JP2020536806A - ミクロフィブリル化セルロース包装用のコンパクトシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、少なくとも１つのポリマー材料を含むパッケージを含む、ミクロフィブリル化セルロースのコンパクトパッケージのためのシステムに関する。【解決手段】前記パッケージは、溶媒中懸濁液として存在するミクロフィブリル化セルロース（「ＭＦＣ」）から本質的に成る、内容物を包含する。得られるシステムは、内容物によって完全に充填された時のパッケージの寸法によって画定した場合に、本質的に丸形の又は本質的に長方形若しくは長円形の外周を有する。本発明のシステムはとりわけ、固くて堅強な本質的に丸形のパッケージ形状を提供するために有利である。得られる包装済みＭＦＣのユニットは、パレット上に容易に積み上げることができる。当該パッケージは、懸濁液（ペースト）の保水容量を維持する。本発明はまた、このようなシステムの製造プロセスに関する。【選択図】図３

Description

本発明は、ミクロフィブリル化セルロースのコンパクト包装用のシステムに関する。

ミクロフィブリル化セルロースは通常、容器から容易に空けることができないペースト状の懸濁液として商品化されている。本発明のシステムは、少なくとも１つのポリマー材料を含むパッケージを含む。前記パッケージは、溶媒中の懸濁液として存在するミクロフィブリル化セルロース（「ＭＦＣ」）から本質的に成る内容物を包含する。前記ミクロフィブリル化セルロースは、前記溶媒中の固形分（即ち、全重量に対するＭＦＣの重量、即ち、「ｗ／ｗ」％）が２％乾燥分〜５０％乾燥分、好ましくは３％〜３０％、さらに好ましくは５％〜１２％である。得られるシステムは、内容物により完全に充満された時のパッケージの寸法によって画定した場合に、本質的に丸形の、本質的に長方形の、若しくは長円形の外周を有する。

本発明のシステムは、とりわけ、本質的に丸形の又は本質的に長方形若しくは長円形の、固くて堅強なパッケージ形状を提供するという利点を有する。得られる包装済みＭＦＣのユニットはパレット上に容易に積み上げることができる。当該パッケージは懸濁液（ペースト）の保水容量を維持する。

本発明はまた、こうしたシステムの製造プロセスに関する。

ミクロフィブリル化セルロース（「網状」セルロース若しくは「超微細」セルロースとして、又はとりわけ、「セルロースナノフィブリル」としても公知であり、以下においては「ＭＦＣ」とも呼ばれる）は、セルロース系製品であり、例えば特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に記載されている。特許文献２によると、ミクロフィブリル化セルロースは、セルロースに対して減少された長さスケール（直径、繊維長）、改善された保水性、及び調節可能な粘弾特性を有する。さらに改善された特性及び／又は特定の用途に適するようになされた特性を有するＭＦＣが、特に特許文献４及び特許文献５によって、知られている。

製造後、顧客に輸送する準備の整ったミクロフィブリル化セルロースは典型的に、「ペースト」として、即ち固体ミクロフィブリル化繊維の溶媒中、典型的には水中懸濁液として、存在する。典型的に８〜１５％の乾燥含量（固形分）を有する脱水ミクロフィブリル化セルロースは、取り扱い上の課題を有する。このペースト（懸濁液）は、液体でも固体でもなくてペーストであり、非ニュートン流体特性を有する（８〜１２％の固形分へと脱水された場合の非含有ミクロフィブリル化セルロースの写真については図１参照）。

特許文献６は、ミクロフィブリル化セルロースを乾燥形態でより容易に輸送し、その後再湿潤させて、さらに異なる場所で解砕することができるようなミクロフィブリル化セルロースのコンディショニングプロセスを開示している。特許文献７は、リファイニング後に得られたパルプを、例えば、輸送のためにさらに脱水した後、使用前に好適な稠度へと希釈することができるということを開示している。

プラスチック袋、バケツ、若しくはドラム等の従来のパッケージは、大容量／多量のミクロフィブリル化セルロースを含有するためには理想的ではないことが分かってきた。ミクロフィブリル化セルロースは様々な種類の容器に充填され得るが、固体若しくは液体の輸送のために典型的に使用される、ビン、袋、若しくは缶等の容器を空にすることは比較的困難であり、且つ資源を要する。

ＭＦＣは、原則として、プラスチック袋に充填されてもよく、プラスチック袋は比較的空けやすいが、この袋は典型的にこの袋中に形成される「エアポケット」に起因して積み重ねることができない。こうしたエアポケットの存在は、パレット上に充填袋を積み重ねようとした場合に問題を生ずる。特に貯蔵及び輸送中に、こうした袋は様々な形状をとることになるため、輸送を不可能ではないとしても困難にする。

米国特許第４，４８１，０７７号 米国特許第４，３７４，７０２号（「Ｔｕｒｂａｋ」） 米国特許第４，３４１，８０７号 国際公開第２００７／０９１９４２号 国際公開第２０１５／１８０８４４号 国際公開第２０１４／０２９９０９号 国際公開第２０１４／１０６６８４号

上記に基づいて、本発明は、「ペースト」として存在するミクロフィブリル化セルロースに具体的に向けたコンパクトパッケージであって、上記で概要を述べたような欠点のいずれか又は全てを回避するか、又は最小限に抑えるべき、コンパクトパッケージを提供することを目的とする。

本発明者らは、意外にも、乾燥分（固体）含量が２重量／重量（「ｗ／ｗ」）％〜５０ｗ／ｗ％、好ましくは３ｗ／ｗ％〜３０ｗ／ｗ％、さらに好ましくは５ｗ／ｗ％〜１２ｗ／ｗ％であるミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）懸濁液を、従来の包装、例えば、プラスチックサックへの単純充填においてそうであり得るのと同様にミクロフィブリル化セルロースの性能特性が（著しく）低下しないような態様で、包装することが可能であることを見いだした。

本発明の第１の態様によれば、上述の課題等は以下を含むシステムによって解決され：
・少なくとも１つのポリマー材料を含む、少なくとも１つのパッケージ；
・前記パッケージにより完全に包含されるパッケージの内容物であって、少なくとも１つの溶媒中に存在するミクロフィブリル化セルロースから本質的に成る、内容物；
前記ミクロフィブリル化セルロース及び前記溶媒はミクロフィブリル化セルロースの前記溶媒中の懸濁液を形成し、
前記懸濁液の全重量に対するミクロフィブリル化セルロースの固形分は２重量／重量（「ｗ／ｗ」）％〜５０ｗ／ｗ％、好ましくは３ｗ／ｗ％〜３０ｗ／ｗ％、さらに好ましくは５ｗ／ｗ％〜１２ｗ／ｗ％であり、前記パッケージは、全体的に前記内容物で充填された場合、本質的に丸形又は本質的に長方形若しくは長円形である、前記システム全体の、即ち包装済みミクロフィブリル化セルロースの外周を画定し、
前記システムの長さは、（本質的に丸形、長円形、若しくは長方形の）前記外周の断面を画定する最大幅の１．５倍以上、好ましくは３倍以上、さらに好ましくは４倍以上である。

本発明によると、用語「懸濁液」とは、一般に当業者に理解され及びＩＵＰＡＣ「Ｇｏｌｄ Ｂｏｏｋ（ゴールドブック）」、［ＰＡＣ、１９７２、３１、５７７（Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｓｙｍｂｏｌｓ ａｎｄ Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ ａｎｄ Ｕｎｉｔｓ（「物理・化学量及び単位」に関する記号術語の手引き）、付属書ＩＩ：Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ、Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｙｍｂｏｌｓ ｉｎ Ｃｏｌｌｏｉｄ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（コロイド及び表面化学における定義、術語、及び記号））；６０６頁］に記載されているように、固体粒子（ここでは、繊維）が分散された液体を意味すると理解される。

本発明では、ミクロフィブリル化セルロース繊維の溶媒中懸濁液は、「ペースト」の稠度（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｅ）を有し、非ニュートン流体特性を示す（図１参照）。こうした懸濁液／ペーストは、「ゲル」（若しくは溶媒が水である場合には「ヒドロゲル」）と呼ばれる場合もある。

本発明によると、パラメータ「乾燥分」（「固形分」としても知られる）とは、全溶媒（典型的に水）が除去された時点で残存するＭＦＣの量を指し、ＭＦＣ及び溶媒を含む懸濁液の全重量に対する重量％として与えられる。

本発明によると、溶媒中のミクロフィブリル化セルロースの「固形分」は、オーブン乾燥（１０５℃、１６時間）によって測定される。３０ｇ以上の試料を予め秤量済みのアルミニウム秤量皿中に秤量する。次いでこの試料を１０５℃で１６時間乾燥させる。この乾燥物を有するアルミニウム秤量皿を秤量し、以下の式に基づき乾燥分を計算する：［重量（皿プラス乾燥後の試料）−重量（皿）×１００％］／重量（乾燥前の試料）

特に指定しない限り、本開示中で言及されるパラメータはいずれも、標準状態、即ち室温（２０℃）、周囲圧力（１バール）、及び周囲湿度５０％にて測定される。

特に指定しない限り、全システムの構成要素の量に対して与えられる比率はいずれも、システムの内容物の全重量（即ちパッケージを除く）に対する重量％として与えられることを意味する。

本発明によると、内容物がパッケージによって「包含される」という要件は、その内容物全体、即ちペースト／懸濁液／ゲルとして存在するＭＦＣが当該パッケージ中に含有され、及び本質的に非伸張性、ほとんど非伸張性、若しくは部分的に伸張性である当該パッケージが、断裂することなく、若しくは他の態様で当該パッケージの構造的一体性を損なうことなく、最大限に達成できる所定の最終外寸法を取るのに十分である量で存在する、ということを意味すると理解される。

内容物を包含している当該パッケージは、少なくとも１つの開口に関して閉じられ、即ち当該パッケージは内容物を失うことなく重力の方向に従って配向されることができる。最終的な輸送の実現において、内容物を包含している当該パッケージは、両方（又は２つ超の開口が存在する場合は全て）の開口／端部に関して閉じられている（本発明のこのような最終実現を示すための図２、右パネル参照）。

本発明の実施形態では、当該パッケージはチューブ若しくは管状物であり、即ち本質的に丸形の外周を有し、その幅に対して１．５倍以上、好ましくは３倍以上、さらに好ましくは４倍以上の縦長である（長さ「ｌ」＞直径「ｄ」）。

本発明によると、当該パッケージは少なくとも１つのポリマー材料、好ましくは２つ以上の異なるポリマー材料を含む。

本発明の実施形態では、前記少なくとも１つのポリマーはエラストマーではなく、当該パッケージは（複合材）フィルムとして実現される。

本発明の実施形態では、前記フィルムは５０μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１００μｍ〜２ｍｍ、さらに好ましくは１００μｍ〜５００μｍの厚さを有する。

本発明の実施形態では、フィルム、複合材等として実現される当該パッケージは、ＡＳＴＭ規格Ｄ８８２−０２（２００２年６月発行）に従って測定された場合の引張り強さが、５ＭＰａ〜５００ＭＰａ、好ましくは２０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲である。

当該パッケージの好適な引張り強さ、伸び率、及び／又は引張り弾性率が達成可能である限り、少なくとも１つのポリマー材料［又は２つ以上のこのような材料のいずれかの組み合わせ、又はいずれかの他の好適な（非ポリマー）材料と組み合わせた少なくとも１つのポリマー材料］に関して、制限は加えられない。

また、当該パッケージが典型的な貯蔵及び輸送条件下でＭＦＣを含有することが可能である限り、ポリマー材料の（ポリマー材料の、若しくは少なくとも１つのポリマーを含むいずれかの複合材の）種類に関して、制限は存在しない。また、当該パッケージを構成する層、ポリマー等（例えば金属若しくは繊維）の数に関して、限定は存在しない。

本発明の実施形態では、前記少なくとも１つのポリマーは、食品パッケージ及び非食品パッケージ用途において使用されるポリマーから選択される。したがって、好ましいポリマーとしては、ポリエチレン、特にＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、及びＬＬＤＰＥ（より詳細には以下の議論を参照のこと）、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＥＴ、並びにそれらのいずれかの組み合わせ若しくは繊維、金属コーティング／箔等の他の材料とのいずれかの組み合わせが挙げられる。

当該パッケージ、好ましくは管状のパッケージフィルムが、ＭＦＣペースト（内容物）により、寸法安定性が達成されるように充填された時に達成される当該パッケージの寸法について、制限は加えられない（このような寸法的に安定なシステムの描写については図２参照）。

本発明の実施形態では、当該システムの直径、即ちＭＦＣペーストを包含する（及び含む）当該パッケージの断面を画定する直径及び／又は最長寸法は、２ｃｍ〜５０ｃｍ、好ましくは５ｃｍ〜３０ｃｍ、さらに好ましくは１０ｃｍ〜２５ｃｍである。

本発明の実施形態では、ＭＦＣペーストを保持する当該システム、即ち１つの個々の管状構造の重量は、１ユニット当たり１ｋｇ〜５０ｋｇ、好ましくは２ｋｇ〜２０ｋｇである。

本発明によると、当該システムの内容物がＭＦＣ「から本質的に成る」という要件は、その内容物が、溶媒中に懸濁された状態で、即ち上述したようなペースト若しくはゲルとして、９０重量％以上（内容物の全重量に対して）のＭＦＣ、好ましくは９５重量％以上、さらに好ましくは９９重量％以上のＭＦＣ、即ちミクロフィブリル化セルロース繊維を含む必要があることを意味すると理解される。

溶媒が貯蔵及び輸送のために典型的な条件下で懸濁液中にＭＦＣ繊維を保持できる限り、溶媒に関して限定はない。

本発明の実施形態では、溶媒は親水性溶媒、好ましくは極性溶媒、さらに好ましくはプロトン性溶媒である。好ましい溶媒は、水若しくはアルコール又はこのような溶媒のいずれかの組み合わせである。

好ましい実施形態では、溶媒は、水から本質的に成り、即ち９０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上の水を含む。「水」は、産業用途で一般に使用されるような、蒸留水、加工水、若しく水道水である。

本発明によると、用語「本質的に丸形の」とは、当該システム（パッケージが、断裂する若しくは他の態様で損なわれることなく、その最大外寸に達するまで、内容物により充填されたパッケージ）の全周囲が、円によって記述され、楕円形の周囲の長軸と短軸との相対差（明らかにこの差は、長軸及び短軸が同一であって半径ｒに相当する理想円に対しては、０％である）に関して、理想円［（πｒ^２）によって記述される］からの偏差が１０％を超えない、好ましくは５％を超えないことを意味すると理解される。

したがって、「長円形の」とは、互いに異なるが、その差が３０％を超えない、好ましくは２０％を超えない長軸及び短軸が存在することを意味する。

したがって、用語「本質的に長方形」とは、当該システム（パッケージが、断裂する若しくは他の態様で損なわれることなく、その最大外寸に達するまで、内容物により充填されるパッケージ）の全周囲が、長方形によって記述され、理想長方形からの偏差が、長方形のいずれかの辺の曲率に関して及び／又は長方形のいずれかの角度に関して１０％を超えない、好ましくは５％を超えないことを意味すると理解される。

好ましい実施形態では、本質的に長方形の断面は本質的に正方形である。

前記システム全体の「丸形の」若しくは長円形の若しくは「長方形の」若しくは「正方形の」幾何学は、当該パッケージ及びそれに適用されるミクロフィブリル化セルロースにより画定される場合、それらの「ロール」若しくは「ブリック」がその後、例えば箱中に及び／又はパレット上に、さらに積み重ねられ及び安定に梱包されることができるため、本発明の作業にとって有利である。

さらに、本発明者らは、固くて堅強なパッケージ形状を提供することに加えて、前記ミクロフィブリル化セルロースが本発明に従い包装されると、コンパクトなパッケージ（全ての側からの等しい圧力）がミクロフィブリル化セルロースを安定化させて沈降及び／又は分離効果を回避するため、前記ミクロフィブリル化セルロースの保水容量が本質的に変化せずに維持されることを見いだした。一方、通常のプラスチック袋に貯蔵した場合には、短期間後に水の液滴が目に見えるようになり、即ちＭＦＣはその保水容量を保持することができない。

理論に拘束されるものではないが、とりわけ、包装中に及び本発明に従い使用されるような押し出しプロセスは、ＭＦＣを更に安定化し及び均質化させると考えられる。したがって、本発明のパッケージを用いると、ＭＦＣの保水特性は、他の既知の貯蔵及び輸送システムとは対照的に、全般的に保持される。

本発明によると、当該システムは、パッケージ及び内容物に加えて、さらなる構成要素、例えば１以上のラベル若しくはコード又はいずれかのさらなる（二次的）パッケージを含んでいてもよい。

本発明による「ミクロフィブリル化セルロース」（ＭＦＣ）は、比表面積の増加及び断面（直径）及び／又は長さの面でのセルロース繊維のサイズの減少をもたらす機械的処理に供されたセルロース繊維であって、前記サイズの減少は好ましくは、ナノメーターの範囲の直径及びミクロメーターの範囲の長さを有する「フィブリル」をもたらす、セルロース繊維に関すると理解すべきである。

ミクロフィブリル化セルロースを製造するための出発製品であるセルロース（典型的に「セルロースパルプ」として存在）においては、個別化された及び「分離された」セルロース「フィブリル」を見出すことができる部分は、全くない、若しくは少なくとも顕著ではない、若しくは検知もされない。木材繊維におけるセルロースは繊維の凝集体である。セルロース（パルプ）において、素フィブリルが凝集してミクロフィブリルとなり、これがさらに凝集してより大きなフィブリル束となり及び最終的にはセスロース系繊維となる。セルロースパルプの木材系繊維の直径は典型的に、１０〜５０μｍの範囲である（これらの繊維の長さはさらに長い）。このセルロース繊維がミクロフィブリル化される場合、断面直径及び長さがｎｍ〜μｍである「解放された」フィブリルの不均質混合物が得られ得る。得られたミクロフィブリル化セルロース中に、フィブリル及びフィブリルの束が共存し得る。

本開示に渡り記載されるミクロフィブリル化セルロース（「ＭＦＣ」）において、個々のフィブリル若しくはフィブリル束は、従来の光学顕微鏡によって、例えば４０倍の倍率で、同定し及び容易に識別することができる。

第２の態様によれば、上述の課題の全て若しくは幾つかは、少なくとも以下の工程を含む、ミクロフィブリル化セルロースのパッケージのためのプロセスによって解決される：
・少なくとも１つのポリマー材料を含む、及び、その意図される最大外寸まで内容物で充填された場合に本質的に丸形若しくは長円形若しくは本質的に長方形の周囲を有し、及び前記周囲によって画定される面積と本質的に直行する長さ寸法を有し、前記周囲は前記長さ寸法の１．５倍以上、好ましくは３倍以上、さらに好ましくは前記長さ寸法の４倍以上である、パッケージを提供する工程；
・前記パッケージがその全体においてミクロフィブリル化セルロースで充填されてその意図される外寸を達成するまで、ミクロフィブリル化セルロースを押出機から前記パッケージ中に押し出す工程。

本発明の実施形態では、前記プロセスは、上記に開示された実施形態のいずれかによるシステムをもたらす。

本発明の実施形態では、前記プロセスは、少なくとも以下のさらなる工程を含む：
・得られるシステムが輸送及び／又は貯蔵の典型的な条件下で寸法安定性を保持するだけでなく、輸送及び／又は貯蔵の前記典型的な条件下で内容物を保持するような寸法安定性が達成されるように、前記パッケージをＭＦＣで充填した後に、全ての端部において前記パッケージを閉じる工程；
・前記ＭＦＣを押出機から押し出す前に、懸濁液（ペースト）をさらに均質化するためにＭＦＣ懸濁液を真空充填装置に入れる工程。

図３は、当該パッケージをＭＦＣペーストで充填するための代表的なプロセスを示す。

工程１において、セルロースパルプに基づくＭＦＣの製造プロセスの最終脱水工程からＭＦＣペーストがコンベヤによって輸送される。このＭＦＣは次いで、ポンプ及び／又は押出機に輸送される。

ＭＦＣは、何度かに分けて輸送されてもよく（図３に記載するように）、又は連続的に輸送されてもよい。工程１において、他の好適な手段（コンベヤ以外）を使用してもよい。

工程２では、好ましくは押出機中で、前記ＭＦＣをさらに混合し、均質化し、及びノズルを通して当該パッケージ中に、好ましくは一定速度で、押し出す。

押出機について限定はなく、ＭＦＣの稠度及び粘度のペーストを処理するのに好適ないずれの押出機を使用してもよい。例としては、Ｋａｒｌ Ｓｃｈｎｅｌｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているような任意の押出機／ポンプシステム、特に容積移送式真空ポンプの原理に基づくＫＳポンプシステム、即ちいずれかの真空充填システムを使用してもよい。この設計は高粘度の製品に特に好適である。

故に、本発明の実施形態では、押出機は真空充填ユニットであるか又は真空充填ユニットを含む。

本発明の実施形態では、押し出しプロセス中にポンプ全体が空にされる。

工程３では、好ましくはクリッピング機において、管状のパッケージ（内容物としてＭＦＣを含む）が、好ましくはチューブの各端部において２つのクリップで、閉じられる。

異なるステーション間の輸送のためにコンベヤが使用される［図３中の工程（４）］。プロセス全体が、好ましくは完全に自動化されていてもよい。

本プロセスに使用される任意の装置は、各チューブに例えばバッチナンバー、製品タイプ、製造日等をラベル付けするためのラベリング装置（５）、輸送用の段ボール若しくは厚紙箱用のケースエレクタ（７）、並びに段ボール若しくは厚紙箱をパレット上に梱包するためのパレッティング機である。

本発明の実施形態では、充填されたチューブを持ち上げてカートン用板紙箱中に下ろすため及び／又は段ボール若しくは厚紙箱を持ち上げるために、ロボット（６）が使用される。「シングルボックス」（１本のチューブ）若しくは「マルチボックス」（２〜３本よりも多くのチューブ）が持ち上げられ得る。

本発明の第３の態様によれば、上述した課題の全て若しくは幾つかは、ＭＦＣの貯蔵及び／又は輸送のための上記の実施形態のいずれかにおいて記載したようなシステムを用いることによって解決される。

以下に本発明を、添付の図面を参照してより詳細に説明するが、図面は単に例示に過ぎない。

８％〜１２％程度の乾燥分含量を有するミクロフィブリル化セルロースを示す。「ペースト」様の構造が明らかである。 本発明に従って包装されたＭＦＣを示す（右パネル）。パッケージを除去した後でも、ＭＦＣはその寸法安定性を保持する。水の損失がないことが観察される（左パネル）。 ＭＦＣを本発明のパッケージに充填するためのライン及びプロセスの概略図を示す。

上記に既に示したように、本システムのパッケージに使用される前記少なくとも１つのポリマーは、食品パッケージ及び非食品パッケージ用途において使用されるポリマー類から選択されてよい。したがって好ましいポリマーとしては、ポリエチレン、特にＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、及びＬＬＤＰＥ、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＥＴ、並びにそれらのいずれかの組み合わせ、若しくは繊維、金属コーティング／箔等の他の材料とのいずれかの組み合わせが挙げられる。

低密度ポリエチレン、即ちＬＤＰＥは、加工し易く且つＥＶＡ、ＨＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、充填剤、顔料等の他のポリマー及び／又は添加剤と混和されてその基本的特性を変更し得る、熱可塑性パッケージである。

線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）はＬＤＰＥと同様の性質を有するが、より高い引張り及び衝撃強さ及びより良好な熱封止性を有し、一方ＬＤＰＥは、より高い透明性、加工容易性、及びより高い光沢性を有する。

メタロセンポリエチレン、即ちｍＰＥは、メタロセン触媒を用いて製造される低密度ポリエチレンである。この技術によって急速な封止が可能である。得られるパッケージは優れた穿刺抵抗及び酸素に対する透過性及び良好な破断引張り強さを有し、通常のポリエチレンよりもはるかに強い。

高密度ポリエチレン、即ちＨＤＰＥは、可撓性であるがＬＤＰＥよりも硬くて強い乳白色の半透明熱可塑性物質であり、良好な衝撃強さ及び優れた穿刺抵抗を有する。ＨＤＰＥは、他のポリエチレンフィルムよりも剛性であり、これはそれらの形状を維持することが必要であるパッケージのために重要な特性である。

ポリプロピレン、即ちＰＰは、高い透明性、高い光沢性、及び良好な引張り強さを有する熱可塑性物質である。ＰＰの２つの最も重要なタイプは、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）及び二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）である。両方のタイプが、高い光沢性、並外れた光学特性、良好な若しくは優れた熱封止性能、高い熱抵抗性、及び良好な寸法安定性を有する。一般にＣＰＰは、より高い引き裂き及び衝撃抵抗、より良好な冷温性能、及びより良好なガスバリア性及び熱封止特性を有し、一方ＢＯＰＰは、より高い引張り強さ、より高い弾性率（剛性）、より低い延伸性、及びより低い曇り度を有する。

ポリカーボネート（ＰＣ）は、優れた機械的、光学的、電気的、及び熱的特性を有する、非晶質エンジニアリング熱可塑性物質である。極めて頑丈であり及び顕著な衝撃抵抗及び高い光学的透明性を有する。ＰＣフィルムは、高いスクラッチ抵抗、化学抵抗、及び耐候性、並びに高度に澄み切った透明性を必要とするフィルム用途に使用される。

ポリビニルクロリド、即ちＰＶＣとしても知られるビニルフィルムは、良好な寸法安定性、良好な衝撃強さ、及び優れた耐候特性を有し、簡単にダイカットでき、従来のスクリーン及びオフセット印刷法で印刷可能である、汎用性のある安価な熱可塑性物質である。

ポリエステルフィルムは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作製された高性能のとてもクリアな熱可塑性物質である。他の一般的なプラスチックフィルムと比べると、ＰＥＴフィルムは高い引張り強さ、優れた寸法安定性、低い吸湿性、及びかなり広い温度範囲にわたる良好な物理特性の保持力を有する。

ポリビニリデンクロリド（ＰＶＤＣ）は、ビニリデンクロリドの重合により製造される合成熱可塑性物質である。最も一般的なタイプは二軸延伸フィルムである。ＰＶＤＣは顕著な酸素及び湿度バリア特性を有し、一般的なインク系を用いて印刷可能でもあり、及び優れた接着強度、高い耐熱性、及び低い吸水性を提供する。

ポリアミド（ＰＡ）は、ナイロンとしても知られ、比較的高い融点、並外れた強度及び頑丈さ、及び良好な酸素バリア特性を有する、透明な印刷可能な熱可塑性物質である。２つの最も一般的なタイプは無延伸及び二軸延伸ナイロンフィルムである。二軸延伸ポリアミド、即ちＢＯＰＡフィルムは、特に高い気体バリア特性が求められる種々の用途のために、使用することができる。

上記で既述したように、原則として、ＭＦＣの製造プロセスにおいて元のセルロースパルプ中に存在する繊維束が、得られる繊維／フィブリルの平均径がナノメーター範囲となるように十分に解砕され、したがって元のセルロース材料において利用可能な表面と比較してセルロース系材料全体のより大きな表面が作製される限り、いかなるタイプのミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）も、本発明に従い使用される場合のパッケージの内容物のために使用することができる。ＭＦＣは、上記の「背景技術」の項において具体的に引用した先行技術を含む、当該技術において記述される任意のプロセスに従って調製されてよい。

ＭＦＣを調製するために使用されるセルロースの起源
本発明によると、セルロースの起源、従ってミクロフィブリル化セルロースの起源に関して、具体的な制限はない。原則として、セルロースミクロフィブリルの原料は、いずれのセルロース系材料であってもよく、特に木材、一年生植物、綿、亜麻、麦わら、ラミー、バガス（サトウキビ由来）、好適な藻類、ジュート、テンサイ、柑橘類、食品加工産業若しくはエネルギー作物からの廃棄物、又は細菌由来若しくは動物由来、例えば被嚢類由来のセルロースであってよい。

好ましい実施形態では、硬木若しくは軟木、若しくは両方（混合物）のいずれかの木材系の材料が原料として使用される。さらに好ましくは、原料として軟木が、１種類で若しくは異なる軟木の種類の混合物として使用される。細菌性のミクロフィブリル化セルロースもまた、その比較的高い純度に起因して好ましい。

修飾（誘導体化）及び未修飾（非誘導体化）セルロース／ＭＦＣ
特に、本発明によるミクロフィブリル化セルロースは、その官能基に関して未修飾であってもよく、又は物理的に修飾されていても若しくは化学的に修飾されていても、若しくはその両方であってもよい。

セルロースミクロフィブリルの表面の化学修飾は、セルロースミクロフィブリルの表面官能基、より詳細にはヒドロキシル官能基の種々の可能な反応によって、好ましくは、酸化、シリル化反応、エーテル化反応、イソシアネート類との縮合、アルキレンオキシド類とのアルコキシル化反応、又はグリシジル誘導体との縮合若しくは置換反応によって、達成され得る。化学修飾はデフィブリル化工程の前に行われても後に行われてもよい。

セルロースミクロフィブリルはまた、原則として、ミクロフィブリルの、表面における吸着若しくは噴霧若しくはコーティング若しくはカプセル化のいずれかによる物理的経路によって、修飾されてもよい。好ましい修飾ミクロフィブリルは、少なくとも１つの化合物の物理的吸着によって得ることができる。ＭＦＣはまた、両親媒性化合物（界面活性剤）との会合によって修飾されてもよい。

しかしながら、好ましい実施形態では、ミクロフィブリル化セルロースは物理的に修飾されない。

本発明の好ましい実施形態では、ミクロフィブリル化セルロースは、少なくとも以下の工程を含むプロセスによって調製され：
（ａ）セルロースパルプを少なくとも１つの機械的前処理工程に供する工程；
（ｂ）工程（ａ）の機械的前処理済みのセルロースパルプを均質化工程に供する工程であって、工程（ａ）の機械的前処理済みのセルロースパルプ中に存在するセルロース繊維に対して減少された長さ及び直径を有するフィブリル及びフィブリル束をもたらし、ミクロフィブリル化セルロースが得られる、工程；
均質化工程（ｂ）は、工程（ａ）からのセルロースパルプを圧縮し、及びこのセルロースパルプを圧力降下に供することを含む。

前記機械的前処理工程は好ましくは、リファイニング工程であるか又はリファイニング工程を含む。機械的前処理の目的は、細胞壁のアクセス性を向上させる、即ち表面積を増大させるために、セルロースパルプを「叩く（ｂｅａｔ）」ことである。

好ましくは機械的前処理工程において使用されるリファイナは、少なくとも１つの回転ディスクを含む。その際、セルロースパルプスラリーを前記少なくとも１つの回転ディスクと少なくとも１つの静止ディスクとの間で剪断力に供する。

前記機械的前処理工程に先立ち、若しくは前記機械的前処理工程に加えて、セルロースパルプの酵素性（前）処理が、幾つかの用途のために好ましい場合のある任意の追加的工程である。セルロースのミクロフィブリル化と組み合わせた酵素性前処理に関して、国際公開第２００７／０９１９４２号の各内容を参考として本明細書に援用する。化学的前処理を含む任意の他の種類の前処理もまた本発明の範囲内である。

（機械的）前処理工程後に実施される前記均質化工程（ｂ）において、工程（ａ）からのセルロースパルプスラリーを、例えばＰＣＴ／ＥＰ２０１５／００１１０３（その各内容を参考として本明細書に援用する）に記載したように、ホモジナイザーに１回以上、好ましくは２回以上通す。

実施例１：
ミクロフィブリル化セルロースの調製
本発明のシステム／パッケージに使用されるＭＦＣは市販されており、オウショウトウヒ（Ｎｏｒｗｅｇｉａｎ ｓｐｒｕｃｅ）（軟木）由来のセルロースパルプに基づく「Ｅｘｉｌｖａ Ｆ０１−Ｖ」として、Ｂｏｒｒｅｇａａｒｄにより商品化されている。

工程（ｉ）におけるＭＦＣは、固形分１０％のペーストとして存在した。溶媒は水であった。

実施例２：
ミクロフィブリル化セルロースの包装
図３は、パッケージを実施例１からのＭＦＣペーストで充填するための代表的なプロセスを示している。

工程１において、セルロースパルプからＭＦＣを製造するプロセスの最終脱水工程からのＭＦＣペーストを、コンベヤにより輸送する。このＭＦＣは次いで、押出機へと輸送される。ＭＦＣは少量ずつに分けて輸送された（図３に示す通り）。

工程２において、ＭＦＣをさらに混合し、均質化し、及びノズルを通してパッケージへと一定速度で押し出す。押出機は、Ｋａｒｌ Ｓｃｈｎｅｌｌから商品化されているようなＫＳポンプシステム（真空充填機）であった。理論に拘束されるものではないが、包装中に使用される場合の及び本発明に従う、押し出しプロセスは、ＭＦＣをさらに安定化し及び均質化すると考えられる。したがって、本発明のパッケージを用いると、他の既知の貯蔵及び輸送システムとは対照的に、ＭＦＣの保水特性が全般的に保持される。

工程３では、クリッピング機において、管状のパッケージ（内容物としてＭＦＣを含む）を２つのクリップを用いてチューブの各端部で閉じる。

異なるステーション［図３における工程（４）］間の輸送にはコンベヤが使用される。プロセス全体が完全自動化されている。

本プロセスに使用されるさらなる装置は、各チューブに、例えばバッチナンバー、製品タイプ、製造日等のラベルを付すためのラベリング装置（５）、輸送のための段ボール若しくは厚紙箱用のケースエレクタ（７）、並びに段ボール若しくは厚紙箱をパレット上に梱包するためのパレッティング機である。

充填されたチューブを持ち上げてカートン用板紙箱中に下ろすため、及び／又は段ボール若しくは厚紙箱を持ち上げるために、ロボット（６）が使用される。

全体的に、押出機を用いて、ＭＦＣを均質化しパッケージをＭＦＣで充填する多くの成功した試みが行われてきた。

図２は、パッケージが除去された後、製品が完全に均質化されていることを示している。

５ ラベリング装置
６ ロボット
７ ケースエレクタ

Claims (14)

1. 以下を含むシステムであって：
   ・少なくとも１つのポリマー材料を含む、少なくとも１つのパッケージ；
   ・前記パッケージにより完全に包含される前記パッケージの内容物であって、少なくとも１つの溶媒中に存在するミクロフィブリル化セルロースから本質的に成る、内容物；
   前記ミクロフィブリル化セルロース及び前記溶媒は、ミクロフィブリル化セルロースの前記溶媒中懸濁液を形成し、
   前記懸濁液の総重量に対するミクロフィブリル化セルロースの固形分は、２ｗ／ｗ％〜５０ｗ／ｗ％、好ましくは３ｗ／ｗ％〜３０ｗ／ｗ％、さらに好ましくは５ｗ／ｗ％〜１２ｗ／ｗ％であり、前記パッケージは、前記内容物で完全に充填された場合、本質的に丸形若しくは本質的に長方形若しくは長円形である、システム全体の、即ち包装済みミクロフィブリル化セルロースの、外周を画定し、及び
   前記システムの長さは、前記外周の断面を画定する最大幅の１．５倍以上、好ましくは３倍以上、さらに好ましくは４倍以上である、
   システム。
2. 前記パッケージは本質的に丸形であり、好ましくはチューブ若しくは管形状である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つのポリマーはエラストマーではない、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記パッケージは、フィルムとして実現され、好ましくは前記フィルムは膜厚が、５０μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１００μｍ〜２ｍｍ、さらに好ましくは１００μｍ〜５００μｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記パッケージは、２００２年６月発行のＡＳＴＭ規格Ｄ８８２−０２に従い測定された場合の引張り強さが、５ＭＰａ〜５００ＭＰａ、好ましくは２０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記パッケージの前記少なくとも１つのポリマーは、食品パッケージ及び非食品パッケージ用途に使用されるポリマーから選択され、及びポリエチレン、特にＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、及びＬＬＤＰＥ、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＥＴ、並びにそれらのいずれかの組み合わせ、又はとりわけ繊維、金属コーティング、箔等の他の材料とのいずれかの組み合わせ、の少なくとも１つを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記システムの直径、即ち前記ＭＦＣを内容物として包含する前記パッケージの直径は、２ｃｍ〜５０ｃｍ、好ましくは５ｃｍ〜３０ｃｍ、さらに好ましくは１０ｃｍ〜２５ｃｍである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 前記システムの重量、即ちＭＦＣ内容物を保持する個々の１つの構造の重量は１単位当たり、１ｋｇ〜５０ｋｇ、好ましくは２ｋｇ〜２０ｋｇである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記溶媒は本質的に水から成る、即ち９０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上の水を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
10. ミクロフィブリル化セルロースのパッケージのためのプロセスであって、前記プロセスは少なくとも以下の工程を含む：
    ・少なくとも１つのポリマー材料を含み、及び、その意図される最大外寸まで内容物で充填された場合に本質的に丸形の周囲又は本質的に長方形若しくは長円形の周囲を有し、及び前記周囲によって画定される面積と本質的に直行する長さ寸法を有し、前記周囲は前記長さ寸法の２倍以上、好ましくは前記長さ寸法の４倍以上である、パッケージを提供する工程；及び
    ・前記パッケージがその全体においてミクロフィブリル化セルロースで充填されて前記パッケージがその意図される外寸を達成するまで、ミクロフィブリル化セルロースを押出機から前記パッケージ中に押し出す工程。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステムをもたらす、請求項１０に記載のプロセス。
12. 請求項１０又は１１に記載のプロセスであって、前記プロセスは少なくとも以下のさらなる工程を含む：
    ・得られるシステムが輸送及び／又は貯蔵の典型的な条件下で寸法安定性を維持するだけでなく輸送及び／又は貯蔵の前記典型的な条件下で内容物をも保持するような寸法安定性が達成されるように、前記パッケージをＭＦＣで充填した後で、全ての端部において前記パッケージを閉じる工程；
    ・前記ＭＦＣを押出機から押し出す前に、懸濁液（ペースト）をさらに均質化するためにＭＦＣ懸濁液を真空充填機装置に入れる工程。
13. ＭＦＣの貯蔵若しくは輸送又は貯蔵及び輸送のための、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステムの使用。
14. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム又は請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のプロセス又は請求項１３に記載の使用であって、前記ミクロフィブリル化セルロースは、少なくとも以下の工程を含むプロセスによって調製され：
    （ａ）セルロースパルプを少なくとも１つの機械的前処理工程に供する工程；
    （ｂ）工程（ａ）の機械的前処理済みセルロースパルプを均質化工程に供する工程であって、工程（ａ）の機械的前処理済みのセルロースパルプ中に存在するセルロース繊維に対して減少された長さ及び直径のフィブリル及びフィブリル束をもたらし、ミクロフィブリル化セルロースが得られる工程；
    前記均質化工程（ｂ）は、前記工程（ａ）からのセルロースパルプを圧縮し及びこのセルロースパルプを圧力降下に供することを含む、システム又はプロセス又は使用。