JP2021512227A

JP2021512227A - ミクロフィブリル化セルロースを含むフィルムの製造方法

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Publication number: JP2021512227A
Application number: JP2020535493A
Authority: JP
Inventors: バックフォルク、カイ; ヘイスカネン、イスト; サウッコネン、エサ; カンクッネン、ユッカ; ゼッタールンド、アンナナイベリ; リフ、ヤン
Original assignee: ストラエンソオーワイジェイ
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2021-05-13
Also published as: EP3746598A1; SE1850123A1; EP3746598C0; WO2019150291A1; US20210054570A1; ZA202003807B; CN111771025A; EP3746598B1; EP3746598A4; CA3085919A1; SE542388C2; US11834793B2; BR112020015781A2

Abstract

本発明は、触覚特性を有する、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を大量に含むフィルムを製造する方法に関する。本発明によれば、ＭＦＣを含む湿潤ウェブが形成され、続いて少なくとも１μｍの平均直径を有する粒子が湿潤ウェブに添加され、続いて脱水及び／又は乾燥される。湿潤ウェブは、例えば、ウェットレイド又はキャスト成形法によって形成されてもよい。粒子は、例えばキャストコーティング又はスプレーによって湿潤ウェブに加えられてもよい。

Description

本発明は、触覚特性を有する、大量のミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を含むフィルムを製造する方法に関する。本発明によれば、ＭＦＣを含む湿潤ウェブが形成され、続いて少なくとも１μｍの平均直径を有する粒子が湿潤ウェブに添加され、続いて脱水及び／又は乾燥される。湿潤ウェブは、例えば、ウェットレイド又はキャスト成形法によって形成されてもよい。粒子は、例えばキャストコーティング、カーテンコーティング又はスプレーにより、湿潤ウェブに添加されてもよい。

表面、例えば、包装材料、薄膜、紙及び板紙の表面に三次元構造を提供できることに関心が高まっている。三次元表面構造は、典型的には触覚効果を提供する、すなわち、三次元構造は感覚知覚を提供し、例えば、表面に触れる人は、表面が三次元構造、すなわち触覚効果を有することに気付くことができる。関係する特定の構造に応じて、触覚効果は表面とその特性の人の知覚に影響を与える。

大量のミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を含むフィルムは、当技術分野で知られている。それらがどのように製造されるかに応じて、フィルムは、生分解性及び再生可能である一方で、特に有利な強度及び／又はバリア特性を有し得る。ＭＦＣを含むフィルムは、例えば、包装材料の製造に使用され、紙又は板紙材料の表面に積層されるか、そうでなければ提供され得る。

多量のＭＦＣを含むＭＦＣフィルム又はウェブは脱水が難しいことが知られている。さまざまな保持化学薬品、ポリマー、長繊維、さまざまな脱水コンセプトなど、さまざまな化学的及び機械的解決策が検証されている。通常、ウェットエンドでの製紙用繊維懸濁液のカチオン需要又は電荷は、保持及び脱水にとって非常に重要である。イオン又は電荷中和及び／又はポリマー架橋などの電荷調節は、それぞれ従来の繊維凝集及び脱水と保持を支援する。ナノ粒子に基づく保持化学物質の使用は、特に従来の製紙においてある程度テストされており、したがって、電荷と粒子間の制御を目指している。このような保持の概念はより高い機械速度で運転している場合、又はサスペンションが脱水しにくい場合に効率的である。

しかしながら、表面上に又は基板に対して触覚効果を達成するために、比較的大きな粒子が通常必要とされる。このような粒子をＭＦＣフィルムなどの薄い基板の製造プロセスのウェットエンドに追加すると、フィルムの強度とバリア特性に悪影響を及ぼす可能性がある。そのような外来粒子又は成分をウェットエンドに導入すると、ウェットエンドの化学的性質も変化し、粒子間及び粒子内相互作用に変化が生じる可能性がある。特定の粒子、特に大きな粒子は、コロイド的に安定しておらず、沈殿又は例えばノズル若しくは金網の詰まりを回避するために、異なる安定化方法や投与方法が必要である。コストの観点からだけでなく、基板に加えられる粒子又は成分が天然の形態であることも有利であり得る。興味深い触覚特性を持つ粒子の多くは、さらに複雑な化学的性質を持っている可能性があり、それにより、ファーニッシュの成分とともに、又はその間で、意図しない又は望まれない又は干渉的な相互作用を引き起こす。

従来、紙製品などの触覚体験を提供するための表面改質は、最初に紙を製造し、次に、印刷などの別のプロセスで乾燥した紙の表面を改質することによって行われ、典型的には粒子が紙の乾燥した表面に付着することを確実にするためにバインダーのような追加の化学薬品を必要とする。別の解決策は、特定の種類の繊維をウェットエンドに追加するか、又はその後に鉱物コーティングに特殊な添加剤を使用して触覚効果を提供することである。

ＷＯ２０１４１５４９３７Ａ１は、セルロース繊維を含むストックを提供すること、ミクロフィブリル化セルロース及び強化添加剤を含む混合物をストックに添加すること、前記混合物の添加後にストックに微粒子を添加すること、ワイヤー上でストックを脱水してウェブを形成すること、及びウェブを乾燥させることを含む紙又は板紙の製造方法に関する。

ＵＳ２００３１５２７２４は、テクスチャ加工剤を紙表面に印刷し、続いて加熱及び硬化することにより製造される、触感特性を有するコーティングされた板紙に関する。

大量のＭＦＣを含むフィルムを調製するための効率的な方法が必要であり、前記フィルムは、好ましくは本質的に維持されたバリア及び強度特性を備えた触覚体験も提供する。フィルムの製造中の走行性に関する生産効率は、適切なバリア及び強度特性を備えたフィルムをコスト効率よく製造できるようにするために重要である。プロセスが大規模生産に適しており、触覚効果を達成するための追加の化学物質の必要性を最小限に抑えることが望ましい。さらに、大量のＭＦＣを含むそのようなフィルムが再生可能（任意で生分解性及び／又は堆肥化可能）であり、本質的にプラスチックを含まないことが望ましい。

本開示の目的は、触覚特性を有する、大量のミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を含むフィルムを製造する改善された方法を提供することである。

驚くべきことに、少なくとも５０重量％のＭＦＣを含む湿潤ウェブが、湿潤ウェブの乾燥含有量（ＭＦＣの乾燥重量、ウェブの乾燥重量）に基づいて形成され、続いて、湿潤ウェブに対して少なくとも１μｍの平均直径を有する粒子を追加し、続いて脱水及び／又は乾燥を行う方法を用いることにより、触覚特性を有するが本質的に維持される強度及びバリア特性を有する基材又はフィルムを達成することができる。湿潤ウェブは、例えば、ウェットレイド又はキャスト成形法によって形成されてもよい。粒子は、例えばキャストコーティング、ドリッピング、含浸、スロットダイなどのカーテンコーティング、粒子堆積、インクジェット印刷又はスプレーによって、湿潤ウェブに添加されてもよい。コーティングは、ドライコーティング又はウェットコーティング、又は例えばフィルム転写コーティングプロセスであり得る。コーティングは、浸漬プロセスによって行うこともできる。湿潤ウェブに加えられる粒子は、湿潤ウェブの片側又は両側に加えられてもよい。

本発明による方法により、三次元の触覚構造又はテクスチャをフィルム上で達成することができ、それでもなお望ましいバリア及び強度特性を達成する。三次元構造は、例えば、特定の温度、硬度、粗さ、弾性、粘着性、滑りやすさ、又はゴム質を有すると認識され得る。

本出願の文脈において、触覚効果又は特性は、関係する表面の三次元構造又はテクスチャに関連し得る。例えば、表面のテクスチャは、表面が柔らかく感じるか、又は摩擦感を与えるようなものであり得る。それはまた、不規則であってもよく、パターン、又は、例えば、視覚が制限された個人との通信のための他の手段を提供することさえある。パターンが提供される範囲で、それは特定の向きを有し得るが、代わりに不規則であり得る。また、例えば、表面の摩擦を増加させて物体の把持及び保持を容易にすることにより、表面を備えた物体の取り扱いを容易にするなど、触覚特性に関連する機能的効果もあり得る。触覚効果又は特性はまた、視覚的に知覚され得る光学効果のような、他の非触覚感覚メカニズムを通じて知覚可能な感覚効果であり得る。二次的効果として、触覚効果を提供するために取られるステップは、嗅覚又は香り、すなわち、嗅覚形態の知覚又はさらには風味及び／又は味を提供することもできる。触覚効果は、効果の組み合わせ、すなわち、目に見える表面の質感など、同時に達成される少なくとも２つの感覚効果であってもよく、つまり、光学効果を提供し、関連する表面に触れること、つまり、触覚効果によって気づき、感知することもできる。

本発明によるミクロフィブリル化セルロースを含むフィルムの強度（例えば、引張り強さ）及び／又はバリア特性は、湿潤ウェブに粒子を添加せずに調製されたミクロフィブリル化セルロースを含むフィルムと比較して、本質的に維持される。典型的には、本発明によるフィルムの強度及び／又はバリア特性は、湿潤ウェブへの粒子の付着なしで調製された対応するフィルムの強度及びバリア特性の少なくとも５０％、例えば６０％又は７０％又は８０％又は９０％である。

本発明は、以下のステップを含む中間の薄い基板又はフィルムの製造方法に関する：
ａ）ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を提供するステップ、該懸濁液のミクロフィブリル化セルロースの含有量は、懸濁液の固形物の乾燥重量に基づいて少なくとも５０重量％である；
ｂ）ステップａ）の懸濁液を使用して湿潤ウェブを形成するステップ；
ｃ）少なくとも１μｍの平均直径を有する粒子を、ステップｂ）で形成された湿潤ウェブに添加するステップ；
ｄ）ウェブを脱水及び／又は乾燥して、中間の薄い基板又はフィルムを形成するステップ。

ＭＦＣを含む湿潤ウェブは、例えばウェットレイド又はキャスト成形法によって形成されてもよい。ウェットレイド形成のために、プロセスは製紙機で実行されてもよい。前記ＭＦＣウェブは、単層又は多層ウェブであり得る。

湿潤ウェブへの粒子の添加は、好ましくはオンラインで行われる。すなわち、ウェブはまだ湿潤ウェブであり、粒子を加えるステップは、ウェブを形成するステップと併せて行われる。したがって、ウェブの形成と粒子の添加との間の経過時間は、典型的には１０分未満、好ましくは１分未満、より好ましくは１０秒未満である。

本発明による方法で使用される粒子は、製造されるフィルムの所望の特性に依存する。粒子は、有機又は無機、ハイブリッド（有機無機）、天然、合成であってもよく、通常、水溶性が低いか、物理的／化学的性質が異なるため、安定した均質な分散液を形成することが困難である可能性がある。有機粒子が使用される場合、それらは、例えば、森林又は農産物又は残留物を含む植物又は木材などの再生可能な材料から調製することができる。粒子は、例えば、おがくず、乾燥及び粉砕された葉、乾燥及び粉砕された樹皮又は樹皮の残留物、乾燥及び粉砕された果実の束、針、種子、木材抽出物、乾燥及び粉砕された農業残留物、果実、果物野菜、わら、繊維、ミクロフィブリル化されたセルロース又は粒子などの形で提供されるカルボキシメチルセルロースであり得る。粒子は、リサイクルされた材料であり得、及び／又は、例えば、紙又は板紙を製造するための方法由来の破れた流れ又は廃棄物の流れから生じ得る。

無機粒子が使用される場合、それらは例えばシリカ又は変性シリカ又はケイ酸塩、アルミニウム、タルク、又はモンモリロナイトやベントナイトなどの粘土、又は金、銀、金属フレーク、ブロンズなどの金属効果を模倣するさまざまな酸化物又は材料であり得る。

粒子はまた、金属、ラテックス、ガラス、ワックス、ゴム、又は熱可塑性粒子などのプラスチック粒子であってもよい。粒子は温度感受性であってもよく、粒子の物理化学的及び／又は機械的特性は周囲の温度に応じて変化する可能性がある。

粒子は、望ましい表面特性又は光学特性を提供するために修飾又は表面処理されてもよい。粒子はまた、その本来の形態であってもよく、又は所望の表面特性及び／又は色を達成するための改変された形態であってもよい。さらに、フィルム自体は着色されていてもよく、すなわち染料又は顔料などの着色剤を含んでいてもよい。

粒子はバインダーを組み込んでもよい。あるいは、バインダーを粒子と混合し、粒子と一緒に湿潤ウェブに添加してもよい。バインダーの例には、ＳＢラテックス、デンプン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール酸などが含まれる。バインダーは、別個のコーティングステップで添加することもできる。

粒子は、好ましくは、２０重量％未満、好ましくは１０重量％未満の含水率を有する乾燥形態で提供されてもよい。本発明に従って使用される粒子は、少なくとも１μｍの個々の平均直径を有するが、粒子のより大きな凝集体であるクラスターを形成し得る。好ましくは、粒子は、少なくとも１０μｍ、より好ましくは少なくとも２０μｍ又は少なくとも１００μｍの平均直径を有する。粒子は、好ましくは２ｍｍ未満の平均直径を有する。粒子は均一であり、規定されたサイズ範囲のものであってもよいが、異なるタイプ及び／又はサイズの粒子の混合物として提供されてもよい。

粒子は、湿潤ウェブに添加されるとき、懸濁液又は分散液の形態で提供されてもよい。そのような懸濁液又は分散液の乾燥含有量は、典型的には１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％、より好ましくは５〜３０重量％である。懸濁液又は分散液に使用される液体は、水性又は溶媒ベースであってよく、均一な懸濁液又は分散液の形成を促進する薬剤を含み得る。

湿潤ウェブに添加される粒子の量は、好ましくは少なくとも１．０ｋｇ／トン、例えば１．０〜１０００ｋｇ／トン、１．０〜７００ｋｇ／トン、１．５〜５００ｋｇ／トン、１．５〜４００ｋｇ／トン、２〜３００ｋｇ／トン又は４〜３００ｋｇ／トン（ウェブの乾燥固形物１トンあたりの乾燥基準）である。

ミクロフィブリル化セルロースは、６０ＳＲ°を超える、又は６５ＳＲ°を超える、又は８０ＳＲ°を超えるショッパー・リーグラー値（Ｓｃｈｏｐｐｅｒ‐Ｒｉｅｇｌｅｒ値）（ＳＲ°）を有し得る。ショッパー・リーグラー値は、ＥＮＩＳＯ５２６７‐１で定義された標準的な方法で決定できる。ミクロフィブリル化セルロースは、溶媒交換及び凍結乾燥したサンプルの窒素吸着（ＢＥＴ）法に従って測定した場合、少なくとも３０ｍ^２／ｇ、又はより好ましくは６０ｍ^２／ｇを超える、又は最も好ましくは＞９０ｍ^２／ｇの表面積を有する。

得られたフィルムの坪量は、好ましくは＜１００ｇ／ｍ^２、より好ましくは＜７０ｇ／ｍ^２、最も好ましくは＜３５ｇ／ｍ^２である。

粒子の添加後、バインダー又はワニスの形態の保護コーティングを適用することができる。保護コーティングは、湿潤ウェブに、又は脱水及び／又は乾燥が開始した後に適用できる。バインダーの例には、ミクロフィブリル化セルロース、ＳＢラテックス、ＳＡラテックス、ＰＶＡｃラテックス、デンプン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールなどが含まれる。保護コーティングに使用されるバインダーの量は、通常１〜４０ｇ／ｍ^２、好ましくは１〜２０ｇ／ｍ^２又は１〜１０ｇ／ｍ^２である。このような保護コーティングは、当技術分野で知られている方法を使用して提供することができる。

本発明のさらなる実施形態によれば、本発明に従って調製されたフィルムと、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ＥＶＯＨ、デンプン（加工デンプンを含む）、セルロース誘導体（メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロースなど）、ヘミセルロース、タンパク質、スチレン／ブタジエン、スチレン／アクリラート、アクリル／ビニルアセタート、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンフラノアート、ＰＶＤＣ、ＰＣＬ、ＰＨＢ、及びポリ乳酸のいずれかなどの熱可塑性ポリマー（化石ベース又は再生可能資源から作製された）コーティングとを含むラミネートが提供される。コーティングは、例えば、押出コーティング、フィルムコーティング又は分散コーティングにより提供することができる。このラミネート構造は、さらに優れたバリア特性を提供し、生分解性及び／又は堆肥化可能である。一実施形態では、ＭＦＣフィルムは、タイ層（ｔｉｅｌａｙｅｒ）の有無にかかわらず、ポリエチレンの２つの層の間など、２つのコーティング層の間に存在することができる。本発明の一実施形態によれば、ポリエチレンは、高密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレンのいずれか１つ、又は当業者が容易に選択することができるそれらの混合物又は修飾物であってよい。さらなる実施形態によれば、本発明によるフィルム又はラミネートが提供され、前記フィルム又は前記ラミネートは、紙製品及びボードのいずれか１つの表面に適用される。フィルム又はラミネートはまた、透明又は半透明であり得る自立ポーチ又はバッグなどの可撓性包装材料の一部であり得る。製品は、例えば、クロージャー又は蓋であってもよい。製品は、ボックス、バッグ、ラッピングフィルム、カップ、コンテナ、トレイ、ボトルなどの任意のタイプのパッケージに組み込むことができる。製品はラベルであってもよい。

中間の薄い基板は、特徴的なＯＴＲ値を有する最終的なフィルムにまだ加工されていないが、後の変換プロセスでそのようなフィルムに加工され得る中間製品である。

本発明の一実施形態は、本発明の方法に従って製造されたフィルムである。フィルムは薄いシート、成形可能なフィルム（熱成形、深絞り、プレス成形など）又はウェブである。それは大量のミクロフィブリル化セルロースを含み、積層して多層構造を形成することができる。フィルムは透明でも半透明でもよい。フィルムのＯＴＲ（酸素透過率）値（標準条件で測定）は、１０〜５０ｇｓｍの坪量で、５０％ＲＨ、２３℃で測定した場合（すなわち、ＰＥラミネーションなどのさらなる処理の前に）、好ましくは＜２００ｃｃ／ｍ２^＊日、好ましくは＜３０、より好ましくは＜１５、最も好ましくは＜１０である。フィルムの厚さは、必要な特性に応じて選択できる。フィルムの厚さは、例えば、１０〜１００μｍ、例えば、２０〜５０又は３０〜４０μｍであり得、例えば、１０〜５０ｇｓｍ、例えば、２０〜３０ｇｓｍの坪量を有する。フィルムは通常、（例：気体、脂肪、又はグリース、芳香、光などに対して）良好なバリア特性を持っている。

本発明のさらなる実施形態は、本発明の方法に従って製造されたフィルムを含む製品である。

本発明の一実施形態は、本発明の方法に従って製造された可撓性パッケージである。本発明のさらなる実施形態は、本発明に従って製造されたフィルムを含む剛性パッケージである。

本発明は、以下のステップを含む中間の薄い基板又はフィルムの製造に関する：
ａ）ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を提供するステップ、該懸濁液のミクロフィブリル化セルロースの含有量は、懸濁液の固形物の乾燥重量に基づいて少なくとも５０重量％である；
ｂ）ステップａ）の懸濁液を使用して湿潤ウェブを形成するステップ；
ｃ）少なくとも１μｍの平均直径を有する粒子を、ステップｂ）で形成された湿潤ウェブに添加するステップ；
ｄ）ウェブを脱水及び／又は乾燥して、中間の薄い基板又はフィルムを形成するステップ。

湿潤ウェブは、例えば、ウェットレイド及びキャスト成形法によって調製することができる。ウェットレイド法では、懸濁液が調製され、多孔質ワイヤーに提供される。脱水は金網を通して行われ、任意で後続のプレスセクションでも行われる。最終乾燥は通常、対流（シリンダー、金属ベルト）又は照射乾燥（ＩＲ）又は熱風を使用して行われる。典型的なウェットレイドは、例えば、製紙で使用される長網抄紙機フォーマーである。キャスト成形法では、湿潤ウェブは、例えばポリマー又は金属ベルト上に形成され、その後の初期脱水は、主に、様々な既知の技術を使用した蒸発などにより、一方向で行われる。

どちらの手法でも、テクスチャの破壊を回避するために、接触乾燥を少なくする方が有利な場合がある。したがって、基板は、赤外線（ＩＲ）、紫外線（ＵＶ）、電子ビーム（ＥＢ）、熱風、熱蒸気などの非衝撃乾燥法で乾燥させることが望ましい。ソフトニップドライヤー又は接触式ドライヤーは、堆積した粒子と形成されるテクスチャのタイプに応じて、又は保護コーティングが使用されている場合に使用される。

粒子の添加は、湿潤ウェブが形成されたときに行われる。したがって、粒子の添加時に、ウェブの乾燥含有量は、１〜８０重量％、例えば１〜６０重量％、例えば１〜４０重量％、例えば３〜２０重量％である。粒子は、湿潤ウェブの全幅に、又はその一部に添加することができる。粒子はまた、混合物であり得るか、又はいくつかの層で、又は連続したステップで添加され得る。

粒子は、望ましい触覚効果に応じて、定義されたパターンで、又はランダムに追加できる。

懸濁液のミクロフィブリル化セルロース含有量は、懸濁液の固形物の重量に基づいて５０〜９９．９重量％の範囲である。一実施形態では、懸濁液のミクロフィブリル化セルロース含有量は、７０〜９９重量％の範囲、７０〜９５重量％の範囲、又は７５〜９０重量％の範囲であってよい。

ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は、本特許出願の文脈では、少なくとも１次元が１００ｎｍ未満のナノスケールのセルロース粒子繊維又はフィブリルを意味する。ＭＦＣは、部分的又は全体的にフィブリル化されたセルロース又はリグノセルロース繊維を含む。遊離したフィブリルの直径は１００ｎｍ未満であるが、実際のフィブリルの直径又は粒径分布、及び／又はアスペクト比（長さ／幅）は、供給源と製造方法によって異なる。

最小のフィブリルは基本フィブリルと呼ばれ、約２〜４ｎｍの直径を持っている（例：Chinga‐Carrasco, G., Cellulose fibres, nanofibrils and microfibrils,: The morphological sequence of MFC components from a plant physiology and fibre technology point of view, Nanoscale research letters 2011, 6:417参照（セルロース繊維、ナノフィブリル、及びマイクロフィブリル：植物生理学及び繊維技術の観点からのＭＦＣ成分の形態学的シーケンス）が、一般的には、ミクロフィブリルとしても定義される基本的なフィブリルの凝集形態（Fengel, D., Ultrastructural behavior of cell wall polysaccharides, Tappi J., March 1970, Vol 53, No. 3.（細胞壁多糖類の微細構造的挙動）が、ＭＦＣを作成するときに、例えば拡張された精製プロセス又は圧力低下崩壊プロセスを使用することにより得られる主な製品である。供給源と製造プロセスに応じて、フィブリルの長さは約１マイクロメートルから１０マイクロメートル超まで変化する。粗いＭＦＣグレードは、かなりの割合のフィブリル化繊維、すなわち、仮道管から突き出たフィブリル（セルロース繊維）を含み、仮道管から解放された一定量のフィブリル（セルロース繊維）とともに含む場合がある。

ＭＦＣには、セルロースミクロフィブリル、フィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、フィブリル凝集体、ナノスケールセルロースフィブリル、セルロースナノファイバー、セルロースナノフィブリル、セルロースマイクロファイバー、セルロースフィブリル、ミクロフィブリルセルロース、ミクロフィブリル凝集体、及びセルロースミクロフィブリル凝集体など、さまざまな頭字語がある。ＭＦＣは、広い表面積や、水に分散したときに低固形分（１〜５ｗｔ％）でゲル状の材料を形成する能力など、さまざまな物理的又は物理化学的特性によっても特徴付けられる。セルロース繊維は、溶媒交換及び凍結乾燥したサンプルの窒素吸着（ＢＥＴ）法に従って測定した場合、好ましくは、ミクロフィブリル化セルロースが少なくとも３０ｍ^２／ｇ、又はより好ましくは６０ｍ^２／ｇを超える、又は最も好ましくは＞９０ｍ^２／ｇの表面積を有する程度までフィブリル化される。

単一又は複数パスの精製、前加水分解とそれに続く精製又は高剪断崩壊又はフィブリルの遊離など、ＭＦＣを作成するためのさまざまな方法が存在する。ＭＦＣ製造をエネルギー効率と持続可能なものの両方にするためには、通常、１つ又は複数の前処理ステップが必要である。したがって、供給されるパルプのセルロース繊維は、例えばヘミセルロース又はリグニンの量を減らすために、酵素的又は化学的に前処理されてもよい。セルロース繊維は、フィブリル化の前に化学的に修飾されてもよく、セルロース分子は、元のセルロースに見られるものとは異なる（又はそれ以上の）官能基を含む。そのような基には、とりわけ、カルボキシメチル（ＣＭ）、アルデヒド及び／又はカルボキシル基（Ｎ‐オキシル媒介酸化、例えば「ＴＥＭＰＯ」によって得られるセルロース）、又は第四級アンモニウム（カチオン性セルロース）が含まれる。上記の方法の１つで修飾又は酸化された後、繊維をＭＦＣ又はナノフィブリルサイズのフィブリルに分解することがより容易になる。

ナノフィブリル状セルロースには、いくつかのヘミセルロースが含まれる場合があり、その量は植物源に依存している。前処理した繊維、例えば、加水分解、予備膨潤、又は酸化セルロース原料の機械的分解は、リファイナー、グラインダー、ホモジナイザー、コロイダー、摩擦グラインダー、超音波ソニケーター、マイクロフルイダイザー、マクロフルイダイザー又はフルイダイザータイプのホモジナイザーなどの流動化装置などの適切な機器を使用して行われる。ＭＦＣの製造方法によっては、製品に微粉、ナノ結晶性セルロース、又は木質繊維や製紙プロセスに存在する他の化学物質を含むこともできる。製品には、効率的にフィブリル化されていないさまざまな量のミクロンサイズの繊維粒子が含まれている場合もある。

ＭＦＣは、広葉樹繊維又は針葉樹繊維の両方からの、木材セルロース繊維から製造される。また、微生物源、麦わらパルプなどの農業繊維、竹、バガス、又は他の非木材繊維源からも製造できる。それは好ましくはバージンファイバーからのパルプを含むパルプ、例えば、機械、化学及び／又は熱機械パルプから作られる。古紙（断紙）や再生紙から作ることもできる。

上記のＭＦＣの定義には、結晶領域と非晶質領域の両方を持つ複数の基本フィブリルを含むセルロースナノファイバー材料を定義するセルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）に関する新しい提案されたＴＡＰＰＩ標準Ｗ１３０２１が含まれるが、これに限定されない。

別の実施形態によれば、懸濁液は、ミクロフィブリル化セルロースなどの様々な種類の繊維と、一定量の、クラフト繊維、微細繊維、強化繊維、合成繊維、溶解パルプ、ＴＭＰ又はＣＴＭＰ、ＰＧＷなどの他の種類の繊維の混合物を含むことができる。

懸濁液は、フィラー、顔料、湿潤強度化学薬品、保持化学薬品、架橋剤、軟化剤又は可塑剤、接着プライマー、湿潤剤、殺生物剤、光学染料、蛍光増白剤、消泡剤、疎水化薬品、例えばＡＫＤ、ＡＳＡ、ワックス、樹脂などの他のプロセス又は機能添加剤を含むこともできる。

本発明による方法で使用することができる製紙機械は、紙、板紙、ティッシュ又は類似の製品の製造に使用される当業者に知られている任意の従来のタイプの機械であってよい。

湿潤ウェブによる湿潤ウェブの脱水は、当技術分野で知られている方法を使用して実施することができる。例えば、湿潤ウェブはワイヤー上に提供され、脱水されて中間の薄い基板又はフィルムを形成する。

ワイヤー上での脱水は、シングルワイヤー又はツインワイヤーシステム、摩擦のない脱水、膜支援脱水、赤外線脱水、真空又は超音波支援脱水などにより既知の技術を使用して実行できる。ワイヤーセクションの後、湿潤ウェブは、シュープレスを含む機械的プレス、熱風、放射線乾燥、対流乾燥などによりさらに脱水及び乾燥することができる。

必要に応じて、湿式プレス及び／又は接触乾燥を使用して、湿潤ウェブから水分を除去することができる。

粒子添加時の湿潤ウェブの乾燥度と脱水に応じて、フィルム内の粒子の横方向と垂直方向の分布と浸透を制御できる。湿潤ウェブが高い乾燥含有量、すなわち粒子を添加するときに比較的低い水分含有量を有し、脱水が主に一方向で行われる場合、粒子は典型的にはフィルム中に均一に分布されない。次に、粒子は、本発明による方法で粒子が加えられた湿潤ウェブの側に対応するフィルムの側にほとんど存在する。したがって、フィルムの断面において、少なくとも７０％の粒子が、粒子が添加された湿潤ウェブの側に対応する断面の半分に存在し、３０％未満の粒子は断面の他の半分に存在する可能性がある。粒子の分布は、元素分析及び／又は断面イメージングと組み合わせたＦＴＩＲ及び／又はＲＡＭＡＮ分光法などの化学分析によって評価することができる。

フィルム又はラミネートはまた、食品容器、紙シート、板紙又はボード、又はバリアフィルムによって保護される必要がある他の構造物などの他の紙製品に適用されてもよい。

本発明に従って得られるフィルムは、典型的には、当該技術分野において既知の印刷方法を使用してフィルム上に印刷することが可能であるようなものである。

有利には、本発明による方法により得られたフィルムは、他の紙又はボード構造に積層されるか、又は他の方法で適用されたとき、その触覚特性を保持する。

例
ＭＦＣ分散液から調製されたフィルム（３０ｇｓｍ）は、真空ろ過によって調製された。真空ろ過の最終段階で、サンプル（表１を参照）を湿潤（５‐６ｗｔ％乾燥分）又は半湿潤（２５‐３０ｗｔ％乾燥分）フィルムに加えた。湿潤又は半湿潤フィルムにサンプルを手で振りかけることにより追加した。サンプルの添加後、湿潤又は半湿潤フィルムをドラム乾燥機中８０℃で少なくとも９０分間乾燥した。

得られたフィルムをテーピング試験の前後で視覚的に検査した。テーピング試験は、表面にテープ（Ｓｃｏｔｃｈｃｒｙｓｔａｌ）を貼り付け、その後テープを剥がすことで行った。フィルムは、マニュアルの官能分析を使用して特徴付けられた（表１）。

本発明の上記の詳細な説明を考慮すると、他の修正及び変更が当業者には明らかになるであろう。しかしながら、そのような他の修正及び変更が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくもたらされ得ることは明らかであるはずである。

Claims

中間の薄い基板又はフィルムの製造方法であって、
ａ）ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を提供するステップ、該懸濁液のミクロフィブリル化セルロースの含有量は、懸濁液の固形物の乾燥重量に基づいて少なくとも５０重量％である；
ｂ）ステップａ）の懸濁液を使用して湿潤ウェブを形成するステップ；
ｃ）少なくとも１μｍの平均直径を有する粒子を、ステップｂ）で形成された湿潤ウェブに添加するステップ；
ｄ）ウェブを脱水及び／又は乾燥して、中間の薄い基板又はフィルムを形成するステップを含む、上記方法。
添加される粒子の少なくとも５０重量％が有機物である、請求項１に記載の方法。
湿潤ウェブに添加される粒子の量が、ステップｂ）で形成されたウェブの乾燥固形物１トン当たり乾燥基準で少なくとも１ｋｇである、請求項１又は２に記載の方法。
湿潤ウェブがキャスト成形により形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
粒子がカーテンコーティング、キャスト成形又はスプレーにより添加される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
粒子が少なくとも１０μｍの平均直径を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
ステップａ）における懸濁液のミクロフィブリル化セルロースの含有量が、懸濁液の固形物の重量に基づいて少なくとも６０重量％である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法に従って得られるフィルム。
触覚特性を有する、請求項８に記載のフィルム。
触覚特性がテクスチャ及び／又は光学効果である、請求項９に記載のフィルム。
２つ以上の感覚効果が達成される、請求項１０に記載のフィルム。
請求項８〜１１のいずれか一項に記載のフィルムを含む製品。