KR101790353B1 - 나노피브릴 셀룰로스 겔의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀룰로스 섬유와 1종 이상의 충전제 및/또는 안료를 제공하는 단계;셀룰로스 섬유와 1종 이상의 충전제 및/또는 안료를 배합하는 단계; 및 겔이 형성될 때까지 1종 이상의 충전제 및/또는 안료의 존재 하에 셀룰로스 섬유를 피브릴화하는 단계에 의한 나노-피브릴 셀룰로스 겔의 제조 방법 및 이 방법에 의해 얻은 나노피브릴 셀룰로스 겔 및 이의 용도에 관한 것이다.

Description

나노피브릴 셀룰로스 겔의 제조 방법{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF NANO-FIBRILLAR CELLULOSE GELS}
본 발명은 나노피브릴 셀룰로스 겔의 제조 방법 및 이 방법에 의해 얻은 나노피브릴 셀룰로스 겔에 관한 것이다.
셀룰로스는 녹색 식물의 1차 세포벽의 구조 성분이고, 지구상에 가장 흔한 유기 화합물이다. 이것은 많은 분야 및 산업에서 매우 중요하다.
셀룰로스는 종이 및 판지, 및 면, 리넨 및 다른 식물 섬유로부터 제조된 직물의 주성분이다. 셀룰로스는 셀로판, 얇은 투명 필름, 및 레이온(20세기 초 이후로 직물에 사용되는 중요한 섬유)로 전환될 수 있다. 셀로판 및 레이온 둘 다 "재생 셀룰로스 섬유"로 공지되어 있다.
셀룰로스 섬유는 또한 불활성 물질의 여과 상을 생성시키기 위해 액체 여과에 사용된다. 셀룰로스는 추가로 친수성 및 고도 흡수성 스폰지를 제조하기 위해 사용된다.
산업 용도의 경우, 셀룰로스는 주로 목재 펄프 및 면으로부터 얻는다. 이것은 주로 판지 및 종이를 제조하기 위해 사용되고; 어느 정도 이것은 각종 유도체 생성물로 전환된다.
원료로서의 셀룰로스 펄프는 마, 리넨 및 마닐라와 같은 식물 줄기 또는 목재로부터 가공된다. 펄프 섬유는 주로 셀룰로스 및 다른 유기 성분(헤미셀룰로스 및 리그닌)으로부터 만들어진다. (1∼4개의 글리코시드 결합 β-D-글루코스 분자로 이루어진) 셀룰로스 거대분자는 수소 결합에 의해 함께 결합하여 결정질 및 비결정질 도메인을 갖는 소위 1차 피브릴(미셀)을 형성한다. 몇몇(대략 55개의) 1차 피브릴은 소위 마이크로피브릴을 형성한다. 대략 250개의 마이크로피브릴은 피브릴을 형성한다.
피브릴은 (리그닌 및/또는 헤미셀룰로스를 함유할 수 있는) 여러 층으로 배치되어 섬유를 형성한다. 각 섬유는 또한 리그닌에 의해 함께 결합한다.
대개는 목재를 분쇄하고 임의로 열 및 화합물질로 가공하여 셀룰로스 섬유로부터 원치않는 화합물을 제거하여 제지에 사용되는 펄프를 얻는다.
섬유를 분쇄하고 (원하는 특성에 따라) 일정한 섬도로 절단한다. 정제기(예컨대, 원뿔 회전자-고정자 밀, 또는 디스크 정제기 또는 2중 디스크 정제기)에 의해 섬유를 분쇄한다. 정제기는 또한 표면에 섬유를 피브릴화하고, 이것은 몇몇 피브릴이 부분적으로 섬유 표면으로부터 빠져나온다는 것을 의미한다. 이는 종이 제조시 첨가될 수 있는 안료의 더 우수한 보유, 및 흔히 안료에 대한 접착력, 또한 종이의 섬유 간 수소 결합의 가능성의 증강을 발생시킨다. 이는 기계적 특성을 개선한다. 부작용은 또한 종이가 산란 중심의 사이즈(size)가 광의 파장의 반의 허용되는 최적으로부터 멀어지면서 광 산란의 소실로 인해 더 농밀해지고 더 투명해진다는 것이다(글라신지 및 내지지).
섬유가 인가 에너지 하에 정제될 때, 세포벽이 파괴되고 부착된 스트립, 즉 피브릴로 찢어지면서 이것은 피브릴화된다. 이러한 파괴가 섬유체로부터 피브릴을 계속해서 분리하는 경우, 이것은 피브릴을 풀어낸다. 마이크로피브릴로의 섬유의 파괴를 "마이크로피브릴화"라 칭한다. 섬유가 남아 있지 않고 나노 크기(두께)의 피브릴만이 남을 때까지 이러한 공정을 계속할 수 있다.
공정이 계속 진행되고 이 피브릴이 더욱더 작은 피브릴로 파괴되면서, 이것은 결국 셀룰로스 단편 또는 나노 겔이 된다. 이 마지막 단계가 얼마나 걸리느냐에 따라, 나노피브릴 겔 중에서 몇몇 나노피브릴이 남아 있을 수 있다. 1차 피브릴로의 파괴를 "나노피브릴화"라 칭할 수 있고, 여기서 2가지 체제 사이에 순조로운 이행이 존재할 수 있다. 1차 피브릴은 수성 환경에서 "나노피브릴 겔"이라 칭할 수 있는 겔(1차 피브릴의 준안정 네트워크)을 형성한다. 나노피브릴로부터 형성된 겔은 나노셀룰로스를 포함하는 것으로 생각될 수 있다.
나노피브릴 겔은 통상 나노셀룰로스의 일부에서 구성되는 것으로 생각되는 매우 미세한 피브릴을 포함하므로 나노피브릴 겔이 바람직한데, 그렇게 미세하지 않거나 나노셀룰로스 구조를 나타내지 않는 피브릴보다 그 자체에, 또는 존재하는 임의의 다른 물질에 더 강한 결합 가능성을 보여준다.
그러나, 종래 정제기로 얻을 수 있는 섬도에는 제한이 있다. 또한, 입자를 파괴하기 위한 여러 다른 장치, 예컨대 US 제2001/0045264호에 기재된 플루퍼(fluffer)는 셀룰로스 섬유를 나노피브릴로 파괴할 수 없고, 이것은 서로로부터 소정 크기 비율의 섬유만을 분리할 수 있다.
유사하게, WO 제02/090651호에, 종이, 보드지 또는 판지의 제조 동안 생성되는 펄프 불량품을 재생하기 위한 방법이 기재되어 있고, 여기서 무엇보다도 섬유, 안료 및/또는 섬유를 포함하는 정선기 불량품이 볼 밀에 의해 특정한 입자 크기로 분쇄된다. 그러나, 존재하는 섬유의 피브릴화에 대한 언급은 없고, 나노피브릴 또는 나노피브릴 셀룰로스 겔로의 피브릴화만이 언급되었다.
심지어 셀룰로스 분자에서 추가적인 섬유의 피브릴로의 파괴를 원하는 경우, 다른 방법이 필요하다.
예를 들면, US 제4,374,702호에, 작은 직경 오리피스를 갖는 고압 균질기를 통해 섬유성 셀룰로스의 액체 현탁액을 통과시키고(여기서, 현탁액은 적어도 3000 psi 압력 하강 및 고속 전단 작용, 이어서 고체 표면에 대한 고속 감속 충격에 놓임), 상기 셀룰로스 현탁액이 실질적으로 안정한 현탁액이 될 때까지 오리피스를 통한 상기 현탁액의 통과를 반복하는 것을 포함하는 마이크로피브릴화 셀룰로스를 제조하는 방법으로서, 셀룰로스 출발 물질의 실질적인 화학적 변경 없이 상기 셀룰로스를 마이크로피브릴화 셀룰로스로 전환시키는 것인 방법이 기재되어 있다. 나노피브릴 셀룰로스 겔은 기재되어 있지 않다.
US 제6,183,596 B1호는 펄프를 마이크로피브릴화하여 마이크로피브릴화 셀룰로스를 얻고 추가로 얻은 마이크로피브릴화 셀룰로스를 고압 균질기로 슈퍼 마이크로피브릴화하여 슈퍼 마이크로피브릴화 셀룰로스를 얻도록 2개 이상의 분쇄기가 함께 러빙(rubbing)될 수 있도록 배치되는 2개 이상의 분쇄기를 갖는 러빙 장치를 통해 이전의 고해된 펄프의 슬러리를 통과시켜 슈퍼 마이크로피브릴화 셀룰로스를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 나노피브릴 셀룰로스 겔은 기재되어 있지 않다.
더욱이, 기계적 전단에 의해 섬유를 미세섬유로 감소시키는 초미세 마찰 분쇄기를 사용할 수 있지만(예를 들면, US 제6,214,163 B1호 비고), 이것은 나노피브릴 셀룰로스 겔을 자동으로 발생시키지 않는다.
나노피브릴 셀룰로스의 기계적 제조는 간단하지가 않다. 예를 들면, 피브릴화 공정 동안 점도 증가의 문제점이 있다. 이것은 공정을 완전히 중지시키거나 필요한 특정 에너지를 증가시킨다.
따라서, 용이하게 수행될 뿐만 아니라, 에너지 효율적인 나노피브릴 셀룰로스 겔을 제조하는 방법에 대한 수요가 여전히 필요하다.
나노피브릴 셀룰로스 겔의 제조 방법을 제공하는 것이 본 발명의 하나의 목적이다.
토출량이 점도의 함수인 기계에서 더 우수한 토출량을 발생시키는 나노피브릴 셀룰로스 겔의 점도의 유리한 감소가 셀룰로스 섬유 함유 펄프와 특정한 충전제 및/또는 안료의 첨가 및 동시 가공에 의해 관찰되는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 상기 문제점은 본 발명의 나노피브릴 셀룰로스 겔의 제조에 의해 해결된다.
본 발명의 방법은
(a) 셀룰로스 섬유를 제공하는 단계;
(b) 1종 이상의 충전제 및/또는 안료를 제공하는 단계;
(c) 셀룰로스 섬유와 1종 이상의 충전제 및/또는 안료를 배합하는 단계;
(d) 겔이 형성될 때까지 1종 이상의 충전제 및/또는 안료의 존재 하에 셀룰로스 섬유를 피브릴화하는 단계
를 특징으로 한다.
본 발명에 있어서 나노피브릴 셀룰로스는 적어도 부분적으로 1차 피브릴로 파괴되는 섬유를 의미한다. 이 1차 피브릴이 수성 환경 중에 있는 경우, 여러 정도의 나노피브릴을 포함하는 나노피브릴 겔(모두 본 발명에 따른 나노피브릴 셀룰로스 겔이란 용어에 포함됨)을 비롯한 (첨도의 한계에서 필수적으로 나노 셀룰로스인 것으로 생각되는 1차 피브릴의 준안정 네트워크인) 겔이 형성되고, 이것은 "나노피브릴 겔"이라 칭하고, 여기서 나노 섬유와 나노피브릴 겔 사이에 순조로운 이행이 존재한다.
이러한 측면에서, 본 발명에 있어서 피브릴화는 이의 긴 축을 따라 섬유 및 피브릴을 주로 파괴하여 각각 섬유 및 피브릴의 직경을 감소시키는 임의의 공정을 의미한다.
본 발명의 방법에 따라, 1종 이상의 충전제 및/또는 안료의 존재 하에 셀룰로스 섬유의 피브릴화는 나노피브릴 셀룰로스 겔을 제공한다. 겔이 형성될 때까지 피브릴화를 수행하고, 겔 형성은 전단 속도의 의존성에서 점도의 모니터링에 의해 확인한다. 전단 속도의 단계별 증가시, 점도의 감소를 반영하는 특정한 곡선이 얻어진다. 이후 전단 속도가 단계별 감소하는 경우, 점도는 다시 증가하지만, 전단 속도가 0에 접근하면서, 전단 속도에 대해 좌표 표시되는 점도에서의 이력 특성에 의해 그래프로 표현되는, 전단 속도 범위의 적어도 일부에 걸친 상응하는 값은 전단 속도를 증가할 때보다 낮다. 이러한 거동이 관찰되자마자, 본 발명에 따른 나노피브릴 셀룰로스 겔이 형성된다.
더욱이, 토출량이 점도의 함수인 기계에서의 펄프의 피브릴화 동안, 본 발명에 따라 형성된 겔의 점도는 바람직하게는 충전제 및/또는 안료의 부재 하에 피브릴화된 나노피브릴 셀룰로스의 상응하는 현탁액의 점도보다 낮다.
당업자에게 공지된 통상의 조작을 이용하여 임의의 종래 브룩필드 점도계에 의해 브룩필드 점도를 측정할 수 있다.
본 발명의 방법에서 사용할 수 있는 셀룰로스 섬유는 유칼립투스 펄프, 가문비나무 펄프, 소나무 펄프, 너도밤나무 펄프, 마 펄프, 면 펄프, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 펄프에 포함될 수 있다. 일 실시양태에서, 이 셀룰로스 섬유의 전부 또는 일부는 셀룰로스 섬유를 포함하는 물질을 재생하는 단계로부터 발생할 수 있다. 따라서, 펄프는 또한 재생 펄프일 수 있다.
셀룰로스 섬유의 크기는 원칙적으로 중요하지 않다. 상업적으로 구입가능하고 섬유의 피브릴화에 사용되는 장치에서 가공 가능한 임의의 섬유가 일반적으로 본 발명에서 유용하다. 이의 기원에 따라, 셀룰로스 섬유의 길이는 50 ㎜ 내지 0.1 ㎛일 수 있다. 상기 섬유 및 길이가 바람직하게는 20 ㎜ 내지 0.5 ㎛, 더 바람직하게는 10 ㎜ 내지 1 ㎜, 통상적으로 2 내지 5 ㎜인 섬유가 유리하게는 본 발명에서 사용될 수 있고, 여기서 또한 더 긴 섬유 및 더 짧은 섬유가 유용할 수 있다.
셀룰로스 섬유가 현탁액, 특히 수성 현탁액의 형태로 제공되는 것이 본 발명에서 사용하기에 유리하다. 바람직하게는, 이 현탁액은 고체 함량이 0.2 내지 35 중량%, 더 바람직하게는 0.25 내지 10 중량%, 더욱 더 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%, 특히 1 내지 4 중량%, 가장 바람직하게는 1.3 내지 3 중량%, 예를 들면 1.5 중량%이다.
1종 이상의 충전제 및/또는 안료는 침강 탄산칼슘(PCC); 천연 중질 탄산칼슘(GCC); 돌로마이트; 탈크; 벤토나이트; 점토; 마그네사이트; 새틴 화이트; 세피올라이트, 훈타이트, 디아토마이트; 실리케이트; 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다. 배터라이트, 칼사이트 또는 아라고나이트 결정 구조를 갖는 침강 탄산칼슘 및/또는 대리석, 석회석 및/또는 백악으로부터 선택되는 천연 중질 탄산칼슘이 특히 바람직하다.
특정한 실시양태에서, 초미세 불연속 프리즘형, 편삼각면체형 또는 능면체형 침강 탄산칼슘의 사용이 유리할 수 있다.
충전제 및/또는 안료는, 현탁액, 예컨대 수성 현탁액의 형태로 첨가되더라도, 분말 형태로 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 현탁액의 고체 함량은 이것이 펌프 가능한 액체인 한 중요하지 않다.
바람직한 실시양태에서, 충전제 및/또는 안료 입자는 중앙 입도가 0.5 내지 15 ㎛, 바람직하게는 0.7 내지 10 ㎛, 더 바람직하게는 1 내지 5 ㎛, 가장 바람직하게는 1.1 내지 2 ㎛, 예를 들면 1.5 ㎛ 또는 3.2 ㎛이다.
특히 바람직하게는, 충전제 및/또는 안료 입자는 중앙 입도가 0.01 내지 15 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎛, 더 바람직하게는 0.3 내지 5 ㎛, 가장 바람직하게는 0.5 내지 4 ㎛이다.
d50이 0.5 ㎛ 초과인 입자에 대한 중량 중앙 입도(d50)의 측정을 위해, Micromeritics, USA 회사로부터 구입한 Sedigraph 5100 장치를 사용한다. 0.1 중량% Na4P2O7 수용액 중에 측정을 수행한다. 고속 교반기 및 초음파를 사용하여 샘플을 분산시킨다. d50이 500 이하인 입자에 대한 용적 중앙 입도의 측정을 위해, Malvern, UK 회사로부터 구입한 Malvern Zetasizer Nano ZS를 사용한다. 0.1 중량% Na4P2O7 수용액 중에 측정을 수행한다. 고속 교반기 및 초음파를 사용하여 샘플을 분산시킨다.
충전제 및/또는 안료를 폴리카르복실산 및/또는 이의 염 또는 유도체, 예컨대 에스테르, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산을 기초로 한 에스테르, 예컨대 아크릴 아미드 또는 아크릴산 에스테르, 예를 들면 메틸메타크릴레이트, 또는 이들의 혼합물의 단독중합체 또는 공중합체; 알칼리 폴리포스페이트, 포스폰산, 시트르산 및 타르타르산 및 이들의 염 또는 에스테르; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 분산제와 혼합할 수 있다.
1 단계로 또는 여러 단계로 충전제 및/또는 안료를 섬유에 첨가하여 섬유와 1종 이상의 충전제 및/또는 안료의 배합을 수행할 수 있다. 또한, 1 단계 또는 여러 단계로 섬유를 충전제 및/또는 안료에 첨가할 수 있다. 충전제 및/또는 안료 및 섬유를 피브릴화 단계 전에 또는 동안에 전부 또는 일부 첨가할 수 있다. 그러나, 피브릴화 전의 첨가가 바람직하다.
피브릴화 공정 동안, 충전제 및/또는 안료의 크기 및 섬유의 크기가 변경될 수 있다.
바람직하게는, 건조 중량 기준으로 섬유 대 충전제 및/또는 안료의 중량비는 1:33 내지 10:1, 더 바람직하게는 1:10 내지 7:1, 더욱 더 바람직하게는 1:5 내지 5:1, 통상적으로 1:3 내지 3:1, 특히 1:2 내지 2:1, 가장 바람직하게는 1:1.5 내지 1.5:1, 예를 들면 1:1이다.
충전제 및/또는 안료의 용량은 중요할 수 있다. 너무 많은 충전제 및/또는 안료가 존재하는 경우, 이것은 겔 형성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 특정한 배합물에서 겔 형성이 관찰되지 않는 경우, 충전제 및/또는 안료의 양을 감소시키는 것이 필요하다.
더욱이, 일 실시양태에서, 배합물을 피브릴화하기 전에 배합물을 2 내지 12 시간, 바람직하게는 3 내지 10 시간, 더 바람직하게는 4 내지 8 시간, 예를 들면 6 시간 동안 저장하는데, 왜냐하면 이것은 이상적으로 피브릴화를 수월하게 하는 섬유 팽윤을 발생시키기 때문이다.
증가된 pH에서의 저장에 의해, 구리(II)에틸렌디아민, 철-나트륨-타르트레이트 또는 리튬-염소/디메틸아세트아민 등과 같은 셀룰로스 용매의 첨가에 의해, 또는 당해 분야에 공지된 다른 방법에 의해 섬유 팽윤을 수월하게 할 수 있다.
이에 유용한 임의의 장치에 의해 피브릴화를 수행한다. 바람직하게는, 상기 장치는 균질기이다. 이것은 또한 US 제6,214,163호 또는 US 제6,183,596호에 기재된 초미세 마찰 분쇄기일 수 있다.
임의의 상업적으로 구입 가능한 균질기, 특히 고압 균질기가 본 발명에서 사용하기에 적합하고, 여기서 현탁액을 밸브를 포함할 수 있는 제한 개구를 통해 고압 하에 밀고, 제한 개구 바로 앞에서 딱딱한 충격 표면에 대해 고압에서 제한 개구로부터 배출시켜, 입자 크기를 감소시킨다. 압력은 펌프, 예컨대 피스톤 펌프에 의해 생성될 수 있고, 충격 표면은 고리 밸브 개구 주위에 연장되는 충격 고리를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 균질기의 예로는 GEA Nino Soavi의 Ariete NS2006L이 있다. 그러나, 특히 또한 APV Gaulin 시리즈, HST HL 시리즈 또는 Alfa Laval SHL 시리즈와 같은 균질기를 사용할 수 있다.
더욱이, Super Mass Colloider와 같은 초미립 마찰 분쇄기와 같은 장치를 본 발명에서 유리하게 사용할 수 있다.
본 발명의 제조 방법은 이의 효율과 관련하여 특히 유리하다. 상기 기재된 바대로, 공지된 펄프 현탁액 또는 겔은 피브릴화 공정에서 비교적 높은 점도를 가져, 대개 경제적 관점 및 생태적 관점으로부터 바람직하지 않은 높은 에너지 소비를 발생시킨다는 단점을 갖는다.
일반적으로, 상기 방법에서 점도를 최소화하는 것은 2가지 이점을 허용한다:
(ⅰ) 겔이 보다 효율적으로 형성될 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 겔이 계속해서 형성되면서 (더 낮은 수준선에서) 점도가 상승하고,
(ⅱ) 점도가 다시 공정에서 작업 가능한 작동 최대치에 가까워질 때까지 본 발명에 의한 작동에 의해 점도 결정 공정에서 더욱 더 유리한 겔이 제조될 수 있고, 이것은 이전에 성취될 수 있었던 것보다 더욱 더 미세한 겔로 더 진행된다는 것을 의미한다.
따라서, 특정한 점도를 얻기 위해 인가되는 전체 에너지는 본 발명에 따른 나노피브릴 셀룰로스 겔과 동일한 유형 및 양의 펄프를 포함하지만 충전제 및/또는 안료를 포함하지 않는 겔에 대해 상당히 더 높다. 동일한 사항이 동일한 유형 및 양의 펄프의 겔 또는 현탁액이지만 충전제 및/또는 안료를 피브릴화 후에 첨가한 겔 또는 현탁액에 적용된다.
결과적으로, 특정한 브룩필드 점도를 얻기 위해 전체 에너지 소비에 대한 나노피브릴 셀룰로스 겔의 효율은 충전제 및/또는 안료의 부재 하에 피브릴화된 상응하는 나노피브릴 셀룰로스 겔 또는 현탁액, 또는 충전제 및/또는 안료를 포함하지 않는 상응하는 겔 또는 현탁액의 효율보다 높다.
따라서, 본 발명의 추가 양태는 상기 기재된 바와 같은 방법에 의해 나노피브릴 겔을 제조함으로써 나노피브릴 셀룰로스 겔을 제조하는 효율을 증대시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양태는, 바람직하게는 특정한 브룩필드 점도를 얻기 위해 전체 에너지 소비에 대해, 충전제 및/또는 안료의 부재 하에 피브릴화된 상응하는 나노피브릴 셀룰로스 겔, 또는 충전제 및/또는 안료를 포함하지 않는 상응하는 겔의 효율보다 효율이 높은 본 발명에 따른 방법에 의해 얻은 나노피브릴 셀룰로스 겔이다.
이의 기계적 강도 특성으로 인해, 나노피브릴 셀룰로스 겔은 재료 복합재, 플라스틱, 페인트, 고무, 콘크리트, 세라믹, 접착제, 식품에서와 같은 응용 분야, 또는 상처 치유 응용 분야에서 유리하게 사용될 수 있다.
하기 기재된 도면 및 실시예 및 실험은 본 발명을 예시하도록 제공되고 어떠한 방식으로든 이를 제한해서는 안 된다.
도면의 설명
도 1은 탄산칼슘의 존재 및 부재 하에 펄프 혼합물의 균질화 동안 브룩필드 점도 진행을 보여주는 것이다.
도 2는 균질화 전에 또는 후에 첨가되는 탄산칼슘의 존재 및 부재 하에 펄프 혼합물의 브룩필드 점도를 보여주는 것이다.
도 3은 전단 속도에서의 균질화 전에 또는 후에 첨가되는 탄산칼슘의 존재 및 부재 하에 펄프 혼합물의 점도의 의존성을 보여주는 것이다.
도 4a 및 도 4b는 섬유로만 된 SEM 이미지(도 4a), 균질화 전에 존재하는 섬유의 중량을 기준으로, 100 중량% 탄산칼슘과 섬유의 SEM 이미지(도 4b)를 보여주는 것이다.
도 5a 및 도 5b는 섬유로만 된 SEM 이미지(도 5a), 균질화 2 시간 후에 존재하는 섬유의 중량을 기준으로, 100 중량% 탄산칼슘과 섬유의 SEM 이미지(도 5b)를 보여주는 것이다.
도 6a 및 도 6b는 섬유로만 된 SEM 이미지(도 6a), 균질화 10 시간 후에 존재하는 섬유의 중량을 기준으로, 100 중량% 탄산칼슘과 섬유의 SEM 이미지(도 6b)를 보여주는 것이다.
도 7은 탄산칼슘 충전제의 존재 및 부재 하에 혼합물의 겔 형성의 효율을 보여주는 것이다.
도 8은 충전제로서 나노미터 크기의 탄산칼슘 및 탈크를 포함하는 혼합물의 겔 형성의 효율을 보여주는 것이다.
[실시예]
(A) 레올로지 특성
본 발명을 예시하기 위해, 고도로 정제된 펄프(20 ˚SR을 갖는 표준 유칼립투스 펄프는 종이 식물에서 사용되는 펄프 정제기를 사용하여 80∼83 ˚SR로 정제됨) 및 이 펄프와 소정량의 탄산염(존재하는 섬유 건조 중량(d/d) 기준으로 100 중량%)의 혼합물을 균질기를 사용하여 피브릴화하였다. 펄프(표준 물질) 및 혼합물을 대략 1,000 bar 압력에서 10 시간 동안 균질화하고 소정 시간 간격으로 점도 측정 및 SEM 사진을 취했다.
10 시간 균질화 후 560 mPa·s의 표준 물질의 (50℃에서의) 점도를 존재하는 섬유 건조 중량 기준으로 100 중량% 탄산칼슘(Omyacarb 1 AV)으로 공동 균질화하여 435 mPa·s로 감소시켰다.
탄산칼슘만의 첨가가 균질화된 펄프의 점도 감소를 발생시키는지 또는 공동 균질화가 필요한지를 확인하기 위해, 이미 균질화된 펄프의 샘플을 탄산칼슘(존재하는 섬유 건조 중량(d/d) 기준으로 100 중량% 탄산칼슘)과 혼합하고, 이것을 블렌드라 칭한다.
"블렌드"의 점도(865 mPa·s)는 공동 균질화된 혼합물의 점도(435 mPa·s)보다 높고, 탄산칼슘이 없이 균질화된 표준 물질의 점도(560 mPa·s)보다 훨씬 높았다.
한편, 동일한 고체 함량을 갖지만 균질화된 펄프가 없는 탄산염 슬러리는 섬유 함유 샘플보다 상당히 더 높은 점도를 나타내지 않는다.
2. 물질
탄산염: Omya AG로부터 구입 가능한 Omyacarb 1 AV(GCC, 존재하는 섬유의 중량 기준으로 고체 함량 100 중량%, 중량 중앙 입자 크기(d50)는 Sedigraph 5100에 의해 측정할 때 1.7 ㎛이다)
펄프: 종이 식물에서 사용되는 정제기를 사용하여 80∼83 ˚SR로 피브릴화된 표준 유칼립투스 펄프(20 ˚SR). 쇼퍼 리글러 여수도(˚SR)를 Zellcheming Merkblatt V/7/61에 따라 측정하고 ISO 5267/1에서 표준화한다.
3. 실험 설정
3.1 샘플 제조
하나의 균질기 장기간 시험을 위해 수취받은 펄프 1,000 g(고체 함량: 약 3 중량%)을 교반기(4,000 rpm의 회전 속도를 운영하는 디졸버 디스크)를 사용하여 수돗물 1,250 g과 혼합하여 약 1.3 중량%의 고체 함량을 발생시켰다. 필요한 경우, 탄산칼슘(Omyacarb 1 AV)의 상응하는 양을 추가로 교반하면서 첨가하였다(표 1 비교). 하기 기재된 점도 실험 및 SEM 현미경 사진을 수행하기 위해 이 슬러리의 해당량을 취했다. 슬러리의 나머지를 균질기의 저장소에서 옮겼다. 점도 측정에 사용되는 샘플을 측정을 수행한 후 공정에서 재순환시켰다.
Figure 112011083871047-pct00001
3.2 균질기
피브릴화 실험에 균질기(GEA Niro Soavi; 유형 NS 2006 L)를 사용하였다. 저장소를 외부 2중 프로펠러 교반기로 교반하여 슬러리의 침전을 방지하고 우수한 전환을 유지시켰다.
압력 인가 없이(균질화 단 둘 다에서 피스톤을 완전히 밀어 들임) 가장 낮은 펌프질 속도로 기계를 시작하였다. 약 1,000 bar의 압력 조정을 위해 제1 단의 피스톤만을 밀어 넣었다. 1,000 bar의 압력을 얻었을 때 반응 시간이 시작하고, ±200 bar의 압력 변동이 관찰되었다. 피스톤 위치를 변경함으로써 일정한 저압력 또는 과압력이 보상되었다.
슬러리를 순환으로 유지시켰다. 균질화 챔버를 통한 섬유의 1회 이상의 통과를 보장하기 위해 (다시 저장소에 들어가기 전에) 균질화 챔버 후 샘플을 취했다.
4. 방법
4.1 점도 측정
4.1.1 브룩필드 점도
브룩필드 DV-II+ 점도계에서 점도 측정을 수행하였다. 모터 속도를 100 rpm으로 설정하고 점도를 10 초, 60 초 및 600 초 후에 읽어내려갔다. 샘플을 실온에서 또는 50℃에서 측정하였다. 샘플을 열 조절 초음파 욕에서 가열하였다.
4.1.2 레올로지 측정
CC28.7 측정 시스템으로 Paar-Physika MCR 300을 사용하여 레올로지 측정을 수행하였다. 20℃에서 샘플을 측정하였다.
4.2 SEM
샘플 0.5 g을 증류수 200 ㎤에 첨가한 후 0.8 ㎛ 기공 니트로셀룰로스 필터를 통해 여과시켜 주사 전자 현미경 사진(SEM)을 얻었다. 진공 건조기에서 밑에 샘플과 함께 필터를 건조시켰다. 이러한 방식으로 막 필터에서 얻은 제제를 50 ㎚ 금으로 스퍼터링하고 다양한 확대율로 SEM에서 평가하였다.
5. 결과
5.1 점도 측정
도 1로부터 균질화 동안 점도 전개(브룩필드)를 얻을 수 있다. 600 초 후에 점도를 읽어내려갔다. 샘플을 (균질화 챔버 직후 취한 샘플의 온도인) 약 35℃에서 측정하였다. 샘플 1은 오직 펄프이고 따라서 탄산칼슘 함유 샘플 2에 대한 표준 물질로서 사용하였다. 이미 기재된 바대로, 피브릴화 동안 점도는 증가한다. 확인할 수 있는 것처럼, (존재하는 섬유 건조 중량(d/d) 기준으로) 100 중량% 탄산칼슘을 포함하는 샘플 2는 항상 표준 물질보다 낮은 점도를 갖지만, 균질화 시간이 증가하면서 또한 증가하였다.
탄산칼슘의 존재가 점도를 낮추기 위한 균질화 동안 필요한지를 확인하기 위해, 또한 균질화된 (10 시간) 샘플 1과 균질화 후 첨가되는 (존재하는 섬유 건조 중량(d/d) 기준으로) 100 중량% 탄산칼슘의 블렌드를 제조하고 조사하였다. 10 초, 60 초 및 600 초 후에 점도를 읽어내려갔다. 샘플을 열 조절 초음파 욕에서 가열하고 50℃에서 측정하였다.
도 2는 순수한 균질화된 펄프(샘플 1), 및 (존재하는 섬유 건조 중량(d/d) 기준으로) 100 중량% 탄산칼슘으로 공동 균질화된 펄프(샘플 2), 및 균질화된 펄프와 균질화(블렌드) 후 첨가되는 (존재하는 섬유 건조 중량(d/d) 기준으로) 100 중량% 탄산칼슘의 혼합물의 점도를 보여준다. 이와 관련하여, "10초", "60초" 및 "600초"는 모터의 "파워 온" 후 10초, 60초 및 600초 후에 취한 브룩필드 점도의 값을 의미한다.
확인할 수 있는 것처럼, 공동 균질화된 혼합물은 표준 물질보다 낮은 점도를 갖는 반면, 블렌드는 상응하는 공동 균질화된 혼합물(샘플 2) 및 표준 물질(샘플 1)보다 높은 점도를 가졌다.
도 1 및 도 2에서 (10 시간 균질화 시간에) 최종 점도를 비교하면, 약간 다른 값을 볼 수 있었다. 이러한 차이는 펄프 혼합물의 점도의 온도 의존성으로 생각된다.
5.2 레올로지 측정
도 3에서 볼 수 있는 것처럼, 모든 샘플은 전단 희박 거동을 나타냈다. 표 2는 18,000 s-1에서의 표준 물질 및 100 중량% 탄산칼슘 공동 균질화된 혼합물 및 100 중량% 블렌드의 점도를 보여준다. 브룩필드 측정의 데이터(도 2)와 유사하게, 공동 균질화된 100 중량% 탄산염은 가장 낮은 점도(8 mPa·s)를 가지고 100 중량% 탄산염 블렌드는 가장 높은 점도(17 mPa·s)를 가졌다.
Figure 112011083871047-pct00002
더욱이, 100 중량% 탄산칼슘으로 공동 균질화된 섬유의 경우를 나타내는 샘플 2의 경우에 이력 현상이 존재한다는 것을 도 3으로부터 명확히 취할 수 있었다.
낮은 전단 속도에서, 약 18 000 s-1의 전단 속도까지 전단이 증가하면서 점도가 계속해서 감소하였다. 이후 천천히 전단 속도를 감소시, 이전의 증가 단계에서의 상응하는 전단 속도에서보다 낮은 점도를 관찰할 수 있었고, 점도는 이제 항상 이전의 단계에서의 점도보다 낮게 유지되며, 유사한 전단 조건 하에 블렌드 및 펄프만으로 된 샘플 1의 점도보다 낮게 유지되었다.
이러한 거동은 (본 발명에 따라 얻을 수 있는) 낮은 점도를 보여줄 뿐만 아니라, 겔 형성의 명확한 표시이다.
5.3 SEM
각각 균질화 전의 (샘플 1에 관련된) 도 4a 및 (샘플 2에 관련된) 도 4b를 각각 균질화 2 시간 후의 도 5a 및 5b, 및 각각 균질화 10 시간 후의 도 6a 및 도 6b와 비교하면, 이론에 얽매임이 없이 펄프 섬유가 균질화 시간이 증가하면서 더 미세해진다는 것을 확인할 수 있고, 피브릴의 특정한 첨도가 성취된 후, 이것이 탄산염 입자 주위를 둘러싸고 탄산염 입자의 상부에 일종의 층을 형성하는 것으로 보인다.
(B) 겔 형성 효율
본 발명에 있어서 "효율"은 비에너지 소비당 얻어지는 브룩필드 점도 (더 높은 브룩필드 점도는 더 안정한 겔을 의미하고, 이것은 더 높은 피브릴화 정도를 의미함)로서 정의된다:
1. 가공
그릿 등급이 46(그릿 크기: 297∼420 ㎛)인 탄화규소 숫돌이 탑재된 초미세 마찰 분쇄기(Supermasscolloider[구입처: Masuko Sangyo Co. Ltd, Japan(모델 MKCA 6-2)로 모든 실시예(샘플 4∼9)를 가공하였다. 숫돌 간의 간격을 "-50" ㎛(공급업자에 의해 공급된 매뉴얼에 기재된 다이내믹 0점)으로 조정하였다. 회전 분쇄기의 속도를 1∼5회 통과에 2,500 rpm으로, 6회 및 7회 통과에 2,000 rpm으로 그리고 8회 및 9회 통과에 1,500 rpm으로 그리고 10회 및 11회 통과에 1,000 rpm으로 그리고 12회 및 13회 통과에 750 rpm으로 그리고 14회 및 15회 통과에 500 rpm으로 설정하였다.
2. 에너지 측정
(공급업자에 의해 제공되는) 전체 Supermasscolloider 시스템의 에너지 소비를 측정하기 위해 주요 전력 공급기와 변압기 사이에 전기 계기(ELKO Syteme AG, DIZ D665Di)를 설치하여 에너지 측정을 수행하였다. 1 Wh의 정확성으로 통과의 종료에서 1회 통과당 에너지 소비를 읽어내릴 수 있도록 전기 계기는 계수 표시장치(Hengstler, tico 731)에 Wh당 1 신호를 전송하였다.
3. 중량 측정
Mettler Toledo HB 43-S Halogen 고체 균형을 이용하여 고체 함량을 측정하였다. Mettler PK 36 Delta Range 균형을 이용하여 종료 전체 질량을 측정하였다. 초기 건조 질량은 실험 초기에 모든 건조 중량의 합계이다(상세한 조성을 단일 실험의 제제에서 발견할 수 있음)
4. 브룩필드 점도 결정
브룩필드 모델 DV-II+ 점도계에 의해 브룩필드 점도를 측정하였다.
브룩필드 측정 데이터의 더 우수한 비교가능성을 갖기 위해, 브룩필드 점도를 희석 줄로 측정하여 고정된 고체 함량에서 브룩필드 점도를 계산하였다. 추가로, 물에 대한 (건조 펄프로부터 생기는) 건조 셀룰로스 함량의 비가 오로지 브룩필드 점도에 대한 표준 매개변수로 취해지는 것으로 정의된다. 다음의 식을 이용하여 셀룰로스 고체 함량(s.c.c)을 계산하였다:
Figure 112011083871047-pct00003
Figure 112011083871047-pct00004
표준화된 브룩필드 점도(BV2%)를 다음의 방법에 의해 결정하였다:
1. 원래 생성물의 고체 함량 및 브룩필드 점도(100 rpm, 30 초 후 측정)를 측정하였다.
2. 고체 함량(적어도 10 g에서의 중량) 및 브룩필드 점도(100 rpm, 30 초 후 측정)가 측정된 수돗물의 해당량을 첨가하여 원래 생성물의 3의 희석액을 제조하였다.
3. xy 산포도(x: 고체 함량, y: 브룩필드 점도)를 제조하고 점을 거듭제곱법칙 곡선(y = axb)으로 좌표 표시하였다.
4. 매개변수 a 및 b를 이용하여 2 중량%의 표준화된 셀룰로스 고체 함량(xs)에서 브룩필드 점도를 계산하였다.
겔의 브룩필드 점도에 대한 Omyacarb 1 AV(샘플 5∼7)의 내적 영향을 정정하기 위해, 충전제를 포함하지 않는 비교용 겔(샘플 4)을 Omyacarb 1 AV의 (샘플 5∼7에서와 유사한 비를 갖는) 해당량과 혼합하였다. 이 혼합물의 BV2%를 상기 기재된 절차에 따라 결정하고, 충전제를 포함하지 않는 겔을 참고로 하여 정정 백분율을 계산하였다. 정정 백분율은 0.1 p(중량부; d/d; 샘플 5 비교) 충전제: <0.1%(무시됨), 3 p(중량부; d/d; 샘플 6 비교) 충전제: -14.5%, 1O p(중량부; d/d; 샘플 7 비교) 충전제: -37.5%에 대한 것이다.
샘플 8 및 샘플 9에 대한 정정이 수행되지 않아, 하기 기재된 제시된 "효율" 값은 약 15 내지 20%의 범위로 과대평가될 것이다.
5. 비에너지 소비의 계산
1회 통과당 비에너지 소비(En)를 다음과 같이 계산하였다:
Figure 112011083871047-pct00005
Figure 112011083871047-pct00006
Figure 112011083871047-pct00007
6. "효율" 계산
본 발명에 있어서 "효율"(ε)은 비에너지 소비당 얻어지는 브룩필드 점도(더 높은 브룩필드 점도는 더 안정한 겔을 의미하고, 이것은 더 높은 피브릴화 정도를 의미함)로서 정의된다:
Figure 112011083871047-pct00008
Figure 112011083871047-pct00009
7. 물질
Omyacarb 1 AV: Omya AG로부터 구입 가능함; 고순도 한수석으로부터 제조된 미세한 탄산칼슘 분말; 중량 중앙 입자 크기(d50)는 Sedigraph 5100에 의해 측정할 때 1.7 ㎛이다.
나노 GCC: 천연 중질 탄산칼슘(Vermont로부터 얻은 대리석); 분산된 슬러리(고체 함량 50 중량%); 용적 중앙 입자 크기(d50)는 Malvern Zetasizer Nano ZS에 의해 측정할 때 246 ㎚이다.
Finntalc F40: Mondo Minerals로부터 구입 가능한 Firmtalc F40; 종이 및 판자에 대한 탈크 충전제.
유칼립투스 펄프: 건조 매트, 휘도: 88.77%, 17 ˚SR
소나무 펄프: 건조 매트, 휘도: 88.19%, 20 ˚SR
8. 샘플 제조
샘플 4(비교용):
건조 유칼립투스 펄프 180 g 및 수돗물 5,820 g을 탑재 디졸버 디스크(d = 70 mm)로 적어도 10 분 동안 2,000 rpm으로 Pendraulik 교반기를 사용하여 혼합하였다. 이 혼합물을 상기 기재된 바대로 문단에 따라 Supermasscolloider로 가공하였다. 이 실시예를 3회 수행하여 이의 재현가능성을 나타냈다.
샘플 5:
건조 유칼립투스 펄프 180 g, 수돗물 5,820 g 및 Omyacarb 1 AV(10:1 펄프 대 충전제, 건조/건조) 18 g을 탑재 디졸버 디스크(d = 70 mm)로 적어도 10 분 동안 2,000 rpm으로 Pendraulik 교반기를 사용하여 혼합하였다. 이 혼합물을 상기 기재된 바대로 문단에 따라 Supermasscolloider로 가공하였다. 이 실시예를 3회 수행하여 이의 재현가능성을 나타냈다.
샘플 6:
건조 유칼립투스 펄프 180 g, 수돗물 5,820 g 및 Omyacarb 1 AV(1:3 펄프 대 충전제, 건조/건조) 540 g을 탑재 디졸버 디스크(d = 70 mm)로 적어도 10 분 동안 2,000 rpm으로 Pendraulik 교반기를 사용하여 혼합하였다. 이 혼합물을 상기 기재된 바대로 문단에 따라 Supermasscolloider로 가공하였다. 이 실험을 2회 수행하여 이의 재현가능성을 나타냈다.
샘플 7:
건조 유칼립투스 펄프 180 g, 수돗물 5,820 g 및 Omyacarb 1 AV(1:10 펄프 대 충전제, 건조/건조) 1,800 g을 탑재 디졸버 디스크(d = 70 mm)로 적어도 10 분 동안 2,000 rpm으로 Pendraulik 교반기를 사용하여 혼합하였다. 이 혼합물을 상기 기재된 바대로 문단에 따라 Supermasscolloider로 가공하였다.
샘플 8:
건조 소나무 펄프 180 g, 수돗물 5,820 g 및 Finntalc F40(1:1 펄프 대 충전제, 건조/건조) 180 g을 탑재 디졸버 디스크(d = 70 mm)로 적어도 10 분 동안 2,000 rpm으로 Pendraulik 교반기를 사용하여 혼합하였다. 이 혼합물을 상기 기재된 바대로 문단에 따라 Supermasscolloider로 가공하였다.
샘플 9:
건조 유칼립투스 펄프 180 g, 수돗물 5,820 g 및 나노 GCC(1:1 펄프 대 충전제, 건조/건조) 360 g을 탑재 디졸버 디스크(d = 70 mm)로 적어도 10 분 동안 2,000 rpm으로 Pendraulik 교반기를 사용하여 혼합하였다. 이 혼합물을 상기 기재된 바대로 문단에 따라 Supermasscolloider로 가공하였다.
9. 결과
샘플 4∼7:
샘플 4∼7을 비교할 때, 더 많은 충전제의 존재 하에 제조되는 겔에 대한 효율이 증가, 즉 250%까지 증가한다는 것이 명확하다. 효율은 다시 충전제의 부재 하에 형성되는 겔과 비교하여 15% 초과이어야 한다.
샘플 8 및 샘플 9:
샘플 8 및 샘플 9는 충전제 첨가의 고유 브룩필드 점도 증가로 인해 브룩필드 점도 보정을 겪지 않았다("브룩필드 점도 결정" 섹션을 참조).
그러나, 도 8로부터 확인할 수 있는 것처럼, 효율은 비교용 샘플 4의 효율보다 약 75% 높고, 측정된 효율 값의 -20%의 보정이 추정되는 경우 여전히 40% 높았다.

Claims (17)

  1. (a) 셀룰로스 섬유를 제공하는 단계;
    (b) 1종 이상의 충전제 및/또는 안료를 제공하는 단계;
    (c) 셀룰로스 섬유와 1종 이상의 충전제 및/또는 안료를 배합하는 단계;
    (d) 나노피브릴 셀룰로스 겔이 형성될 때까지 1종 이상의 충전제 및/또는 안료의 존재 하에 수성 환경에서 셀룰로스 섬유를 피브릴화하는 단계로서, 이 때 겔 형성은 전단 속도의 의존성의 혼합물의 점도의 모니터링에 의해 확인하고, 전단 속도를 단계별로 증가시킨 때의 혼합물의 점도 감소는 그 후 전단 속도를 0에 접근시키면서 단계별로 감소시킨 때의 상응하는 점도의 증가보다 전단 속도 범위의 적어도 일부에 걸쳐 강한 것인 단계
    를 특징으로 하는, 나노피브릴 셀룰로스 겔의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 얻어진 나노피브릴 셀룰로스 겔의 브룩필드 점도가 충전제 및/또는 안료의 부재 하에 피브릴화된 상응하는 나노피브릴 셀룰로스 현탁액의 브룩필드 점도보다 낮은 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 셀룰로스 섬유가 유칼립투스 펄프, 가문비나무 펄프, 소나무 펄프, 너도밤나무 펄프, 마 펄프, 면 펄프, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 펄프에 포함되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 셀룰로스 섬유가 현탁액 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 충전제 및/또는 안료가 침강 탄산칼슘; 천연 중질 탄산칼슘; 돌로마이트; 탈크; 벤토나이트; 점토; 마그네사이트; 새틴 화이트; 세피올라이트, 훈타이트, 디아토마이트; 실리케이트; 및 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 충전제 및/또는 안료가 침강 탄산칼슘; 천연 중질 탄산칼슘; 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 충전제 및/또는 안료 입자가 0.01 내지 15 ㎛의 중앙 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 충전제 및/또는 안료가 폴리카르복실산 및/또는 이의 염 또는 유도체, 또는 이들의 혼합물의 단독중합체 또는 공중합체; 알칼리 폴리포스페이트, 포스폰산, 시트르산 및 타르타르산 및 이들의 염 또는 에스테르; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 분산제와 혼합되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 섬유와 1종 이상의 충전제 및/또는 안료의 배합이, 1 단계로 또는 여러 단계로 섬유에 충전제 및/또는 안료를 첨가하거나 충전제 및/또는 안료에 섬유를 첨가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 충전제, 안료, 섬유 또는 이들의 임의의 조합이 피브릴화 단계(d) 전에 또는 동안에 전부 또는 일부 첨가되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 건조 중량 기준으로 섬유 대 충전제 및/또는 안료의 중량비가 1:33 내지 10:1인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피브릴화가 균질기 또는 초미세 마찰 분쇄기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  14. 나노피브릴 셀룰로스 겔의 제조 효율을 증대시키는 방법으로서, 나노피브릴 겔이 제1항 또는 제2항에 따른 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 따른 제조 방법에 의해 얻어진 나노피브릴 셀룰로스 겔로서, 겔 형성은 전단 속도의 의존성의 혼합물의 점도의 모니터링에 의해 확인하고, 전단 속도를 단계별로 증가시킨 때의 혼합물의 점도 감소는 그 후 전단 속도를 0에 접근시키면서 단계별로 감소시킨 때의 상응하는 점도의 증가보다 전단 속도 범위의 적어도 일부에 걸쳐 강한 것인 나노피브릴 셀룰로스 겔.
  16. 제15항에 있어서, 특정한 브룩필드 점도를 얻기 위한 전체 에너지 소비에 대한 나노피브릴 셀룰로스 겔의 효율이 충전제 및/또는 안료의 부재 하에 피브릴화된 상응하는 나노피브릴 셀룰로스 겔 또는 충전제 및/또는 안료를 포함하지 않는 상응하는 겔의 효율보다 높은 것을 특징으로 하는 나노피브릴 셀룰로스 겔.
  17. 제15항에 있어서, 재료 복합재, 플라스틱, 페인트, 고무, 콘크리트, 세라믹, 접착제 및 식품으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 응용 분야, 또는 상처 치유 응용 분야에서 사용되는 나노피브릴 셀룰로스 겔.
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