シェラック

2023 年 2 月 7 日

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タイのメーファールアン大学理学部と英国ロンドンのクイーンメアリー大学工学・材料科学部の研究者らは、リサイクル可能で堆肥化可能で持続可能な住宅のガスバリア特性を向上させるシェラックベースのコーティングを開発した。インスタント食品、乾燥食品、冷凍食品、冷蔵食品に適した包装材料を使用しています。

ユーカリの木材やサトウキビのバガスなどの再生可能な材料から作られたパルプ成型品は、輸送中の製品を保護するための持続可能な包装材として、食品提供トレイ、容器、飲料キャリアなどに広く使用されています。 その生産量は紙ベースの包装材料全体の 30% 以上を占めており、再生可能な原料に加えて、リサイクルや堆肥化にも適しています。

しかし、材料のガスバリア性が低く、水や油に対する耐性が限られているため、成形パルプは多くの製品の保存寿命と品質を維持するのには適していません。 この問題は通常、ポリエチレンなどの石油ベースのポリマーや金属（通常はアルミニウム）の薄層で材料をラミネートまたはコーティングすることで解決され、リサイクルや堆肥化が困難かつ非現実的になります。

2月7日にジャーナルPolymer Internationalに掲載されたこの研究の目的は、環境に優しく、再生可能で生分解性の新しいコーティングを開発することにより、そのグリーンプロファイルと環境持続可能性を維持しながら、成形パルプのバリア特性と表面抵抗を改善することでした。材料。

シェラックはラックバグが分泌する樹脂に由来し、マニキュア液から家具用ラッカーやさまざまな染料に至るまで、さまざまな製品に使用するために何世紀にもわたって生産されてきました。 シェラックの最大生産国はインド、タイ、中国ですが、バングラデシュ、ミャンマー、ラオス、ベトナム、メキシコでも生産されています。

これはポリエステルグループのバイオポリマーであり、その非毒性、熱可塑性挙動、耐油性、および優れた防湿特性により、医薬品および食品産業で広く使用されています。 また、良好な接着仕上げを示し、低毒性の溶剤に溶解できます。 ただし、純粋なシェラックのコーティング層は、脆い性質と高い酸素透過性のため、一般には使用されません。

この研究では、成形パルプをナノフィブリル化セルロース (NFC) とシェラックからなるナノコンポジット層でコーティングし、バリア性と表面抵抗性能を向上させました。 シェラック相との相溶性を高め、NFC の耐水性を高めるために、エステル化反応により修飾ナノフィブリル化セルロース (mNFC) が調製されました。 研究者らは、比較のために、コーティングされていないサンプルと純粋なシェラックでコーティングされたサンプルも準備しました。

ナノコンポジットコーティング配合物（つまり、ナノセルロース含有量と改質）、および成形パルプ上のコーティング層のさまざまな厚さが、形態、バリア特性（水蒸気透過率[WVTR]、OTR）、水、およびバリア特性に及ぼす影響。製造された試験片の耐油性、熱安定性、機械的特性が体系的に検査されました。

研究者らは、水蒸気と酸素の透過率が、低密度ポリエチレン、延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの従来の食品包装材料と同じ範囲であると報告しました。

水接触角、油接触角、吸油率の試験でも、ナノコンポジットコーティング層が成形パルプシートに優れた耐水性と有望な耐油性表面を提供することが示された。 コーティング層は、特にシェラックと mNFC でコーティングされたサンプルのシート サンプルの引張特性も強化しました。 サンプルは、熱分解温度が低いシェラック層を導入した後、良好な熱安定性 (約 250 °C) を達成し、包装用途での実用的な用途が確認されました。

メーファールアン大学理学部の主任研究員であるナッタカン・ソイケブカウ教授はSCIの取材に対し、「われわれの次の目標は、材料の選択と設計、およびいくつかのプロセスの変更によって、より安価で拡張性のある持続可能なコーティングを開発することだ」と述べた。

商業化の現在の障壁はそのコストにあり、ソイケブカウ教授は現在、現在使用されている材料の3倍から10倍かかると推定している。 しかし、このコーティングは「水や湿気に対する感受性を低下させるために、他のエコ素材にも適用できる」とソイケブカウ教授は指摘する。

詳しくは： Supattra Klayya 他、食品包装用途向けのバリア特性を強化した成型パルプ用の持続可能なナノ複合コーティング、ポリマー インターナショナル (2022)。 DOI: 10.1002/pi.6469

提供：化学工業協会