JP6995771B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、フィルム特性に悪影響を与えることなく、多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際の、脱水を改善するための新規な方法に関する。本発明によれば、多量のナノ粒子が、添加剤として、必要に応じてポリマーと一緒に使用される。

ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を含むウェブから、抄紙機又は同様の湿式抄紙技術を用いて、高速でフィルムを製造することが非常に求められている。ＭＦＣの細かさ、充填量、及び量に関連して、脱水速度が遅いため、抄紙機のワイヤから材料を解放する際に問題がある。１つの解決策は、機械速度を低下させることであるが、そうするとフィルムの生産は経済的に魅力的ではない。このように、より高速ではより強力な脱水が必要となり、その結果上記の問題が生じる。また、脱水が強すぎるとウェブのピンホールが発生し、フィルムの品質が低下するおそれがある。もう１つの重要な変数は、ウェブの形成であり、それは次いでウェブの特性に影響を与える。

多量のＭＦＣを含むＭＦＣフィルム又はウェブは、脱水が困難であることが知られている。様々な解決策、例えば、異なる保持化学物質、ポリマー、自己修復溶液、長い繊維などが、試験されている。典型的には、ウェットエンドにおける製紙繊維の懸濁液のカチオン性の要求又は電荷はゼロに近く、それにより、粒子及び繊維の凝集を促進する。したがって、イオン中和又はポリマー架橋などの電荷調節は、伝統的な繊維の凝集及び脱水及び保持をそれぞれ補助する。ナノ粒子をベースとする保持化学物質の使用は、特に電荷及び粒子間制御を目指す従来の製紙において、ある程度試験されている。例えば、シリカナノ粒子は、典型的には１：２（ポリマー：シリカ）の比でカチオン性化学物質（ポリマー）と組み合わされ、通常の製紙におけるナノ粒子の用量は約１００～４００ｇ／トンである。製紙における保持化学物質の過剰投与は、多孔度の増加、不均一で強力な凝集、両面性、寸法安定性の問題、その後の不均一な製品品質につながる。

ＭＦＣフィルム又はＮＦＣフィルム（例えば、ＰＥ、ＰＥＴ等のプラスチック支持体にＮＦＣを塗布することによる自立フィルム）を作製するための種々の製造方法が提案されている（ＷＯ２０１３／０６０９３４Ａ２）。多くの場合、脱水は、蒸発及び／又は接触乾燥に限定され、これはフィルム品質及び製造速度の両方に影響する。

ＷＯ２０１２／１０７６４２Ａ１は、ＭＦＣの吸湿特性に関する問題に対処し、この問題を、フィルムを調製する際に有機溶媒を用いることによって解決した。

ＷＯ２０１４／１５４９３７Ａ１は、紙又は板紙の製造方法であって、セルロース繊維を含むストックを提供する工程、ミクロフィブリル化セルロース及び強度添加剤を含む混合物をストックに添加する工程、前記混合物の添加後にミクロ粒子をストックに添加する工程、ウェブを形成するためにワイヤ上でストックを脱水する工程、並びにウェブを乾燥させる工程を含む、紙又は板紙の製造方法に関する。

ＷＯ２０１１／０５５０１７Ａ１は、紙又は板紙の調製方法であって、抄紙機のヘッドボックスに入るストックの流れに保持システムを追加する工程、ストックの流れをワイヤに向ける工程、ワイヤ上のストックの流れを脱水して紙ウェブを形成する工程、及び紙ウェブを乾燥させる工程を含み、前記保持システムは、水溶性カチオンポリマーと、ミクロ粒子のように作用するナノセルロースとを含み、前記ナノセルロースは、前記ストックの乾燥固体重量に基づいて活性物質として１％未満の量で添加される、紙又は板紙の調製方法に関する。

多量のミクロフィブリル化セルロースを含む湿潤ウェブからフィルムを形成する場合、脱水速度を著しく改善することができる方法及び組成物が必要とされている。より好ましくは、その解決策は、脱水速度、及び、例えばバリア特性の両方を改善すべきであり、それらは、通常は両立しない特性である。

本開示の目的は、ミクロフィブリル化セルロースを含むフィルムを製造する改良された方法であって、先行技術の方法の欠点の少なくともいくつかを除去又は緩和する方法を提供することである。

驚くべきことに、ある量のナノ粒子、特にアニオン性ナノ粒子を使用することにより、脱水がはるかに速いが、バリア特性は非常に良好なままであることが見出された。

第１の態様によれば、以下の工程を含むフィルムの製造方法が提供される：
ａ）ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を供給する工程であって、前記懸濁液のミクロフィブリル化セルロースの含量は、懸濁液の固形分の重量に基づいて少なくとも６０重量％である、前記供給工程；
ｂ）前記懸濁液にナノ粒子を添加して、前記ミクロフィブリル化セルロースと前記ナノ粒子との混合物を供給する工程であって、添加されるナノ粒子の量は、前記懸濁液の乾燥固体１トン当たり乾燥基準で少なくとも１．０ｋｇである、前記添加工程；
ｃ）ウェブを形成するために前記混合物を多孔質ワイヤに供給する工程；
ｄ）中間の薄い基材又はフィルムを形成するために前記ウェブを脱水する工程。

一実施形態では、本方法は抄紙機で実施される。

ナノ粒子は、例えば、シリカ又は変性シリカ又はケイ酸塩、アルミナ、ナノクレイ、例えばモンモリロナイト又はベントナイト、ナノベントナイト、ナノラテックス、ナノデンプンなどであり得る。本発明の一実施形態では、ナノ粒子はシリカ又はナノシリカである。本発明の一実施形態では、ナノ粒子はアニオン性である。本発明の一実施形態では、前記シリカ又はナノシリカは、中性又はアルカリ性のｐＨでアニオン性である。本発明の一実施形態では、ナノ粒子は、中性又はアルカリ性のｐＨで両性である。本発明の一実施形態では、ナノ粒子は非イオン性である。本発明に従って使用されるナノ粒子は、典型的には１～１００ｎｍの個々の直径を有するが、ナノ粒子のより大きな凝集体であるクラスターを形成することができる。

添加されるナノ粒子の量は、少なくとも１．０ｋｇ／トン、例えば１．０～５０ｋｇ／トン、１．０～３０ｋｇ／トン、１．５～２０ｋｇ／トン、１．５～１０ｋｇ／トン、２～１０ｋｇ／トン、又は４～１０ｋｇ／トン（懸濁液の乾燥固体１トンにつき乾燥基準で）。

本発明の一実施形態では、保持ポリマーとナノ粒子の特定の比が使用される。この（重量）比は、使用される保持ポリマーの電荷及び分子量に依存するが、典型的には約１：３～約１：２０、例えば約１：５～１：１２又は１：８～１：１０である。

前記保持ポリマーは、好ましくはカチオンポリマー、例えば、カチオン性デンプン、ポリアミノアミド－エピクロロヒドリン（ＰＡＥ）、ポリアミドアミン（ＰＡＭＡＭ）、カチオン性ポリアクリルアミド又はそのコポリマー（Ｃ－ＰＡＭ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、あるいはそれらの他のコポリマー又は保持／排水試験において典型的に使用されるポリマーである。このようなポリマーの例は、カチオン性ポリビニルアミン（ＰＶＡｍ）、カチオン性ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＰＤＡＤＭＡＣ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ジシアンジアミドホルムアルデヒド（ＤＣＤ）、カチオン性ポリビニルアルコール（Ｃ－ＰＶＡ）、カチオン性タンパク質などである。ポリマーのさらなる例は、コモノマーの少なくとも１つとしてカチオン性に帯電した又はカチオン性に帯電可能なモノマーを用いて調製したアクリルアミド及び／又はメタクリルアミドの任意のコポリマーである。このようなモノマーには、塩化メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、３－（メタクリルアミド）プロピルトリメチルアンモニウムクロライド、３－（アクリロイルアミド）プロピルトリメチルアンモニウムクロライド、塩化ジアリルジメチルアンモニウム、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、又は類似のモノマーが含まれる。ポリマーはまた、アクリルアミド、メタクリルアミド、又はいくつかのカチオン性又はカチオン化可能なモノマー以外のモノマーを含有してもよい。

ナノ粒子は、保持ポリマーの後にナノ粒子を投与することが最も好ましいが、様々な方法で投与することができる。１つの選択肢は、混合をより効率的にするためにインライン混合システムを使用することである。本発明の一実施形態において、ナノ粒子は、パルプからのＭＦＣの製造段階でミクロフィブリル化セルロースに添加される。

本発明の一実施形態では、ミクロフィブリル化セルロースは、Ｓｃｈｏｐｐｅｒ Ｒｉｅｇｌｅｒ値（ＳＲ°）を８５ＳＲ°を超えて、又は９０ＳＲ°を超えて、又は９２ＳＲ°を超えて、有し得る。Ｓｃｈｏｐｐｅｒ－Ｒｉｅｇｌｅｒの値は、ＥＮ ＩＳＯ ５２６７－１で定義されている標準的な方法で決定できる。

得られるフィルムの坪量は、好ましくは＜３５ｇ／ｍ^２、より好ましくは＜３０ｇ／ｍ^２、最も好ましくは＜２５ｇ／ｍ^２である。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に従って製造されたフィルムと熱可塑性ポリマーコーティングとを含むラミネートが提供され、熱可塑性ポリマーコーティングには、ポリエチレン、ＥＶＯＨ、デンプン、スチレン／ブタジエン、スチレン／アクリレート、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート及びポリ乳酸等が挙げられる。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って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得る。一実施形態では、ＭＦＣフィルムは、コーティング層の間に（例えば、ポリエチレンの２つの層の間に）、結合層を伴って又は結合層を伴わずに、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又はそれらの混合物又は変性物のいずれかであってもよく、それは当業者によって容易に選択され得る。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、紙製品及び板のいずれかの表面に適用される。そのフィルム又はラミネートはまた、自立型ポーチのような可撓性包装材料の一部であってもよい。

中間の薄い基材は、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、後の変換プロセスにおいてこのようなフィルムに加工されてもよい中間生成物である。

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。そのフィルムは、薄いシート、成形可能なフィルム又はウェブである。これは、多量のミクロフィブリル化セルロースを含み、多層構造を形成するためにラミネートすることができる。フィルムは透明又は半透明であってもよい。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℃で測定して、＜２００ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ、好ましくは＜３０ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ、より好ましくは＜１５ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ、最も好ましくは＜１０ｃｃ／ｍ^２・ｄａｙ（すなわち、ＰＥラミネート加工などのさらなる処理の前）である。フィルムの厚さは、要求される特性に応じて選択することができる。フィルムの厚さは、例えば１０～１００μｍ（２０～５０μｍ又は３０～４０μｍなど）であり、例えば１０～５０ｇｓｍ（２０～３０ｇｓｍなど）の坪量を有する。このフィルムは、（例えばガス、香り、光などに対する）良好なバリア特性を有する。

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。

真空シートモールドを用いてＭＦＣを調製した３０ＧＳＭフィルムの脱水速度に対するシリカの影響。シリカを含む全てのテストポイントは、５ｋｇ／ｔのＰＡＥ及び１ｋｇ／ｔのカチオン性多糖類も含む。

本発明の一実施形態では、抄紙機内で又は湿式製造法に従って、ワイヤ上に懸濁液を供給し、ウェブを脱水して中間の薄い基材又は前記フィルムを形成することにより、フィルムを形成する。一実施形態によれば、前記フィルムを形成するために、ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を供給する。

懸濁液のミクロフィブリル化セルロース含量は、一実施形態によれば、懸濁液の固形分の重量に基づいて６０～９９．９重量％の範囲であってもよい。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％の範囲であってもよい。

本発明の一実施形態では、湿式製造方法におけるＭＦＣ懸濁液の強化された脱水効果は、使用される機械の短い循環保持システムの一部としてではなく、製造プロセスの初期段階でアニオン性ナノ粒子を投与することによって達成される。

ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は、本特許出願の文脈において、１００ｎｍ未満の少なくとも１つの寸法を有するナノスケールセルロース粒子繊維又はフィブリルを意味するものとする。ＭＦＣは、部分的又は完全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。遊離されたフィブリルは、１００ｎｍ未満の直径を有するが、実際のフィブリルの直径又は粒度分布及び／又はアスペクト比（長さ／幅）は、供給源及び製造方法に依存する。

最小のフィブリルは、小フィブリルと呼ばれ、約２～４ｎｍの直径を有し（例えば、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年，６：４１７参照）、一方で、ミクロフィブリルとしても定義される基本フィブリルの凝集形態（Ｆｅｎｇｅｌ、Ｄ．，「Ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃｅｌｌ ｗａｌｌ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ」， Ｔａｐｐｉ Ｊ．， １９７０年３月、第５３巻、第３号）は、例えば、拡張精製プロセス又は圧力降下分解プロセスを使用することによって、ＭＦＣを製造する際に得られる主要生成物であることが一般的である。供給源及び製造プロセスに依存して、フィブリルの長さは、約１から１０マイクロメートル超まで変化し得る。粗いＭＦＣグレードは、フィブリル化された繊維、すなわち仮導管（セルロース繊維）から突出したフィブリルのかなりの部分、及び仮導管（セルロース繊維）から遊離した一定量のフィブリルを含むことがある。

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、ミクロフィブリル状セルロース、ミクロフィブリル凝集物及びセルロースミクロフィブリル凝集体などの、異なる頭字語がある。ＭＦＣは、様々な物理的又は物理化学的特性によっても特徴付けることができ、例えば、広い表面積や、水に分散したときに低固形分（１～５重量％）でゲル状材料を形成する能力などで特徴付けることができる。セルロース繊維は、フィブリル化されていることが好ましく、その程度は、形成されたＭＦＣの最終比表面積が、ＢＥＴ法を用いて凍結乾燥した材料について測定した場合、約１～約３００ｍ^２／ｇ、例えば１～２００ｍ^２／ｇ、より好ましくは５０～２００ｍ^２／ｇである。

ＭＦＣを製造するには、様々な方法が存在し、例えば、単一又は複数回通過精錬、予備加水分解、その後の精製又は高剪断崩壊又は原繊維の遊離などの方法が存在する。ＭＦＣの製造にエネルギー効率と持続可能性の両方をもたらすためには、通常、１つ又は複数の前処理ステップが必要である。このように、供給するパルプのセルロース繊維を、酵素的又は化学的に前処理してもよく、例えば、ヘミセルロース又はリグニンの量を減少させるために、前処理してもよい。セルロース繊維を、フィブリル化の前に化学的に変性してもよく、その場合、セルロース分子は、元のセルロースに見られる以外の官能基（又はそれ以上）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（例えば、「ＴＥＭＰＯ」などのＮ－オキシル媒介酸化によって得られるセルロース）あるいは第４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つで変性又は酸化した後に、繊維をＭＦＣ又はナノフィブリルサイズのフィブリルに崩壊することは、より容易である。

ナノフィブリル状セルロースは、いくつかのヘミセルロースを含み得る；その量は植物源に依存する。前処理された繊維（例えば、加水分解された、予め膨潤された、又は酸化されたセルロース原料）の機械的崩壊は、適切な装置（例えば、リファイナー、粉砕機、ホモジナイザー、コロイダー、摩擦粉砕機、超音波ソニケーター、フルイダイザー（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型ホモジナイザーなど））を用いて行われる。ＭＦＣ製造方法に依存して、生成物は、微粉、又はナノ結晶セルロース、又は例えば、木材繊維又は製紙プロセス中に存在する他の化学物質も含み得る。生成物はまた、効率的にフィブリル化されていない様々な量のミクロンサイズの繊維粒子を含むことができる。ＭＦＣは、木材セルロース繊維から、硬材又は軟材繊維の両方から製造される。それは、微生物源、農業繊維、例えば、小麦ストローパルプ、竹、バガス、又は他の非木材繊維源から作ることもできる。それは、好ましくは、未使用の繊維からのパルプ、例えば、機械的、化学的及び／又は熱機械的パルプを含むパルプから作られる。それは、破損した紙や再生紙から作ることもできる。

上記のＭＦＣの定義には、これに限定されるものではないが、セルロースナノフィブリル（ＣＭＦ）における新たに提案されたＴＡＰＰＩ標準Ｗ１３０２１が含まれ、ここでは、結晶性領域と非晶質領域の両方を有する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している。

別の実施形態によれば、懸濁液は、異なる種類の繊維（例えば、ミクロフィブリル化セルロース）の混合物と、他の種類の繊維（例えば、クラフト繊維、微粒、強化繊維、合成繊維、溶解パルプ、ＴＭＰ又はＣＴＭＰ、ＰＧＷなど）を含んでもよい。

懸濁液はまた、他のプロセス又は機能性添加剤を含んでもよく、例えば、充填剤、顔料、湿潤強度化学物質、保持化学物質、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、ＡＫＤ、ＡＳＡ、ワックス、樹脂などの疎水化剤を含んでもよい。

本発明の方法において使用され得る抄紙機は、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型の機械であってもよい。

湿潤ウェブをワイヤ上に置いた後、それを脱水して、中間の薄い基材又はフィルムを形成する。

一実施形態によれば、ワイヤ上での脱水は、単一ワイヤシステム又はツインワイヤシステム、無摩擦脱水、膜補助脱水、真空補助脱水又は超音波補助脱水などの既知の技術を使用して行うことができる。ワイヤセクションの後、湿潤ウェブは、シュープレス、熱風、放射線乾燥、対流乾燥などを含む機械的加圧によってさらに脱水され、乾燥される。フィルムは、ソフト又はハードニップ（又は様々な組み合わせ）カレンダーなどによって乾燥又は平滑化してもよい。

一実施形態によれば、湿潤ウェブは真空によって脱水される。すなわち、完成紙料がワイヤ上に置かれたときに、水及び他の液体が完成紙料から吸引される。

一実施形態によれば、ミクロフィブリル化セルロース及びナノ粒子を含むフィルムは、熱可塑性ポリマーに又は熱可塑性ポリマーでラミネートすることができる。熱可塑性ポリマーは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）のいずれであってもよい。ポリエチレンは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）及び低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）のいずれか１つ、又はそれらの様々な組み合わせであってもよい。熱可塑性ポリマーとして例えばＰＬＡを使用することにより、生成物は、生分解性材料から完全に形成され得る。

フィルム又はラミネートはまた、他の紙製品、例えば、バリアフィルムによって保護される必要がある食品容器、紙シート、板紙又は板又は他の構造物などにも適用することができる。

［例１］
真空ポンプ及び市販のＳＳＢワイヤを備えたシートモールドを使用して、ＭＦＣ懸濁液の脱水を促進するために使用できるいくつかの添加剤をスクリーニングした。

コロイダルシリカ（ＥＫＡ ＮＰ２００）を脱水剤として試験した。５ｋｇ／ｔのＰＡＥ（Ｋｙｍｅｎｅ Ｘ－Ｃｅｌ ２５）と１ｋｇ／ｔのカチオン性多糖類をミクロフィブリル化セルロースと共に含有する系において、ＭＦＣ懸濁液の脱水を改善する上で、シリカが非常に効率的であることが判明した（図１参照）。しかしながら、脱水の改善を達成するためには、通常でないほど高い用量（＞１．５ｋｇ／ｔ）のシリカが必要であった。３０ｇｓｍのＭＦＣフィルムの脱水時間は、５ｋｇ／ｔのＰＡＥ（Ｋｙｍｅｎｅ Ｘ－Ｃｅｌ ２５）及び１ｋｇ／ｔのカチオン性多糖類の添加により、３８秒（化学物質を含まないＭＦＣ懸濁液）から２５秒に減少し、さらに１．５ｋｇ／ｔ、５．０ｋｇ／ｔ、又は１０．０ｋｇ／ｔのシリカ（ＥＫＡ ＮＰ ２００）の添加により、２０秒、１９秒、又は１５秒に減少した。

［例２］
ベントナイト（Ｈｙｄｒｏｃｏｌ ＳＨ）、シリカ（ＥＫＡ ＮＰ）及びナノベントナイト（ＲＸＷ）を、１ｗｔ％及び５ｗｔ％の用量レベルの流動化（マイクロフルイダイザー ＭＨ－１１０装置）添加剤として使用した。パルプ及び化学物質を、実験用の湿式崩壊装置に入れ、１００００回転で運転した。崩壊後、パルプ／化学物質の混合物は、マイクロフルイダイザー装置を用いてＭＦＣに処理した。

フィブリル化生成物のフィルムを、５ｋｇ／ｔのＰＡＥ（Ｋｙｍｅｎｅ Ｘ－Ｃｅｌ ２５）と１ｋｇ／ｔのカチオン性多糖類の存在下で調製した。そして、懸濁液が１％（すなわち１０ｋｇ／ｔ）のベントナイト又はシリカを含有する場合に、３０ｇｓｍのＭＦＣフィルムの脱水時間が約１５０秒から約１００秒に短縮されることがわかった。５％（すなわち５０ｋｇ／ｔ）のベントナイトを含有する懸濁液では、脱水速度が妨げられた。ナノベントナイトは、１％及び５％の用量（すなわち１０ｋｇ／ｔ及び５０ｋｇ／ｔ）で脱水時間を１０～１５％減少させた。これらの脱水時間及びフィルム特性を表１に示す。驚くべきことに、フィルム（１０ｋｇ／ｔ又は５０ｋｇ／ｔ）中のミクロ粒子又はナノ粒子（ベントナイト、シリカ又はナノベントナイト）の含有量が比較的多いにもかかわらず、ＯＴＲの増加を示す５％のナノベントナイトを含有する試料を除いて、酸素バリア性は初期レベル（参照では７．９ｃｃ／ｍ^２／ｄａｙ）のままであった。

このように、パルプをＭＦＣにフィブリル化する前に、シリカ、ベントナイト及びナノベントナイトのようなミクロ粒子又はナノ粒子を系内に導入すると、ＭＦＣ懸濁液の脱水特性を高めることができることがわかった。驚くべきことに、５０ｋｇ／ｔまでの高い用量を、ＭＦＣフィルムの酸素バリア特性に悪影響を及ぼすことなく、使用することができる。

５ｋｇ／ｔのＰＡＥと１ｋｇ／ｔのカチオン性多糖類の存在下で調製された３０ｇｓｍフィルムの脱水及び特性に対するナノ粒子及びミクロ粒子の効果。Ｉｍａｔｒａ前処理したパルプのフィブリル化は、粒子の存在下で行った。
５０％ＲＨ及び２３℃の温度で２０ＧＳＭフィルムについて、ＯＴＲ（＊）を測定した。

［例３］
この試験の目的は、ＭＦＣウェブの脱水及び運転性、並びに得られる製品特性、特にバリア特性に及ぼすシリカ用量の効果を明らかにすることであった。保持システムは、４ｋｇ／ｔのウェットエンドデンプン（Ｒａｉｓａｍｙｌ ５００２１）、１．５ｋｇ／ｔのＡＫＤ（Ａｑｕａｐｅｌ Ａ２２１）、１ｋｇ／ｔのカチオン性多糖類、５ｋｇ／ｔのＰＡＥ（Ｋｙｍｅｎｅ Ｘ－Ｃｅｌ ２５）を含む。試験したシリカの用量は、０．９ｋｇ／ｔ、２．０ｋｇ／ｔ、５．０ｋｇ／ｔ及び１０ｋｇ／ｔであった。

増加したシリカの用量は、予想されたようにウェブの脱水に有益であることが判明した（表２参照）。０．９ｋｇ／ｔのシリカの用量では、水路（ｗａｔｅｒ ｌｉｎｅ）は２／２であったが、シリカの添加量が最も多い（１０ｋｇ／ｔ）場合、ヘッドボックスに近いところで直線的に（即ち、脱水が改善されて）１／３まで直線的に変化した。保持率に関しては、２ｋｇ／ｔのシリカ用量では９８．８％の明確な最大値が観察されたが、他の全てのシリカレベルでは保持率は９１．４％以下であった。したがって、比較的高い用量のシリカを使用して、連続生産におけるＭＦＣウェブの脱水を強化することができる。さらに、特に、驚くべきことに高い用量のシリカであるにもかかわらず、酸素バリア性を維持することができる。

酸素透過率（ＯＴＲ）は、ＯＴＲが約１０ｃｃ／（ｍ^２・ｄａｙ）であるシリカの用量が５ｋｇ／ｔで、明確な最小値を示した。

パイロット抄紙機試験におけるウェットエンド条件及び得られたフィルム製品の特性。水路（ｗａｔｅｒ ｌｉｎｅ）：最初の数字は真空ボックスの番号であり、２番目の数字は水路が真空ボックス内にある場所である（例えば、１／５は、水路が第１の真空ボックスにあり、その真空ボックスの最後の部分にあることを意味する）。

本発明の上記の詳細な説明を考慮して、当業者には他の修正及び変形が明らかになるであろう。しかしながら、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、そのような他の修正及び変形を行うことができることは明らかである。

Claims (7)

1. 以下の工程を含む、フィルムの製造方法：
   ａ）ミクロフィブリル化セルロースを含む懸濁液を供給する工程であって、前記懸濁液のミクロフィブリル化セルロースの含量は、懸濁液の固形分の重量に基づいて少なくとも６０重量％である、前記供給工程；
   ｂ）カチオンポリマーを前記懸濁液に添加する工程であって、前記カチオンポリマーは、カチオン性デンプン、ポリアミノアミド－エピクロロヒドリン（ＰＡＥ）、ポリアミドアミン（ＰＡＭＡＭ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、及びそれらのコポリマーからなる群から選択される、前記工程；
   ｃ）前記懸濁液にナノ粒子を添加して、前記ミクロフィブリル化セルロースと前記カチオンポリマーと前記ナノ粒子との混合物を供給する工程であって、前記ナノ粒子は、ナノシリカ又はナノベントナイトであり、添加されるナノ粒子の量は、前記懸濁液の乾燥固体１トン当たり乾燥基準で少なくとも１．０ｋｇ～５０ｋｇであり、カチオンポリマー対ナノ粒子の重量比が１：３～１：２０の範囲である、前記工程；
   ｄ）ウェブを形成するために前記混合物を多孔質ワイヤに供給する工程；
   ｅ）中間の薄い基材又はフィルムを形成するために前記ウェブを脱水する工程。
2. 前記ナノ粒子が、中性又はアルカリ性のｐＨでアニオン性である、請求項１に記載の方法。
3. 添加した前記ナノ粒子が、１～１００ｎｍの個々の直径を有する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記カチオンポリマー対ナノ粒子の重量比が、１：５～１：１２の範囲である、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記カチオンポリマーが、ポリアミノアミド－エピクロロヒドリン（ＰＡＥ）又はそのコポリマーから選択される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の方法により得られるフィルム。
7. 請求項６に記載のフィルムを含む製品。

Images