Cellulose nanofibrils are nano-scale materials with a diameter of several tens of nanometers. Cellulose nanofibrils' excellent mechanical and barrier properties make them attractive materials in the packaging industry. The morphology and crystallinity of obtained nano-cellulose greatly depend on the raw materials and the nano-fibrilization process. In this study, we investigated the effect of morphology and crystal structure of cellulose nanofibrils on coating performance, transparency, and barrier properties. Cellulose nanofibrils with a narrow diameter, high crystallinity and negative ion were fabricated as the concentration of the sulfuric acid was increased. As a result, post-treated cellulose nanofibrils could be easily coated due to narrow diameter and introduction of negative ion, and enhance oxygen barrier properties via the densely interconnected nanofiber surface.

Keywords: 셀룰로오스 나노섬유는 수십 나노미터 크기의 직경을 갖는 나노 소재로서 뛰어난 기계적 물성과 배리어 성능을 가지고 있기 때문에 패키징 산업에서 각광받고 있는 물질이다. 이러한 셀룰로오스 나노섬유는 원재료 및 나노섬유화 공정 방식에 따라 모폴로지 및 결정화도를 비롯한 이화학적 성질이 영향을 받는다. 본 연구에서는 황산으로 후처리를 함으로써 그 농도에 따라 이화학적 성질이 다른 셀룰로오스 나노섬유 코팅용액을 제조하였고, 이화학적 성질에 따른 셀룰로오스 나노 섬유의 코팅성, 투명성, 그리고 산소 및 수분 차단성을 조사하였다. 그 결과, 황산용액의 농도가 높아질수록 셀룰로오스 나노섬유의 직경 및 길이가 줄어들고 결정성이 높아지며 나노섬유 표면에 음전하가 도입되는 경향을 보였다. 또한 이와 같이 셀룰로오스의 직경 감소 및 음전하 도입으로 인하여 코팅성 및 투명도가 증가하였으며 조밀한 코팅이 가능케 되어 산소 차단성이 증진되는 것을 확인할 수 있었다.

Keywords: cellulose nanofibril, sulfuric acid treatment, oxygen barrier, coating, crystallinity