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ガスバリア性の強化とは?課題と対策・製品を解説

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セルロースにおけるガスバリア性の強化とは?
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機能性材料『サンセラザン』<ポリシラザンコーティング剤>
特殊セルロース繊維『TENCEL(R)』
『合成繊維網 カタログ』
機能シート
織物『ドライヤーファブリックス』
受託サービス『機能性材料シート化』

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セルロースにおけるガスバリア性の強化
セルロースにおけるガスバリア性の強化とは?
セルロースは再生可能で生分解性を持つ優れた素材ですが、そのガスバリア性(酸素や水蒸気などのガスを通しにくい性質)は一般的に低いという課題があります。この課題を克服し、セルロースのガスバリア性を向上させることで、食品包装材や電子部品保護材など、より幅広い用途への展開を目指す技術開発のことです。
課題
セルロース固有の多孔質構造
セルロースの分子構造は、微細な空隙(多孔質)が多く、これがガス分子の透過を容易 にしてしまうため、本来ガスバリア性が低い。
水分によるバリア性低下
セルロースは親水性が高く、水分を吸収しやすい。水分がセルロース構造に入り込むと、さらにガス透過性が増大し、バリア性が著しく低下する。
加工時の構造変化
セルロースをシート状に加工する際、熱や圧力などの影響で構造が変化し、意図せずガスバリア性が低下してしまうことがある。
バリア性向上と他の物性との両立
ガスバリア性を高めるための処理が、セルロースの強度、透明性、柔軟性といった他の重要な物性を損なう可能性がある。
対策
表面コーティングによるバリア層形成
セルロース表面に、ガスを通しにくい高分子材料や無機材料の薄膜をコーティングすることで、物理的にガス分子の侵入を防ぐ。
セルロース構造の緻密化
セルロースの分子配向を制御したり、架橋構造を導入したりすることで、素材自体の空隙を減らし、ガス透過経路を長くする。
疎水性付与による耐湿性向上
セルロースに疎水性基を導入したり、疎水性ポリマーと複合化したりすることで、水分吸収を抑制し、湿潤環境下でのバリア性低下を防ぐ。
ナノ粒子複合化によるバリア性向上
セルロースマトリックス中に、ガスバリア性の高いナノ粒子(例:クレイ、酸化物)を分散させることで、ガス分子の拡散経路を複雑化・長文化させる。
対策に役立つ製品例
高機能包装フィルム
食品の鮮度保持や酸化防止に貢献する、酸素や水蒸気の透過を大幅に抑制した包装材として利用できる。
電子部品用保護シート
湿気や酸素による劣化を防ぎたいデリケートな電子部品を保護するための、高いガスバリア性を持つシート材として活用できる。
機能性メンブレン
特定のガスを選択的に透過・遮断する機能を持たせ、分離膜やセンサー材料としての応用が期待できる。
生分解性バリアコーティング剤
既存の紙製品やプラスチック製品に塗布することで、環境負荷を低減しつつガスバリア性を付与するコーティング剤として提供できる。
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