Als natürliche Polymerverbindung findet Cellulose vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Fertigung. Sie wird hauptsächlich aus den Zellwänden von Pflanzen gewonnen und ist eine der am häufigsten vorkommenden organischen Verbindungen der Erde. Aufgrund ihrer einzigartigen Molekularstruktur, ihrer umweltfreundlichen Abbaubarkeit und ihrer hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften findet Cellulose breite Anwendung in der Papierherstellung, der Textil-, Kunststoff-, Baustoff-, Medizin-, Lebensmittel- und anderen Industriezweigen.
1. Papierindustrie
Die Papierindustrie ist das wichtigste Anwendungsgebiet von Zellulose. Pflanzenfasern können nach mechanischer oder chemischer Behandlung zu Zellstoff verarbeitet werden. Zellulose sorgt als Hauptbestandteil dieses Prozesses für Festigkeit und Haltbarkeit. Im Papierherstellungsprozess können Wasseraufnahme, Glätte und Zugfestigkeit des Papiers durch die Zugabe chemischer Zusätze und die Verwendung verschiedener Faserkombinationen gesteuert werden. Das Aufkommen von Recyclingpapier unterstreicht die Nachhaltigkeit und Recyclingfähigkeit von Zellulose und macht sie zu einem umweltfreundlichen Werkstoff.
2. Textilindustrie
Zellulosefasern (wie Baumwolle) werden häufig als Grundrohstoffe der Textilindustrie zur Herstellung von Textilien verwendet. Baumwollfasern enthalten mehr als 90 % Zellulose, wodurch sie weich, hygroskopisch, atmungsaktiv und mit weiteren hervorragenden Eigenschaften sind und sich für die Herstellung verschiedener Kleidungsstücke eignen. In den letzten Jahren konnten Zellulosefasern chemisch behandelt werden, um regenerierte Zellulosefasern wie Viskosefasern und Modalfasern herzustellen, was die Anwendung von Zellulose in der Textilindustrie weiter ausweitete. Diese Fasern sind nicht nur weich und bequem, sondern verfügen auch über gute antibakterielle und biologisch abbaubare Eigenschaften.
3. Biokunststoffe und biologisch abbaubare Materialien
Zellulose kann in der Kunststoffindustrie zur Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe verwendet werden, was eine wichtige Forschungsrichtung zur Lösung des Problems der „weißen Verschmutzung“ darstellt. Durch die Verarbeitung von Zellulose zu Zelluloseacetat oder Zelluloseether können daraus umweltfreundliche Kunststofffolien, Geschirr usw. hergestellt werden. Diese Materialien weisen eine hohe chemische Stabilität und physikalische Eigenschaften auf und sind in der Natur leicht abbaubar, wodurch die Auswirkungen von Kunststoffabfällen auf die Umwelt reduziert werden.
4. Baumaterialien
In der Bauindustrie wird Zellulose häufig zur Herstellung von Faserzementplatten, faserverstärkten Gipsplatten und Wärmedämmstoffen verwendet. Die Kombination von Zellulosefasern mit anderen Materialien kann deren Schlagfestigkeit und Zugfestigkeit erhöhen sowie die Wärme- und Schalldämmung verbessern. Zellulose-Wärmedämmstoffe sind beispielsweise umweltfreundliche Wärmedämmstoffe. Durch das Einbringen von Zellulosepulver oder Zellulosepartikeln in die Gebäudewand können sie Lärm effektiv isolieren und reduzieren. Ihre natürlichen insektenabweisenden Eigenschaften machen sie zu einem beliebten Baustoff.
5. Lebensmittel- und Pharmaindustrie
Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose (CMC) und Methylcellulose (MC) finden ebenfalls wichtige Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Carboxymethylcellulose wird häufig als Verdickungsmittel, Stabilisator und Emulgator in Lebensmitteln eingesetzt, während Methylcellulose aufgrund ihrer guten Klebkraft und Biokompatibilität häufig als Sprengmittel in Tabletten verwendet wird. Darüber hinaus kann Cellulose Lebensmitteln als Ballaststoff zugesetzt werden, um die Darmgesundheit zu verbessern.
6. Kosmetikindustrie
Cellulose wird häufig als Verdickungsmittel und Stabilisator in Kosmetika eingesetzt. Beispielsweise können herkömmliche Carboxymethylcellulose und mikrokristalline Cellulose die Viskosität und Stabilität von Kosmetika erhöhen und die Schichtung von Inhaltsstoffen verhindern. Darüber hinaus eignet sich Cellulose aufgrund ihrer Abbaubarkeit und Ungiftigkeit für den Einsatz in Reinigungsprodukten, Hautpflegeprodukten und Make-up.
7. Umweltfreundliche Materialien und Filtermaterialien
Aufgrund ihrer porösen Struktur und guten Adsorptionseigenschaften wird Cellulose zunehmend in Filtermaterialien eingesetzt. Cellulosemembranen und Cellulose-Nanofasern werden in der Luftfiltration, Wasseraufbereitung und industriellen Abwasserbehandlung eingesetzt. Cellulosefiltermaterialien können nicht nur Schwebeteilchen entfernen, sondern auch Schadstoffe adsorbieren und bieten so die Vorteile hoher Effizienz und Umweltschutz. Darüber hinaus bietet die Anwendungsforschung von Cellulose-Nanofasern großes Potenzial für die zukünftige Filtrations- und Umweltschutzindustrie.
8. Energiefeld
Zellulosebiomasse hat auch im Energiebereich große Aufmerksamkeit erregt. Durch biologischen Abbau und Fermentation kann Zellulose erneuerbare Energie wie Bioethanol und Biodiesel erzeugen. Im Vergleich zu petrochemischer Energie sind die Verbrennungsprodukte von Biomasseenergie relativ umweltfreundlich und stehen im Einklang mit dem Konzept der nachhaltigen Entwicklung. Die Produktionstechnologie für Zellulosebiokraftstoff verbessert sich kontinuierlich und eröffnet neue Möglichkeiten für saubere Energie in der Zukunft.
9. Anwendung der Nanotechnologie
Cellulose-Nanofasern (CNF) stellen einen wichtigen Fortschritt in der Celluloseforschung der letzten Jahre dar. Aufgrund ihrer hohen Festigkeit, geringen Dichte und guten Biokompatibilität finden sie breite Anwendung in verschiedenen Verbundwerkstoffen. Die Zugabe von Cellulose-Nanofasern kann die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen deutlich verbessern. Im Vergleich zu anderen Nanomaterialien sind Cellulose-Nanofasern erneuerbar und biologisch abbaubar, sodass sie großes Potenzial für den Einsatz in elektronischen Geräten, Sensoren, medizinischen Implantaten und Hochleistungswerkstoffen bieten.
10. Druck- und Tintenstrahltechnologie
In der Druck- und Tintenstrahltechnologie werden Cellulosederivate eingesetzt, um die Fließfähigkeit und Aufnahmefähigkeit von Tinten zu verbessern und so den Druckeffekt gleichmäßiger zu gestalten. In Tintenstrahldrucktinten kann Cellulose die Farben satter und klarer machen. Darüber hinaus können die Transparenz und Festigkeit von Cellulose die Qualität von bedrucktem Papier verbessern und die Tintendiffusion reduzieren, wodurch die Druckprodukte hochwertiger werden.
Als erneuerbarer und abbaubarer natürlicher Polymerwerkstoff hat sich Cellulose zu einem wichtigen Werkstoff in der modernen Fertigung entwickelt. Ihre breite Anwendung in verschiedenen Bereichen unterstreicht ihre Vielseitigkeit und ihren Umweltschutz und fördert die grüne Transformation vieler Branchen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie und dem Durchbruch der Cellulose-Nanotechnologie wird die Anwendung von Cellulose künftig vielfältiger werden.
Veröffentlichungszeit: 01.11.2024