 μm velike grobe praškaste delce. Preiskave z FT-IR niso pokazale razlik med različno sušenimi vzorci fbrilirane celuloze. Uporabljeni metodi sušenja pomembno vplivata na morfologijo suhe MFC in NFC, ne pa tudi na njuno kemijsko strukturo, kar potrjujejo identični FT-IR spektri. Ključne besede: Celuloza, MFC, NFC, zračno sušenje, lioflizacija, mikroskopija, spektroskopija Abstract: The aim of this study was to investigate and analytically evaluate morphology and structural properties of dried micro-(MFC) and nanofbrillated (NFC) cellulose, obtained after air and freeze drying of aqueous MFC and NFC suspensions. Morphological and structural properties of the dried micro- and nanofbrillated cellulose were examined by scanning elec- tron microscopy (FE-SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). FE-SEM revealed dense textured translucent flm of randomly arranged fbrils in air dried samples, while freeze drying of MFC and NFC suspension resulted in formation of irregularly shaped agglomerates with dimensions up to 80 μm. The drying process of MFC and NFC, however, did not lead to a change in chemical structure since the FTIR spectra were identical. Key words: Cellulose, MFC, NFC, air drying, freeze drying, microscopy, spectroscopy Vesna ŽEPIČ*, Aleš HANČIČ**, Ida POLJANŠEK***, Primož OVEN***** UDK 547.458.8 LASTNOSTI SUŠENE MIKRO- IN NANOFIBRILIRANE CELULOZE Properties of dried micro- and nanofibrillated cellulose UVOD Fibrilirana celulozna vlakna na nano velikostnem obmo- čju, navadno pridobljena iz lesne celuloze, so zaradi svo- je velikosti, funkcionalne površine, unikatne morfologije, nizke gostote, mehanske trdnosti in naravne obnovljivo- sti, temelj razvoja in oblikovanja nove generacije nano- kompozitov na osnovi naravnih vlaken (Siró in Plackett, 2010; Eichhorn in sod., 2010; Klemm in sod., 2011; Kalia in sod., 2011). Fibrilirana celuloza dosega 25 % trdnosti oglji- kovih nanocevk, ki so do danes znana kot najmočnejša brought to you by CORE View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk provided by SciVie