ヒドロキシプロピルメチルセルロース（HPMC）フィルムは優れた性能を発揮しますが、HPMCは熱ゲルであるため、低温での粘度が低すぎて、低温でのコーティング（または浸漬）と乾燥による食用フィルムの製造に適さず、加工性能が劣ります。さらに、高コストのため、用途が制限されます。ヒドロキシプロピルデンプン（HPS）は低コストの冷ゲルであり、これを添加することで、HPMCの低温での粘度を高め、HPMCの加工性能を向上させ、製造コストを削減できます。さらに、同じ親水性、グルコース単位、ヒドロキシプロピル基はすべて、これら2つのポリマーの相溶性の向上に寄与します。そこで、HPSとHPMCをブレンドしてホットコールドゲルブレンドシステムを調製し、レオメーターと小角X線散乱法を用いて、HPMC/HPSホットコールドゲルブレンドシステムのゲル構造に対する温度の影響を系統的に研究しました。熱処理条件が膜システムの微細構造と特性に及ぼす影響と組み合わせ、熱処理条件下におけるブレンドシステムのゲル構造－膜構造－膜特性の関係を構築した。
結果は、高温では、より高いゲルがHPMCHPMC含有量が多いほど弾性率が高く、固体のような挙動がより顕著になり、ゲル散乱体の自己相似構造がより密になり、ゲル凝集体のサイズが大きくなります。低温では、HPS含有量が多いゲルサンプルは弾性率が高く、固体のような挙動がより顕著になり、ゲル散乱体の自己相似構造がより密になります。同じ混合比のサンプルでは、高温でHPMCが支配的なゲルの弾性率と固体のような挙動の顕著性、および自己相似構造の密度は、低温でHPSが支配的なゲルよりも高くなります。乾燥温度は、乾燥前のシステムのゲル構造に影響を与え、次にフィルムの結晶構造と非晶質構造に影響を与え、最終的にフィルムの機械的特性に重要な影響を与え、高温で乾燥させたフィルムの引張強度と弾性率が低温で乾燥させたフィルムよりも高くなります。冷却速度はシステムの結晶構造に明らかな影響を与えませんが、フィルムのマイクロドメイン自己相似体の密度に影響を与えます。このシステムでは、フィルムの自己相似構造の密度がフィルムの機械的特性に影響を与える可能性がある。性能は大きな影響を受ける。
ブレンド膜の調製に基づき、本研究では、ヨウ素溶液を用いてHPMC/HPSブレンド膜を選択的に染色することで、顕微鏡下でブレンドシステムの相分布と相転移を明確に観察する新しい方法を確立できることを発見した。この方法は、デンプン系ブレンドシステムの相分布の研究に方法論的な指針となる意義を持つ。この新しい研究方法を用い、赤外分光法、走査型電子顕微鏡、伸長計を組み合わせて、システムの相転移、相溶性、機械的特性を分析・研究し、相溶性、相転移、フィルム外観間の性能関係を構築した。顕微鏡観察の結果、HPS比が50%のときにシステムが相転移を起こし、フィルム内に界面混合現象が存在することが示され、システムが一定の相溶性を有することが示された。赤外分光法、熱重量分析、SEMの結果は、ブレンドシステムが一定の相溶性を有することをさらに検証した。HPS含有量が50%のときにブレンドフィルムの弾性率が変化する。HPS含有量が50%を超えると、混合サンプルの接触角は純粋なサンプルの接触角を結ぶ直線からずれ、50%未満の場合は、この直線から負の方向にずれます。これは主に相転移によって引き起こされます。
投稿日時：2024年4月25日