Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at

Lösungen
L33: Röntgenkleinwinkelstreuung
– Untersuchungen
an Zellulose und Füllstoffen
Verhornung von Zellulose bei der
Verarbeitung von Papier
Abbildung 1:
L33: Röntgenkleinwinkelstreuung an Zellulose und Füllstoffen
Bei der Verarbeitung von Holz zu Papier wird die
feuchte Zellulosemasse bis zu einer Restfeuchte
von 5% eingetrocknet, um den Transport zur Weiterverarbeitung
zu erleichtern. Beim Eintrocknen
verliert die Zellulose ihre Durchlässigkeit gegenüber
Wasser (Verhornung), was bei der Verarbeitung
zu Ausschuss führt. Die Durchlässigkeit von Zellulose
lässt sich mit der spezifischen Oberfläche
(Oberfläche pro Volumen) charakterisieren, die mit
Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) messbar ist.
Verschieden behandelte Zelluloseproben aus
Buchenholz wurden auf ihre spezifische Oberfläche
mit einem SAXSess-Röntgenkleinwinkelgerät
Das Oberflächen-zu-Volumens-Verhältnis
(Porosität) von Sulfitzellstoff aus
Buchenholz im Vergleich. Das Ausgangsmaterial
(wet), bei 25°C, 105°C
und 160°C getrocknetes Material und
das wiederbefeuchtete Material (105°C
wet) nach einer Trocknung bei 105°C.
untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Verhornung
der Zellulose umso größer ist, je höher
die Temperatur beim Trocknen gewählt wird (s.
Abb. 1). Selbst bei einer mittleren Trocknungstemperatur
von 105°C erhält das wiederbefeuchtete
Material nur ca. 95% seiner ursprünglichen Porosität
zurück.
Der Kristallinitätsgrad und die Modifikation der
Zellulose wurden simultan mitgemessen, weil das
SAXSess-Gerät auch den Weitwinkelbereich einbezieht.
Diese Information war wichtig zur Kontrolle
der chemischen Konsistenz der Proben, sodass
ein Abbau der Zellulosemoleküle ausgeschlossen
werden konnte.
Die Dispersionsqualität von
Füllstoffen
Die Resistenz von Treibstoffschläuchen gegenüber
Lösungsmitteln ist eine von vielen Eigenschaften,
die durch das Beimengen von anorganischen
Materialien (Füllstoffen) zu den verwendeten Kunststoffen
erreicht wird. Schichtsilikate eignen sich
besonders gut als Füllstoffe, vorausgesetzt, die
anorganischen Schichten lassen sich einzeln und
ohne Verbleib von unerwünschten Anhäufungen
(Aggregaten) dispergieren. Das Aggregationsverhalten
von Silikatlamellen lässt sich leicht mittels
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Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005
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