KR20160009977A - 나노셀룰로오스의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 나노셀룰로오스의 제조방법은 (a) 셀룰로오스계 물질(cellulose-based materials)에 방사선이 조사되는 단계; 및 (b) 방사선이 조사된 셀룰로오스계 물질이 분쇄되는 단계를 포함한다. 상기 제조방법은, 방사선을 조사함으로써, 기존의 제조방법에 비하여 분쇄공정에 소요되는 시간이 월등히 단축시킬 수 있고, 그에 따라 전력 소비량도 감축시킬 수 있어, 경제적인 공정일 수 있다.

Description

나노셀룰로오스의 제조방법 {METHOD OF PREPARING A NANOCELLULOSE}

본 발명은 방사선의 조사 및 분쇄공정을 통해 셀룰로오스계 물질로부터 나노셀룰로오스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

나노셀룰로오스는 우수한 인장강도를 갖는 유기고분자 물질로서 각종 목재와 식물자원 등의 천연재료들로부터 얻어지기 때문에 친환경적인 재생자원이다. 나노셀룰로오스의 제조비용은 상당한 고가로 인식되고 있고 수율과 대량생산 측면에서 고려할 때 산업화 단계까지는 많은 연구개발의 필요성이 대두되고 있다.

더욱이 각종 천연재료들의 고유의 특성에 따른 나노셀룰로오스의 제조 최적 조건을 찾기 위한 연구가 수반되어야 한다. 이를 위하여 셀룰로오스의 산 가수분해처리는 나노셀룰로오스의 추출에 있어 필수적인 공정으로서 셀룰로오스의 구조 중 무정형 영역(비정질 영역)을 산 가수분해하여 무정형 영역에 비하여 내산성을 갖는 결정 영역을 분리해내는데 그 목적이 있다.

이와 같이 산 가수분해를 이용하는 방법은 고농도의 황산을 사용하므로 처리시 취급상의 위험이 존재하며, 부식성이 강하여 반응기나 공정의 제한 사항이 수반되고, 반응 후의 후처리 등의 환경적인 문제를 야기한다는 문제가 있다.

또한, 이를 개선하기 위해 기계적인 방법을 이용하여 나노셀룰로오스를 제조하는 방법이 있으나, 에너지 소비 측면에서 비효율적이므로 실용화하기가 어려운 문제가 있다.

1. Abe, K. et al., "Obtaining cellulose nanofibers with a Uniform width of 15 nm from wood," Biomacromolecules, Vol.8, pp.3276-3278 (2007). 2. Zimmermann, T. et al., "Properties of nanofibrillated cellulose from different raw materials and its reinforcement potential" Carbohydrate polymers, Vol.79, pp.1086-1093 (2010).

본 발명의 목적은 셀룰로오스계 물질로부터 기계적 분쇄공정을 통해 나노셀룰로오스를 제조함에 있어서, 방사선의 조사를 이용하여, 에너지 소비를 최소화하고, 방사선의 조사량 조절을 통한 다양한 크기의 나노셀룰로오스를 제조할 수 있는 효과적인 제조방법을 제공하기 위함이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노셀룰로오스의 제조방법은, (a) 셀룰로오스계 물질(cellulose-based materials)에 방사선이 조사되는 단계; 및 (b) 방사선이 조사된 셀룰로오스계 물질이 분쇄되는 단계;를 포함한다.

상기 단계 (a)의 직전 또는 직후에, (a') 셀룰로오스계 물질을 전처리하는 단계;를 더 포함할 수 있고, 상기 단계 (a')는 셀룰로오스계 물질에 함유된 셀룰로오스의 함량이 90% 이상이 되도록 처리할 수 있다.

상기 단계 (a)에서, 방사선의 조사량을 조절함으로써, 제조되는 나노셀룰로오스의 크기를 제어할 수 있다.

상기 단계 (a)에서, 방사선의 조사량은 10 내지 500 kGy일 수 있다.

상기 방사선은 알파선, 베타선, 감마선, 전자선, 이온빔, 자외선, X-선, 플라즈마, 중성자선 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 단계 (b)는 기계적 분쇄공정에 의해 분쇄가 수행될 수 있고, 상기 분쇄공정은 밀링 공정, 그라인딩 공정, 마이크로 플루이딕 공정, 호모게나이저 공정 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 단계 (b)의 분쇄는 10 내지 60 분 동안 수행될 수 있다.

상기 단계 (b) 이후에, (c) 분쇄된 셀룰로오스계 물질에서 나노셀룰로오스를 분리하는 단계;를 더 포함할 수 있고, 상기 분리하는 방법은 원심분리, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 셀룰로오스계 물질은 셀룰로오스계 바이오매스를 포함할 수 있다.

상기 셀룰로오스계 바이오매스는 섬유소계, 목질계, 해조류계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 셀룰로오스를 포함할 수 있다.

상기 셀룰로오스계 물질은 분말형, 펠렛형, 용액형 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 형태를 포함할 수 있다.

본 발명에서는 나노셀룰로오스의 제조방법을 제공하고자 하며, 이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노셀룰로오스의 제조방법은, (a) 셀룰로오스계 물질(cellulose-based materials)에 방사선이 조사되는 단계; 및 (b) 방사선이 조사된 셀룰로오스계 물질이 분쇄되는 단계;를 포함한다.

상기 단계 (a)는 셀룰로오스계 물질에 방사선 조사장치를 이용하여 방사선을 조사하는 단계일 수 있다.

상기 셀룰로오스계 물질은 결정 영역과 무정형 영역을 모두 포함하는 셀룰로오스를 함유하고 있는 물질을 말하며, 예컨대, 목재, 펄프 등의 셀룰로오스계 바이오매스를 포함할 수 있다.

이 셀룰로오스계 바이오매스는 1차 및 2차 바이오매스로, 예컨대 섬유소계 바이오매스, 목질계 바이오매스, 해조류계 바이오매스, 또는 이들의 혼합물 등이 적용될 수 있으며, 셀룰로오스를 함유하고 있는 물질이라면 특별한 제한 없이 셀룰로오스계 물질로 적용될 수 있다.

상기 셀룰로오스계 물질에 방사선을 조사하면, 셀룰로오스계 물질 내에 공존하는 무정형 영역과 결정 영역 사이에 존재하는 물리적인 상호작용, 예컨대 결합력이 약화될 수 있고, 이에 따라 기존의 방법에 비하여 기계적 분쇄 공정의 소요시간이 현저히 단축될 수 있다.

기계적 분쇄를 통하여 나노섬유를 제조하는 데에 있어서, 방사선의 역할은 크게 두 가지 측면이 있을 수 있다. 첫째로, 반복적인 기계적 분쇄공정의 반복 횟수를 최소화할 수 있다. 보통 기계적 분쇄를 통해서 나노셀룰로오스를 얻을 경우엔 30-50 회 연속적으로 분쇄공정을 반복해야 하는데, 방사선이 조사된 경우에는 약 2 회 정도의 반복 분쇄공정으로도 나노셀룰로오스를 제조할 수 있다.

두 번째는, 방사선이 셀룰로오스의 결정성을 감소시키는 현상을 이용한 것이다. 즉, 상기 방사선의 조사량을 조절하여, 제조되는 나노셀룰로오스의 입자 크기를 제어할 수 있는데, 셀룰로오스의 표면에 노출된 수많은 에테르 결합과, 내부의 셀룰로오스 적층체의 규칙적이고 강하게 배열된 각각의 층들이 결합된 힘인 수소결합에의 영향에 의해 제어될 수 있다.

방사선의 조사량을 크게 할 경우, 상기 에테르 결합과 수소결합을 약화시키거나 해리시키며, 에테르 결합을 해리시킴으로써 셀룰로오스 표면의 외피가 제거되어 나노 섬유상이 형성될 수 있고, 적층체간 수소결합력을 약화시키면서, 동시에 결정 영역과 무정형 영역간의 망상 구조를 풀어낼 수 있어 입자 크기가 작은 나노셀룰로오스가 제조될 수 있다.

반대로, 방사선의 조사량을 적게할 경우에는, 셀룰로오스 내부에 미치는 상기와 같은 영향을 최소화 함으로써, 입자 크기가 큰 나노셀룰로오스를 제조할 수 있다.

상기 셀룰로오스계 물질의 형태는 특별히 제한되는 것은 아니나, 분말형 또는 펠렛형의 고체 상태일 수 있고, 셀룰로오스계 물질이 함유된 용액 또는 현탁액 등의 액체 상태일 수 있다.

셀룰로오스계 물질이, 예컨대, 분말상인 경우에는 표면적 증대 효과로 인해 조사되는 방사선이 셀룰로오스계 물질 전체에 균일하게 조사될 수 있고, 이에 따라 최종적으로 분리되는 나노셀룰로오스의 수율을 증가시킬 수 있으며, 펠렛형인 경우에는 수급 및 보관이 용이할 수 있다. 또한, 상기 셀룰로오스계 물질이, 예를 들어, 액체 상태의 용액 또는 현탁액일 경우, 분쇄공정시 분쇄가 용이하게 일어날 수 있고, 제조되는 나노셀룰로오스에 손상이 적을 수 있다.

상기 방사선으로는, 예컨대 알파선, 베타선, 감마선, 전자선, 이온빔, 자외선, X-선, 플라즈마, 중성자선, 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있다. 상기 조사되는 방사선의 종류에는 특별한 제한이 없으며, 이와 같은 방사선의 조사로 인하여, 셀룰로오스의 무정형 영역 및 결정 영역 사이의 결합력이 약해져 분쇄가 용이할 수 있게 해주는 역할을 하는 것이라면 적용될 수 있다.

상기 방사선의 조사량은 10 내지 500 kGy, 바람직하게 50 내지 300 kGy, 더욱 바람직하게 50 내지 200 kGy일 수 있다. 방사선의 조사량이 10 kGy 미만일 경우에는 방사선을 조사함으로써 얻고자 하는 전술한 효과들을 얻을 수 없고, 방사선의 조사량이 500 kGy를 초과하게 되면, 셀룰로오스의 무정형 영역과 결정 영역 사이의 결합력만 약화시키는 것뿐만 아니라, 결정 영역에 크게 영향을 줄 수 있고, 이로 인해 결정 영역의 일부가 무정형의 상태로 변환되는 등의 손상을 입을 수 있어, 최종적으로 분리되는 나노셀룰로오스의 수율이 저하될 수 있다.

상기 나노셀룰로오스의 제조방법은, 상기 단계 (a) 이전 또는 이후에, (a') 셀룰로오스계 물질을 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 단계 (a')는 셀룰로오스계 물질에 함유된 셀룰로오스의 함량을 90% 이상, 바람직하게 94 내지 98%가 되도록 처리하는 것일 수 있다.

상기 단계 (a')에서 셀룰로오스계 물질의 순도를 증가시키는 전처리를 수행함으로써, 최종적으로 분리되는 나노셀룰로오스의 수율의 향상에 도움을 줄 수 있고, 이후 공정을 수행함에 따라 발생되는 공정비나 장치비 등을 절감시킬 수 있다.

상기 단계 (b)는 방사선이 조사된 셀룰로오스계 물질을 기계적 분쇄공정을 이용하여 분쇄하는 단계일 수 있고, 상기 기계적 분쇄공정은 밀링 (milling) 공정, 그라인딩 (grinding) 공정, 마이크로 플루이딕 (microfluidic) 공정, 호모게나이저 (homogenizer) 공정 또는 이들의 조합 등을 적용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 기존에 나노셀룰로오스를 제조하기 위하여 사용되고 있던 기계적 분쇄공정이라면 모두 적용할 수 있다.

예를 들어, 상기 분쇄공정이 밀링인 경우에는 볼 밀링일 수 있고, 이 때에는, 볼과 시료 분말의 배합비율은 약 1:10 내지 1:20으로 맞추는 것이 바람직하고, 밀링을 직접 수행하는 볼의 크기는 약 0.1 내지 0.2 mm인 것이 적절하며, 큰 것과 작은 것의 비율은 약 1:1 내지 1:2 일 수 있다.

상기 분쇄공정은 반복적으로 수행될 수 있고, 이에 소요되는 시간은 10 내지 60 분일 수 있다. 특정 횟수를 반복한 분쇄공정이 최소한 10 분은 수행되어야 나노셀룰로오스가 제조될 수 있으며, 최대 60 분 동안 수행된다면, 기존의 방법으로 제조하는 나노셀룰로오스보다 우수한 물성의 것을 얻을 수 있다.

기존의 기계적인 방법을 이용하여 나노셀룰로오스를 제조할 때에, 일반적으로 분쇄공정은, 적어도 5 시간이라는 상당히 긴 시간 동안 수행되어야 하지만, 본 발명의 경우에는 약 20분 동안만 분쇄공정을 수행하더라도, 기존과 동일하거나 더 작은 크기의 나노셀룰로오스를 제조할 수 있다.

또한, 방사선의 조사하는 경우에는 조사량을 조절하여 나노셀룰로오스의 크기를 제어할 수 있어, 단순하게 시간만을 길게 하여 크기를 제어하는 기존의 경우에 비하여, 분쇄공정의 시간을 크게 단축할 수 있고, 우수한 물성의 나노셀룰로오스를 얻을 수 있으며, 시간이 단축됨으로써 경제적으로 유리할 수 있다.

분쇄공정과 같은 기계적인 작용을 하는 공정들은 전기에너지의 소모가 심하고, 소음이나 분진과 같은 부수적인 문제들도 다수 발생할 수 있어, 가능한 한 짧은 시간 내에 완료하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 상기와 같이 방사선의 조사에 따라 분쇄공정의 소요시간이 단축되면, 함께 발생되는 부수적인 문제들도 해결할 수 있으며, 그에 따른 에너지의 감소도 함께 수반될 수 있는데, 구체적으로 시간당 전기에너지의 소모량을 고려해 본다면, 기존의 경우와 비교하였을 때 약 30% 이상의 에너지 절감 효과가 있을 수 있다.

이처럼, 기계적 분쇄공정을 수행함에 있어서, 방사선의 조사가 선행될 경우에는 에너지의 절약이나, 시간의 단축 등 경제적인 효과가 클 수 있으므로, 실제 산업에 적용할 경우에는 기존의 방법으로 공정이 수행되는 경우에 비하여 상당한 에너지, 비용 및 시간 절감의 효과를 얻을 수 있다.

상기 단계 (b) 이후에, (c) 분쇄된 셀룰로오스계 물질에서 결정 영역만으로 이루어진 나노셀룰로오스를 분리하는 단계;를 더 포함할 수 있고, 상기 분리 방법으로는, 다양한 분리 방법이 적용될 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니나, 예컨대 원심분리기, 분리막 투석, 세정 또는 이들을 조합한 것 등을 적용할 수 있다.

예를 들어, 상기 분리 방법으로, 원심분리가 적용될 경우에는, 약 10% 정도의 산 수용액을 사용하여 분리할 수 있고, 세정이 적용될 경우에는, 우레아/리튬하이드록사이드 수용액 또는 1 내지 3%의 염산 수용액으로 세정할 수 있으며, 이 외에도 고온 및/또는 고압 반응기를 적용하여 분리할 수도 있다.

상기 최종적으로 분리되는 나노셀룰로오스는, 그 수율이 25 내지 40%, 바람직하게 30 내지 35%일 수 있다. 이는 기존의 방법으로 제조한 것에 비하여 향상된 수치로서, 방사선을 조사하고 기계적인 분쇄 공정을 적용한 경우에는 시간이 크게 단축될 수 있는 효과도 함께 얻을 수 있다.

상기 최종적으로 분리되는 나노셀룰로오스는, 그 입도가 1500 nm 이하, 바람직하게 1000 nm 이하, 더 바람직하게는 300 nm 이하일 수 있다. 상기 입도 범위는 기존의 방법으로는 장시간 동안 가수분해 반응을 시키거나, 상당한 고농도의 산 수용액을 사용하였을 때에 얻을 수 있는 입도 범위로서, 본 발명에서는 방사선을 조사함으로써, 고농도의 산 수용액을 사용하더라도 단시간 내에 상기와 같은 입도 범위를 갖는 나노셀룰로오스를 제조할 수 있고, 나노셀룰로오스의 수율 향상 효과도 함께 얻을 수 있다.

본 발명의 나노셀룰로오스의 제조방법은 셀룰로오스계 물질에 방사선을 조사함으로써, 무정형 영역과 결정 영역 사이의 물리적 상호작용을 약화시켜, 기존의 기계적 방법을 통한 제조방법보다 분쇄 공정에 소요되는 시간이 현저히 단축될 수 있고, 그에 따라 에너지 소모량도 저감될 수 있어 시간 및 경제적으로 매우 효과적일 수 있다. 나아가, 방사선의 조사량을 조절함으로써 나노셀룰로오스의 크기를 제어할 수 있어 분쇄 시간을 통해 제어하는 것에 비하여 생산성에 예측 가능성을 부여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 조사량별 나노셀룰로오스의 입도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분쇄 시간별 나노셀룰로오스의 입도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 3은 방사선을 조사하지 않은 것으로서, 분쇄 시간별 나노셀룰로오스의 입도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 방사선을 조사하지 않은 것으로서, 상기 도 2에 따른 나노셀룰로오스의 입도 분포와 유사한 나노셀룰로오스가 제조되는 분쇄 시간을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 조사량별 분쇄공정의 전력소비량을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

실시예 1: 방사선의 조사량 조절에 따라 측정한 나노셀룰로오스의 입도

셀룰로오스계 물질로서, 알드리치(Aldrich)사의 Avicel PH-101, 볏짚, 케냐프 코어 및 목재에서 직접 추출한 것을 사용하였고, 상기 셀룰로오스계 물질에 함유된 셀룰로오스의 함량은 94 내지 98% 이었으며, 고체 상태의 분말 형태인 것을 사용하였다.

1) 방사선의 조사

방사선 조사 장치로 선형 전자선 가속기 장치(EBtech사의 ELV-8-type electron beam accelerator)를 이용하여, 조사강도 25 kGy/scan으로 상기 분말 형태의 셀룰로오스계 물질 40 g에 전자선을 조사하였다. 조사 후, 화학적 전처리 공정을 통해 98% 이상의 고순도의 셀룰로오스를 얻었다. 이 때, 최종적으로 조사된 방사선 조사량이 각각 50, 100, 200 및 300 kGy가 되도록 조사하였다.

2) 볼밀링을 통한 분쇄

볼의 크기는 직경이 0.1 mm 및 0.2 mm인 티타늄 재질의 볼을 사용하였고, 상기 볼의 비율은 약 1:1로 맞추었으며, 전체 볼과 상기 분말상의 셀룰로오스계 물질의 비율은 약 1:20이 되도록 맞추고, 상이한 양으로 방사선이 조사된 셀룰로오스계 물질 모두를 40분 동안 볼밀링을 실시하였다.

3) 나노셀룰로오스의 분리

상기 볼밀링이 완료된 셀룰로오스의 무정형 영역 및 결정 영역이 혼재된 분말을 10%의 염산 수용액을 이용하여 분리막을 통해 분리하고, 원심분리기를 통해 고체상태의 나노셀룰로오스를 분리하였고, 최종적으로 약 30 내지 35%의 수율로 결정질의 나노셀룰로오스를 얻을 수 있었으며, 그 입도 분포를 도 1에 나타내었다.

도 1을 참조하면, 방사선의 조사량을 50 내지 300 kGy로 조절함에 따라 동일한 시간 동안 분쇄공정을 수행하였음에도, 상이한 입도를 가진 나노셀룰로오스가 제조되었음을 확인할 수 있었고, 방사선을 300 kGy 조사한 경우에는 약 274 nm의 크기를 가지는 나노셀룰로오스가 제조될 수 있음을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 방사선의 조사량 조절을 통해 나노셀룰로오스의 입도를 제어할 수 있음을 확인할 수 있었다.

실시예 2: 기계적인 분쇄 시간의 조절에 따라 측정한 나노셀룰로오스의 입도

최종적으로 조사된 방사선 조사량을 300 kGy로 고정하였다는 것과 볼밀링을 통해 분쇄하는 시간을 10, 20, 30 및 40 분 동안 진행시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 나노셀룰로오스를 제조하여 상기 실시예 1과 동일한 수율로 나노셀룰로오스를 얻었고, 그 입도 분포를 도 2에 나타내었다.

비교예 : 방사선을 조사하지 않고 제조한 나노셀룰로오스의 입도

1) 분쇄 시간 고정에 따른 나노셀룰로오스의 입도

방사선을 조사하지 않은 것 이외에는 상기 실시예 2와 동일한 조건에서 동일한 분쇄 시간으로 나노셀룰로오스를 제조하였고, 그 입도 분포를 도 3에 나타내었다.

2) 나노셀룰로오스의 입도 고정에 따른 분쇄 시간

방사선을 조사하지 않은 것 이외에는 상기 실시예 2와 동일한 조건에서 나노셀룰로오스를 제조하였고, 상기 비교예 1과는 달리, 나노셀룰로오스의 입도가 상기 실시예 2에서 제조된 것과 유사한 분포를 나타낼 때까지 분쇄공정을 수행하여 나노셀룰로오스를 제조하였고, 그 입도 분포 및 분쇄 시간을 도 4에 나타내었다.

상기 실시예 2와 비교예를 도 2 내지 4를 참조하여 검토하면, 분쇄시간이 길어질수록 나노셀룰로오스의 입도가 작아진다는 것은 도 2를 통해 확인할 수 있었고, 이를 도 3과 비교하여 보면, 동일하게 40분 동안 분쇄하였음에도, 방사선을 조사하지 않은 경우에는 2000 nm가 넘는 나노셀룰로오스가 제조되었지만, 방사선을 조사한 경우에는 300 nm 이하의 크기를 갖는 나노셀룰로오스를 제조할 수 있었으며, 이를 통해, 방사선의 조사량이 제조되는 나노셀룰로오스의 입도에 상당한 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 도 2와 도 4를 비교하여 보면, 방사선을 조사하였을 때에는 40 분동안만 분쇄하더라도, 300 nm 이하의 나노셀룰로오스를 제조할 수 있었으나, 방사선을 조사하지 않은 경우에는 무려 4 시간 동안을 분쇄하여야, 방사선을 조사한 경우와 유사한 크기의 나노셀룰로오스를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

실시예 3: 방사선 조사량에 따른 분쇄공정의 전력 소비량 측정

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 나노셀룰로오스를 제조하는 경우에 방사선 조사량 50, 100, 200, 300 kGy에 따라서 분쇄 과정시 소요되는 전력 누적 값을 측정하여, 이를 통한 방사선 조사량에 따른 소비된 전력 누적 값을 도 5에 나타내었다.

도 5를 참조하면, 방사선 조사량이 200 kGy일 경우, 분쇄공정에 소모되는 에너지는 약 20 %정도 감축할 수 있었고, 300 kGy 조사량으로 조사시에는 약 30 % 이상의 에너지를 감축할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

1. (a) 셀룰로오스계 물질(cellulose-based materials)에 방사선이 조사되는 단계; 및
   (b) 방사선이 조사된 셀룰로오스계 물질이 분쇄되는 단계;를 포함하는 나노셀룰로오스의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (a)의 직전 또는 직후에, (a') 셀룰로오스계 물질을 전처리하는 단계;를 더 포함하고, 상기 단계 (a')는 셀룰로오스계 물질에 함유된 셀룰로오스의 함량이 90% 이상이 되도록 처리하는 것인 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (a)에서, 방사선의 조사량을 조절함으로써, 제조되는 나노셀룰로오스의 크기를 제어하는 것인 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (a)에서, 방사선의 조사량은 10 내지 500 kGy인 것인 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 방사선은 알파선, 베타선, 감마선, 전자선, 이온빔, 자외선, X-선, 플라즈마, 중성자선 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인 제조방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (b)는 기계적 분쇄공정에 의해 분쇄가 수행되고,
   상기 분쇄공정은 밀링 공정, 그라인딩 공정, 마이크로 플루이딕 공정, 호모게나이저 공정 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인 제조방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (b)의 분쇄는 10 내지 60 분 동안 수행되는 것인 제조방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (b) 이후에, (c) 분쇄된 셀룰로오스계 물질에서 나노셀룰로오스를 분리하는 단계;를 더 포함하고, 상기 분리하는 방법은 원심분리, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 제조방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 셀룰로오스계 물질은 셀룰로오스계 바이오매스를 포함하는 것인 제조방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스계 바이오매스는 섬유소계, 목질계, 해조류계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 셀룰로오스를 포함하는 것인 제조방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스계 물질은 분말형, 펠렛형, 용액형 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 형태를 포함하는 것인 제조방법.

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