(57)【要約】本発明はミクロフィブリル化セルロースを含むＵＶ遮断フィルムであって、該ミクロフィブリル化セルロースの少なくとも一部が、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースである、上記フィルムに関する。本発明はまた、フィルムの製造方法、該フィルムの使用、及びＵＶ遮断特性を有する組成物に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミクロフィブリル化セルロースを含むＵＶ遮断フィルムであって、該ミクロフィブリル化セルロースの少なくとも一部が化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースであり、該フィルムが２．５〜５０重量％の、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースの繊維系材料を含む、上記ＵＶ遮断フィルム。
【請求項２】
化学修飾されていないリグノセルロース系材料が機械パルプである、請求項１に記載のフィルム。
【請求項３】
機械パルプがケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、圧砕木材（ＰＧＷ）パルプ及び／又は石材粉砕パルプ（ＳＧＰ）である、請求項２に記載のフィルム。
【請求項４】
リグノセルロース系材料がココナツ殻からの繊維である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項５】
フィルムが、５〜４０重量％の、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースの繊維系材料を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルム。
【請求項６】
フィルムが、化学修飾されたリグノセルロース系材料から、好ましくは化学パルプから製造されたミクロフィブリル化セルロースをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルム。
【請求項７】
フィルムが、５０〜９７．５重量％、好ましくは６０〜９５重量％の、化学修飾されたリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースの繊維系材料を含む、請求項６に記載のフィルム。
【請求項８】
フィルムが、ナノ充填材、好ましくはナノ沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、ベントナイトからのナノ充填材、二酸化チタンからのナノ充填材、酸化亜鉛からのナノ充填材、ナノタルク、ナノクレイ及び／又は他のナノサイズの充填剤をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルム。
【請求項９】
フィルムが、５０ｇ／ｍ２未満、又は３５ｇ／ｍ２未満、又は２５ｇ／ｍ２未満の坪量を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のフィルム。
【請求項１０】
フィルムが、４００ｎｍを超える波長を有する放射線に対して少なくとも７０％の透過率を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルム。
【請求項１１】
フィルムが、４００ｎｍ未満の波長を有する放射線に対して７０％未満の透過率を有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフィルム。
【請求項１２】
ＵＶ遮断特性を有するフィルムを製造する方法であって、
化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースを含む第１の懸濁液を提供するステップと、
第１の懸濁液をワイヤーに導くステップと、
第１の懸濁液を脱水してフィルムを形成するステップであって、該フィルムが２．５〜５０重量％の、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースの繊維系材料を含むステップと
を含む、上記方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記方法がさらに、
化学修飾されたリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースを含む第２の懸濁液を提供するステップと、
第１の懸濁液と第２の懸濁液とを混合することにより混合物を得るステップと、
混合物をワイヤーに導くステップと、その後に
混合物を脱水してフィルムを形成するステップと
を含む、上記方法。
【請求項１４】
ミクロフィブリル化セルロースが８７ＳＲ°を超えるショッパー・リーグラー（Ｓｃｈｏｐｐｅｒ  Ｒｉｅｇｌｅｒ）値（ＳＲ°）を有する、請求項１２〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
混合物が、繊維系材料の２．５〜５０重量％の量で第１の懸濁液を含み、繊維系材料の５０〜９７．５重量％の量で第２の懸濁液を含む、請求項１３〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
ナノ充填材、好ましくはナノ沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、ベントナイトからのナノ充填材、二酸化チタンからのナノ充填材、酸化亜鉛からのナノ充填材、ナノタルク、ナノクレイ及び／又は他のナノサイズ充填剤が、第１の懸濁液及び／又は第２の懸濁液に添加される、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
ＵＶ遮断特性を有する組成物であって、該組成物が化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースを含み、該組成物が、２．５〜５０重量％の、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースの繊維系材料を含む、上記組成物。
【請求項１８】
組成物が塗料である、請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
組成物が日焼け止め剤である、請求項１７に記載の組成物。
【請求項２０】
組成物が塗料用着色剤である、請求項１７に記載の組成物。
【請求項２１】
組成物がサイジング組成物である、請求項１７に記載の組成物。
【請求項２２】
組成物が木材含浸溶液である、請求項１７に記載の組成物。
【請求項２３】
組成物がポリマーを含む複合材である、請求項１７に記載の組成物。
【請求項２４】
スクリューキャップの製造のための、請求項１７に記載の組成物の使用。
【請求項２５】
窓フィルムとしての又は紙又は板紙製品の表面上での、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフィルムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好なＵＶ耐性及び良好な酸素透過率（ＯＴＲ）値を有するフィルムに関する。本発明はさらに、前記フィルムを製造する方法及びＵＶ遮断特性を有する組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球の表面に到達する太陽からのＵＶ放射線の量は、地球の周りと時間の経過とともに変化する。この変化には雲による覆い又はオゾン層等、いくつかの要因がある。ＵＶ（紫外線）放射線は、人間の目に見えるものよりも短い波長の光である。ＵＶ放射線は、ＵＶＡ（３２０−４００ｎｍ）、ＵＶＢ（２９０−３２０ｎｍ）及びＵＶＣ（１００−２９０ｎｍ）と、波長による３つのカテゴリに分類される。ＵＶＡの波長はＵＶＢよりも長く、我々の皮膚の層により深く浸透する可能性がある。ＵＶＡ放射線は、皮膚老化、光化学スモッグ、木材、プラスチック、塗料、及び布の褪色及びダメージに寄与する。太陽放射のわずか１％がＵＶＢ帯域内にあり、そのほとんどはオゾン層によって遮断される。それにもかかわらず、ＵＶＢ波長は、人間の皮膚に最も大きな損傷を与え得る波長である。ＵＶＣ放射線は、大気中のオゾン及び他のガスによって完全にブロックされ、地球の表面には到達しない。
【０００３】
ＵＶ放射線は、肯定的及び否定的な両方の効果を有する。しかしながら、ＵＶ放射線が時には負の影響を及ぼすため、ＵＶ照射が損傷を引き起こすのをどのようにして防ぐかの解決策を見つけることが重要である。最も一般的な解決策は、ＵＶ放射線を遮断し、したがって露出した材料のＵＶ劣化を低減するＵＶブロッカーを使用することである。紫外線ブロッカーは、窓フィルム、塗料、コーティング、プラスチック又はプラスチックフィルム、日焼け止め、及び紙又は板紙製品の添加物としてしばしば使用される。ＵＶＡ／ＵＶＢブロッカーとして使用される成分は、例えば、アボベンゾン、オキシベンゾン、二酸化チタン及び酸化亜鉛であり、それらは、例えば、皮膚又は材料がＵＶ放射線によって悪影響を受けるのを防ぐ。しかし、今日使用されているＵＶブロッカーは、費用がかかり、環境に悪影響を及ぼすこともあり、特定の用途に使用するにあたり承認されないこともある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、より環境にやさしく費用効果の高いＵＶブロッカーが必要とされている。
【０００５】
本発明の目的は、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースを含むフィルムを提供することであり、このフィルムは、酸素透過率（ＯＴＲ）値が高い水分含量で特に良好であると同時に、良好なＵＶ遮断特性を有している。本発明の別の目的は、ＵＶ遮断特性を有するフィルムを良好に製造することである。本発明のさらに別の目的は、化学修飾されていないリグノセルロース系材料を含むＵＶ遮断特性を有する組成物、並びに前記組成物の使用である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、添付の独立請求項によって定義される。好ましい実施形態は、添付の従属請求項及び以下の説明及び図面に記載されている。
【０００７】
本発明は、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を含むＵＶ遮断フィルムに関し、ミクロフィブリル化セルロースの少なくとも一部は、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、低量のメカニカルＭＦＣを含むフィルムの透過率がＵＶ領域内で低く、ＵＶ領域外、例えば可視光領域で高いことを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
驚くべきことに、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースを含むＵＶフィルムは、ＭＦＣフィルムが透明であるか又は少なくとも半透明であるか又は透光性であると同時に良好なＵＶ遮断特性をＭＦＣフィルムに与えるために使用することができる。すなわち、化学修飾されていないリグノセルロース系材料からのＭＦＣの存在は、高い水分含量でも良好なＯＴＲ値を有する透明フィルムを製造することを可能にする。ＵＶブロッカーとして化学修飾されていないリグノセルロース系材料からのＭＦＣの使用には多くの利点がある。まず、化学修飾されていないリグノセルロース系材料からのＭＦＣは、今日最も一般的に使用されているＵＶブロッカーと比較して、はるかに環境に優しい再生可能な材料である。さらに、化学修飾されていないリグノセルロース系材料からのＭＦＣは非常に費用効率が高く、取り扱いが安全な材料でもある。すなわち、製造及び使用中に化学修飾されていないリグノセルロース系材料からのＭＦＣを取り扱う際の健康上のリスクはない。今日、例えば食品用途又は直接の皮膚接触用途のために承認された化学修飾されていないリグノセルロース系材料が既に存在する。すなわちそれは安全な材料と考えられる。また、化学修飾されていないリグノセルロース系材料からのＭＦＣは、水の吸収がより少なく、フィルムをより耐湿性にする傾向がある。
【００１０】
化学修飾されていないＭＦＣは、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、加圧式砕木（ＰＧＷ）パルプ及び／又は石材砕木パルプ（ＳＧＰ）であり得る機械パルプから製造されることが好ましい。
【００１１】
化学修飾されていないリグノセルロース系材料は、ココナッツ殻からの繊維であってもよい。
【００１２】
フィルムは、好ましくは、２．５〜５０重量％、好ましくは５〜４０重量％、さらにより好ましくは５〜２０重量％の、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースの繊維系材料を含む。驚くべきことに、ＭＦＣフィルムは、フィルムが良好なＵＶ遮断特性を有するために、化学修飾されていないリグノセルロース系材料、好ましくはメカニカルＭＦＣからの少量のＭＦＣを含むことで十分であることが見出された。ＭＦＣを含むフィルムを製造する場合、良好なＵＶ遮断特性を有するフィルムを製造することが望ましく、これはＵＶ領域で低い透過率（％）と見ることができる。フィルムは、同時に透明又は少なくとも半透明でなければならず、これは可視光領域、すなわちＵＶ波長に比べてより高い波長で高い透過率（％）と見なすことができる。これは、通常、達成するのは容易ではなく、簡単でコスト効率のよい、環境にやさしい方法で達成するのは決して容易ではないのである。
【００１３】
フィルムはまた、化学修飾されたリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロース、好ましくは化学パルプからのＭＦＣを含むことができる。
【００１４】
フィルムは、化学修飾されたリグノセルロース系材料、好ましくは化学パルプからのＭＦＣから製造されるミクロフィブリル化セルロースの繊維系材料を、５０〜９７．５重量％、好ましくは６０〜９５重量％又はさらにより好ましくは８０〜９５重量％の量で含む。ケミカルＭＦＣは、ＭＦＣフィルムに良好な遮断特性、特に良好な酸素遮断特性を与えるという利点を有する。また、ケミカルＭＦＣの存在は、フィルムのフィルム形成特性を改善する。さらに、ケミカルＭＦＣを使用すると、メカニカルＭＦＣを使用した場合と比較してＭＦＣフィルムがより透明になる。本発明のさらに別の利点は、ケミカルＭＦＣの製造が非常に費用効果的であることである。
【００１５】
フィルムはまた、ナノ充填剤、好ましくはナノ沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、ベントナイトからのナノ充填剤、二酸化チタンからのナノ充填剤、酸化亜鉛からのナノ充填剤、ナノタルク、ナノクレイ及び／又は他のナノサイズ充填剤を含むことができる。
【００１６】
フィルムは、好ましくは、５０ｇ／ｍ２未満、又は３５ｇ／ｍ２未満、又は２５ｇ／ｍ２未満の坪量を有する。
【００１７】
フィルムは４００ｎｍを超える波長を有する放射線に対して少なくとも７０％の透過率を有することが好ましく、これはフィルムが人間の目にとって（可視光領域において）半透明又は透明であることを意味する。フィルムは、好ましくは、４００ｎｍ未満の波長を有する放射線に対する透過率が７０％未満であり、これはフィルムがＵＶ領域内の放射線を遮断することを意味する。
【００１８】
本発明はまた、ＵＶ遮断特性を有するフィルムを製造する方法であって、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースを含む第１の懸濁液を提供するステップ、第１の懸濁液をワイヤーに導くステップ、第１の懸濁液を脱水してフィルムを形成するステップを含む上記方法に関する。
【００１９】
この方法は、化学修飾されたリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースを含む第２の懸濁液を提供するステップ、混合物が得られるように第１及び第２の懸濁液を混合するステップ、その後に混合物をワイヤーに導くステップ、その後に混合液を脱水してフィルムを形成するステップを含むこともできる。第１の懸濁液は、こうして第２の懸濁液とともに混合物としてワイヤーに導かれる。
【００２０】
ミクロフィブリル化セルロースは、好ましくは８７ＳＲ°を超える、好ましくは９０ＳＲ°を超える、９３ＳＲ°を超える、又は９５ＳＲ°を超えるショッパー・リーグラー（Ｓｃｈｏｐｐｅｒ  Ｒｉｅｇｌｅｒ）値（ＳＲ°）を有する。
【００２１】
本発明による方法で得られた混合物は、好ましくは、混合物の全重量の２．５〜５０重量％の量の第１の懸濁液と、混合物の全重量の５０〜９７．５重量％の量の第２の懸濁液とを含む。
【００２２】
ナノ充填剤、好ましくはナノ沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）を第１懸濁液及び／又は第２懸濁液に添加する。ベントナイトからのナノ充填材、二酸化チタンからのナノ充填材、酸化亜鉛からのナノ充填材、ナノタルク、ナノクレイ及び／又は他のナノサイズの充填材のような他のナノ充填材も添加することができる。
【００２３】
本発明はまた、ＵＶ遮断特性を有する組成物に関し、該組成物は化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースを含む。驚くべきことに、化学修飾されていないリグノセルロース系材料、好ましくはメカニカルＭＦＣからのＭＦＣを組成物に使用し、組成物にＵＶ遮断特性を与えることができることが見出された。
【００２４】
組成物は、好ましくは、２．５〜５０重量％、好ましくは５〜４０重量％、さらにより好ましくは５〜２０重量％の、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースの繊維系材料を含む。化学修飾されていないリグノセルロース系材料、好ましくはメカニカルＭＦＣから少量のＭＦＣを組成物に添加することで十分であり、組成物は依然として非常に良好なＵＶ遮断特性を有することが見出された。
【００２５】
組成物は、塗料、日焼け止め剤、塗料用着色剤、サイジング組成物、ヤーン、例えばスクリューキャップ又は木材含浸溶液に使用されるポリマーを含む複合体であってもよい。
【００２６】
本発明はまた、窓フィルムとして、紙又は板紙製品の表面上に、又はマルチ（mulch）として、又はマルチ上にラミネートされて、上記フィルムを使用することにも関する。
【００２７】
詳細な説明
ＵＶ遮断フィルムとは、フィルムがＵＶ領域内の放射線、すなわちＵＶＡ及びＵＶＢ放射線の両方を含む１００〜４００ｎｍの波長を有する放射線を遮断していることを意味する。本発明によるＵＶ遮断フィルムは、約２０μｍの厚さでＵＶ放射線の少なくとも６５％を遮断する。
【００２８】
リグノセルロース系材料とは、リグニン、セルロース及びヘミセルロースを含む材料を意味する。リグノセルロース系材料は、好ましくは、セルロース材料、すなわち硬材及び／又は軟材の木材である。リグノセルロース系材料は、バガス、竹、トウモロコシ穂軸、トウモロコシ茎葉、ココナッツ殻からの繊維又は他のリグノセルロース系材料であってもよい。
【００２９】
化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたＭＦＣは、ＭＦＣの製造が、ＭＦＣ製造の前に化学的に改質されていないリグノセルロース系材料から行われることを意味し、リグノセルロース系材料が、パルプ製造に使用される通常の処理を除くリグノセルロース系材料を分解する任意の化学物質、すなわち消化、キレート化剤の使用及び／又は繊維の漂白で変性されていないことを意味する。次いで、化学修飾されていないリグノセルロース系材料からのＭＦＣの製造は、任意の従来の物質、すなわち機械的、酵素的及び／又は化学的処理によって製造することができる。ここで化学的処理は繊維の機械的フィブリル化、例えば繊維の膨潤等を容易にするためにのみ行われる。
【００３０】
化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたＭＦＣは、機械パルプから製造されたＭＦＣであることが好ましい。機械パルプとは、木質繊維を機械的エネルギーにさらして木材の繊維間の結合を破壊し、繊維と繊維の断片を放出させることによって生成されるパルプを意味する。機械パルプの定義では、砕木パルプ、例えば、石材砕木パルプ（ＳＧＰ）又は圧砕木材（ＰＧＷ）パルプ、並びにサーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）又はケミメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）を含む。機械的セルロース系パルプからのＭＦＣは、メカニカルＭＦＣと呼ばれる。
【００３１】
化学修飾されたリグノセルロース系材料とは、少なくとも１つの化学物質で化学的に修飾されたリグノセルロース系材料を意味し、前記化学物質はリグノセルロース系材料を分解する。化学修飾されたリグノセルロース系材料は、好ましくは化学パルプである。すなわち、化学修飾リグノセルロース系材料からのＭＦＣは、好ましくは化学パルプ、例えば、任意の公知の方法で、例えば、酵素的、機械的及び／又は化学的処理によるクラフトパルプ又は亜硫酸塩パルプから製造されたＭＦＣであり、これはまた化学的ＭＦＣとも呼ばれる。
【００３２】
驚くべきことに、化学修飾されていないリグノセルロース系材料、好ましくは機械パルプから製造されたミクロフィブリル化セルロースがＵＶ放射線を遮断する能力を有することが見出された。さらに驚くべきことに、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造された少量のミクロフィブリル化セルロースでも、例えばフィルム又は組成物に良好なＵＶ特性を達成させるためには十分である。化学修飾されていないリグノセルロース系材料からのＭＦＣがＵＶ遮断特性を有する理由は完全には理解されていない。１つの理論は、化学修飾されていないリグノセルロース系材料から製造されたミクロフィブリル化セルロースは、木材の全ての成分を含み、すなわち、化学ＭＦＣとは異なり成分が除去されておらず、これらの成分の１つ以上がメカニカルＭＦＣＵＶ遮断特性を与えるということである。また、リグニンのような木材のすべての成分は、メカニカルＭＦＣのミクロフィブリルに結合している。このように、化学修飾されていないリグノセルロース系材料からのＭＦＣ、好ましくはメカニカルＭＦＣは、ＵＶ遮断特性を与える成分が組成物又はフィルムに別々に添加された場合と比較して、ＵＶブロッカーとして用いるのにはるかに安全な化合物である。
【００３３】
本発明によるＭＦＣフィルムは、透明又は半透明であり、多くの異なる最終用途に適している。いくつかの紙又は板紙製品、例えば、固形漂白硫酸塩（ＳＢＳ）パルプから製造された製品では、製品のＵＶ特性を改善して紙又は板紙そのもの及び／又は紙又は板紙によって製造された包装に梱包された製品のいずれかがＵＶ放射線により影響を受けることを防ぐようにすることが必要である。かくして、メカニカルＭＦＣを含む組成物を紙又は板紙完成紙料、塗料用着色剤、サイジング組成物に添加するか、又はメカニカルＭＦＣを含むＭＦＣフィルムを紙又は板紙の表面に積層又は押出し、紙又は板紙製品のＵＶ遮断特性を改善することがいずれも可能となる。さらに、本発明のＭＦＣフィルムは、高い水分含量であっても良好なＯＴＲ値を有し、高い水分環境での最終用途、例えば液体パッケージングボード又は高湿度の高温気候で使用されるパッケージに適している。
【００３４】
フィルムは４００ｎｍを超える波長を有する放射線に対して少なくとも７０％の透過率を有することが好ましく、これはフィルムが人間の目にとって（可視光領域において）半透明又は透明であることを意味する。フィルムは４００ｎｍ未満の波長を有する放射線に対して７０％未満の透過率を有することが好ましく、これはフィルムがＵＶ領域内の放射線を遮断することを意味する。したがって、本発明により、ＵＶ放射線を遮断するが、依然として可視光領域で透明なフィルムを製造することが可能である。透過率は、任意の適切な分光計、例えば、ＤＲＡ  ＣＡ−３０１積分球を備えたＣａｒｙ  １００  Ｃｏｎｃ分光光度計により、室温及び相対湿度５０％で測定することができるであろう。
【００３５】
ココナッツ繊維は、正規にＦＤＡが承認した、すなわち食品包装に使用することが認可されていると同時に、非常に良好なＵＶ遮断特性を有するので、ココナッツ殻からの化学修飾されていない繊維から製造されたＭＦＣをフィルムに使用することが有利であることが判明した。
【００３６】
ＵＶ遮断特性を有するＭＦＣフィルムは、機械パルプから製造されたミクロフィブリル化セルロースを含む第１の懸濁液を提供し、第１の懸濁液をワイヤーに導き、その後第１の懸濁液を脱水してフィルムを形成することによって製造される。脱水は、ワイヤー上で又はその後の従来の脱水装置で行うことができる。ＭＦＣフィルムは、化学ＭＦＣも含むことが好ましい場合がある。したがって、フィルムを製造する方法は、化学パルプから製造されたミクロフィブリル化セルロースを含む第２の懸濁液を提供するステップと、第１及び第２の懸濁液を混合して混合物を得るステップと、混合物をワイヤーに導き、その後に混合物を脱水してフィルムを形成するステップを含むこともできる。従って、メカニカルＭＦＣを含む第１の懸濁液はワイヤーに導かれ、混合物として第２の懸濁液とともに脱水される。
【００３７】
第１の懸濁液又は混合物は、ウェブを形成する製紙機械、すなわち紙、板紙、ティッシュ又は任意の類似の製品を製造するために使用される当業者に知られている任意の種類の製紙機械の多孔質ワイヤー上に提供されてもよい。形成されたウェブは次に脱水され、その後乾燥されてフィルムを形成することができる。任意の従来の脱水又は乾燥装置を使用することができる。
【００３８】
次いで、形成されたフィルムをカレンダー処理することができる。したがって、最終密度、フィルム特性及び水分含量は、カレンダーで調整することができる。ハードニップ、ソフトニップ、ソフトハードニップ、シリンダ又はベルトなどの様々な形態及び組み合わせの公知の技術を使用することができる。
【００３９】
ＭＦＣフィルムはまた、ベンゾトリアゾール系有機化合物、二酸化チタン、酸化亜鉛などの他のＵＶ遮断添加剤を含んでいてもよい。本発明によるＭＦＣフィルムの最終用途に応じて、他の一般的に使用されているＵＶ遮断添加剤を添加することにより、フィルムのＵＶ遮断特性をさらに改善することが必要かもしれない。しかしながら、メカニカルＭＦＣを使用することにより、他の添加剤の使用／必要性が低減され、よりコスト効率的であると共に環境に優しい他のＵＶ遮断添加剤をより少ない量で使用することが可能となる。
【００４０】
本発明によるＭＦＣフィルムは、自立型パウチ、乳製品又は脂肪食品用パッケージに使用することができる。また、紙又は板紙製品のＵＶ遮断特性を改善するために、紙又は板紙基材上の層として使用することもできる。窓からのＵＶ放射線を減らすための窓フィルムとして使用することもできる。
【００４１】
機械パルプから製造されるミクロフィブリル化セルロースを含む組成物は、塗料であってもよい。塗料とは、塗料の薄い層が基材に塗布された後に固体フィルムに変換する液体を意味する。プライマー、ラッカー、又は着色された塗料は、塗料の定義に含まれている。塗料中のメカニカルＭＦＣの存在は、塗料にＵＶ耐性特性を与えるだけでなく、塗料の粘度を増加させるという利点も有する。塗料が必要な粘度を得るためには、通常、粘度を改良するための添加剤が塗料組成物に添加される。メカニカルＭＦＣを塗料の添加剤として使用することにより、改善されたＵＶ耐性と粘度の両方が達成される。
【００４２】
組成物は日焼け止め剤であってもよい。日焼け止め剤は、ＵＶ放射線の有害な影響を減らすために、皮膚に最も頻繁に使用されるクリームである。日焼け止め剤にメカニカルＭＦＣを使用することにより、今日の日焼け止め剤で通常使用される他のＵＶ遮断剤、例えば二酸化チタン又は酸化亜鉛を低減又は排除することさえ可能になる。
【００４３】
組成物は塗料用着色剤であってもよい。顔料、充填剤などを含む塗料用着色剤は、例えば紙又は板紙製品の印刷特性を改善するために使用される。塗料用着色剤にメカニカルＭＦＣを加えることによって、塗料用着色剤の粘度も改善される。従って、本発明により、改善されたＵＶ耐性及び粘度の両方を有する塗料用着色剤を提供することが可能である。本発明によるメカニカルＭＦＣを含む塗料用着色剤は、任意の公知の従来のコーティング技術によって紙又は板紙製品に添加することができる。
【００４４】
組成物はサイジング組成物であってもよい。サイジング組成物は、通常、水を吸収する製品の能力を低下させるために、紙又は板紙製品に使用される。サイジング組成物は、内部サイジングとして使用することができる。すなわち、サイジング組成物は、紙又は板紙製品の製造中に完成紙料に添加することができ、又は表面サイジングとして使用することができる。すなわち、サイジング組成物を紙又は板紙製品の表面に添加することができる。サイジング組成物は、任意の従来のサイジング装置を用いて添加することができる。
【００４５】
組成物は、木材含浸溶液であってもよい。木材含浸溶液は木材の特性を改善するため、例えば、強度を上げ、水、水分又は化学物質に対する耐性を向上させ、及び／又は木質腐敗又は他の生物学的劣化に対する耐性を向上させるために使用することができる。木材含浸溶液にメカニカルＭＦＣを加えることによってもまた、処理された木材はＵＶ耐性が改善され、木材が漂白されるのを防止するか、又はＵＶ放射線によって悪影響を受ける他のどのような態様からも防止される。木材含浸溶液は、任意の従来の方法、例えば、溶液を木材に噴霧し、木材を溶液に浸すなどして添加することができる。
【００４６】
組成物はヤーンであってもよい。良好なＵＶ遮断特性を有する糸を製造することができることは、いくつかの分野において大きな利点である。
【００４７】
組成物は、ポリマー、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、エチレンビニルアセテート及び／又はそれらの誘導体、及び／又は共重合体、及び／又は混合物を含む群から選択される熱可塑性ポリマー材料を含む複合材であることができる。組成物のポリマー含量は、好ましくは、前記繊維材料と前記ポリマー材料との懸濁液の乾燥重量の１０〜８０重量％である。例えばＵＶ遮断特性を有するスクリューキャップに使用される複合材料を提供することが重要である。
【００４８】
ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は、特許出願の文脈において、１００ｎｍ未満の少なくとも１つの寸法を有するナノスケールセルロース粒子繊維又はフィブリルを意味するものとする。ＭＦＣは、部分的又は完全にフィブリル化されたセルロース又はリグノセルロース繊維を含む。遊離されたフィブリルは、１００ｎｍ未満の直径を有するが、実際のフィブリルの直径又は粒度分布及び／又はアスペクト比（長さ／幅）は、供給源及び製造方法に依存する。最も小さいフィブリルは基本フィブリルと呼ばれ、約２〜４ｎｍの直径を有するが（例えばＣｈｉｎｇａ−Ｃａｒｒａｓｃｏ，Ｇ．，Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ｆｉｂｒｅｓ，ｎａｎｏｆｉｂｒｉｌｓ  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｆｉｂｒｉｌｓ，：Ｔｈｅ  ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ＭＦＣ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｆｒｏｍ  ａ  ｐｌａｎｔ  ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  ｆｉｂｒｅ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｖｉｅｗ（セルロース繊維、ナノフィブリル及びミクロフィブリル、：植物生理学及び繊維技術の点からのＭＦＣ成分の形態学的配列）、Ｎａｎｏｓｃａｌｅ  ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｌｅｔｔｅｒｓ  ２０１１、６：４１７参照）、微小フィブリルとしても定義されている基本フィブリルの凝集形態（Ｆｅｎｇｅｌ，Ｄ．，Ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  ｃｅｌｌ  ｗａｌｌ  ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ（細胞壁多糖類の超構造的挙動）, Ｔａｐｐｉ  Ｊ．，Ｍａｒｃｈ  １９７０，Ｖｏｌ  ５３，Ｎｏ．３.）は、ＭＦＣを製造する際に、例えば拡張精製プロセス又は圧力降下崩壊プロセスを使用することによって得られる主な製品であることは一般的である。供給源及び製造プロセスに依存して、フィブリルの長さは、約１から１０マイクロメートル超まで変化し得る。粗いＭＦＣグレードは、フィブリル化された繊維のかなりの部分、すなわち仮道管（セルロース繊維）からの突出フィブリル、及び仮道管（セルロース繊維）から遊離されたある量のフィブリルを含むことができる。
【００４９】
セルロースミクロフィブリル、フィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、フィブリル凝集体、ナノスケールセルロースフィブリル、セルロースナノファイバー、セルロースナノフィブリル、セルロースミクロファイバー、セルロースフィブリル、ミクロフィブリル状セルロース、ミクロフィブリル凝集体及びセルロースミクロフィブリル凝集体のようなＭＦＣの様々な頭字語がある。ＭＦＣは、水中に分散されたときに、大きな表面積又は低い固体（１〜５重量％）でゲル状材料を形成する能力などの様々な物理的又は物理化学的特性によっても特徴付けられ得る。セルロース繊維は、ＢＥＴ法で凍結乾燥材料について測定した場合、好ましくは、形成されたＭＦＣの最終比表面積が約１〜約２００ｍ２／ｇ、より好ましくは５０〜２００ｍ２／ｇである程度にフィブリル化される。。
【００５０】
ＭＦＣを製造するには、単一又は複数パス精錬、予備加水分解、その後の精製又は高剪断崩壊又は原繊維の遊離などの様々な方法が存在する。ＭＦＣの製造にエネルギー効率と持続可能性をもたらすためには、通常、１つ又は複数の前処理ステップが必要である。したがって、供給されるパルプのセルロース繊維は、例えばヘミセルロース又はリグニンの量を減少させるために、酵素的又は化学的に前処理されてもよい。セルロース繊維は、フィブリル化前に化学的に修飾されていてもよく、セルロース分子は元のセルロースに見出されるのとは他の（又はそれより多くの）官能基を含有している。そのような基は、とりわけ、カルボキシメチル（ＣＭＣ）、アルデヒド及び／又はカルボキシル基（例えば、「ＴＥＭＰＯ」のようなＮ−オキシル仲介酸化により得られるセルロース）、または第四級アンモニウム（カチオン性セルロース）を含む。上記の方法の１つで変性または酸化された後、繊維をＭＦＣ又はナノフィブリルサイズまたはＮＦＣに分解することがより容易である。
【００５１】
ナノフィブリル状セルロースは、いくつかのヘミセルロースを含み得る。その量は植物源に依存する。前処理された繊維、例えば加水分解された、予め膨潤させた、又は酸化されたセルロース原料の機械的崩壊は、精錬機（リファイナー）、粉砕機、ホモジナイザー、コロイド、摩擦粉砕機、超音波ソニケーター、マイクロフルイダイザー、マクロフルイダイザー又はフルイダイザー型ホモジナイザーなどのフルイダイザーなどの適切な装置を用いて実施する。ＭＦＣ製造方法に依存して、生成物はまた、微粉、又はナノ結晶セルロース、又は例えば、木材繊維又は製紙プロセスに存在する他の化学物質を含んでいる可能性がある。生成物はまた、効率的にフィブリル化されていない様々な量のミクロンサイズの繊維粒子を含んでいる可能性がある。ＭＦＣは、木材セルロース繊維、硬材又は軟材繊維の両方から製造される。それは、微生物源、麦わらパルプ、竹、バガス、又は他の非木材繊維源のような農業繊維から作ることもできる。それは、好ましくは、未使用の繊維からのパルプ、例えば機械パルプ、化学パルプ及び／又はサーモメカニカルパルプを含むパルプから製造される。それは破損した紙や再生紙から作成することもできる。
【００５２】
上記のＭＦＣの定義には、結晶性及び非晶質領域の両方を有し、５〜３０ｎｍの幅で高いアスペクト比、通常は５０を超えるアスペクト比を有する、複数の基本フィブリルを含むセルロースナノ繊維材料を定義するセルロースナノフィブリル（ＣＭＦ）上の新しい提案されたＴＡＰＰＩ標準Ｗ１３０２１が含まれるが、それには限定されない。
【００５３】
一実施形態によれば、ＭＦＣは、８７を超えるショッパー・リーグラー（Ｓｃｈｏｐｐｅｒ  Ｒｉｅｇｌｅｒ）値（ＳＲ°）を有することができる。ショッパー・リーグラー値は、ＥＮ  ＩＳＯ  ５２６７−１で定義されている標準的な方法によって得ることができる。この高いＳＲ値は、追加の化学薬品の有無にかかわらず、再パルプ化された湿潤ウェブについて決定され、従って、繊維はフィルムに固結していないか、例えば、角質化を始めていない。
【００５４】
この種のウェブの乾燥固形分は、分解しＳＲを測定する前に５０％（ｗ／ｗ）未満である。ショッパー・リーグラー値を決定するには、湿潤ウェブのコンシステンシーが比較的低いワイヤーセクションの直後にサンプルを取ることが望ましい。
【００５５】
当業者であれば、保持剤又は脱水剤などの製紙用化学物質がＳＲ値に影響を及ぼすことを理解する。
【００５６】
ここで指定されたＳＲ値は、ＭＦＣ材料自体の特性を反映するための指標として理解されるべきであるが、それに制限されるものではない。ただし、ＭＦＣのサンプリングポイントも測定されたＳＲ値に影響する場合がある。例えば、完成紙料は分画又は未分画懸濁液であることができ、これらは異なるＳＲ値を有する可能性がある。したがって、本明細書に示される特定のＳＲ値は、粗フラクションと微細フラクションの混合物、又は所望のＳＲ値を提供するＭＦＣグレードを含む単一フラクションのいずれかである。
【実施例】
【００５７】
例
化学機械針葉樹パルプをフルイダイザー（流動化装置）中で１０回流動させてメカニカルＭＦＣを製造した。
【００５８】
異なる量のメカニカルＭＦＣを含むＭＦＣフィルムを製造した。メカニカルＭＦＣをケミカルＭＦＣと混合して、１００％未満のメカニカルＭＦＣを含むフィルムを形成した。ケミカルＭＦＣは、クラフトパルプをエンドグルカナーゼ酵素で５０℃で３時間酵素処理した後、添加した酵素を失活させるために温度を９０℃まで上げることにより製造した。その後、酵素処理されたパルプを、ケミカルＭＦＣを製造するために３％のコンシステンシーでフルイダイザーを用いてフィブリル化した。
【００５９】
メカニカルＭＦＣ及びケミカルＭＦＣを混合し、ＭＦＣフィルムに形成した。フィルムの透過率は、室温及び相対湿度（ＲＨ）５０％でＤＲＡ  ＣＡ−３０１積分球を備えたＣａｒｙ  １００  Ｃｏｎｃ分光光度計を用いて測定した。
【００６０】
試験の結果は図１で見ることができる。図１は、低量のメカニカルＭＦＣを含むフィルムの透過率がＵＶ領域内では低い透過率であり、ＵＶ領域外、例えば可視光領域では高い透過率であることを示している。紫外線領域での透過率が低く、可視光領域での透過率が高いことが理想である。このように、本発明により、メカニカルＭＦＣの添加量を少なくしても良好なＵＶ遮断特性を有する透明又は少なくとも半透明のフィルムを製造することが可能である。
【００６１】
本発明の上記の詳細な説明を考慮して、当業者には他の変更及び変形が明らかになるであろう。しかしながら、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、そのような他の改変及び変形を行うことができることは明らかである。
【図１】
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【国際調査報告】
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