KR20200103017A - 미생물 셀룰로즈로부터 비스코스 도프의 생산 방법 - Google Patents

미생물 셀룰로즈로부터 비스코스 도프의 생산 방법 Download PDF

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Abstract

비스코스 도프의 생산을 위한 미생물 셀룰로즈 펄프의 생산 방법으로서, 이러한 방법은 미생물 셀룰로즈를 일정한 용적의 물에 노출시켜 비스코스 도프를 생산하기 위한 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 단계로서, 여기서 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.040 g 미만의 셀룰로즈인 단계를 포함한다.

Description

미생물 셀룰로즈로부터 비스코스 도프의 생산 방법
본 발명은 미생물 셀룰로즈 펄프(microbial cellulose pulp), 미생물 셀룰로즈 펄프의 생산 방법, 미생물 셀룰로즈 펄프의 머서라이징(mercerising) 방법, 미생물 셀룰로즈 펄프를 머서라이징하는 상기 방법을 사용하여 상기 미생물 셀룰로즈 펄프로부터 생산된 비스코스 도프(viscose dope), 상기 미생물 셀룰로즈 펄프로부터 비스코스 도프를 생산하는 방법, 및 상기 비스코스 도프로부터 제조된 제품, 예를 들면, 비스코즈 레이온 섬유 및 비스코스 시이팅(viscose sheeting)에 관한 것이다.
비스코스 레이온은 공급원료(feed stock)으로서 목재 기반 셀룰로즈 펄프 또는 무명 린터(cotton linter)를 사용하여 식물 셀룰로즈로부터 전형적으로 제조된 재생 셀룰로즈로 이루어진 섬유이다. 이러한 공급원으로부터의 셀룰로즈를 추출하고 정제하여 펄프를 생산한다.
비스코스 섬유를 생산하기 위한 기존의 공급 원료의 경우, 목재로부터 비스코스-등급 셀룰로즈 펄프를 제조하는 것은 시간- 및 에너지 소모적 공정이다. 예를 들면, 목재로부터 셀룰로즈 펄프를 생성하는 것은 승온에서 수산화나트륨/황화나트륨 속에서 목재를 처리하기 전에 나무를 바킹(barking) 및 칩핑(chipping)시키는 것이 필수적이다(예를 들면, 크래프트 공정(Kraft process)). 집약적 입업 및 관련 인프라(associated infrastructure)는 자원 집약형이며, 산업에서 셀룰로즈 공급원료에 대한 요구사항을 충족시키고 성장시키는데 있어서 도전이 지속되고 있다.
비스코스 도프를 생산하기 위하여, 셀룰로즈 펄프를 우선 머서라이징으로서 공지된 공정에서 수산화나트륨 속에 침지시켜서 알칼리성 셀룰로즈(대략적인 화학식 [C6H9O4-ONa]n)을 생산한다. 머서라이징은 펄프를 팽윤시키며, 이는 효과적인 크산토겐산염화(xanthation)에 필수적이다(하기 기술됨).
과도한 수산화나트륨은 이후 알칼리 셀룰로즈로부터 제거되며(전형적으로 진공 하에 가압시킴으로써), 이후 알칼리 셀룰로즈는 조절된 온도 및 습도에서 절단되어 에이징(aging)된다. 에이징 공정은 산소와 셀룰로즈 중합체의 반응으로 해중합(depolymerisation)을 유발시키는 단계를 포함하며 따라서 셀룰로즈 중합체의 길이에 영향을 미친다.
에이징 후, 고체 알칼리 셀룰로즈는 이황화탄소와 반응하여 다음 방정식에 따라 나트륨 셀룰로즈 크산테이트를 형성한다:
[C6H9O4-ONa]n + nCS2 → [C6H9O4-OCS2Na]n
셀룰로즈 크산테이트의 크산테이트 그룹은 셀룰로즈 크산테이트를 보다 가용성이 되도록 하며: 알칼리성 셀룰로즈와 반응하는 이황화탄소가 많을 수록, 수득되는 나트륨 셀룰로즈 크산테이트의 용해도가 더 크다. 치환 정도는 흔히 "감마 수(gamma number)"를 참고로 기술된다. 감마 수는 100개의 무수글루코즈 단위(AGU)당 크산테이트 그룹의 수로 지칭된다. 셀룰로즈의 각각의 무수글루코즈 단위에 3개의 하이드록실 그룹이 존재하므로, 최대 감마 수는 300이다.
나트륨 셀룰로즈 크산테이트를 이후 수산화나트륨 속에 용해시켜 "비스코스 도프"로서 공지된 점성 셀룰로즈 크산테이트 용액을 생산한다. 비스코스 도프는 크산테이트 기능화가 셀룰로즈 쇄 상에 균일하게 분포하는 동안 에이징되거나 "숙성(ripen)"될 수 있으며, 이는 유리한 섬유 특성을 위해 중요하다(참고: 예를 들면, Wilkes, Andrew, 2001, "The Viscose Process", "In Regenerated Cellulose Fibers", Calvin Woodings에 의해 편집됨, p37-61, Cambridge: Woodhead Publishing Ltd, 이의 내용은 참고로 포함된다).
비스코스 도프를 사용하여 다수의 생성물, 예를 들면, 비스코스 레이온 섬유(때때로 또한 비스코스 및/또는 레이온으로서 단순히 공지됨), 및 셀룰로즈 쉬이팅(때때로 셀로판으로서 공지됨)을 생산할 수 있다.
비스코스 레이온 섬유는 셀룰로즈의 용해도에 관여하는 크산테이트 그룹을 산, 예를 들면, 황산으로 가수분해함으로써 나트륨 셀룰로즈 크산테이트로부터 불용성 셀룰로즈를 재생시켜 제조한다.
[C6H9O4-OCS2Na]2n + nH2SO4 → [C6H9O4-OH]2n + nCS2 + nNa2SO4
비스코스 도프는 응고제, 예를 들면 ZnSO4 및 Na2SO4를 사용하여, 산의 욕 내로 스피너레이트를 통해 진행시킴에 따라 불용성 셀룰로즈를 재생시킴으로써 섬유가 생산된다.
비스코스 도프로부터 비스코스 레이온 섬유의 생산을 가능하도록 하기 위해, 비스코스 도프는 특정의 특성을 가져야만 한다. 우선, 섬유의 생산을 가능하도록 하기 위하여 비스코스 도프 내 셀룰로즈의 농도에 대해 실질적으로 보다 낮은 한계가 존재한다. 셀룰로즈의 농도가 너무 낮으면, 섬유, 시이트, 또는 다른 제조 물품은 충분히 내구성이 있지 않을 것이다 전형적으로, 비스코스 레이온 섬유의 생산을 위해 산업적으로 적용된 공정에서 사용된 비스코스 도프 내 셀룰로즈의 농도는 대략 10% 이다.
둘째로, 적어도 비스코스 레이온 섬유의 생산의 경우에, 비스코스 도프 내 셀룰로즈 중합체는 적절한 특성, 예를 들면, 인장 강도, 신도(elongation), 흡수성, 내마모성, 건조 용이성을 갖는 섬유를 제공하도록 특정의 최소 길이어야만 한다. 비스코스 도프 내 셀룰로즈 크산테이트 중합체의 크기를 측정하는데 사용된 하나의 매개변수는 '중량 평균 분자량' Mw이다. Mw는 중합체 쇄가 클수록 Mw에 대한 기여가 더 크다는 점에서, 분자 평균 중량에 대한 기여를 측정하는데 있어서 쇄의 분자 중량을 고려한다. 비스코스 레이온 섬유의 생산을 위해 산업적으로 적용된 공정에서, 셀룰로즈 중합체의 Mw는 전형적으로 약 150,000 내지 200,000 gmol-1이다. 따라서, 비스코스 레이온 섬유의 생산을 위해 비스코스 도프의 제조에 사용된 셀룰로즈의 임의의 공급원은 과도한 이러한 범위의 Mw를 가져야만 한다.
셋째로, 비스코스 도프의 점도는 섬유를 생산하기 위해 스피너레이트를 통해 진행되도록 수정가능하여야 한다. 도프의 점도는 도프 내 셀룰로즈의 농도, 및 셀룰로즈 중합체의 길이 둘 다의 생성물이며, 농도가 높고 중합체가 길수록 보다 높은 점도를 유발한다. 상기 나타낸 바와 같이, 중합체의 길이는 머서화(mercerisation) 후 노화에 의해 감소될 수 있지만, 증가되지 않는다.
넷째로, 비스코스 도프는 입자화 물질, 및 또는 겔이 없거나, 여과될 수 있어서, 스피너레이트의 차단을 방지하여야 한다.
비스코스 도프의 특성은 비스코스 도프가 생산되는 다양한 조건, 예를 들면, 알칼리 셀룰로즈의 노화 및 비스코스 도프의 리페닝(ripening) 둘 다의 기능이며, 셀룰로즈 출발 물질의 특성이다. 본 발명의 방법은 미생물 셀룰로즈로부터 비스코스 도프의 생산을 가능하도록 하며, 여기서 비스코스 도프는 비스코스 레이온 섬유, 비스코스 시이트(viscose sheet), 및 비스코스 레이온 및 비스코스 시이트 제조에 적절한 특성을 갖는 비스코스 도프가 적합한 다른 제조 물품의 생산에 적합하다.
본 발명은 상기 언급한 선행 기술의 결함 중 하나 이상을 극복하거나, 적어도 개선시키거나, 또는 유용하거나 상업적인 선택을 제공하는 것을 추구한다.
배경 기술의 앞서의 논의는 단지 본 발명을 이해를 촉진시키기 위한 것으로 의도된다. 논의는 언급된 물질 중 어느 것이 본 출원의 우선일에 일반적인 상식의 일부이거나 일부이었던 것임을 인지하거나 허용하지 않는다.
발명의 요약
셀룰로즈의 다수의 잠재적인 공급원이 존재하지만, 가장 일반적으로 사용된 것은 목재 펄프 및 무명 린터이다. 미생물 셀룰로즈는 비스코스 도프의 생산을 위한 셀룰로즈 펄프의 생산을 위한 목재 펄프 또는 무명 린터와 같은 전통적인 셀룰로즈 공급원의 지속가능한 대안을 제공한다.
목재 펄프 및 무명 린터로부터의 셀룰로즈는 잘 특성화된 출발 물질이며, 이로부터 적합한 비스코스 도프를 생산하기 위한 주요 공정 매개변수는 잘 공지되어 있고, 광범위하게 허용되며, 비스코스 생산은 이러한 2개의 공급원 중 하나에 의해 생산된 셀룰로즈 펄프 및 비스코스 도프의 생산을 위한 이의 공정의 최적화를 촉진한다.
그러나, 본 발명의 다음의 설명에서 보다 상세히 설명할 바와 같이, 미생물 셀룰로즈는 본 발명자에 의해 이러한 전통적인 공급원으로부터 유도된 셀룰로즈에 상이한 특성을 가짐이 발견되었으며, 이러한 상이한 특성들 중 일부는 비스코스 도프의 생산에 대한 통상적인 시도를 효과적이지 못하도록 한다.
또한, 본 발명자는 일부 경우에 셀룰로즈 공급원으로서 미생물 셀룰로즈를 사용하여 전통적인 공급원으로부터 비스코스 도프를 생산하는데 필수적인 것으로 고려된 공정 매개변수를 달성하는 것이 단순히 불가능함을 발견하였다. 그럼에도 불구하고, 본 발명자는 비스코스 도프를 이미 필수적인 것으로 고려한 공정 매개변수를 달성하지 않고 미생물 셀룰로즈로부터 생산할 수 있음을 발견하였다.
또한, 본 발명자는 비스코스 도프의 생산에 적합한 셀룰로즈 펄프가 목재로부터 셀룰로즈 펄프를 생산하기 위한 통상의 기술보다 현저하게 덜 에너지-, 물-, 화학물질- 및/또는 폐기물 관리 집약적(waste management-intensive)인 기술을 사용하여 미생물 셀룰로즈로부터 생산할 수 있음을 발견하였다.
따라서, 본 발명자는 미생물 셀룰로즈로부터 셀룰로즈 펄프의 생산 방법을 발견하였으며, 상기 미생물 셀룰로즈 펄프는 비스코스 도프를 생산할 수 있다. 본 발명자는 또한 상기 미생물 셀룰로즈 펄프로부터 비스코스 도프를 생산하는 방법을 발견하였다. 본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 본 발명의 방법으로 생산된 비스코스 도프는 비스코스 레이온 섬유의 생산에 적합하다. 본 발명의 추가로 매우 바람직한 형태에서, 본 발명의 방법으로 생산된 비스코스 도프는 비스코스 시이트의 생산에 적합하다.
본 발명의 미생물 셀룰로즈 펄프는 통상의 공급원으로부터 생산된 것보다 더 큰 분자량, 및 보다 균일한 분자량 분포를 갖는 셀룰로즈 중합체를 함유한다.
본 발명의 제1 양태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프가 제공되며, 여기서 중량 평균 분자량(Mw)은 700 000 g mol-1보다 더 크다.
본 발명의 제2 양태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프가 제공되며, 여기서 다분산 지수(polydispersity index)는 4.5 미만이다.
당해 분야의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 다분산 지수는 중합체의 분자량 분포의 너비의 척도이며, 수 평균 분자량으로 나눈, 중량 평균 분자량으로서 정의된다(PD = Mw/Mn). 보다 큰 다분산 지수는 보다 넓은 분자량 범위에 상응하며, 1의 다분산 지수는 동일한 쇄 길이를 갖는 모든 중합체에 상응한다.
바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.040 g 미만이다. 보다 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.030 g 미만의 셀룰로즈이다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.020 g 미만의 셀룰로즈이다.
바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프는 비스코스 도프의 생산에 적합하다.
당해 분야의 기술자가 인식할 수 있는 바와 같이, 미생물 셀룰로즈는 목재 펄프로부터 유도된 셀룰로즈와는 유의적으로 상이한 다수의 물리적 특성, 예를 들면, 고 친수성, 고 중합도(DP) 및 강력한 습윤-웹 강도(wet-web strength)를 나타낸다. 특히, 본 발명자는 미생물 셀룰로즈의 고 친수성이 본 발명자가 피브릴이 얇을 수록 보다 높은 다공도를 생성함으로써, 유체 펄프(fluid pulp)를 생산하기 위해 보다 많은 물을 필요로 한다는 것을 발견한 보다 높은 표면적에 기인한다고 고려하고 있다. 보다 높은 정도의 중합은 보다 많은 반응성 하이드록실 그룹 및 보다 높은 친수성을 의미한다. 또한, 본 발명자는 미생물 셀룰로즈가 무정형 영역이 적고 물을 흡수하는데 있어서의 효율이 보다 높음을 의미하는 보다 높은 결정화도 지수(crystallinity index)를 가짐을 발견하였다.
목재로부터 유래된 셀룰로즈와 관련하여 미생물 셀룰로즈의 놀랄만하게 상이한 특성은 본 발명자에 의해 미생물 셀룰로즈로부터 비스코스 도프를 생산하는 능력에 유의적으로 영향을 미침을 발견하였다. 예를 들면, 미생물 셀룰로즈의 물 흡수능은 본 발명의 미생물 셀룰로즈 펄프 내 셀룰로즈 농도를 제한하는 것으로 밝혀졌다. 특히, 펄프 mL당 0.040 g 초과의 셀룰로즈 농도를 지닌 펄프는 추가의 가공에 매우 바람직하지 않은 처리 특성을 나타냄을 발견하였다. 중요하게도, 본 발명자는 농도가 4.0% w/w (40 gL-1) 초과인 농도를 지닌 미생물 셀룰로즈로부터 유래된 펄프의 머서라이징이 셀룰로즈의 응집을 야기하며, 이는 머서화 동안에 셀룰로즈와 수산화나트륨의 적절한 반응을 방지함을 발견하였다. 비교로, 목재로부터 유래된 셀룰로즈의 심지어 7.0% w/w 용액은 자유-유동 유체 펄프를 남긴다.
본 발명자는 머서화 동안 수산화나트륨과의 접촉 전 미생물 셀룰로즈를 물로 펄핑(pulping)하는 것이 비스코스 도프의 생산을 위한 이의 적합능에 필수적임을 발견하였다. 상기 논의된 바와 같이, 미생물 셀룰로즈는 보다 얇은 피브릴의 조밀한 매트릭스로서 형성된다. 본 발명자는 미생물 셀룰로즈가 머서화 단계 전에 펄프화되지 않는 경우, 머서화 반응은 조밀한 매트릭스의 표면에서만 일어나서, 바깥쪽 표면의 "겔화(gelling)"를 초래하고 셀룰로즈 고체 매트릭스 내 임의의 추가의 반응도 방지함을 발견하였다. 당해 분야의 기술자가 인식할 수 있는 바와 같이, 이는 목재로부터 유래된 셀룰로즈로부터 비스코스 도프를 생산하는 대표적인 방법과는 상이한데, 여기서 셀룰로즈는 머서화 단계 이전에 펄프화되지 않는다. 수산화나트륨과 접촉한 경우, 목재로부터 유도된 셀룰로즈는 이러한 겔화를 나타내지 않는다. 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자는 셀룰로즈 거대구조가 충분히 다공성이어서 충분한 수산화나트륨 용액을 흡수하여 머서화 반응을 완료할 수 있음을 이해하고 있다.
본 발명의 제3 양태에서, 비스코스 도프의 생산을 위해 미생물 셀룰로즈 펄프를 생산하는 방법이 제공되며, 이러한 방법은:
미생물 셀룰로즈를 물의 용적에 노출시켜 비스코스 도프의 생산을 위한 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 단계를 포함하며, 여기서 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.040 g 미만의 셀룰로즈이다.
바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.030 g 미만의 셀룰로즈이다. 보다 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.020 g 미만의 셀룰로즈이다.
바람직하게는, 본 발명의 제3 양태의 미생물 셀룰로즈 펄프는 본 발명의 제1 및 제2 양태의 미생물 셀룰로즈 펄프의 특성을 갖는다.
본 발명의 제4 양태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 머서라이징하는 방법이 제공되며, 이러한 방법은:
미생물 셀룰로즈 펄프를 일정량의 수산화나트륨에 노출시키는 단계를 포함하며, 여기서 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 0.035 g 미만의 셀룰로즈이다.
본 명세서 전반에 걸쳐, 내용이 달리 요구하지 않는 한, 용어 "머서라이징(mercerising)", "머서화(mercerisation)" 또는 이의 변형은 셀룰로즈 함유 물질, 특히 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨에 노출시킴을 포함하는 공정을 지칭하는 것으로 이해될 것이다. 당해 분야의 기술자가 인식할 수 있는 바와 같이, 셀룰로즈 함유 물질의 수산화나트륨에 대한 노출은 비스코스 도프의 생산 동안 효과적인 크산탄화를 허용한다.
본 발명의 제5 양태에서, 비스코스 도프를 생산하는 방법이 제공되며, 이러한 방법은 상기 언급한 방법에 따라 미생물 셀룰로즈 펄프를 머서라이징하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 비스코스 도프는 비스코스 레이온 섬유의 생산에 적합하다.
바람직하게는 비스코스 도프는 비스코스 시이트의 생산에 적합하다.
본 발명의 제6 양태에서, 본 발명의 제3 양태의 미생물 셀룰로즈 펄프를 생산하는 방법에 의해 생산된, 미생물 셀룰로즈 펄프가 제공된다.
본 발명의 제7 양태에서, 본 발명의 제5 양태에 의해 생산된 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물이 제공된다.
본 발명의 제8 양태에서, 본 발명의 제3 양태의 미생물 셀룰로즈 펄프를 사용하여 비스코스 도프를 생산하는 방법이 제공된다.
본 발명의 제9 양태에서, 본 발명의 제4 양태에 의해 생산된 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물을 사용하여 비스코스 도프를 생산하는 방법이 제공된다.
본 발명의 제10 양태에서, 본 발명의 제5 또는 제9 양태의 비스코스 도프의 생산 방법에 의해 생산된, 비스코스 도프가 제공된다.
본 발명의 제11 양태에서, 본 발명의 제10 양태의 비스코스 도프로부터 제조 물품을 생산하는 방법이 제공된다.
본 발명의 하나의 형태에서, 제조 물품은 비스코스 레이온 섬유이다. 본 발명의 하나의 형태에서, 제조 물품은 비스코스 시이트이다.
본 발명의 제12 양태에서, 본 발명의 제11 양태의 방법에 의해 생산된 제조 물품이 제공된다.
발명의 구현예의 상세한 설명
상기한 바와 같이, 본 발명의 제1 양태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 사용하여 비스코스 도프를 생산하는 방법이 제공되며, 이러한 방법은:
미생물 셀룰로즈를 비스코스 도프의 생산을 위한 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성하는 일정 용적의 물에 노출시키는 단계에 의해 미생물 셀룰로즈 펄프를 생산하는 단계를 포함하며, 여기서 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.040 g 미만의 셀룰로즈이다.
보다 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.030 g 미만의 셀룰로즈이다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.020 g 미만의 셀룰로즈이다.
미생물 셀룰로즈 펄프
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈의 중량 평균 분자량(Mw)은 700 000 g mol-1보다 크다. 바람직하게는, 중량 평균 분자량(Mw)은 800 000 g mol-1보다 크다. 바람직하게는, 중량 평균 분자량(Mw)은 900 000 g mol-1보다 크다. 바람직하게는, 중량 평균 분자량(Mw)은 1 000 000 g mol-1보다 크다. 본 발명의 특수한 구현예에서, Mw는 2 000 000 g mol-1 미만이다. 본 발명의 특수한 구현예에서, Mw는 1 500 000 g mol-1 미만이다.
중량 평균 분자량은 예를 들면, 문헌 "An Introduction to Gel Permeation Chromatography and Size Exclusion Chromatography", Agilent Technologies, 2015, https://www.agilent.com/cs/library/primers/Public/5990-6969EN%20GPC%20SEC%20Chrom%20Guide.pdf; 및 More S, Barth HG, "Size Exclusion Chromatography", 1st ed. Berlin (Ger), Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG. 199, p234에 기술된 기술인, 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정될 수 있으며, 이러한 문헌의 내용은 참고로 포함된다.
겔 투과 크로마토그래피는 또한 크기 배제 크로마토그래피(SEC) 및 겔 여과 크로마토그래피(GFC)로 공지되어 있다.
Mw의 측정을 위한 대안적 기술은 고유 점도를 측정한 다음 다음의 마크-하우윈크 방정식(Mark-Houwink Equation)을 적용시킴을 포함한다:
[η] = KMa
여기서 a 및 K는 하기한 바와 같은, 중합체-용매 시스템에 의존한다.
고유 점도는 Ubbelohde(AKA Ostwald, 또는 "U-튜브") 점도계 또는 동일한 장치를 사용하여 측정한다. 이러한 기술은 중합체의 고유 점도가 중합체의 용출 용적과 직접 관련되므로 크기 배제 크로마토그래프와 함께 사용된다. 따라서, 크기 배제 크로마토그래피에서 중합체의 수개의 단일 분산 샘플(monodisperse sample)을 작동시킴으로써 K 및 a의 값을 최적선(line of best fit)을 사용하여 그래프적으로 측정할 수 있다. 이후에 분자량 및 고유 점도 관계가 정의된다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기한 바와 같은, 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈의 중량 평균 분자량(Mw)은 이러한 기술 중 하나 이상에 의해 측정된다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, Mw는 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 측정된다.
본 발명의 일 양태에서, 미생물 셀룰로즈 펄크 중의 셀룰로즈의 다분산 지수는 약 4.5 미만이다. 바람직하게는, 다분산 지수는 약 4.0 미만이다.
본 발명의 하나의 형태에서, 다분산 지수는 4.5 미만이다. 바람직하게는, 다분산 지수는 4 미만이다.
본 발명의 하나의 형태에서, 다분산 지수는 약 2 내지 약 4이다. 본 발명의 하나의 형태에서, 다분산 지수는 약 3 내지 약 4이다.
본 발명의 하나의 형태에서, 다분산 지수는 2 내지 4이다. 본 발명의 하나의 형태에서, 다분산 지수는 3 내지 4이다.
셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈의 다분산성은 셀룰로즈의 Mw의 측정을 위한 동일한 기술을 사용하여 발생된 측정치로부터 계산할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기한 바와 같은 셀룰로즈의 다분산성은 이러한 기술 중 하나 이상으로 측정된다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, Mw는 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 측정된다.
바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프는 비스코스 도프의 생산에 적합하다.
바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프는 비스코스 레이온 섬유의 생산에 적합한 비스코스 도프의 생산에 적합하다.
바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프는 셀룰로즈 시이팅(sheeting)의 생산에 적합한 비스코스 도프의 생산에 적합하다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈를 일정 용적의 물에 노출시켜 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 단계 후, 미생물 셀룰로즈 펄프를 생산하는 방법은:
미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화시키는 단계를 포함한다.
이러한 명세서 전반에 걸쳐서, 내용이 달리 요구하지 않는 한, 용어 "균질화 공정" 또는 이의 변형은 적어도 2개의 별개의 분획을 함유하는 혼합물의 적어도 하나의 분획의 입자 크기를 감소시키는 공정을 지칭하는 것으로 이해될 것이다. 본 발명의 맥락에서, 균질화 공정은 미생물 셀룰로즈의 평균 입자 크기를 감소시킨다. 균질화 공정은 완전히 균질한 혼합물을 필수적으로 생성하지 않는다.
바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화하는 단계는 기계적, 초음파 또는 가압 균질화 공정(pressure homogenisation process) 중 어느 하나, 또는 이의 조합으로부터 선택된 균질화 공정을 이용한다. 보다 바람직하게는, 균질화 공정은 기계적 균질화 공정이다.
본 발명의 하나의 형태에서, 균질화 공정이 보다 구체적으로 기계적 균질화 공정을 포함하는 경우, 미생물 셀룰로즈는 기계력에 의해 적용된 응력 하에서 변형되고/되거나 파괴된다. 기계력은 인장 응력, 굽힘 응력, 압축 응력, 비틀림 응력(torsional stress), 충격 응력 및 전단 응력 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 기계적 힘은 압축 응력, 충격 응력 및 전단 응력 중 어느 하나이다.
본 발명자는 고속 회전날(rotating blade)을 사용하는 기계적 균질화가 미생물 셀룰로즈의 균질화에 특히 유용함을 발견하였다. 이러한 공정에서, 기계력은 주로 회전날과 미생물 셀룰로즈 사이의 충돌로부터 생성된 충격력 및 매질 속의 속도 차이로 인해 생성된 전단력으로 이루어짐이 이해된다. 기게적 균질화 장치의 다른 형태는 마찰 분쇄기(friction grinder)를 포함한다. 이러한 장치에서, 물질은 2개의 평행한 분쇄 디스크(grinding disc) 사이에서 분쇄된다.
습윤 미생물 셀룰로즈를 균질화 공정에 적용시키는 단계는 미생물 셀룰로즈의 입자 크기를 감소시킴이 밝혀졌다. 이러한 감소된 입자 크기는, 미생물 셀룰로즈 펄프가 비스코스 도프의 생산에 사용된 경우 발생하는 것과 같이, 머서화를 위한 미생물 셀룰로즈 펄프의 적합성을 개선시키는 것으로 밝혀졌다. 본 발명자는 미생물 셀룰로즈 펄프를 머서화 단계에 적용시키는 경우, 젤라틴 응집물은 머서화된 펄프 속에서 형성될 수 있음을 발견하였다. 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자는 미생물 셀룰로즈가 적절하게 균질화되지 않는 경우, 셀룰로즈 피브릴의 응집이 펄프 전체에 남아있을 수 있다고 여기고 있다. 이러한 응집의 조밀한 패킹(dense packing)으로 인하여, 이는 머서화 동안에 NaOH에 노출되는 유일한 외부 층이다. 이는 불량하게 머서화된 미생물 셀룰로즈 코어를 포함하는 젤라틴 응집물을 생성한다. 이러한 불량한 머서화된 젤라틴 응집물은 적절하게 크산테이트화하지 않으며 후속적으로 용해되지 않는다. 따라서, 이러한 응집의 대부분은 전형적으로 크산탄화 이전에 제거될 필요가 있을 것이다. 본 발명자는 머서화 단계 전에 미생물 셀룰로즈의 입자 크기에 있어서의 감소가 이러한 젤라틴 응집물의 형성을 감소시킬 것음을 발견하였다. 상기 논의된 바와 같이, 본 발명자는 미생물 셀룰로즈가 보다 얇은 피브릴의 조밀한 네트워크로 이루어짐을 발견하였다. 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자는 입자 크기에 있어서의 감소가 조밀한 미생물 셀룰로즈 네트워크를 피브릴화 하여 셀룰로즈가 수산화나트륨 용액에 대해 더 큰 노출을 허용하도록 할 것이라고 여기고 있다.
입자의 크기를 측정하는 방법은 당해 분야에 잘 공지되어 있다. 예를 들면, 본원에 참고로 포함된, 미국 특허 제4,605,517호의 일반적인 방법을 사용할 수 있다. 다음은 하나의 비-제한적 방법의 설명이다.
미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈의 입자 크기는 동일한 구체 용적 직경을 측정하기 위해 조정된 장치, 예를 들면, 호리바(Horiba) LA910 레이저 산란 입자 크기 분포 분석기(Laser Scattering Particle Size Distribution Analyzer), 멜버른 마스터사이저(Malvern Mastersizer) 2000, 또는 유사 장치를 사용하여 크기에 대해 특성화할 수 있다.
당해 분야의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 입자 크기 분포는 흔히 레이저 회절 분석(laser diffraction analysis)에 의해 측정되며, D 값을 사용하여 표시된다. 각각의 D 값의 의미는 다음과 같다:
D10: 입자의 10 중량% 미만인 크기;
D50: 입자의 50 중량% 미만인 크기; 및
D90: 입자의 90 중량% 미만인 크기.
본 명세서 전체에서, 입자 크기 분포 특징에 대한 참고는 레이저 회절 분석에 의해 측정된 특징을 지칭한다.
본 발명의 하나의 형태에서, 본원에 보고된 D90, D50 및 D10 값은 호리바 LA910 레이저 산란 입자 크기 분포 분석기, 멜버른 마스터사이저 2000 또는 당해 분야의 기술자에 의해 인식된 다른 이러한 장치를 사용하여 평가한다. 이러한 장치를 사용하여 공지되지 않은 크기의 입자의 현탁액에 대한 값이 수득되며, 장치는 대조군 샘플의 통계적 분석을 기반으로 예측된 크기 범위 내의 입자를 갖는 대조군 샘플을 사용하여 모니터링한다.
본 발명의 구체적인 형태에서, 입자 크기 분포는 마스터사이저 2000(영국 멜버른) 레이저 회절계를 사용하여 계산한다. 보다 바람직하게는, 마스터사이저 2000(영국 멜버른) 레이저 회절계의 작동 조건은 다음과 같다:
레이저 입자 사이저(laser particle sizer): 멜버른 마스터사이저 2000
유닛: 하이드로(Hydro) 2000SM 액체 경로
분산 담체 유체의 용적: 150 ml
파장(청색 및 적색): 466 및 632 nm
교반 속도: 1950 rev/min
분석 범위: 0.02 μm 내지 2000 μm
광학 모델(미이 이론(Mie theory))
사용된 굴절 지수의 값:
분산 유액(물) n유체= 1.33 + i0
차폐 값(Values of the obscuration): 10% 내지 20%
획득 시간: 10 s
본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 1700 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 1600 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 펄프 중의 셀룰로즈의 입자의 입자 크기 분포는 D90이 1500 μm 미만이 되도록 한다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 1400 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 1300 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 1200 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 1100 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 1000 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 900 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 800 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 700 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 600 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 500 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 400 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 300 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 200 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 미만이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 펄프 중의 셀룰로즈의 입자의 입자크기 분포는 D90이 100 μm 내지 1700 μm이도록 한다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 펄프 중의 셀룰로즈의 입자의 입자 크기 분포는 D90이 100 μm 내지 1600 μm 이도록 한다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 펄프 중의 셀룰로즈의 입자의 입자 크기 분포는 D90이 100 μm 내지 1500 μm 이도록 한다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 내지 1400 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 내지 1300 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 내지 1200 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 내지 1500 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 내지 1000 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 내지 900 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 내지 800 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 내지 700 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 내지 600 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D90은 100 μm 내지 500 μm이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 1200 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 1100 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 1000 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 900 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 800 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 700 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 600 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 500 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 400 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 300 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 200 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 100 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 90 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 80 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 70 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 60 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 50 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 40 μm 미만이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 펄프 중의 미생물 셀룰로즈의 입자의 입자 크기 분포는 D50이 40 내지 1100 μm이도록 한다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 40 내지 1000 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 40 내지 900 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 40 내지 800 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 40 내지 700 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 40 내지 600 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D50은 40 내지 500 μm이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 500 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 400 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 300 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 200 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 100 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 90 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 80 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 70 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 60 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 50 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 40 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 30 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 20 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 10 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 5 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 2 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 1 μm 미만이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 0.5 μm 미만이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 펄프 중의 미생물 셀룰로즈의 입자의 입자 크기 분포는 D10이 1 내지 150 μm이도록 한다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 1 내지 140 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 1 내지 130 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 1 내지 120 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 1 내지 110 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 1 내지 100 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 1 내지 90 μm이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 1 내지 80 μm이다.
본 발명의 하나의 형태에서, D10은 800 μm 이하이고, D50은 1200 μm 이하이고 D90은 1700 μm 이하이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 600 μm 이하이고, D50은 800 μm 이하이고 D90은 1400 μm 이하이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 100 μm 이하이고, D50은 500 μm 이하이고 D90은 1200 μm 이하이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, D10은 50 μm 이하이고, D50은 300 μm 이하이고 D90은 1000 μm 이하이다.
미생물 셀룰로즈 펄프의 머서라이징
본 발명의 일 양태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 사용한 비스코스 도프의 생산 방법은 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨에 노출시킴으로써 미생물 셀룰로즈 펄프를 머서라이징하는 단계를 포함한다.
수산화나트륨은 고체형 또는 용액일 수 있다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 수산화나트륨은 수용액이다.
본 발명의 하나의 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 머서라이징하는 단계는:
미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시키는 단계를 포함하며, 여기서 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.35 g 미만의 셀룰로즈이다.
본 발명의 하나의 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 머서라이징 단계는:
미생물 셀룰로즈 펄프를 일정량의 수산화나트륨 용액에 노출시키는 단계를 포함하며, 여기서 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 0.35 g 미만의 셀룰로즈이다.
당해 분야의 기술자에게 인식될 수 있는 바와 같이, 목재 펄프로부터 유도된 셀룰로즈를 사용하는 경우, 머서화 용액 중의 셀룰로즈 농도는 유의적인 과량의 유리 수산화나트륨을 가지지 않고, 주어진 셀룰로즈 질량에 대해 충분한 수산화나트륨 용액이 존재하도록 선택된다. 대표적인 셀룰로즈 농도는 사용된 장치에 따라 2.5% 내지 7%의 범위이다. 상기 논의된 바와 같이, 미생물 셀룰로즈는 목재로부터 유래된 셀룰로즈에 대해 유의적으로 상이한 물리적 특성을 나타낸다. 이러한 물리적 특성은 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도를 제한하는 것으로 밝혀졌다. 미생물 셀룰로즈의 농도를 조절함으로써, 본 발명자는 미생물 셀룰로즈 펄프가 자유 유동상태로 남음으로써, 미생물 셀룰로즈와 수산화나트륨 용액의 적절한 혼합을 보증함을 발견하였다. 본 발명의 하나의 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 일정량의 수산화나트륨 용액에 노출시키는 단계(여기서 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 0.35 g 미만의 셀룰로즈이다) 이전에, 이러한 방법은:
미생물 셀룰로즈 펄프로부터 물을 제거함으로써 이를 농축시키는 단계를 포함한다.
미생물 셀룰로즈 펄프로부터 물을 제거함으로써 이를 농축시키는 단계는 물의 증발 수단, 예를 들면, 감압 하에서의 증발 및 또는 물리적 분리, 예를 들면, 여과 또는 방적(spinning), 또는 이의 조합으로 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프로부터 물을 제거함으로써 이를 농축시키는 단계는 미생물 셀룰로즈 펄프를 방적(spinning)시킴으로써 수행된다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.295 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.29 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.285 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.28 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 약 0.275 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.27 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 약 0.265 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.26 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.255 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.25 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.245 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.24 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.235 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.23 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.225 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.22 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.215 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.215 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.205 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.20 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.195 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.19 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.185 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.18 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.175 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.17 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.165 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.16 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.155 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.15 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.145 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.14 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.135 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.13 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.125 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.12 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.115 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.11 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.105 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.10 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.095 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.09 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.085 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.08 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.075 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 혼합물 mL당 약 0.07 g 미만의 셀룰로즈이다.
놀랍게도, 셀룰로즈의 통상의 공급원의 생산시 사용된 셀룰로즈 농도를 고려할 때, 본 발명자는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL 당 0.035 g 이상의 셀룰로즈를 지닌 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물이 일부 경우에 펄프가 머서화 동안 셀룰로즈와 수산화나트륨의 부적절한 반응을 방지하는 유체 펄프로서 전혀 거동하지 않는 정도까지, 추가의 가공에 매우 바람직하지 않은 핸들링 특성을 나타냄을 발견하였다. 혼합물 mL당 0.035 g 초과의 셀룰로즈 농도에서, 젤라틴성 응집을 선택적으로 제거함으로써(예를 들면, 시이빙(sieving)에 의해) 크산탄화에 적합한 머서라이즈된 펄프를 생산할 수 있지만, 이는 셀룰로즈의 전환 효율에 부정적으로 영향을 미칠것이므로, 매우 바람직하지 않다. 추가의 접근법은 젤라틴성 응집을 선택적으로 균질화하는 것이지만, 이는 비효율적인 접근법이며 상업적인 공정으로 용이하게 이전될 수 없다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.034 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.03 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.025 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.020 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.019 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.018 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.017 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.016 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.015 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.014 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.013 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.012 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.011 g 미만의 셀룰로즈이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.034 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.030 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.025 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.020 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.019 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.018 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.017 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.016 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.015 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.014 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.013 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.012 g 미만의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.011 g 미만의 셀룰로즈이다.
본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 mL당 약 0.010 g 미만의 셀룰로즈이다.
상기 나타낸 바와 같이, mL당 약 0.035 g의 셀룰로즈를 초과하는 농도에서, 본 발명자는 머서라이징 혼합물의 물리적 특성이 겔 또는 습윤 고체의 특성을 나타내며, 유의적으로 셀룰로즈 펄프로부터 비스코스 도프의 생산시 필수적인 단계인, 펄프의 효과적인 머서화를 유의적으로 억제함을 발견하였다.
그러나, 매우 유리하게도, 본 발명자는 이것이 mL당 약 0.010 g의 셀룰로즈의 농도에서의 경우가 아님을 확인하였다. 펄프 mL당 약 0.010 g 초과의 셀룰로즈, 그러나 펄프 mL당 약 0.035 g 미만의 셀룰로즈 농도에서 실행가능한 펄프를 생산할 수 있지만, 이는 예컨대, 스크리닝에 의해, 또는 표적화되거나 국재화된 균질화에 의해, 겔의 응집을 제거하는 것이 필수적일 것이다. 상업적인 맥락에서 표적화되거나 국재화된 균질화는 실질적이지 않은 경향이 있다. 겔 응집물의 제거는 공급원의 펄프로의 전환 효율로부터 떨어질 것이다. 펄프 mL당 약 0.035 g의 과량의 셀룰로즈의 농도에서, 본 발명자는 상업적으로 실행가능한 방법을 사용하여 비스코스 도프를 생산할 목적으로 실행가능한 셀룰로즈 도프를 생산하는 것이 실제적으로 불가능함을 발견하였다.
본 발명의 하나의 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 0.001 g 이상의 셀룰로즈이다. 이와 같이 보다 낮은 농도는 상술한 바람직하지 않은 물질적 특성에 영향을 미치지 않지만, 낮은 농도는 보다 많은 용적의 액체를 핸들링하는 단계를 포함하므로, 일반적으로 바람직하지 않다. 본 발명자는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도가 펄프 mL당 0.001 g 미만의 셀룰로즈인 것이 상업적으로 실행가능하지 않다고 고려하고 있다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 약 0.002 g 이상의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 약 0.003 g 이상의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 약 0.004 g 이상의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 약 0.005 g 이상의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 약 0.006 g 이상의 셀룰로즈이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 약 0.002 g 이상의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 약 0.003 g 이상의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 약 0.004 g 이상의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 약 0.005 g 이상의 셀룰로즈이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도는 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨의 혼합물 mL당 약 0.006 g 이상의 셀룰로즈이다.
셀룰로즈 펄프의 머서라이징 기술은 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 문헌: Wilkes AG. The Viscose Process. In: Woodings C, editor, "Regenerated Cellulose Fibres", 1st ed. Cambridge (UK), Woodhead Publishing Limited, 2001, p. 37-61을 참고하며, 이의 내용은 참고로 포함된다.
본 발명의 하나의 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시키는 단계는 보다 구체적으로 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴으로써 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도가 약 80 내지 약 500 g L-1가 되도록 함을 포함한다. 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 약 90 내지 약 300 g L-1이다. 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 약 100 내지 약 200 g L-1이다. 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 약 100 내지 약 250 g L-1이다, 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 약 100 내지 약 200 g L-1이다. 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 약 170 내지 약 190 g L-1이다. 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 약 180 g L-1이다.
본 발명의 하나의 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시키는 단계는 보다 구체적으로 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴으로써 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도가 80 내지 300 g L-1이 되도록 함을 포함한다. 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 90 내지 300 g L-1이다, 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 100 내지 200 g L-1이다. 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 100 내지 250 g L-1이다. 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 100 내지 200 g L-1이다. 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 170 내지 190 g L-1이다. 본 발명의 보다 구체적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물 중의 수산화나트륨 대 수산화나트륨 용액의 농도는 180 g L-1이다.
본 발명의 바람직한 형태는 수산화나트륨의 보다 농축된 용액을 활용하여 보다 큰 용적의 용액의 핸들링과 관련된 오버헤드(overhead)를 감소시키고 프레싱 요구(pressing demand)를 감소시킨다. 그러나, 직업 보건 및 안전성 고려사항은 상부 농도 한계를 부여할 수 있다.
본 발명의 대안적인 형태는 덜 농축된 수산화나트륨 용액에 대한 제2 노출을 포함하는, "이중-스티핑(double-steeping)"으로 공지된 기술을 사용할 수 있다. 제1 노출 후, 상기 나타낸 농도에서, 혼합물은 제2 노출 이전에 단지 약하게 가압되며, 이후 통상의 프레싱(pressing) 및 쉬레딩(shredding)이 일어난다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시키는 단계는 보다 구체적으로 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 약 30 내지 약 70℃의 온도에서 노출시킴을 포함한다. 여전히 바람직하게는, 온도는 40 내지 60℃이다. 여전히 바람직하게는, 온도는 약 45 내지 약 55℃이다. 본 발명의 구체적인 형태에서, 온도는 약 50℃이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시키는 단계는 보다 구체적으로 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 30 내지 70℃의 농도에서 노출시킴을 포함한다. 여전히 바람직하게는, 온도는 40 내지 60℃이다. 여전히 바람직하게는, 온도는 45 내지 55℃이다. 본 발명의 구체적인 형태에서, 온도는 50℃이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시키는 단계는 보다 구체적으로 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 100℃ 이하의 온도에 노출시킴을 포함한다. 본 발명자는 이러한 과도한 온도에서, 고체를 생성하는 경향이 있음을 발견하였으며, 이는 비스코스 도프의 생산시 매우 불리하다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴에 의한 머서라이징 단계는 적어도 60분의 기간이 걸린다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴에 의한 머서라이징 단계는 적어도 90분의 기간이 걸린다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴에 의한 머서라이징 단계는 적어도 120분의 기간이 걸린다.
본 발명자는 이러한 공정을 위해 상업적으로 실제적인 상한은 24시간인 것으로 고려하고 있다. 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴에 의한 머서라이징 단계는 적어도 24시간 미만의 기간이 걸린다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴에 의한 머서라이징 단계는 적어도 18시간 미만의 기간이 걸린다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴에 의한 머서라이징 단계는 적어도 15시간 미만의 기간이 걸린다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴에 의한 머서라이징 단계는 적어도 12시간 미만의 기간이 걸린다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴에 의한 머서라이징 단계는 적어도 9시간 미만의 기간이 걸린다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴에 의한 머서라이징 단계는 적어도 6시간 미만의 기간이 걸린다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프를 수산화나트륨 용액에 노출시킴에 의한 머서라이징 단계는 적어도 3시간 미만의 기간이 걸린다.
미생물 셀룰로즈로부터 비스코스 도프를 생산하기 위한 방법
본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프는 비스코스 레이온 섬유의 생산에 적합한 비스코스 도프의 생산에 적합하다.
본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프는 셀룰로즈 시이팅에 적합한 비스코스 도프의 생산에 적합하다.
본 발명의 하나의 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 머서라이징 단계 후, 본 발명의 방법은:
수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물을 가압시켜 수산화나트륨 용액의 일부를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물을 가압시켜 수산화나트륨 용액의 일부를 제거하는 단계는 보다 구체적으로:
수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물을 적어도 3의 압력 인자(press factor)까지 가압시켜 수산화나트륨 용액의 일부를 제거함을 포함한다.
압력 인자는 가압 단계 후 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 및 수산화나트륨 함량의 척도이다. 압력 인자는 가압 후 케이크(cake)의 중량을 원래의 무수 셀룰로즈의 중량으로 나누어서 계산한다.
압력 인자가 적어도 3인 경우, 본 발명의 바람직한 형태에서, 압력 인자는 3 내지 약 6이다. 여전히 바람직하게는, 압력 인자는 3 내지 약 4.5이다. 여전히 바람직하게는, 압력 인자는 3 내지 약 4이다.
압력 인자가 적어도 3인 경우, 바람직하게는 압력 인자는 3 내지 6이다. 여전히 바람직하게는, 압력 인자는 3 내지 4.5이다. 여전히 바람직하게는, 압력 인자는 3 내지 4이다.
목재 펄프로부터 얻어진 셀룰로즈로부터의 비스코스 도프의 생산과 관련하여, 본 발명의 방법의 압력 인자보다 현저하게 더 낮은 압력 인자는 비스코스 레이온 섬유의 생산에 적절한 비스코스 도프의 생산시 매우 바람직하다. 본 발명자는 본 발명의 방법의 맥락에서 생산된 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프가 목재-펄프 유래된 셀룰로즈로부터 허용가능한 비스코스 도프의 생성에 필수적인 것으로 이해된 압력 인자를 제공하기에 필수적인 정도로 실질적으로 가압될 수 없음을 발견하였다.
본 발명의 하나의 형태에서, 수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물을 가압하여 수산화나트륨 용액의 일부를 제거하는 단계 후, 수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물은 10 내지 21 wt/wt%의 수산화나트륨을 포함한다. 바람직하게는, 수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물은 11 내지 20 wt/wt%의 수산화나트륨을 포함한다. 바람직하게는, 수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물은 12 내지 19 wt/wt%의 수산화나트륨을 포함한다. 바람직하게는, 수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물은 13 내지 18 wt/wt%의 수산화나트륨을 포함한다. 바람직하게는, 수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물은 14 내지 17 wt/wt%의 수산화나트륨을 포함한다. 바람직하게는, 수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물은 15 내지 16 wt/wt%의 수산화나트륨을 포함한다. 바람직하게는, 수산화나트륨과 미생물 셀룰로즈 펄프의 혼합물은 15.5 wt/wt%의 수산화나트륨을 포함한다.
놀랍게도, 본 발명자는 허용가능한 비스코스 도프가 미생물 셀룰로즈로부터 생산될 수 있고, 여기서 압력 인자는 목재 펄프-유래된 셀룰로즈에 대해 요구되는 것보다 현저하게 더 높다는 것을 발견하였다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프의 머서라이징 단계 후, 상기 방법은:
머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계를 포함한다.
여전히 바람직하게는, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계는 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물을 가압시켜 수산화나트륨 용액의 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 여전히 바람직하게는, 미생물 셀룰로즈 펄프는 10 내지 21 wt/wt%의 수산화나트륨 농도를 갖는다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계는:
머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리함으로써 이황화탄소의 농도가 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하기 위한 미생물 셀룰로즈의 무수 중량의 20 내지 50%(w/w)가 되도록 한다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 이황화탄소의 농도는 25 내지 45%(w/w); 여전히 바람직하게는 30 내지 40%(w/w)이다. 본 발명의 구체적인 형태에서, 이황화탄소의 농도는 36%이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계는:
머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산함을 포함한다.
본 발명은 본 발명의 방법에 의해 생산된 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 포함한다.
여전히 바람직하게는 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계는 약 5 내지 약 50℃의 온도; 여전히 바람직하게는 약 5 내지 약 40℃의 온도; 여전히 바람직하게는 약 10 내지 약 40℃의 온도에서 일어난다. 여전히 바람직하게는 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계는 약 25 내지 약 35℃의 온도에서 일어난다. 여전히 바람직하게는 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계는 5 내지 50℃의 온도; 여전히 바람직하게는 5 내지 40℃의 온도; 여전히 바람직하게는 10 내지 40℃의 온도에서 일어난다.
머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계는 약 5 내지 약 50℃의 온도에서 일어나며, 본 발명의 바람직한 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계는 90분 미만의 기간 동안 일어난다.
여전히 바람직하게는, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계는 30 내지 90분의 기간 동안 일어난다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 방법은 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계 이전에, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계를 포함하며, 이러한 방법은:
머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 0 내지 10 시간의 기간이 걸린다. 여전히 바람직하게는, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 1 내지 5 시간의 기간이 걸린다. 본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 약 60 내지 약 400분의 기간이 걸린다. 본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 120 내지 300분의 기간이 걸린다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 150 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다. 본 발명의 하나의 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 160 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다. 본 발명의 하나의 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 170 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다. 본 발명의 하나의 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 180 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다. 본 발명의 하나의 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 190 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다. 본 발명의 하나의 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 200 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다. 본 발명의 하나의 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 210 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다. 본 발명의 하나의 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 220 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다. 본 발명의 하나의 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 230 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다. 본 발명의 하나의 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 240 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다. 본 발명의 하나의 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 에이징하는 단계는 표적 도프 점도가 적어도 250 ml/g에 도달하기에 충분한 기간 동안 수행한다.
본 발명자는 비스코스 도프를 생산할 목적으로 크산토겐 산화(xanthation)가 본 발명자가 발견한 것보다 훨씬 더 많은 에이징 회수를 나타내기 전에 머서라이즈된 셀룰로즈 펄프에 대해 적절한 에이징 시간을 나타내기 위한 허용된 모델이 본 발명의 미생물 셀룰로즈-유래된 머서라이즈된 셀룰로즈 펄프에 대해 적절함을 발견하였다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 머서라이즈된 미생물 셀룰로즈 펄프를 이황화탄소로 처리하여 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 생산하는 단계 후, 이러한 방법은:
미생물 셀룰로즈 크산테이트를 용해하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 용해하여 비스코스 도프를 생산하는 방법은:
미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시켜 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 수산화나트륨의 수용액 중의 수산화나트륨의 농도는 1 내지 7%이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 수산화나트륨의 수용액 중의 수산화나트륨의 농도는 3 내지 6%이다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 수산화나트륨의 수용액 중의 수산화나트륨의 농도는 4 내지 6%이다. 바람직하게는 수산화나트륨의 수용액 중의 수산화나트륨의 농도는 약 5%이다. 바람직하게는 수산화나트륨의 수용액 중의 수산화나트륨의 농도는 5%이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시켜 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 단계는 강하된 온도에서 일어난다.
바람직하게는 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시켜 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 단계는 약 0 내지 약 20℃의 온도에서 일어난다. 바람직하게는 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시켜 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 단계는 약 5 내지 약 10℃의 온도에서 일어난다. 본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시켜 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 단계는 약 7℃에서 일어난다.
바람직하게는 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시켜 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 단계는 0 내지 15℃의 온도에서 일어난다. 바람직하게는 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시켜 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 단계는 5 내지 10℃의 온도에서 일어난다. 본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시켜 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 단계는 7℃의 온도에서 일어난다.
본 발명의 대안적인 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계의 온도의 초기 온도는 제어된다. 바람직하게는, 용액의 온도는 단계 전체에서 주위 온도로 이동하도록 한다. 바람직하게는 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시켜 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 단계는 0 내지 30℃의 초기 온도에서 일어난다. 본 발명자는 본 발명의 미생물 셀룰로즈 크산테이트가 목재로부터 유래된 셀룰로즈-펄프로부터 생산된 셀룰로즈 크산테이트보다 현저히 더 느리게 용해됨을 발견하였다. 예를 들면, 비교가능한 조건 하에서, 목재로부터 유래된 셀룰로즈-펄프로부터 생산된 셀룰로즈 크산테이트는 본 발명의 미생물 셀룰로즈 크산테이트에 대해 관찰된 시간의 대략 1/2 내에서 용해되는 것으로 예측될 수 있다.
당해 분야의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 목재로부터 유래된 셀룰로즈-펄프로부터 생산된 셀룰로즈 크산테이트를 용해하는 경우, 수산화나트륨의 수용액과 대략 2 내지 3시간 접촉후 용해되지 않는 임의의 입자는 용해되지 않는 경향이 있다. 본 발명자는 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 목재로부터 유래된 셀룰로즈-펄프로부터 생산된 크산테이트를 용해하는데 전형적으로 사용된 것보다 더 긴 기간 동안 접촉시키는 단계를 수행함으로써 입자의 용해 정도가 더 큼을 발견하였다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 3시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 4시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 5시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 6시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 7시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 8시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 9시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 10시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 11시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 12시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 13시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 14시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 15시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 16시간 초과의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 17시간 초과의 기간 동안 일어난다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 약 3.5 시간 내지 약 18 시간의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 약 4 시간 내지 약 15 시간의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 약 5 시간 내지 약 10 시간의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 약 6 시간 내지 약 8 시간의 기간 동안 일어난다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 약 3.5 시간 내지 약 18 시간의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 약 4 시간 내지 약 15 시간의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 약 5 시간 내지 약 10 시간의 기간 동안 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계는 약 6 시간 내지 약 8 시간의 기간 동안 일어난다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계 동안에 교반이 용액에 제공된다. 바람직하게는, 용액은 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계 동안 교반된다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시켜 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 단계 후에, 방법은:
미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 숙성(ripening)시키는 단계를 포함한다.
당해 분야의 기술자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 재-크산토겐산염화의 정도 및 크산토겐산염화의 균등성(비스코스 숙성)은 전형적으로 염 특징 시험(salt figure test)(이는 염화나트륨을 사용한다) 및 호텐로쓰 시험(Hottenroth test)(이는 염화암모늄을 사용한다)의 방식에 의해 비스코스로부터 크산테이트를 침전시키는데 필요한 염 용액의 농도를 측정함으로써, 측정되며, 상기 시험의 세부사항은 Sengupta AK Rayon Fibres, in Gupta VB, Kothari VK editor, Manufactured Fibre Technology, 2nd Ed., Springer Science and Business Media; 2012, p580-513에 제공되어 있으며, 이의 내용은 참고로 포함된다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 숙성시키는 단계는 주위 온도에서 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 숙성시키는 단계는 약 5 내지 약 50℃의 온도; 여전히 바람직하게는 약 5 내지 약 40℃; 여전히 바람직하게는 약 10 내지 약 40℃의 온도에서 일어난다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 숙성시키는 단계는 주위 온도에서 일어난다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 숙성시키는 단계는 5 내지 50℃의 온도; 여전히 바람직하게는 5 내지 40℃; 여전히 바람직하게는 10 내지 40℃의 온도에서 일어난다.
본 발명의 하나의 형태에서, 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 숙성시키는 단계의 적어도 일부 동안에 교반이 용액에 대해 제공된다. 바람직하게는, 용액은 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프의 숙성 단계의 적어도 일부 동안에 교반된다. 교반이 정지되면 도프의 일부 침전(settling)이 필요할 수 있음을 발명자들은 이해하고 있다.
본 발명의 특정 형태에서, 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 생산하는 방법은 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프를 여과하는 단계를 포함한다.
미생물 셀룰로즈 펄프를 생산하기 위한 방법
위에서 나타낸 바와 같이, 미생물 셀룰로즈 펄프는:
미생물 셀룰로즈를 비스코스 도프의 생산을 위해 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 일정 용적의 물에 노출시키는 단계를 포함하는 방법으로 생산되며, 여기서 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.040 g 미만의 셀룰로즈이다.
위에서 나타낸 바와 같이, 본 발명자는 펄프 mL당 0.040 g의 셀룰로즈를 초과하는 농도에서, 미생물 셀룰로즈가 핸들링에 바람직하지 않은 물리적 특성을 나타내며, 가장 중요하게는 상업적으로 실질적인 방법을 사용하여 셀룰로즈 펄프의 적절한 머서화를 방지함을 발견하였다. 특히, 셀룰로즈의 응집은 비스코스 도프의 생산에 필요한 머서화에 필수적인 수산화나트륨 용액에 대한 셀룰로즈의 적절한 노출을 방지한다.
본 발명자는 mL당 0.040 g 과량의 셀룰로즈의 농도를 지닌 펄프가 상업적인 기술을 사용하여 부적절한 머서화로 수정될 수 없음을 발견하였다.
본 발명의 하나의 형태에서, 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.001 g 초과의 셀룰로즈이다. 이와 같은 보다 낮은 농도는 상술한 바람직하지 않은 물리적 특성을 끌어들이지 않지만, 낮은 농도는 보다 큰 용적의 액체를 핸들링하는 것을 포함하므로, 일반적으로 바람직하지 않다. 본 발명자는 펄프 mL당 0.001 g 미만의 셀룰로즈인 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도가 상업적으로 실질적이지 않은 경향이 있다고 고려하고 있다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈를 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 일정한 용적의 물(a volume of water)에 노출시키는 단계는 주위 온도에서 일어난다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈를 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 일정한 용적의 물에 노출시켜 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 단계는 약 5 내지 약 50℃의 온도; 여전히 바람직하게는 약 5 내지 약 40℃의 온도; 여전히 바람직하게는 약 10 내지 약 40℃의 온도에서 일어난다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈를 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 일정한 용적의 물에 노출시키는 단계는 5 내지 50℃의 온도; 여전히 바람직하게는 5 내지 40℃의 온도; 여전히 바람직하게는 10 내지 40℃의 온도에서 일어난다.
통상의 셀룰로즈 공급원, 예를 들어, 목재 펄프 및 무명 린터는 헤미셀룰로즈 및 리그닌을 함유하며, 이는 크래프트 공정(Kraft process)에 의해서와 같이 제거되어야 한다. 본 발명자는 미생물 셀룰로즈가 이러한 오염물질을 필수적으로 함유하지 않아서 크래프트-유사 공정을 불필요하게 함을 발견하였다.
본 발명의 하나의 형태에서, 미생물 셀룰로즈를 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 일정한 용적의 물에 노출시키는 단계 전에, 본 발명의 미생물 셀룰로즈 펄프를 생산하는 방법은:
미생물 셀룰로즈를 세정제로 세척하는 단계를 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 세정제는 세제, 예를 들면, 알킬벤젠 설포네이트 세제, 4급 암모늄 세제, 폴리옥시에틸렌 세제, 또는 글리코시드 세제일 수 있다.
본 발명의 구현예에서, 세정제는 표백제, 예를 들면, 염소, 오존, 차아염소산나트륨 또는 과산화수소일 수 있다.
본 발명의 구현예에서, 세정제는 가성제(caustic agent), 예를 들면, 나트륨, 칼륨 또는 칼륨 수산화물 또는 산화물일 수 있다.
본 발명의 구현예에서, 세정제는 음이온성 계면활성제일 수 있다. 바람직하게는, 음이온성 계면활성제는 황산 염; 알코올 설페이트; 지방 알코올 설페이트; 지방 알코올 에테르 설페이트; 알킬벤젠 설포네이트, 인산 에스테르; 카복실산 염 및 이의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 본 발명의 형태에서, 세정제는 Texapon®(BASF SE)이다.
본 발명의 구현예에서, 세정제는 비-이온성 계면활성제일 수 있다. 바람직하게는, 비-이온성 계면활성제는 에톡실레이트; 지방 알코올 에톡실레이트; 알킬페놀 에톡실레이트; 지방산 에톡실레이트; 특수 에톡실화된 지방 에스테르 및 오일; 에톡실화된 아민 및/또는 지방산 아미드; 말단 차단된 에톡실레이트; 폴리하이드록시 화합물의 지방산 에스테르; 글리세롤의 지방산 에스테르; 소르비톨의 지방산 에스테르; 슈크로즈의 지방산 에스테르; 알킬 폴리글루코시드; 아민 옥사이드; 설폭사이드; 및 포스핀 옥사이드를 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 비-이온성 계면활성제는 소르비톨의 지방산 에스테르, 예를 들면, 폴리소르베이트 80(Tween 80®, Sigma-Aldrich, Inc)이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 세정제는 0.1% 내지 4%의 비-이온성 표면활성제를 포함하는 수용액이다. 보다 바람직하게는, 세정제는 0.5% 내지 2%의 비-이온성 계면활성제를 포함하는 수용액이다. 보다 바람직하게는, 세정제는 약 1%의 비-이온성 계면활성제를 포함하는 수용액이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 세정제는 0.1% 내지 4%의 소르비톨의 지방산 에스테르를 포함하는 수용액이다. 보다 바람직하게는, 세정제는 0.5% 내지 2%의 소르비톨의 지방산 에스테르를 포함하는 수용액이다. 보다 바람직하게는, 세정제는 약 1%의 소르비톨의 지방산 에스테르를 포함하는 수용액이다.
본 발명은 하나의 세정제 단독, 또는 2개 이상의 세정제 조합의 용도를 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 세정제는 가성제와 비-이온성 계면활성제의 조합을 포함한다. 보다 바람직하게는, 가성제는 수산화나트륨이고 비-이온성 계면활성제는 소르비톨의 지방산 에스테르이다. 보다 바람직하게는, 소르비톨의 지방산 에스테르는 폴리소르베이트 80이다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 세정제는 0.5% 내지 3%의 수산화나트륨 및 0.1% 내지 4%의 비-이온성 계면활성제를 포함한다. 보다 바람직하게는, 세정제는 1% 내지 2%의 수산화나트륨 및 0.5% 내지 2%의 비-이온성 계면활성제를 포함한다. 보다 바람직하게는, 세정제는 약 1.5%의 수산화나트륨 및 약 1%의 비-이온성 계면활성제를 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 세정제는 0.5% 내지 3%의 수산화나트륨 및 0.1% 내지 4%의 폴리소르베이트 80을 포함한다. 보다 바람직하게는, 세정제는 1% 내지 2%의 수산화나트륨 및 0.5% 내지 2%의 폴리소르베이트 80을 포함한다. 보다 바람직하게는, 세정제는 약 1.5%의 수산화나트륨 및 약 1%의 폴리소르베이트 80을 포함한다.
당해 분야의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 미생물 셀룰로즈는 광범위한 공급원으로부터 유래될 수 있으며, 광범위한 무기 또는 유기 화합물(잔류 세균 세포 부스러기, 지질/지방, 단백질, 탄수화물, 아세트산, 및 잔류 배양 배지)에 의해 오염될 수 있으며, 이는 비스코스 도프의 생산을 방해할 수 있다. 미생물 셀룰로즈가 이렇게 오염되면, 세제 세척이 유리하다. 그러나, 미생물 셀룰로즈는 오염물이 없는 방식으로 생산될 수 있으며, 이 경우 세정제는 불필요하다. 이는 본 발명의 유리한 구현예를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 방법이 미생물 셀룰로즈를 세제로 세척하는 단계를 포함하는 경우, 미생물 셀룰로즈를 세제로 세척한 후, 이러한 방법은 바람직하게는:
미생물 셀룰로즈를 물로 세척하는 단계를 포함한다.
미생물 셀룰로즈를 물로 세척하는 단계는 세정제를 제거하기 위해 의도된다. 세정제가 사용되지 않는 경우, 본 발명의 유리한 형태는 미생물 셀룰로즈를 물로 세척하는 단계를 포함하지 않는다. 미생물 셀룰로즈를 물로 세척하는 단계는 수회 수행될 수 있다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈를 물로 세척하는 단계는 2회 수행될 수 있다.
본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈를 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 일정한 용적의 물에 노출시키는 단계 전에, 본 발명의 방법은:
미생물 셀룰로즈를 세분하는 단계를 포함한다.
본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈를 세분하는 단계는 미생물 셀룰로즈를 세정제로 세정하는 임의의 단계 전에 일어난다.
본 발명의 매우 바람직한 형태에서, 본 발명의 미생물 셀룰로즈 펄프를 생산하는 방법은:
미생물 셀룰로즈를 비스코스 도프의 생산을 위한 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키기 위한 일정한 용적의 물에 노출시키는 단계(여기서 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.040 g 미만의 셀룰로즈이다); 및
미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화시킴으로써, 펄프의 입자 크기 분포가 1700 μm 미만의 D90을 갖는 단계를 포함한다. 본 발명은 본 발명의 방법을 기술한 본원에 의해 생산된 미생물 셀룰로즈 펄프를 포함한다.
비스코스 도프의 생산을 위한 목재 펄프로부터 셀룰로즈 펄프를 제조하기 위한 통상의 기술은 셀룰로즈 공급원을 특정 시약에 노출시키면서, 셀룰로즈 공급원을 가열하는 단계를 포함한다. 본 발명의 바람직한 형태는 미생물 셀룰로즈를 물에 주위 온도에서 노출시키는 단계를 포함하므로, 이러한 형태는 통상의 접근법보다 현저히 더 적은 에너지를 소비한다.
위에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 방법에서 세제의 사용은 임의적이다. 세제가 사용되지 않는 본 발명의 구현예는 목재 펄프로부터 셀룰로즈 펄프를 제조하는 통상의 기술보다 명백한 환경적 및 투입 비용 장점을 제공한다. 이러한 통상의 기술은 수산화나트륨 및/또는 황화나트륨의 과도한 양을 사용하며, 이들 둘 다는 현저한 환경적 및 비용적 총 비용을 불러일으킨다. 따라서, 본 발명의 이러한 형태는 통상의 기술보다 상당한 장점을 제공한다.
제조 물품을 생산하는 방법
본 발명은 본 발명의 방법에 의해 생산된 비스코스 도프를 포함한다.
본 발명은 비스코스 레이온 섬유 및 비스코스 시이팅을 포함하나, 이에 한정되지 않는, 본 발명의 비스코스 도프를 사용하여 생산된 제조 물품을 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 비스코스 도프는 약 100 000 내지 200 000 gmol-1의 Mw를 갖는다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 비스코스 도프는 약 9 내지 10%(w/w)의 셀룰로즈 함량을 갖는다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 비스코스 도프는 50 내지 80의 필터 막힘 값(filter clogging value)을 갖는다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 비스코스 도프는 5 내지 15의 성숙화 지수(ripening index)를 갖는다. 여전히 바람직하게는 비스코스 도프는 5 내지 13의 성숙화 지수를 갖는다. 여전히 바람직하게는 비스코스 도프는 5 내지 12의 성숙화 지수를 갖는다. 여전히 바람직하게는 비스코스 도프는 5 내지 11의 성숙화 지수를 갖는다. 여전히 바람직하게는 비스코스 도프는 5 내지 10의 성숙화 지수를 갖는다.
필터 막힘 값은 트라이버법(Trieber method)(참고: "Chemical Changes of Cellulose Pulps In the Processing of Viscose to Dope" Strunk P, Lindgren A, Eliasson B, Agnemo R. 2012; 46(9-10): 559-569, 이의 내용은 참고로 포함된다)에 의해 측정되며, 다음 식으로 계산된다:
Figure pct00001
상기 식에서, t1, t2는 각각 여과 시간(분)(20 및 60분에서)이고, M1 및 M2는 각각 0 내지 20분 및 0 내지 60분 동안 여과된 비스코스 도프의 질량(그램)이다.
일단 필터 막힘 값이 계산되면, 이는 이후 점도, Kr에 대해 조절된다:
Figure pct00002
여기서 η은 볼 시간(ball time)(초)이다.
비스코스 레이온 섬유
본 발명의 바람직한 형태에서, 비스코스 도프는 비스코스 레이온 섬유를 생산하는데 적합하다.
비스코스 섬유의 생산 방법은 당해 분야의 기술자에게 공지되어 있다. 예를 들면, Wilkes, Andrew, 2001, "The Viscose Process", “In Regenerated Cellulose Fiber", edited by Calvin Woodings, p37-61, Cambridge: Woodhead Publishing Ltd 를 참고하며, 이의 내용은 참고로 포함된다.
비스코스 도프 속에 일부 입자상 물질이 전형적으로 존재할 것이므로, 비스코스 도프는 전형적으로 방적(spinning) 전에 여과된다. 입자상 물질의 제거는, 몇 분(minute)인지 또는 비유의적인지에 상관없이, 방적 제트(spinning jet) 중의 구멍의 차단을 방지할 것이다. 역사적으로, 직물 필터를 필터 프레스(filter press) 속에서 사용하여, 전형적으로 3단계의 여과로 입자를 제거하였으며, 각각의 단계는 다수의 플레이트 및 프레임 단위로 동시에 이루어진다. 일단 입자에 의해 덮히면, 직물은 수동으로 제거될 수 있으며 재-사용을 위해 세척되거나 버릴 수 있다. 최대의 입자 제거 효율을 달성하기 위하여, 여과의 각각의 단계 사이에 비스코스에 대해 충분한 체류 시간을 확립하는 것이 중요한 것으로 여겨진다. 가장 최신의 비스코스 플랜트는 현재 자동 기계적 필터의 사용을 선호한다. 이는 필수적으로 구멍 크기가 10 내지 30 μm 범위인 소결된 금속 스크린으로 이루어진다. 기계적 필터는 또한 교차-단면에서 소결기 구멍 크기보다 더 작은 입자상 섬유인, 특정 물질이 통과하도록 한다. 추가의 여과는 각각의 방적 라인에서 중앙 필터에 의해, 각각의 방적 라운더 아암(spinning rounder arm)에서 캔들 필터(candle filter)에 의해 및/또는 각각의 제트 조립체 속의 필터 직물에 의해 때때로 방적기에서 수행된다.
필터의 다공성은 방적 시스템에 의존한다. 예를 들면, 비스코스 도프를 80 μm 구멍을 갖는 방적 시스템을 통해 방적시키기 위해, 도프는 방적 전에 ~30 μm를 통해 여과될 것이다. 방적 시스템이 보다 큰 구멍을 갖는 경우 여과는 따라서 보다 다공성일 수 있다. 방적 시스템은 재생될 섬유/생성물의 유형에 의존한다. 스테이플 섬유의 경우, 섬유는 50 내지 80 μm 구멍을 통해 재생된다.
본 발명의 비스코스 도프는 5 μm의 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 주사기 필터(저항 주사기 필터(resist syringe filter))를 통해 여과가능하다. 이러한 주사기 필터는 점성 액체를 위해 제조된다. 이러한 여과 방법이 대표적인 산업 공정(상술한 바와 같은 기계적 또는 직물 여과)과는 상이하지만, 본 발명자는 이것이 비스코스 도프가 5 μm를 통해 여과가능한 경우, 이는 보다 큰 공극 크기를 지닌 필터를 통해 여과될 수 있다고 충분히 추정될 수 있다는 점에서 비스코스 레이온 섬유를 생산할 목적으로 본 발명의 비스코스 도프의 적절한 성능 표시인 것으로 고려하고 있다.
당해 분야의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 여과될 비스코스 도프의 능력은 "여과가능성"으로 기술된다. 전통적인 셀룰로즈 공급원(예를 들면, 목재 펄프 및 무명 린터)로부터 생성된 비스코스 도프가 ~30분 내에 압력(진공 및 가압) 하에 여과될 수 없는 경우, 도프는 일반적으로 여과불가능한 것으로 고려된다. 이는 도프가 실온에서 시간에 따라 보다 덜 유체형으로 되고 보다 더 겔 형으로 되어, 이를 방적에 부적합하도록 하기 때문이다. 본 발명의 비스코스 도프에 대한 관찰은 도프가 실온에서 보다 긴 시간 동안 안정함을 나타낸다.
방적시 지속성을 보증하기 위하여, 비스코스는 제트를 통해 필라멘트 형으로 압출되므로 비스코스를 탈기시켜 달리 작은 버블을 형성시킬 수 있는 임의의 분산된 공기 또는 다른 가스를 제거하여야만 한다. 전통적인 기술은 비스코스를 표면 위로 통과시키는 동안 진공을 적용하여 이의 표면 : 용적 비를 최대화하는 것이다. "콘(cone)", "필름(film)" 및 "탱크(tank)" 탈기기(deaerator)가 존재한다. 일부 물 및 CS2는 탈기 시 비스코스로부터 상실됨에 주목한다.
섬유의 재생 후, 섬유는 황산, 황화아연, 황화수소 및 이황화탄소(및 소량의 황 및 폴리설파이드)로 오염되며, 세척하여야 한다. 일반적으로, 세척은 다중 역류 기계(multistate counter-current machine)를 가짐으로써 달성된다. 예를 들면, 이동 레일(moving rail), 평편 베드(flat bed) 또는 탱크 침지형(tank immersion type). 일반적으로, 세척은 다수 상을 포함한다:
1. 산 물 세척(acid water wash)(또한 더운 물 세척으로 공지됨), 이는 전형적으로 황산 용액 속에서 90℃에서 수행되어 재생을 완료하고 재생 생성물(H2S 및 CS2)를 증발시킨다;
2. 60℃에서 11 내지 12의 pH에서 NaOH/Na2S 또는 NaSHD 속에서 세척시킴으로써 임의의 황 또는 잔류 폴리설파이드를 용해(및 잔류 산을 중화)시키기 위한 탈황화;
3. 물 세척;
4. 과산화수소 또는 오존("전체적으로 염소가 없는 생성물"을 위해) 또는 차아염소산나트륨을 사용한 표백;
5. 잔류 표백제를 제거하기 위한 물 세척;
6. 임의로, 소량의 산을 가하여 섬유 pH를 교정하고 임의의 잔류성 아연을 가용성 형태로 전환시킨다.
거의 모든 상업적 경우에 비스코스 섬유는 건조 및 포장 전에 공정 윤활제로 마무리한다. 윤활제의 선택은 목적-용도 요건에 의존한다. 사용된 일반적인 윤활제는 지방산, 지방산의 염,에톡실화된 지방산 및 에테르이다. 예를 들면, The Glycerine Producers’ Association. Uses Of Glycerine; and Wilkes AG. The Viscose Process. In: Woodings C, editor. Regenerated Cellulose Fibre. 1st ed. Cambridge (UK): Woodhead Publishing Limited; 2001. p. 37-61를 참고하며, 이의 내용은 참고로 포함된다.
일 양태에서, 본 발명은 본 발명의 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프로부터 비스코스 레이온 섬유를 제조하는 방법을 포함한다.
본 발명은 이러한 방법에 의해 생산된 비스코스 레이온 섬유를 포함한다.
비스코스 시이트
본 발명의 바람직한 형태에서, 비스코스 도프는 비스코스 시이트를 생산하는데 적합하다.
비스코스 시이트의 생산 방법은 당해 분야의 기술자에게 공지되어 있다.
비스코스는 이동 롤러의 부드러운 표면 위에서 압력하에 압출되어 균일한 두께로 셀룰로즈의 필름을 재생시키는 응고 욕(황산, 황산아연 및 황산나트륨)으로 이전되며, 이는 이후에, 롤로부터 다른 롤로 일련의 배트(vat)를 통해 연속적인 방식으로 스트리핑(striping)된다. 재생 셀룰로즈 필름은 배트를 통과하여 비스코스 레이온 섬유의 생산과 관련하여 상술한 바와 같이 세척된다.
또한, 세척된 재생 셀룰로즈 필름은 고 순도의 글리세린 용액을 통과한 후 건조된다. "필름" 또는 "렐로판"은 이의 글리세린 중량의 10 내지 25 퍼센트를 보유하며, 이는 마무리된 생성물에 굴곡성 및 내구성을 부여하고 수축을 감소시킨다.
예를 들면, Branderberger JE, Manufacture of Viscose Films, 미국 특허 제1,548,864호. 1925 Aug 11; Hyden W. Manufacture and Properties of Regenerated Cellulose Films. Industrial and Engineering Chemistry. 1925; 21(5): 405-410, 및 Branderberger JE, Apparatus For The Continuous Manufacture Of Cellulose Films. 미국 특허 제991,267호를 참고하며, 이들 각각의 내용은 참고로 포함된다.
일 양태에서, 본 발명은 본 발명의 미생물 셀룰로즈 비스코스 도프로부터 비스코스 시이트를 제조하는 방법을 포함한다.
본 발명은 이러한 방법에 의해 생산된 비스코스 시이트를 포함한다.
미생물 셀룰로즈
본 발명의 방법에서 사용하기 위한 미생물 셀룰로즈는 당해 분야에 공지된 다양한 수단으로 생산할 수 있다. 예를 들면:
Hestrin, S. & Schramm, M. (1954) Synthesis of cellulose by Acetobacter xylinum. 2. Preparation of freeze-dried cells capable of polymerizing glucose to 셀룰로즈. Biochem. J. 58(345-352)
Czaja, W., Krystynowicza, A., Bieleckia, S. & Brown, R. M. Jr. (2006) Microbial cellulose-the natural power to heal wounds. Biomaterials 27 145-151
Czaja, W. K., Young D. J., Kawecki, M. & Brown R. M. Jr. (2007). The future prospects of microbial cellulose in biomedical applications. Biomacromolecules; 8(1):1-12
Mendes, P. N., Rahal, S. C., Marques Pereira-Jr, O. C., Fabris, V. E., Rahal Lenharo, S. L., Ferreira de Lima-Neto, J. & da Cruz Landim-Alvarenga, F. (2009) In vivo and in vitro evaluation of an Acetobacter xylinum synthesized microbial cellulose membrane intended for guided tissue repair. Acta Veterinaria Scandinavica, 51:12
Albert Mihranyan (2011) Cellulose from cladophorales green algae: From environmental problem to high-tech composite materials DOI: 10.1002/app.32959 Journal of Applied Polymer Science Volume 119, Issue 4, pages 2449-2460.
본 발명의 바람직한 형태에서, 미생물 셀룰로즈는 아세토박터(Acetobacter) 속(genus)의 세균에 의해 생산된 미생물 셀룰로즈이다.
아세토박터 속의 세균은 이를 부분적으로 불투명해지도록 하는 충분한 탄산칼슘과 약 7%의 에탄올을 함유하는 배지 상에서 콜로니(colony)를 성장시킴으로써 당해 분야의 기술자에 의해 용이하게 확인될 수 있다. 아세토박터 콜로니가 에탄올로부터 충분한 아세트산을 형성하는 경우, 콜로니 주변의 탄산칼슘이 용해되어 매우 명확하고 선명한 구역을 형성시킨다.
정의
본 명세서 전반에 걸쳐, 내용이 달리 요구하지 않는 한, 용어 "미생물 셀룰로즈"는 세균에 의해 생산된 셀룰로즈를 의미한다.
본 명세서 전반에 걸쳐, 내용이 달리 요구하지 않는 한, 단어 "포함하다(comprise)" 또는 이의 변형(comprises 또는 comprising)"은 기술된 정수 또는 정수의 그룹을 포함하지만 임의의 다른 정수 또는 정수의 그룹의 배제가 아님을 내포하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용된 선택된 용어에 대한 다른 정의는 본 발명의 상세한 설명 내에서 발견될 수 있으며 전체에 적용된다. 달리 정의하지 않는 한, 본원에 사용된 모든 다른 과학적 및 기술적 용어는 본 발명이 속한 당해 분야의 통상의 기술자에게 일반적으로 이해된 바와 동일한 의미를 갖는다. 용어 "활성제"는 하나의 활성제를 의미할 수 있거나, 2개 이상의 활성제를 포함할 수 있다.
본원에 기술된 본 발명은 하나 이상의 값의 범위(예컨대, 크기, 변환 및 자기장 강도 등)를 포함할 수 있다. 값의 범위는 이러한 범위에 대한 경계를 정의하는 이러한 값에 바로 인접한 값과 동일하거나 실질적으로 동일한 값을 정의하는 값 및 이러한 값에 인접한 값을 포함하는, 이러한 범위내 모든 값을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 내용에 인용된 각각의 문서, 참고문헌, 특허원 또는 특허는 참고에 의해 이의 전문이 본원에 명확하게 포함되며, 이는 독자가 이를 본 내용의 일부로서 판독하고 고려하여야 함을 의미한다. 본 내용에 인용된 이러한 문서, 참고문헌, 특허원 또는 특허는 본 내용에서 반복되지 않으며 단지 축약의 이유를 위한 것이다.
본원에서 또는 본원에서 참고문헌으로 포함된 임의의 문서에서 언급된 임의의 생성물에 대한 임의의 제조업자의 지시사항, 설명, 생성물 명세 및 제품 시이트는 본원에 참고로 포함되며, 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.
실험
본 발명의 특정 양태는 이제 일련의 실험에 의해 입증될 것이다. 이러한 실험은 본 발명의 양태를 단지 나타내기 위한 것이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 앞서의 설명의 보편성을 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다.
물질 및 방법
크기 배제 크로마토그래피(SEC) - Mw
SEC는 고체 정지 상 및 액체 이동 상으로 이루어진 액체 크로마토그래피 유형이다. 이는 이들의 크기를 기준으로 하여 이들을 분리함으로써 중합체의 쇄 길이를 측정하기 위한 기술이다.
기기장치는 기기를 통해 용매를 넣는 펌프, 샘플을 도입하는 주입 포트, '정지 상'을 유지하는 컬럼 및 이들이 컬럼을 빠져나감에 따라 구성성분을 검출하는 하나 이상의 검출기로 이루어진다. 그리고, 최근에 결과를 계산하기 위한 계산 및 소프트웨어로 이루어진다.
중합체는 우선 용매 속에 용해된다. 이러한 경우에 셀룰로즈 중합체는 염화리튬/디메틸아세트아미드(LiCl/DMAc) 혼합물 속에 용해된다. 중합체가 용액 속에 용해되는 경우 이들은 '선형' '쇄'로서 존재하는 것과는 대치적으로 자체적으로 감겨져 있다. 따라서, 용액 속에서 중합체는 그 자체로 존재하고, 작은 구체와 유사하게 거동한다. 구체의 크기는 분자량(즉, 거대 중합체, 거대 구체)에 의존한다.
일단 중합체가 용매 속에 용해되면, 용액은 주입되고 컬럼을 통해 유동한다. 컬럼 매트릭스는 '정지 상'으로 이루어지며, 이는 SEC 속에서 중합체 비드(bead)의 다공성 구조이다. 중합체 용액이 아래로 이동하므로 컬럼 분배는 중합체 분자를 세공(pore)의 내부 및 외부로 오도록 작용하는 확산에 의해 반복적으로 발생한다. 작은 중합체는 비드 내에서 많은 세공으로 들어가므로 용출시키는데 장시간이 걸린다. 긴 중합체는 많은 세공으로 들어갈 수 없으므로 컬럼을 통해 신속하게 움직인다. 용출 시간은 검출되어 크로마토그램으로 불리는 그래프로 기록된다. 보다 큰 분자량 따라서 보다 큰 중합체 '코일(coil)'이 먼저 용출된 후, 연속적으로 보다 작은 분자량 중합체(보다 작은 중합체 '코일')이 후에 나타난다.
크로마토그램 상에서 생산된 데이타를 이후에 눈금(이는 공지된 분자량의 일련의 중합체의 용출 거동을 나타낸다)과 비교한 다음, 분자량 분포를 계산한다.
다음의 설명에서, 분자량 분포 분석은 PL-GPC 220 상에서 RI-검출기로, 이동상: 1 mL/min의 유동 속도, 70℃의 온도에서, 하나의 가드 컬럼(guard column)으로서 정렬된, 20 μm 혼합된-A 컬럼(제조원: Polymer Lab) 및 일련의 2개의 30 cm 컬럼을 사용하여 측정하였다.
사용된 방법은 상대적이며 결과는 동일한 방법, 컬럼 유형 및 컬럼의 수를 사용하여 분석된 샘플과 비교할 수 있다. 본 발명의 하나의 형태에서, 상술된 Mw 매개변수는 상술한 방법론을 사용하여 취한 측정으로부터 유도된다. Mw를 계산하는 방법은 "An Introduction to Gel Permeation Chromatography and Size Exclusion Chromatography", Agilent Technologies, 2015, https://www.agilent.com/cs/library/primers/Public/5990-6969EN%20GPC%20SEC%20Chrom%20Guide.pdf, 및 "More S, Barth HG. Size Exclusion Chromatography", 1st ed. Berlin (Ger), Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG., 1999, p234에 기술되어 있으며, 이의 둘 다의 내용은 참고로 포함된다.
입자 크기 측정
입자 크기 분포를 마스터사이저(Mastersizer) 2000(영굴 맬버른 소재) 레이저 회절기를 사용하여 측정하였다. 측정은 분산 유닛 'Hydro 2000SM(A)'를 사용하여 수행하였다. Hydro 2000SM은 연속적으로 가변성의 단일 축 펌프(single shaft pump) 및 교반기를 갖는 습윤 샘플 분산 유닛이다. 각각의 측정시 측정 시스템 내에 둔 샘플 펄프의 양은 옵스큐런스(obscurance)의 값이 10 내지 20%의 범위 이내에 속하도록 하는 양이었다. 펌프 및 교반기의 속도는 현탁액의 최대 균질화를 수득하도록 선택되었다. 1.0 wt/wt% 초과인 펄프의 경우 균질화는 샘플의 진한(thick) 겔 특성으로 인하여 달성될 수 없으므로 측정될 수 없다. 측정된 모든 다른 샘플의 경우 교반기 속도는 2000 r.p.m에서 설정되었다.
측정 시스템의 입자 검출기 상에 등록된 레이저 광의 강도는 미에 이론(Mie Theory) 또는 프라운호퍼 이론(Fraunhofer theory)에 따라 입자 크기 분포로 전환될 수 있다. 이론의 선택은 측정 수행자에 따른다. 표준 ISO 13320은 50 μm 보다 작은 입자의 경우 미에 이론의 적용을 추천하며 보다 큰 입자의 경우 이론 둘 다 유사한 결과를 제공한다. 프라운호퍼 모델은 공지된 크기의 고체, 불투명 디스크가 레이저 빔을 통해 통과되는 경우 생성된 산란 패턴을 예측할 수 있다. 그러나, 샘플 특성으로 인하여 매우 적은 입자가 디스크 형태이고 완전히 불투명한 것으로 여겨지므로 미에 이론을 펄프의 입자 크기를 측정하기 위해 사용하였다. 미에 이론은 모든 조건 하에서 모든 물질의 광 산란 거동을 예측한다. 미에 모델은 광이 구체 입자를 통해 산란되는 방식을 예측하며 광이 통과하거나, 입자에 의해 흡수되는 방식을 고려한다.
따라서, 샘플의 흡수 지수 및 굴절률의 값을 측정하는 것이 필수적이다. 굴절률은 1.33인 것으로 측정되었으며(분산 상이 물이므로, 물과 동일) 흡수는 0.01인 것으로 추정되었다(흡수가 일반적으로 샘플의 색상 강도를 기반으로 하는 것에 주목한다. 관찰된 샘플이 보다 밝고, 보다 투명할 수록, 흡수 값은 더 낮아지는데, 예를 들면, 0.0001이다).
마스터사이저 2000은 샘플을 3회 측정하며 값을 평균으로 보고한다. 샘플 제제와 관련하여, 샘플은 분산 단위의 차단 및 파괴를 방지하기에 충분하도록 희석시켰다. 샘플의 희석은 입자 크기 측정에 영향을 미치지 않음이 주목한다. 샘플의 %vol은 장치의 소프트웨어에 의해 제공된 보고서에서 찾을 수 있다.
기기는 기기(영국, 맬버른 소재)의 제조업자가 제공한 표준을 사용하여 조정하며; 표준은 물 속의 중합체 단구체 분산액이다.
본 발명의 실시예
실시예 1
미생물 셀룰로즈 시이트는 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 셀룰로즈 생산 세균을 성장시킴으로서 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄(Acetobacter xylinum)이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄(A. xylinum)은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올을 포함하나, 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용된 대부분의 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 2%(w/v) 글루코즈, 0.5%(w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5%(w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15%(w/v) 시트르산 일수화물을 함유하며, 최적 온도가 30℃인, 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지된다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크(milk) 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거(harvesting)는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시킴으로써 수분 함량을 5% 미만으로 전달한다. 시이트는 24 mm2 내지 100 mm2 범위의 플레이크(flake)로 기계적으로 파쇄된다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Biozet Attack laundry detergent)(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시킨다. 처리된 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브(sieve)를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시킨다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 탈이온수(667 mL)에 가하고 5분 동안 압출기 날(extractor blade)이 장착된 600 W 뉴트리불렛(Nutribullet)을 사용하여 배합함으로써 균질한 두께의 백색 펄프(7.5 g L-1, 입자 크기: D10 = 25 μm, D50 = 129 μm, D90 = 502 μm, Mw = 1,005,257, PD = 3.8)를 수득하였다. 수산화나트륨 펠렛(180 g, 4.50 mol)을 탈이온수(333 mL)에 가하고 빙수 욕 속에서 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 미생물 셀룰로즈 펄프(667 mL)를 이후 수산화나트륨 용액에 가하고 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 4.8 gL-1)을 실온에서 5분 동안 자기 교반함으로써 격렬하게 교반하여 수득되는 펄프가 균일하게 분산되도록 하였다. 반응 혼합물을 이어서 가열하고 50℃에서 2시간 동안 온화하게 교반한 다음 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기(Buchner funnel)를 통해 여과하여 습윤된 회백색 고체를 수득하였다. 고체를 이후에 왓트만 필터 페이퍼(Whatman filter paper)(1 등급) 사이에 수회 추가의 액체가 나타날 수 없을 때까지 압축시킨 후 고무 격벽 및 탭을 지닌 가스 어댑터(gas adaptor)가 장착된 중량을 측정한(tared) 250 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다. 고체의 순 중량은 20.7g이었다(압력 인자 = 4.1). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고 외부 대기로부터 격벽으로 밀봉하였다. 이후에 이황화탄소(1.80 g, 1.42 mL, 0.0236 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 30 내지 34℃에 있도록 하였다. 60분 후 고체는 담오렌지색 및 점착성으로 되며 여기서 격벽을 제거하고 혼합물을 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 50 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 6시간 후 혼합물은 현탁된 고체가 들어있는 점착성의 덩어리로부터 매우 진한, 선명한 점성 오렌지색 액체로 변화하였다. 이후에, 점성 액체를 주위 온도에서 16시간 동안 서서히 교반하여 비스코스 섬유의 생산에 매우 적합한, 매우 점성인 오렌지색 액체; 비스코스 도프(셀룰로즈 함량 = 10 %vol, 호텐로쓰 지수(Hottenroth index) = 9, 볼 떨어짐(ball fall)10 cm = 192초)를 수득하였다.
실시예 2
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같지만 이에 제한되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용된 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin and Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물에서 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 건조실과 같은 외부 열을 사용함으로써 수분 함량을 5% 미만으로 건조시킨다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 물(0.5 내지 1 L) 속에서 압출기 날이 장착된 600 W 뉴트리불렛을 사용하여 배합함으로써 진한(thick) 백색 펄프를 제공한 다음 이를 덱클(deckle)을 통과시켜 습윤 고체 시이트를 형성시켰다. 이후에 시이트를 동결 건조시켜 무수 백색 시이트를 수득하였다.
동결-건조된 시이트(1.052 g)을 탈이온수(130 mL)에 가하고 1분 동안 압출기 날이 장착된 600 W 누트리불렛을 사용하여 배합함으로써 균질한 진한 백색 펄프(8.1 g L-1, 입자 크기: D10 = 72 μm, D50 = 408 μm, D90 = 1186 μm, Mw = 1005257, PD = 3.8)를 수득하였다. 수산화나트륨 펠렛(36.037 g, 0.901 mol)을 탈이온수(70 mL)에 가하고 빙수욕 속에서 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 미생물 셀룰로즈 진한 백색 펄프(130 mL)를 이러한 수산화나트륨 용액에 가하고 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 5.1 gL-1)을 실온에서 5분 동안 자기 교반함으로써 격렬하게 교반하여 수득되는 펄프가 균일하게 분산되도록 하였다. 반응 혼합물을 이어서 가열하고 50 내지 55℃에서 75분 동안 온화하게 교반한 다음 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 여과하여 습윤된 회백색 고체를 수득하였다.
고체를 이후에 무수 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 수회 추가의 액체가 나타날 수 없을 때까지 압축시킨 후 고무 격벽 및 탭을 지닌 가스 어댑터가 장착된 중량을 측정한 100 mL의 포장된 2구 (환저 플라스크)로 이동시켰다. 고체의 순 중량은 4.83 g이었다(압력 인자 = 4.6). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고 외부 대기로부터 격벽으로 밀봉하였다. 이후에 이황화탄소(0.35 g, 0.28 mL, 4.6 mmol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 30 내지 32℃에 있도록 하였다. 60분 후 고체는 담오렌지색 및 점착성으로 되었으며 여기서 격벽을 제거하고 혼합물을 공기에 5분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 50 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 17시간 후 혼합물은 점착성 덩어리로부터 균질한 진한 점도 점성 액체; 비스코스 도프(셀룰로즈 함량 = 10%wt/vol, 호텐로쓰 지수 = 9, 볼 떨어짐10 cm = 192초)로 변하였다. 비스코스 도프는 5 μm의 PTFE 주사기 필터("레지스트 주사기 필터(Rezist Syringe Filter)")를 통해 여과할 수 있었다. 따라서, 비스코스 도프는 비스코스 레이온 섬유를 방적시키는데 적합한 것으로 예측될 수 있다.
실시예 3
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시킴으로써 5% 미만의 수분 함량을 전달할 수 있다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 물(0.5 내지 1 L) 속에서 압출기 날이 장착된 600 W 뉴트리불렛을 사용하여 배합함으로써 진한 백색 펄프를 제공한 다음 이를 덱클(deckle)을 통과시켜 습윤 고체 시이트를 형성시켰다. 이후에 시이트를 동결 건조시켜 무수 백색 시이트를 수득하였다.
무수 미생물 셀룰로즈 시이트(1.05g)를 탈이온수(130 mL)에 가하고 1분 동안 통상의 배합기를 사용하여 배합함으로써 균질한 진한 백색 펄프(8.1 g L-1, 입자 크기: D10 = 72 μm, D90 = 1186 μm, Mw = 1005257, PD = 3.8)를 수득하였다.
수산화나트륨 펠렛(36.22 g, 0.906 mol)을 탈이온수(70 mL)에 가하고 빙수 욕 속에서 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 미생물 셀룰로즈 진한 백색 펄프(130 mL)를 이후 수산화나트륨 용액에 가하고 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 5.1 g L-1)을 실온에서 5분 동안 자기 교반함으로써 격렬하게 교반하여 수득되는 펄프가 균일하게 분산되도록 하였다. 반응 혼합물을 이어서 가열하고 50 내지 53℃에서 90분 동안 온화하게 교반한 다음 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 여과하여 습윤된 회백색 고체를 수득하고 이를 깔대기 상에 5분 동안 정치시켰다. 고체를 이후에 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 수회 추가의 액체가 나타날 수 없을 때까지 압축시킨 후 고무 격벽 및 탭을 지닌 가스 어댑터가 장착된 중량을 측정한 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다. 고체의 순 중량은 4.80 g이었다(압력 인자 = 4.5). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고 외부 대기로부터 격벽으로 밀봉하였다. 이후에 이황화탄소(0.35 g, 0.28 mL, 4.6 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 30 내지 34℃에 있도록 하였다. 45분 후 고체는 오렌지색 및 점착성이 되었으며 여기서 격벽을 제거하고 혼합물을 공기에 10분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 10 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 1시간 후 혼합물은 점착성 덩어리로부터 일부 큰 겔-유사 입자를 지닌 진한 점성 오렌지색 액체로 변화하였다. 수득되는 혼합물을 10 내지 16℃에서 서서히 교반되도록 함으로써 약간의 용해되지 않고 현탁된 백색 고체가 들어있는 점성의 오렌지색 액체를 수득하였다. 이어서 수득되는 혼합물을 5 μm의 PTFE 주사기 필터(레지스트 주사기 필터")를 통해 여과하여 선명한 점성 오렌지색 액체; 비스코스 도프(셀룰로즈 함량 = 10 %vol)를 수득하였다.
실시예 4
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용된 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물에서 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시키는 것과 같은 외부 열을 사용함으로써 5% 미만의 수분 함량까지 건조시킨다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리한 다음 물(0.5 내지 1 L) 속에서 압출기 날이 장착된 600 W 뉴트리불렛을 사용하여 배합함으로써 진한 백색 펄프를 제공한 다음 이를 덱클(deckle)을 통과시켜 습윤 고체 시이트를 형성시켰다. 이후에 시이트를 1일 동안 동결 건조시켜 무수 백색 시이트를 수득하였다.
동결-건조된 시이트(1.018 g)를 탈이온수(130 mL)에 가하고 1분 동안 압출기 날이 장착된 600 W 누트리불렛을 사용하여 배합하여 균질한 진한 백색 펄프(7.8 g L-1, 입자 크기: D10 = 72 μm, D50 = 408 μm, D90 = 1186 μm, Mw = 1005257, PD = 3.8)를 수득하였다.
수산화나트륨 펠렛(36.189 g, 0.905 mol)을 탈이온수(70 mL)에 가하고 빙수 속에서 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 이후에 미생물 셀룰로즈 진한 백색 펄프(130 mL)를 이러한 수산화나트륨 용액에 가한 다음 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 4.9 g L-1)을 50 내지 55℃에서 85분 동안 자기 교반함으로써 교반하였다. 이후에, 반응 혼합물을 부흐너 깔대기(Buchner funnel)를 통해 여과하여 습윤 회백색 고체를 수득하였다. 이후에, 고체를 무수 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 수회 추가의 액체가 나타날 수 없을 때까지 압축시킨 후 고무 격벽 및 탭을 지닌 가스 어댑터가 장착된 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시키고 실온에서 2시간 동안 두었다. 고체의 순수한 중량은 5.4 g이었다(압력 인자 = 5.3). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고 이황화탄소(0.35 g, 0.28 mL, 4.6 mmol)를 반응 플라스크에 격벽을 통해 주사기로 도입시킨 다음 온화하게 진탕시킨 후 32℃에서 수욕 속에 있도록 하였다. 60분 후 고체는 담오렌지색 및 점착성으로 되었으며 여기서 격벽을 제거하고 혼합물을 공기에 5분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 50 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 1시간 후 혼합물은 점착성 덩어리로부터 클럼프(clump)가 거의 없는 균질한 진한 점성 액체로 변화하였다. 용해하는 혼합물을 ~16℃에서 17시간 동안 서서히 교반함으로써 진한 점성 오렌지색 액체인; 비스코스 도프(셀룰로즈 함량 = 10 %vol)를 수득하였다. 비스코스 도프는 5 μm PTFE 주사기 필터("레지스트 주사기 필터")를 통해 여과하였다.
실시예 5
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물에서 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시키는 것과 같은 외부 열을 사용함으로써 5% 미만의 수분 함량까지 건조시킨다.
미생물 셀룰로즈 시이트(1.343 g)를 작은 입자 고체로 무수-배합시킨 다음 18% 수산화나트륨 용액(100 mL)에 가하였다. 반응 혼합물(셀룰로즈 농도 = 13.4 gL-1, 100 mL)를 이후에 가열하고 50℃에서 2.3시간 동안 격렬하게 교반한 다음 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 신속하게 진공 여과함으로써 습윤 회백색의 불투명 고체를 수득하였다. 이후에 고체를 중량을 측정한 100 mL들이 2구 환저 플라스크로 이동시켰다. 고체의 순수한 중량은 1.423 g이었다(압력 인자 = 1.06). 반응 용기를 밀봉한 다음 수욕 속에서 50℃에서 19시간 동안 정치시켰다. 이황화탄소(0.44 g, 0.35 mL, 5.8 mmol)를 이후에 반응 플라스크에 격벽을 통해 주사기로 도입시킨 다음 온화하게 진탕시킨 후 주위 온도에 정치되도록 하였다. 3시간 후 고체는 젤라틴성의 반투명한 담 오렌지색 고체가 되었으며 여기서 격벽이 제거되면 혼합물을 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉시킨 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 13.0 mL)을 오렌지 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 1시간 후 혼합물은 변하지 않고 남았으며 고체 중 어느 것도 용해된 것으로 여겨지지 않았다.
실시예 6
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물에서 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시키는 것과 같은 외부 열을 사용함으로써 5% 미만의 수분 함량까지 건조시킨다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시킨다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 오븐 속에서 105℃에서 건조시켰다. 건조된 고체(1.034 g)을 탈이온수(103.5 mL)에 가하고 5분 동안 압출기 날이 장착된 600 W 누트리불렛을 사용하여 배합함으로써 균질하고 진한 백색 펄프(10 g L-1, Mw = 1005257, PD = 3.8)를 수득하였다. 수산화나트륨 펠렛(36.022 g, 0.901 mol)을 탈이온수(100 mL)에 가하고 빙수욕 속에서 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 미생물 셀룰로즈 진한 백색 펄프(103.5 mL)를 이후 수산화나트륨 용액에 가하고 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 4.9 gL-1)을 실온에서 5분 동안 자기 교반함으로써 격렬하게 교반하여 펄프가 균일하게 분산되도록 한 후 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 신속하게 진공 여과함으로써 습윤 회백색 고체를 수득하였다. 고체를 이후에 무수 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 수회 추가의 액체가 나타날 수 없을 때까지 압축시킨 후 고무 격벽 및 가스 어댑터가 장착된 중량을 측정한 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다(압력 인자 = 4.1). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고 외부 대기로부터 격벽으로 밀봉하였다. 이후에 이황화탄소(0.37 g, 0.29 mL, 4.8 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 32℃에 있도록 하였다. 60분 후 고체는 담 오렌지색 및 약간 점착성으로 되며 여기서 격벽을 제거하고 혼합물을 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 10 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 주위 온도에서 17시간 후 혼합물은 갈색 점성의 선명한 액체인; 비스코스 도프(셀룰로즈 함량 = 10 %vol)이었다.
실시예 7
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물에서 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시키는 것과 같은 외부 열을 사용함으로써 5% 미만의 수분 함량까지 건조시킨다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 오븐 속에서 105℃에서 건조시켰다. 건조된 고체(3.027 g)를 탈이온수(202 mL)에 가하고 3분 동안 압출기 날이 장착된 600 W 누트리불렛을 사용하여 배합함으로써 균질하고 진한 백색 펄프(15 g L-1, Mw = 1005257, PD = 3.8)를 수득하였다.
수산화나트륨 펠렛(36.086 g, 0.902 mol)을 탈이온수(100 mL)에 가하고 빙수욕 속에서 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 미생물 셀룰로즈 습윤 고체(100 mL)를 수산화나트륨 용액에 가하고 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 7.3 g L-1)을 실온에서 5분 동안 자기교반함으로써 격렬히 교반하여 수득되는 펄프가 균일하게 분산되도록 하였다. 이후에 반응 혼합물을 가열하고 50℃에서 2시간 동안 자기 교반한 후 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 신속하게 진공 여과시켜 습윤 회백색 고체를 수득하였다. 이후에, 고체를 무수 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 추가의 습윤이 나타날 수 없을 때까지 수회 압축시킨 후 중량을 측정한 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다 고체의 순 중량은 7.17 g이었다(압력 인자 = 4.7). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고 외부 대기로부터 격벽으로 밀봉하였다. 이후에 이황화탄소(0.56 g, 0.44 mL, 7.3 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 32℃에 있도록 하였다. 60분 후 고체는 담 오렌지색 및 약간 점착성으로 되며 여기서 격벽을 제거하고 혼합물을 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 15 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 주위 온도에서 17시간 후 혼합물은 갈색의 진한 점성 액체(셀룰로즈 함량 = 10 %vol)이었다.
실시예 8
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물에서 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시키는 것과 같은 외부 열을 사용함으로써 5% 미만의 수분 함량까지 건조시킨다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 오븐 속에서 105℃에서 건조시켰다. 건조된 고체(3.027 g)를 탈이온수(202 mL)에 가하고 5분 동안 300 W 브라운 멀티퀵 1 핸드 프로세서(Braun Multiquick 1 Hand Processor)를 사용하여 배합함으로써 균질하고 진한 백색 펄프(15 g L-1, Mw = 1005257, PD = 3.8)를 수득하였다.
수산화나트륨 펠렛(54.06 g, 1.352 mol)을 탈이온수(200 mL)에 가하고 빙수욕 속에서 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 미생물 셀룰로즈 습윤 고체(100 mL)를 이후에 수산화나트륨 용액에 가하고 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 7.6 g L-1)을 실온에서 5분 동안 자기교반함으로써 격렬히 교반하여 수득되는 펄프가 균일하게 분산되도록 하였다. 이후에 반응 혼합물을 가열하고 50℃에서 2시간 동안 자기 교반한 후 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 신속하게 진공 여과시켜 습윤 회백색 고체를 수득하였다. 이후에, 고체를 무수 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 수회 압축시킨 후 중량을 측정한 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다. 고체의 순 중량은 8.327 g이었다(압력 인자 = 5.4). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고 외부 대기로부터 격벽으로 밀봉하였다. 이후에 이황화탄소(0.55 g, 0.43 mL, 7.2 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 32℃에 있도록 하였다. 55분 후 고체는 담오렌지색 및 약간 점착성으로 되었으며 여기서 격벽을 제거하고 혼합물을 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 15 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 7℃에서 교반하면서 가하였다. 주위 온도에서 17시간 후 혼합물은 갈색의 진한 점성의 선명한 액체이었다.
실시예 9
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물에서 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시키는 것과 같은 외부 열을 사용함으로써 5% 미만의 수분 함량까지 건조시킨다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 오븐 속에서 105℃에서 건조시켰다. 건조된 고체(3.02 g)를 탈이온수(100 mL)에 가하고 3분 동안 300 W 브라운 멀티퀵 1 핸드 프로세서를 사용하여 배합함으로써 진한 습윤 고체 덩어리(30 g L-1, Mw = 1005257, PD = 3.8)를 수득하였다.
수산화나트륨 펠렛(17.988 g, 0.450 mol)을 탈이온수(50 mL)에 가하고 빙수욕 속에서 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 이후에, 미생물 셀룰로즈 습윤 고체(51.167 g)를 수산화나트륨 용액에 가하고 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 15 g L-1)을 손으로 약간 격렬하게 교반한 다음 가열하고 50℃에서 103분 동안 자기적으로 교반한 후 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 신속하게 진공 여과시켜 일부 회갈색 고체로 이루어진 습윤 회백색 고체를 수득하였다. 이후에, 고체를 무수 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 2회 압축시킨 후 중량을 측정한 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다. 고체의 순 중량은 7.361 g이었다(압력 인자 = 4.9). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고 외부 대기로부터 격벽으로 밀봉하였다. 이후에 이황화탄소(0.55 g, 0.43 mL, 7.2 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 32℃에 있도록 하였다. 55분 후 고체는 담오렌지색 및 약간 점착성으로 되었으며 여기서 격벽을 제거하고 혼합물을 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 15 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 7℃에서 교반하면서 가하였다. 17시간 후 혼합물은 다량의 용해되지 않은 현탁된 고체를 지닌 진한 점성의 갈색 액체를 형성하였다. 수득되는 혼합물은 비스코스 섬유 및 제조 물품의 효율적인 생산에 적합하지 않는 것으로 나타났다.
실시예 10
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물에서 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시키는 것과 같은 외부 열을 사용함으로써 5% 미만의 수분 함량까지 건조시킨다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시킨다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 오븐 속에서 105℃에서 건조시켰다. 수산화나트륨 펠렛(27.08 g)을 탈이온수(150 mL)에 가하고 375 W 와링 가변 속도 실험 블렌더(Waring Variable Speed Laboratory blender) 속에서 3분 동안 설정된 최대 속도에서 배합하여 2.0%의 반응 혼합물 펄프를 수득하였다. 반응 혼합물을 50℃에서 98분 동안 교반한 후 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 신속하게 진공 여과시켜 담 갈색 습윤 경질 고체를 수득하였다. 이후에, 고체를 무수 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 2회 압축시킨 후 중량을 측정한 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다. 고체의 순 중량은 9.093 g이었다(압력 인자 = 3.02). 반응 용기를 펌프를 통해 배기시키고 외부 대기로부터 격벽으로 밀봉하고 밤새 실온에서 16시간 동안 두었다. 이후에 이황화탄소(1.09 g, 0.83 mL, 0.0143 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 32℃에 있도록 하였다. 60분 후 고체는 담오렌지색이 되며 여기서 격벽이 제거되고 혼합물을 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시킨 후 수산화나트륨 용액(5.0%, 30 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 7℃에서 교반하면서 가하였다. 6시간 후 혼합물은 변하지 않은, 습윤 오렌지색 고체로 남았다. 이후에 혼합물은 실온에서 17시간 동안 교반되도록 한 후 변하지 않고 남았다. 용해는 일어나지 않았다.
실시예 11
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적인 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시키는 것과 같은 외부 열을 사용함으로써 5% 미만의 수분 함량까지 건조시킬 수 있다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 물(0.5 내지 1 L) 속에서 압출기 날이 장착된 600 W 누트리불렛을 사용하여 배합함으로써 진한 백색 펄프를 수득한 다음 이를 1 mm2의 세공 크기 덱클(deckle)을 통과시켜 습윤 고체 시이트를 형성시켰다. 이후에, 시이트를 1일 동안 동결 건조시켜 무수 백색 시이트를 수득하였다.
이후에 시이트를 보다 작은 정사각형(10 mm2, 20 g)으로 절단한 다음 18% 수산화나트륨 용액(800 mL)에 가하고 50℃에서 30분 동안 기계적으로 교반하였다. 이후에, 반응 혼합물을 일정 압력에서 70 kp cm-2에서 압축시켜 2.8의 표적 압축 인자를 수득하였다. 3.45의 압축 인자가 달성될 수 있었다. 수득되는 알칼리 셀룰로즈를 이후에 완화된 파쇄기(tempered shredder)를 사용하여 45분 동안 파쇄시키며 여기서 파쇄기는 13분 전방 및 2분 후방의 3 주기로 작동시켰다. 파쇄된 고체를 공기가 들어있는 유리 병 속에서 단리하고 천공된 파라 필름으로 덮고 50℃에서 30분마다 주기적으로 진탕시켰다. 6시간 후, 에이징된 고체(aged solid)를 밀폐된 반응 용기내로 이전시켰다. 이황화탄소(7.2 g, 5.7 mL. 0.0946 mol)를 이후에 반응 용기에 격벽을 통해 주사기로 진공 하에 도입하였다. 반응 혼합물을 수욕 속에서 32℃에서 회전시켜 반응 혼합물을 진탕시켰다. 반응 용기 속의 진공을 유지시켰다. 150분 후 고체는 오렌지색 고체가 되었다. 10% 수산화나트륨 용액(105 mL)을 오렌지색 고체에 7℃에서 교반하면서 10분 동안 가한 다음 탈이온수(105 mL)를 혼합물에 가하였다. 이후에, 혼합물을 회전을 통해 180분 동안 7℃에서 진탕시켰다. 고체의 대부분이 용해하여 일부 현탁된 백색 미립자 물질로 이루어진 갈색의 점성 액체를 수득하였다. 이후에, 혼합물을 실온에서 16시간 동안 정치시켜 백색 미립자 물질(셀룰로즈 함량 = 9.13%, 250 mL g-1, 용해되지 않은 알칼리 셀룰로즈/크산테이트 = 4.0% , 숙성 지수 = 9)로 이루어진 점성 액체를 수득하였다. 4.0%의 높은 용해되지 않은 알칼리 셀룰로즈/크산테이트 함량으로 인하여, 이러한 액체는 섬유의 생산을 위해 방적될 수 없었다. 이를 100 μm 필터를 통해 여과한 다음 또한 효율적이지 않은 것으로 입증된 30μm 필터를 통해 여과함에 의한 2-단계 여과로 이를 극복하려고 시도함으로써, 1.6 g(섬유 수율 = 8.0%)의 섬유를 수득한 후 방적 장치는 차단되었으므로 비스코스 도프의 광범위한 생산에 부적합한 것으로 여겨졌다. 회수된 이러한 소량의 비스코스 도프는 표준 비스코스 조건을 사용하여 다음의 값을 갖는, 섬유로 방적할 수 있었다: 강도(tenacity) 14.22cN/tex, 신도 15.75% & 역가 2.77dtex.
실시예 12
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물에서 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시키는 것과 같은 외부 열을 사용함으로써 5% 미만의 수분 함량까지 건조시킨다.
미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 처리된 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 오븐 속에서 105℃에서 6시간 동안 건조시켰다. 건조된 고체(3.0 g)을 탈이온수(400 mL)에 가하고 압출기 날이 장착된 600 W 누트리불렛을 사용하여 3분 동안 배합함으로써 진한 백색 펄프(7.5 g L-1, 입자 크기: D10 = 47 μm, D50 = 268 μm, D90 = 943 μm, Mw = 1,005,257, PD = 3.8)를 수득하였다.
수산화나트륨 펠렛(36.1 g, 0.903 mol)을 탈이온수(66 mL)에 가하고 빙수 욕 속에서 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 미생물 셀룰로즈 펄프(133 mL)를 이후 수산화나트륨 용액에 가하고 수득되는 혼합물을 실온에서 5분 동안 격렬하게 교반하여 수득되는 펄프가 균일하게 분산되도록 한다. 반응 혼합물을 이어서 가열하고 50℃에서 2시간 동안 온화하게 교반한 다음 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 여과하여 습윤된 회백색 고체를 수득하였다. 고체를 이후에 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 추가의 액체가 나타날 수 없을 때까지 수회 압축시킨 후 고무 격벽 및 탭을 지닌 가스 어댑터가 장착된 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다. 고체의 순 질량은 3.99 g이었다(압력 인자 = 4.0). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고 외부 대기로부터 격벽으로 밀봉하였다. 이후에 이황화탄소(0.35 g, 0.28 mL, 4.60 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 30 내지 34℃에 있도록 하였다. 60분 후 고체는 담 오렌지색 및 점착성으로 되었으며 여기서 격벽을 제거하고 혼합물을 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 11 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 혼합물을 빙욕(10 내지 19℃) 속에서 교반하였다. 16시간 후 유기 혼합물은 선명한 갈색의 점성 액체; 비스코스 도프(셀룰로즈 함량 = 9.1%wt/vol)로 되었다.
수득되는 비스코스 도프를 루어 록 침(luer lock needle)(0.8 mm 게이지)이 장착된 10 mL들이 주사기 상에 로딩하고 칩을 130 g L-1 황산, 310 g L-1 황산나트륨, 9.5 g L-1 황산아연의 재생 용액 속에 침지시켰다. 비스코스 도프를 주사기를 통해 재생 욕 내로 압출시켜 백색 섬유를 생산하고 이를 재생 욕 속에 수분 동안 정치시킨 다음 물 속에서 완전히 세척한 다음 유리 팬 위에 스트레치된 공기 속에서 건조되도록 하였다.
실시예 13(건조되지 않은 미생물 셀룰로즈 박피로부터 비스코스 도프)
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 박피(pellicle)는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 이후에 미생물 셀룰로즈 박피(109.85 g, 대략 0.84 g의 셀룰로즈)를 ~2분 동안 300 W 브라운 멀티퀵 1 핸드 프로세서(Braun Multiquick 1 Hand Processor)를 사용하여 진하게 배합함으로써 담핑크색 슬러지(대략의 셀룰로즈 농도 = 7.6 g L-1)을 수득하였다.
수산화나트륨 펠렛(36.99 g, 0.925 mol)을 탈이온수(59.05 g)에 가하고 펠렛이 용해될 때까지 교반한다. 이후에 미생물 셀룰로즈 슬러지를 따뜻한 수산화나트륨 용액에 가하고 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 5.0 g L-1)을 50℃에서 120분 동안 교반하였다. 반응 혼합물은 진한 갈색/적색이었으며 이는 이후 부흐너 깔대기를 통해 진공 여과함으로써 습윤 담 핑크색 고체를 수득하였다. 이후에 고체를 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 추가의 액체가 나타날 수 없을 때까지 수회 압축시킨 후 고무 격벽 및 탭을 지닌 가스 어댑터가 장착된 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다. 고체의 순 중량은 3.08 g이었다(압력 인자 = 3.7). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고 외부 대기로부터 격벽으로 밀봉하였다. 이후에 이황화탄소(0.30 g, 0.24 mL, 4.0 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 30 내지 34℃에 있도록 하였다. 60분 후 고체는 흐린한 오렌지색으로 되었으며 여기서 격벽을 제거하고 고체를 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 8.84 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 3시간 후 혼합물은 현탁된 고체를 지닌 점착성 덩어리로부터 매우 점성인 오렌지색 액체; 비스코스 도프(셀룰로즈 함량 = 6.6 wt/wt%)로 변화하였다.
실시예 14
본 실시예는 세제 사용이 선택사항임을 입증한다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용된 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 박피는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 건조실과 같은 외부 열을 사용함으로써 수분 함량을 5% 미만으로 건조시킬 수 있다.
건조된 미생물 셀룰로즈 시이트(5.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 ~30분 동안 비등시킨 다음 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 탈이온수(1.11 L)에 가하고 3분 동안 압출기 날이 장착된 600 W 뉴트리불렛을 사용하여 배합함으로써 균질한 미세 백색 펄프(4.5 g L-1)를 수득하였다. 수산화나트륨 펠렛(54.0 g, 1.35 mol)을 탈이온수(70 mL)에 가하고 냉수 욕 속에서 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 이후에 미생물 셀룰로즈 펄프(230 mL)를 수산화나트륨 용액에 가하고 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 3.3 g L-1)을 50℃에서 110분 동안 온화하게 교반한 다음 더운 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 진공 여과함으로써 습윤된 회백색 고체를 수득하였다. 고체를 이후에 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 추가의 액체가 나타날 수 없을 때까지 수회 압출시킨 후 고무 격벽 및 탭을 지닌 가스 어댑터가 장착된 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다(압력 인자 = 5.6). 반응 용기를 진공 펌프를 통해 배기시키고, 이황화탄소(0.36 g, 0.28 mL, 0.0047 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시켰다. 이후에, 반응 플라스크를 온화하게 진탕시킨 후 수욕 속에 30 내지 34℃에 있도록 하였다. 75분 후 고체는 담오렌지색 및 점착성으로 되었으며 여기서 격벽을 제거하고 고체를 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.0%, 12 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 17시간 후 혼합물은 균질한 오렌지색 점성 액체; 비스코스 도프(셀룰로즈 함량 = 8 %)이었다.
실시예 15
본 실시예는 고체 수산화나트륨을 사용한 머서화를 입증한다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 박피는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 건조실과 같은 외부 열을 사용함으로써 수분 함량을 5% 미만으로 전달시킨다. 시이트를 대략 24 mm2의 플레이크로 기계적으로 정사각형으로 파쇄한다. 미생물 셀룰로즈 플레이크(2.05 g)를 물(400 mL)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃로 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(0.5 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 처리된 플레이크(2.05 g)를 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(400 mL)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리하고 ~50℃에서 1일 동안 오븐 건조되도록 하였다. 무수 플레이크를 탈이온수(198 mL)에 가하고 3분 동안 압출기 날이 장착된 600 W 뉴트리불렛을 사용하여 배합함으로써 균질하고 진한 백색 펄프(10.3 g L-1)를 수득하였다.
이후에, 수산화나트륨 펠렛(43.75 g, 1.094 mol)을 백색 펄프에 가하고 펠렛이 용해될 때까지 교반하였다. 이후에, 수득되는 혼합물(셀룰로즈 농도 = 9.9 gL-1)을 50℃에서 2시간 동안 자기 교반한 후 따뜻한 반응 혼합물을 부흐너 깔대기를 통해 신속하게 진공 여과하여 습윤된 회백색 고체를 수득하였다. 케이크를 이후에 왓트만 필터 페이퍼(1 등급) 사이에 추가의 액체가 나타날 수 없을 때까지 수회 압축시킨 후 고무 격벽 및 탭을 지닌 가스 어댑터가 장착된 100 mL의 2구 환저 플라스크로 이동시켰다(압력 인자 = 3.8). 반응 용기를 수욕 속에서 50℃에서 71분 동안 정치시켰다. 일부 농축물이 형성되었으며 페이퍼 타월로 제거하였다. 이후에, 반응 용기를 실온으로 냉각시킨 후 공기를 진공 펌프를 통해 배기시켰다. 이후에 이황화탄소(0.72 g, 0.57 mL, 9.5 mol)를 격벽을 통해 주사기로 반응 플라스크에 도입시킨 다음 이를 온화하게 진탕시킨 후 수 욕 속에 30 내지 34℃에 있도록 하였다. 51분 후 고체는 담오렌지색 및 점착성 고체로 되었으며 여기서 격벽을 제거하고 혼합물을 공기에 1분 동안 노출시켰다. 플라스크를 격벽으로 재밀봉한 다음 빙욕 속에 5분 동안 침지시켰다. 수산화나트륨 용액(5.01wt/wt%, 21.05 mL)을 오렌지색 고체에 0 내지 5℃에서 교반하면서 가하였다. 16시간 후 혼합물은 점착성 덩어리로부터 비스코스 섬유의 생산에 명확하게 적합한, 점성의 균질한 오렌지색 액체; 비스코스 도프(셀룰로즈 함량 = 9.5 %, 볼 떨어짐20 cm = 59초)를 수득하였다.
실시예 16
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용된 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시킴으로써 5% 미만의 수분 함량을 전달할 수 있다.
무수 미생물 셀룰로즈 시이트(20.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃로 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리한 다음 압출기 날이 장착된 600 W 뉴트리불렛을 사용하여 물(0.5 내지 1 L) 속에서 배합하여 진한 백색 펄프를 수득하였다.
펄프를 수산화나트륨 용액에 가하여 최종 18%의 수산화나트륨 머서화 용액을 제조하고 50℃에서 120분 동안 기계적으로 교반하였다. 이후에, 반응 혼합물을 70 kp cm-2에서 일정 압력에서 압축시켜 표적 압축 인자(target press factor)를 수득하였다. 4.5의 압축 인자가 달성될 수 있었다. 수득되는 알칼리 셀룰로즈를 이후에 공기가 들어있는 유리 병 속에서 단리하고 천공된 파라 필름으로 덮고 50℃에서 235분 동안 진탕시켰다. 250g/ml의 표적화된 고유 점도가 달성된 후, 에이징된 고체를 밀폐된 반응 용기로 이동시켰다. 이황화탄소(최종 투여량 ~48.5%)를 이후에 반응 용기에 격벽을 통해 주사기로 진공 하에 도입하였다. 반응 혼합물은 수욕 속에서 32℃에서 회전시켜 진탕시켰다. 반응 용기 속의 진공을 유지시켰다. 50분 후 고체는 오렌지색 고체가 되었다. 5% 수산화나트륨 용액을 오렌지색 고체에 7℃에서 180분 동안 교반하면서 가하였다. 모든 고체를 용해하여 갈색의 점성 액체를 수득하였다. 이후에, 혼합물을 실온에서 16시간 동안 정치시켜 (셀룰로즈 함량 = 5.8%, 307의 Kr 값, 6s의 볼 떨어짐 및 감마 수 40)로 이루어진 갈색의 점성 액체를 수득하였다. 이러한 비스코스 도프는 표준 비스코스 조건을 사용하여 다음의 값을 갖는, 섬유로 방적할 수 있었다: 강도 16.24cN/tex, 신도 15.47% & 역가 1.49dtex.
실시예 17
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시킴으로써 5% 미만의 수분 함량을 전달할 수 있다.
미생물 셀룰로즈 시이트(20.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃로 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리한 다음 물(0.5 내지 1 L) 속에 압출기 날이 장착된 600 W 누트리불렛을 사용하여 배합하여 진한 백색 펄프를 수득하였다.
펄프를 수산화나트륨 용액에 가하여 최종 18%의 수산화나트륨 머서화 용액을 제조하고 50℃에서 120분 동안 기계적으로 교반하였다. 이후에, 반응 혼합물을 70 kp cm-2에서 일정 압력에서 압축시켜 표적 압력 인자를 수득하였다. 4.5의 압력 인자가 달성될 수 있었다. 수득되는 알칼리 셀룰로즈를 이후에 공기가 들어있는 유리 병 속에서 단리하고 천공된 파라 필름으로 덮고 50℃에서 235분마다 진탕시켰다. 250g/ml의 표적화된 고유 점도가 달성된 후, 에이징된 고체를 밀폐된 반응 용기로 이동시켰다. 이황화탄소(최종 투여량 36%)를 이후에 반응 용기에 격벽을 통해 주사기로 진공 하에 도입하였다. 반응 용기를 수욕 속에서 32℃에서 회전시켜 반응 혼합물을 진탕시켰다. 반응 용기 속의 진공을 유지시켰다. 50분 후 고체는 오렌지색 고체가 되었다. 5% 수산화나트륨 용액을 오렌지색 고체에 7℃에서 180분 동안 교반하면서 가하였다. 모든 고체를 용해하여 갈색의 점성 액체를 수득하였다. 이후에, 혼합물을 실온에서 16시간 동안 정치시켜 (셀룰로즈 함량 = 8.6%, 472의 Kr 값, 29s의 볼 떨어짐 및 감마 수 35)로 이루어진 갈색의 점성 액체를 수득하였다. 이러한 비스코스 도프는 표준 비스코스 조건을 사용하여 다음의 값을 갖는, 섬유로 방적할 수 있었다: 강도 19.00+cN/tex, 신도 14.25% & 역가 2.09dtex.
실시예 18
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다.
당해 실험의 목적을 위해, 샘플을 분할하고 일부 만을 건조시켜 5% 미만의 습윤 함량을 전달하였다.
건조되지 않은 또는 무수 미생물 셀룰로즈 시이트 둘 다의 샘플을 뉴트리불렛(NutriBullet) Rx 푸드 프로세서(food processor)(전단력)를 사용하여 물로 1% 미생물 셀룰로즈 함량의 펄프로 머서화하였다. 시간을 변화시켜 미생물 셀룰로즈 펄프의 균질화 단계가 입자 크기 및 미생물 셀룰로즈의 섬유 덩어리에 대해 갖는 효과를 측정하였다.
각각의 샘플의 입자 크기 분포를 상술한 바와 같이 마스터사이저 2000 레이저 회절계를 사용하여 수행하였다. 결과는 하기 표 1에 나타낸다:
[표 1]
Figure pct00003
예측한 바와 같이, 미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화시키는 단계는 미생물 셀룰로즈 입자의 측정된 입자 크기 분포를 감소시켰다. 균질화 단계가 보다 길게 수행될 수록, 입자 크기 분포가 저 작아진다. 편광 렌즈와 20x 배율을 사용하여, 영상을 각각의 샘플로부터 취하여 배합 시간이 펄프 속의 미생물 셀룰로즈 상에서 갖는 효과를 정성적으로 비교하였다. 30초 배합 시간 펄프는 피브릴화되지 않은 많은 미생물 셀룰로즈 플레이크를 나타내었다. 배합 시간이 60초로 증가되었으므로, 미생물 셀룰로즈 플레이크의 수가 감소되었다. 배합 시간이 90초로 증가된 경우, 심지어 더 적은 미생물 셀룰로즈 플레이크가 남았다. 120초 펄프의 경우, 대부분의 미생물 셀룰로즈 플레이크는 피브릴화된 벽을 가졌음이 관찰되었다. 피브릴화의 정도는 180초 및 300초 펄프에 대해 추가로 증가되었다.
마스터사이저 2000으로부터 제공받은 데이타와 이루어진 관측의 비교는 입자 크기의 감소와 피브릴화 정도 사이에 강력한 상관관계를 나타내었다.
실시예 19
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크릴리늄이다. 호기성 조건 하에서, 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시킴으로써 5% 미만의 수분 함량을 전달할 수 있다.
탈이온수(198 g)를 세척되고 조각내어 건조시킨 미생물 셀룰로즈 플레이크(2.0g)에 가한 다음 압출기 날이 장착된 600 W 누트리불렛 속에서 배합하였다. 별도의 샘플을 10분, 20분 및 30분의 총 배합 시간에서 취하였다. 배합을 ~2 내지 3분마다 정지시켜 배합을 재개하기 전에 배합기가 냉각되도록 하였다.
각각의 샘플의 입자 크기 분포 분석을 상술한 바와 같이 마스터사이저 2000 레이저 회절계를 사용하여 수행하였다. 결과는 하기 표 2에 나타낸다:
[표 2]
Figure pct00004
예측한 바와 같이, 미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화시키는 단계는 미생물 셀룰로즈 입자의 측정된 입자 크기 분포를 감소시켰다. 균질화 단계가 보다 길게 수행될 수록, 입자 크기 분포가 더 작아졌다.
실시예 20
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트는 태양 건조시키거나 실내를 건조시킴으로써 5% 미만의 수분 함량을 전달할 수 있다.
1.0 wt/wt% 미생물 셀룰로즈 펄프의 6개의 샘플을 2 g의 건조된 미생물 셀룰로즈로부터 제조하였다. 각각의 샘플을 상이한 배합 시간으로 균질화 단계에 적용시켰다. 미생물 셀룰로즈 펄프의 입자 크기를 상술한 바와 같이 마스터사이즈 2000 레이저 회절계를 사용하여 측정하였다.
각각의 별도의 펄프를 수산화나트륨 용액에 가하여 최종의 18% 수산화나트륨 머서화 용액을 제조하고 50℃에서 120분 동안 기계적으로 및 자기적으로 교반하였다. 이후에 반응 혼합물을 1등급의 왓트만 필터 페이퍼 사이에 손으로 4회 압축시켰으며, 각각의 시기에 새로운 필터 페이퍼를 사용하여 압축 인자를 수득하였다. 이후에, 수득되는 알칼리 셀룰로즈를 격벽 및 가스 어댑터가 장착된 밀폐된 2구 환저 플라스크 속에서 단리하였다. 이후에 공기를 반응 용기로부터 진공 펌프를 통해 배기시킨 다음 이황화탄소(36%의 셀룰로즈 덩어리)를 격벽을 통해 주사기로 도입하였다. 반응 혼합물을 이후에 약간 진탕시킨 후 반응 용기를 수욕 속에서 32℃에서 정치시켰다. 70 내지 80분 후, 고체는 약간 점착성인 오렌지색 고체가 되었다. 반응 용기의 진공을 해제하고 고체를 정상 공기에 잠시 노출시킨 후 밀봉한 다음 빙욕 속에서 5분 동안 냉각시켰다. 5.0% 수산화나트륨 용액을 오렌지색 고체에 자기 교반하면서 빙욕 속에서 가하였다. 고체를 0 내지 7℃의 온도에서 3시간 동안 유지시킨 빙욕 속에서 밤새 교반하도록 한 후 21℃로 서서히 증가시켰다. ~16 시간 후 고체가 용해되어 점성의 오렌지색 액체(투박하지 않거나 균질하지 않은 오렌지색 혼합물을 제공한 30초 배합된 펄프를 사용하는 경우는 제외)를 수득되었다.
일단 비스코스 도프가 생산되면, 점성 액체의 겔 함량을 측정하였다. 수득된 각각의 비스코스 도프를 D.I 수를 사용하여 (20x)로 희석시킨 다음 ~20분 동안 교반하여 균질한 오렌지색 액체를 수득한 다음 이를 예비-칭량된 20 마이크론 또는 8 마이크론 왓트만 필터 페이퍼가 장착된 부흐너 깔대기를 통해 진공 여과하였다. 이후에, 필터 페이퍼를 오븐 속에서 40℃에서 완전 건조될 때까지 건조시킨 다음 칭량하였다. 여과 전 및 후 및 건조시킨 필터 페이퍼의 질량 차이는 "겔 함량"으로 추정하였다. 이후에, 겔 함량%는 희석된 비스코스 도프의 질량으로 계산하였다. 결과는 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00005
예측한 바와 같이, 미생물 셀룰로즈 펄프의 입자 크기는 압축 인자에서와 같이, 배합 시간이 증가함에 따라 감소하였다. 이는 보다 큰 입자가 수분을 보다 용이하게 유지하며, 압축 인자는 펄프의 배합 시간을 변경시킴에 의해 조절될 수 있음을 시사한다.
결과는 겔 함량이 배합 시간이 길수록 일반적으로 감소함을 나타내었다. 90초 배합 시간이 이상치(outlier)인 것으로 나타난다. 이는 펄프 속의 입자 크기에서의 감소가 펄브가 머서화/크산토겐산염화 공정에 대해 보다 수정가능하도록 할 것임을 시사한다. 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자는 입자 크기의 감소가 조밀한 미생물 셀룰로즈 네트워크를 피브릴화하는데 작용함으로써, NaOH와 보다 큰 접촉을 허용할 것으로 고려한다.
실시예 21
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 출발 물질을 방대한 양의 물로 세척하여 잔류 아세트산을 제거하고 건조시키지 않았다.
일련의 시험을 수행하여 조(raw) 미생물 셀룰로즈 박피의 배합 시간이 수득되는 비스코스 도프의 겔 함량에 대해 갖는 효과를 측정하였다. 각각의 박피의 셀룰로즈 함량은 건조시키고 질량 차이를 기록함으로써 측정하여 반응물 중의 셀룰로즈의 실제 질량을 수득하였다. 미생물 셀룰로즈 박피의 셀룰로즈 함량이 실질적으로 변하였지만, 진한 박피에 대한 평균은 1 내지 2%이었다. 박피를 선택하여 2.0g의 셀룰로즈를 함유하는 1.0 wt/wt% 펄프를 수득하였다. 펄프의 6개의 샘플을 하기 표로 나타낸 바와 같이 상이한 배합 시간에서 제조하였다. 펄프의 입자 크기 분포는 마스터사이저 2000을 사용하여 측정하였다.
각각의 별도의 펄프를 수산화나트륨 용액에 가하여 최종 18%의 수산화나트륨 머서화 용액을 수득하고 50℃에서 120분 동안 기계적으로 및 자기적으로 교반하였다. 이후에, 반응 혼합물을 1 등급의 왓트만 필터 페이퍼 사이에 손으로 4회 압축시켰으며, 각각의 시기에 새로운 필터 페이퍼를 사용하여 압축 인자를 수득하였다. 이후에, 수득되는 알칼리 셀룰로즈를 격벽 및 가스 어댑터가 장착된 밀폐된 2구 환저 플라스크 속에서 단리하였다. 이후에 공기를 반응 용기로부터 진공 펌프를 통해 배기시킨 다음 이황화탄소(셀룰로즈 질량의 36%)를 격벽을 통해 주사기로 도입하였다. 반응 혼합물을 이후에 잠시 진탕시킨 후 반응 용기를 수욕 속에서 32℃에서 정치시켰다. 70 내지 80분 후, 고체는 약간 점착성의 오렌지색 고체가 되었다. 반응 용기의 진공을 해제하고 고체를 정상 공기에 잠시 노출시킨 후 밀봉한 다음 빙욕 속에서 5분 동안 냉각시켰다. 5.0% 수산화나트륨 용액을 오렌지색 고체에 자기 교반으로 빙욕 속에서 있는 동안 가하였다. 고체를 0 내지 7℃의 농도에 유지시킨 빙욕 속에서 3시간 동안 밤새 교반하도록 한 후 21℃로 서서히 증가시켰다. ~16 시간 후 고체가 용해되어 점성의 오렌지색 액체(투박하지 않거나 균질하지 않은 오렌지색 혼합물을 제공한 30초 배합된 펄프를 사용하는 경우는 제외)를 수득되었다.
일단 비스코스 도프가 생산되면, 점성 액체의 겔 함량을 측정하였다. 수득된 각각의 비스코스 도프를 D.I 수를 사용하여 희석(20x)시킨 다음 ~20분 동안 교반하여 균질한 오렌지색 액체를 수득한 다음 이를 예비-칭량된 8 마이크론 왓트만 필터 페이퍼가 장착된 부흐너 깔대기를 통해 진공 여과하였다. 이후에, 필터 페이퍼를 오븐 속에서 40℃에서 완전 건조될 때까지 건조시킨 다음 칭량하였다. 여과 전 및 후 및 건조시킨 필터 페이퍼의 질량 차이는 "겔 함량"으로 추정하였다. 이후에, 겔 함량%는 희석된 비스코스 도프의 질량으로 계산하였다. 결과는 표 4에 나타낸다.
[표 4]
Figure pct00006
예측한 바와 같이, 미생물 셀룰로즈 펄프의 입자 크기는 압축 인자에서와 같이, 배합 시간이 증가함에 따라 감소하였다. 이는 보다 큰 입자가 수분을 보다 용이하게 유지하며, 압축 인자는 펄프의 배합 시간을 변경시킴으로써 조절될 수 있음을 시사한다.
결과는 겔 함량이 배합 시간이 길수록 일반적으로 감소함을 나타내었다. 30초 및 90초 배합 시간이 이상치인 것으로 나타난다. 이는 펄프 속의 입자 크기의 감소가 펄프가 머서화/크산토겐산염화 공정에 대해 보다 수정가능하도록 할 것임을 시사한다. 이론에 얽메이지 않고, 본 발명자는 입자 크기의 감소가 조밀한 미생물 셀룰로즈 네트워크를 피브릴화하는데 작용함으로써, NaOH와 보다 큰 접촉을 허용할 것으로 고려한다. 또한, 실시예 19의 결과와 비교하는 경우, 건조되지 않은 미생물 셀룰로즈로부터 제조된 비스코스 도프는 세척되고 건조된 미생물 셀룰로즈로부터 제조된 미스코스 도프보다 더 낮은 겔 함량을 가짐을 입증하였다. 이론에 얽메이지 않고, 본 발명자는 이것이 가장 가능성있게는, 셀룰로즈 중합체 사이의 수소 결합 네트워크(분자간 및 시이트간 결합)을 파괴하는 작용을 하는 박피 속의 풍부한 물이 제공된, 건조되지 않은 미생물 셀룰로즈가 NaOH와 반응하기 위해 훨씬 더 접근가능한다는 사실에 기인한다고 고려한다.
실시예 22
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트를 태양 건조시키거나 실내를 건조시킴으로써 5% 미만의 수분 함량을 전달할 수 있다.
무수 미생물 셀룰로즈 시이트(20.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃까지 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리한 다음 물 속에서 압출기 날이 장착된 600 W 뉴트리불렛을 사용하여 1%에서 120초 동안 배합함으로써 진한 백색 펄프를 수득하였다. 펄프의 별도의 샘플을 1.5%, 2%, 3%, 4% 및 5%에서 농축시켰다.
각각의 별도의 펄프를 수산화나트륨 용액에 가하여 최종 18%의 수산화나트륨 머서화 용액을 제조하고 50℃에서 120분 동안 기계적으로 교반하였다. 이후에, 반응 혼합물을 70 kp cm-2에서 일정 압력에서 압축시켜 압축 인자를 수득하였다. 수득되는 알칼리 셀룰로즈를 이후에 공기가 들어있는 유리 병 속에서 단리하고 천공된 파라 필름으로 덮고 50℃에서 235분 동안 진탕시켰다. 250g/ml의 표적화된 고유 점도가 달성된 후, 에이징된 고체를 밀폐된 반응 용기로 이동하였다. 이황화탄소(최종 투여량 36%)를 이후에 반응 용기에 격벽을 통해 주사기로 진공 하에 도입하였다. 반응 용기를 수욕 속에서 32℃에서 회전시켜 반응 혼합물을 진탕시켰다. 반응 용기 속의 진공을 유지시켰다. 50분 후 고체는 오렌지색 고체가 되었다. 5% 수산화나트륨 용액을 오렌지색 고체에 7℃에서 180분 동안 교반하면서 가하였다. 모든 고체를 용해하여 갈색의 점성 액체를 수득하였다. 이후에, 혼합물을 실온에서 16시간 동안 정치시켜 점성 액체를 수득하였다.
도프를 물(20x)로 희석시킨 다음 필터 페이퍼(공극 크기 8 μm)를 통해 여과함으로써 겔 함량을 측정하고, 물로 완전히 세척하고 48시간 동안 공기 건조시켰다. 결과는 하기 표 5에 나타낸다.
[표 5]
Figure pct00007
결과는 펄프 중의 미생물 셀룰로즈 농도의 증가가 도프 중의 겔 함량을 증가시켰음을 나타내었다. 펄프 농도가 2%로부터 4%로 증가하였으므로 도프 속에 남아있는 섬유 덩어리의 수는 점진적으로 증가하였다. 4%에서, 도프는 많은 가시적이고 큰 용해되지 않은 입자를 가졌다. 본 발명자에 의해, 이러한 도프가 상업적으로 사용되도록 하기 위하여, 유의적인 여과가 요구될 것임을 고려하고 있다. 펄프의 농도가 4%를 초과함에 따라, 펄프는 추가의 가공에 매우 바람직하지 않은 핸들링 문제를 나타내기 시작하였음이 관찰되었다. 펄프는 유체 펄프로서 거동하지 않았지만 이는 머서화 동안 셀룰로즈와 수산화나트륨의 충분한 반응을 방지하였다. 이는 머서화된 펄프 속에 남아있는 미생물 셀룰로즈의 섬유성 덩어리의 수의 유의적인 증가를 야기하였다. 여과를 통해 이러한 응집물을 선택적으로 제거하는 것이 가능할 수 있지만, 필요한 여과의 양은 상업적으로 실질적이지 않은 경향이 있다.
실시예 23
미생물 셀룰로즈 시이트는 셀룰로즈 생산 세균을 탄소원, 영양소, 물 및 다른 성장 인자를 함유하는 액체 배양 배지 속에서 성장시킴으로써 생산하였다. 이러한 셀룰로즈 생산 세균은 크기가 1 내지 4μm인 막대형의 그람-음성 세균인, 아세토박터 크실리늄이다. 호기성 조건 하에서, 에이. 크실리늄은 글루코즈, 슈크로즈 및 에탄올과 같은 탄소원을 다량의 순수한 셀룰로즈 미세 피브릴로 전환시킨다.
에이. 크실리늄을 성장시키는데 사용되는 가장 일반적인 배양 배지는 개질된 Hestrin 및 Schramm, 1954이다. 이러한 배지는 아세트산을 사용하여 pH 5로 유지시킨, 최적 온도가 30℃인, 2% (w/v) 글루코즈, 0.5% (w/v) 펩톤(Difco bactopeptone), 0.5% (w/v) 효모 추출물(Difco), 0.27% 무수 인산이나트륨, 0.15% (w/v) 시트르산 일수화물을 함유한다.
하나의 대안적 배지는 영양소의 대체물로서 각각 20 내지 50%의 최종 농도에서 코코넛 밀크 또는 코코넛 물을 액체에 가하는 것이다. 다른 것은 영양소 대체물로서 5 내지 8%의 최종 에탄올 농도에서 와인 및 맥주를 가하는 것이다.
미생물 셀룰로즈 시이트는 8 내지 12일 내에 최적 성장 조건에서, 대략 10 mm의 두께에 도달한다. 수거는 배양 용기로부터 미생물 셀룰로즈 시이트를 제거하는 단계 및 물로 세척하는 단계를 포함한다. 시이트를 태양 건조시키거나 실내를 건조시킴으로써 5% 미만의 수분 함량을 전달시킨다.
무수 미생물 셀룰로즈 시이트(20.0 g)를 24 mm2의 정사각형으로 절단하고 물(1.0 L)에 가하여 현탁액을 형성시켰다. 현탁액을 100℃로 2분 동안 가열한 다음 바이오제트 어택 세탁 세제(Kao Corporation)(1.25 g)를 혼합물에 가하고 이를 이후에 25분 동안 비등시켰다. 정사각형(5.0 g)을 이후에 시이브를 통해 단리하고 신선한 물(1.0 L)에 가한 다음 20분 동안 비등시켰다. 혼합물을 실온으로 냉각시키고 정사각형을 시이브를 통해 단리한 다음 물 속에서 압출기 날이 장착된 600 W 뉴트리불렛을 사용하여 1%에서 120초 동안 배합함으로써 진한 백색 펄프를 수득하였다. 펄프의 별도의 샘플을 1.5%에서 농축시켰다.
각각의 별도의 펄프를 수산화나트륨 용액에 가하여 최종 18%의 수산화나트륨 머서화 용액을 제조하고 50℃에서 120분 동안 기계적으로 교반하였다. 이후에, 반응 혼합물을 70 kp cm-2에서 일정 압력에서 압축시켜 압축 인자를 수득하였다. 수득되는 알칼리 셀룰로즈를 이후에 공기가 들어있는 유리 병 속에서 단리하고 천공된 파라 필름으로 덮고 50℃에서 235분 동안 진탕시켰다. 250g/ml의 표적화된 고유 점도가 달성된 후, 에이징된 고체를 밀폐된 반응 용기로 이동시켰다. 이황화탄소(최종 투여량 36%)를 이후에 반응 용기에 격벽을 통해 주사기로 진공 하에 도입하였다. 반응 용기를 수욕 속에서 32℃에서 회전시켜 반응 혼합물을 진탕시켰다. 반응 용기 속의 진공을 유지시켰다. 50분 후 고체는 오렌지색 고체가 되었다.
5% 수산화나트륨 용액을 오렌지색 고체에 7℃에서 설정된 기간 동안 교반하면서 가하였다. 교반 시간이 비스코스 도프의 겔 함량에 미치는 충격을 이해하기 위하여, 각각 1.0 wt/wt% 및 1.5 wt/wt%의 샘플을 각각 0.5, 3.0 및 18 시간 동안 교반하였다.
교반이 완료된 후, 각각의 혼합물을 이후 실온에서 16시간 동안 정치시켜 점성 액체를 수득하였다.
각각의 샘플의 겔 함량은 도프를 물로 희석(20x)시키고 필터 페이퍼(세공 크기 8 μm)를 통해 여과함으로써 측정하고, 물로 완전히 세척하고 48시간 동안 공기 건조시켰다. 결과는 하기 표 6에 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00008
결과는 용해 단계 동안의 교반 시간의 증가가 최종의 비스코스 도프의 겔 함량을 감소시켰음을 나타내었다. 당해 분야의 기술자가 인식할 수 있는 바와 같이, 목재로부터 유래된 셀룰로즈 펄프로부터 생산된 셀룰로즈 크산테이트를 용해하는 경우, 수산화나트륨의 수용액과 대략 2 내지 3시간 접촉 후 용해되지 않은 임의의 입자는 용해되지 않는 경향이 있음이 잘 이해된다. 결과는 목재로부터 유래된 셀룰로즈-펄프로부터 생산된 크산테이트를 용해시키는데 전형적으로 사용된 기간보다 더 긴 기간 동안 교반하면서 미생물 셀룰로즈 크산테이트를 수산화나트륨의 수용액과 접촉시키는 단계를 수행함으로써, 입자의 용해 정도가 더 커졌음을 입증하였다.

Claims (13)

  1. 비스코스 도프(viscose dope)를 생산하기 위한 미생물 셀룰로즈 펄프를 생산하는 방법으로서, 이러한 방법이:
    미생물 셀룰로즈를 일정한 용적의 물에 노출시켜 비스코스 도프의 생산을 위한 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 단계로서, 여기서 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도는 펄프 mL당 0.040 g 미만의 셀룰로즈인 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 미생물 셀룰로즈를 일정한 용적의 물에 노출시켜 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 단계 후에,
    미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화시키는 단계를 포함하는 방법.
  3. 비스코스 도프를 생산하는 방법으로서, 이러한 방법이:
    미생물 셀룰로즈를 일정한 용적의 물에 노출시켜 비스코스 도프의 생산을 위한 미생물 셀룰로즈 펄프를 형성시키는 단계로서, 여기서 미생물 셀룰로즈 펄프 중의 셀룰로즈 농도가 펄프 mL당 0.040 g 미만의 셀룰로즈인 단계;
    미생물 셀룰로즈 펄프를 반응시켜 비스코스 도프를 생산하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 반응시켜 비스코스 도프를 생산하는 단계 전에,
    미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화하는 단계가:
    미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화시켜 펄프 속의 셀룰로즈 입자의 입자 크기 분포가 1700 μm 미만, 바람직하게는 1500 μm 미만, 보다 바람직하게는 1000 μm 미만의 D90을 갖도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화하는 단계가:
    미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화시켜 펄프 속의 셀룰로즈 입자의 입자 크기 분포가 1200 μm 미만, 바람직하게는 600 μm 미만, 보다 바람직하게는 300 μm 미만의 D50을 갖도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화하는 단계가:
    미생물 셀룰로즈 펄프를 균질화시켜 펄프 속의 셀룰로즈 입자의 입자 크기 분포가 500 μm 미만, 바람직하게는 150 μm 미만, 보다 바람직하게는 100 μm 미만의 D10을 갖도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 미생물 셀룰로즈 펄프를 반응시켜 비스코스 도프를 생산하는 단계가:
    미생물 셀룰로즈 펄프를 일정한 양의 수산화나트륨 용액에 노출시키는 단계로서, 여기서 미생물 셀룰로즈 펄프와 수산화나트륨 용액의 혼합물 중의 셀룰로즈 농도가 혼합물 mL당 0.035 g 미만의 셀룰로즈인 단계를 포함하는 방법.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 비스코스 도프가 비스코스 레이온 섬유의 생산에 적합한 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 비스코스 도프가 비스코스 시이트(viscose sheet)의 생산에 적합한 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생산된 비스코스 도프.
  12. 제11항의 비스코스 도프로부터 제9항에 따른 방법에 따라 생산된 비스코스 레이온 섬유.
  13. 제11항의 비스코스 도프로부터 생산된 비스코스 시이트.
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