この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。国際規格の作成作業は通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。政府および非政府の国際機関も ISO と連携してこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するあらゆる事項について国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
この文書の作成に使用される手順と、そのさらなる保守を目的とした手順は、ISO/IEC 指令第 1 Part に記載されています。特に、さまざまなタイプの ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令Part 2 部の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)
この文書の要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。文書の作成中に特定された特許権の詳細は、序論および/または受け取った特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)
本書で使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、推奨を構成するものではありません。
規格の自主的な性質、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および貿易の技術的障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) 原則への ISO の準拠に関する情報については、 www.iso.org/iso/foreword.html を参照してください。
この文書は、ナノテクノロジー技術委員会 ISO/TC 229 によって作成されました。
ISO 21236 シリーズのすべての部品のリストは、ISO の Web サイトでご覧いただけます。
導入
近年、食品包装、医療包装、電子機器、建設、農業などにプラスチックフィルムや硬質プラスチックが広く使用されるにつれ、高分子材料のバリア性の重要性がますます高まっています。すべてのポリマー材料にはさまざまな程度のガス透過性があります。したがって、用途に応じて要求されるガスバリア性能も異なります。単層フィルムは一般にほとんどのガスに対して非常に透過性であるため、バリアフィルムはガスや湿気の移動を通さないように設計された多層フィルムまたはコーティングフィルムで構成されることがよくあります。食品包装フィルムには酸素ガスバリア性と水蒸気バリア性が求められます。食品包装、医薬品包装、工業製品包装などには、PETやナイロンフィルムにシリカやアルミナを蒸着した透明ガスバリアフィルムが一般的に使用されている。近年、有機発光ダイオードディスプレイには、より高いガスバリア性を有するフィルムが求められている。このような高いガスバリア性は、従来の食品包装用バリアフィルムだけでは実現できません。
高ガスバリア性フィルムは、エレクトロニクス、医薬品包装、水素貯蔵など幅広い分野での利用が期待されています。プラスチック包装のバリア特性を向上させるために、さまざまなアプローチを採用できます。ガス不透過性のナノ物体をプラスチックに添加してナノ複合材料を作製する方法がある。最も一般的なタイプのポリマー ナノ複合材料には、粘土ナノプレートが含まれています。これらの粘土ナノ材料はバリア特性を向上させます。多くのレポートがナノ複合材料の市場拡大を予測しています。
粘土ナノプレートを用いたガスバリア複合材料に関する論文や特許も数多く存在する。ポリマーに粘土ナノプレートを混合することでガスバリア性が向上します。高いガスバリア現象は、ニールセンの曲がりくねったモデルで説明されます。粘土製品には懸濁液や粉末のものが多くあり、それぞれでローディングの効果が異なります。製造プロセスの違いにより、粘土含有材料にさまざまな特性がもたらされます。スメクタイト、タルク、カオリナイト、マイカなど、さまざまな粘土製品を購入できます。ガスバリア性に適したものもあれば、そうでないものもあります。中でも、アスペクト比が高く、プラスチックとの親和性が高い粘土製品が好ましい。粘土ナノプレート製品をご使用のお客様は、カタログに記載されている特性データもガスバリアフィルム用の高品質な粘土ナノプレートを選ぶ際に重要となりますので、必ずご確認ください。
ISO/TS 21236-1 では、粉末状の層状粘土ナノマテリアルおよび化学修飾されたナノマテリアルの特性を規定し、関連する測定方法について説明しています。
この文書は、粘土ナノプレートの測定すべき特性を規定し、これらの特性を決定するために使用される工業的に利用可能な測定方法を規定する。さらに、測定プロトコルについても説明します。これは、水蒸気や乾燥ガスのバリアフィルムとして応用するための粘土ナノプレート材料の研究、開発、商品化に健全な基盤を提供します。
1 スコープ
この文書は、ガスバリアフィルムに使用される粉末状および懸濁液状の粘土ナノプレートサンプルの測定すべき特性と測定方法を規定しています。さらに、個々の特性の測定プロトコルについても説明します。
この文書では、粘土ナノプレートの製造後の修飾の特徴については扱っていません。この文書では、製造中または使用中の健康と安全の問題に特有の考慮事項については説明しません。
2 規範的参照
以下の文書は、その内容の一部またはすべてがこの文書の要件を構成する形で本文中で参照されています。日付が記載された参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。
- ISO/TS 80004-6, ナノテクノロジー — 語彙 — Part 6: ナノオブジェクトの特性評価
3 用語と定義
この文書の目的のために、ISO/TS 80004-6 および以下に示されている用語と定義が適用されます。
ISO と IEC は、標準化に使用する用語データベースを次のアドレスで維持しています。
3.1
ガスバリアフィルム
ガス拡散を抑制するフィルム
3.2
ナノプレート
1 つの外部寸法がナノスケールで、他の 2 つの外部寸法が大幅に大きいナノオブジェクト
[出典:ISO/TS 80004-2:2015, 4.6, 修正済み]
3.3
粘土ナノプレート
粘土からなるナノプレート
3.4
ポリマークレイナノコンポジット
ナノ構造の粘土相を含むポリマーマトリックスナノ複合材料
[出典:ISO/TS 80004-4:2011, 3.2.1.1]
3.5
成膜性
添加剤を使用せずに懸濁液からフィルムを形成する能力
注記 1: 参考文献 [10] を参照。
参考文献
| 1 | ISO 638, 紙、板紙およびパルプ — 乾物含有量の測定 — オーブン乾燥法 |
| 2 | ISO 1519, 塗料およびワニス — 曲げ試験 (円筒マンドレル) |
| 3 | ISO 11465, 土壌品質 — 質量ベースの乾物および水分含量の測定 — 重量法 |
| 4 | ISO 13320, 粒子サイズ分析 - レーザー回折法 |
| 5 | ISO 15512, プラスチック - 含水量の測定 |
| 6 | ISO/TS 21236-1, ナノテクノロジー — 粘土ナノマテリアル — Part 1: 層状粘土ナノマテリアルの特性と測定方法の仕様 |
| 7 | ISO 22412, 粒子サイズ分析 - 動的光散乱 (DLS) |
| 8 | ISO/TS 80004-2:2015, ナノテクノロジー — 語彙 — Part 2: ナノオブジェクト |
| 9 | ISO/TS 80004-4:2011, ナノテクノロジー — 語彙 — Part 4: ナノ構造材料 |
| 10 | 海老名哲也、 The Chemical Records 、18, 1020 (2018) |
| 11 | Zhou X. 他、固体地球科学、 3, 16-29 (2018) |
| 12 | ショーレンベルガー CJ, サイモン RH, 土壌科学、5, 13-24 (1945) |
| 13 | Dohrmann R. ら、 Clays Clay Miner。 、60, (2)、176-185 (2012) |
| 14 | ヒール B.、リヒター S.、アーント KF.、リヒター A.、マクロモル。症状。 、254, 378 (2007) |
| 15 | 石井 隆、手島 直、蛯名 哲、水上 文、 J of Col.内部。科学。 、348, 313 (2010) |
| 16 | 三好 康、月村 和、森本 和、鈴木 正、高木 哲、 Appl.粘土科学。 、140-147, 151 (2018) |
| 17 | Stöter M.、他、 Langmuir 、29, 1280-1285 (2013) |
| 18 | 相沢達也 他、粘土科学、20, 63-66 (2017) |
| 19 | Tsurko ESら、 J.Membrane Sci. 、540, 212-218 (2017) |
| 20 | Veghte DP, Freedman MA, エアロゾル科学。テック。 、48, 715-724 (2014) |
| 21 | Nam H.-J.、海老名 達也、水上 文、コロイドと表面 A 、346, 158 (2009) |
| 22 | Nam H.-J.、海老名 哲也、石井 隆、水上 F.、メーター。しましょう。 、63, 54 (2009) |
| 23 | ネビンズ MJ, ワイントリット DJ, Am.セラム。社会ブル、 46, (6)、587-592 (1967) |
| 24 | 吉田 洋、新井 和也、鈴木 篤、相沢 哲、石井 隆、海老名 哲也、粘土科学、22, 95 (2018) |
| 25 | ニールセン LE, J. マクロモル。科学。 (化学) 、A1, 929 (1967) |
| 26 | 海老名 哲也、水上 文、 Adv.Mat. 、19, 2450 (2007) |
| 27 | Nam H.-J.、海老名 哲也、石井 隆、横田 弘、水上 文、 Appl.粘土科学。 、46, 209 (2009) |
| 28 | Nam H.-J.、Ebina T.、石井 R.、水上 F.、 Clay Sci。 、13, 159 (2007) |
| 29 | 金子 博、石井 隆、鈴木 亜、中村 哲、蛯名 哲、Nge TT, 山田 哲、 Appl.粘土科学。 、132-133, 425 (2016) |
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html .
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 229, Nanotechnologies.
A list of all parts in the ISO 21236 series can be found on the ISO website.
Introduction
The barrier property in polymeric materials has become progressively more important in recent years with the widespread use of plastic films and rigid plastics for food packaging, medical packaging, electronic devices, construction, agriculture and so on. All polymeric materials have varying degrees of gas permeability. Therefore, the required level of gas barrier performance varies depending on the application. Barrier films often consist of multilayers or coated films designed to be impervious to gas and moisture migration, as single-layer films are in general quite permeable to most gases. Food packaging films are required to have oxygen gas barrier properties and water vapour barrier properties. A transparent gas barrier film obtained by applying a silica or alumina vapour deposition method on a PET or nylon film is generally used for food packaging, pharmaceutical packaging, industrial product packaging and so on. Recently, a film with a higher level of gas barrier properties has been required for organic light emitting diode displays. These high gas-barrier properties cannot be achieved by simply using conventional barrier film for food packaging.
High gas-barrier films are expected to be used in a wide range of fields, such as electronics, pharmaceutical packaging and hydrogen storage. Various approaches can be taken to improve barrier properties in plastics packaging. There is a method of adding gas-impermeable nano-objects to plastic to make nanocomposites. One of the most common types of polymer nanocomposites contains clay nanoplates. These clay nanomaterials improve barrier properties. Many reports predict the market expansion of nanocomposite materials.
There are many scientific papers and patents on gas barrier composite material using clay nanoplate. Gas barrier properties are improved by mixing clay nanoplates into the polymer. The high gas-barrier phenomenon is described in Nielsen's tortuous model. There are lots of clay products in suspension or powder forms and the effect of loading is different in each. Different production processes bring various characteristics to clay-containing materials. Various clay products are available to buy, including smectite, talc, kaolinite and mica. Some are suitable for gas barrier properties while others are not. Among them, clay products having a high aspect ratio and high affinity with plastic are preferable. Users of clay nanoplate products should check the characteristic data described in the catalogue, as these are important for selecting high-quality clay nanoplates for gas-barrier films.
ISO/TS 21236-1 specifies characteristics of layered clay nanomaterials in powder form, as well as chemically modified ones, and describes their relevant measurement methods.
This document specifies the characteristics to be measured of clay nanoplate and specifies industrially available measurement methods used to determine these characteristics. In addition, measurement protocols are described. It provides a sound basis for the research, development and commercialization of clay nanoplate materials for the application of barrier films for water vapour and dry gases.
1 Scope
This document specifies characteristics to be measured and measurement methods for clay nanoplate samples in powder and suspension forms used for gas-barrier films. In addition, measurement protocols for the individual characteristics are described.
This document does not deal with characteristics of post-manufacturing modification of clay nanoplates. This document does not cover considerations specific to health and safety issues either during manufacturing or use.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
- ISO/TS 80004-6, Nanotechnologies — Vocabulary — Part 6: Nano-object characterization
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO/TS 80004-6 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
3.1
gas barrier film
film that reduces gas diffusion
3.2
nanoplate
nano-object with one external dimension in the nanoscale and the other two external dimensions significantly larger
[SOURCE:ISO/TS 80004-2:2015, 4.6, modified]
3.3
clay nanoplate
nanoplate composed of clay
3.4
polymer clay nanocomposite
polymer matrix nanocomposite with a nanostructured clay phase
[SOURCE:ISO/TS 80004-4: 2011, 3.2.1.1]
3.5
film formability
capability of forming a film without additives from a suspension
Note 1 to entry: See Reference [10].
Bibliography
| 1 | ISO 638, Paper, board and pulps — Determination of dry matter content — Oven-drying method |
| 2 | ISO 1519, Paints and varnishes — Bend test (cylindrical mandrel) |
| 3 | ISO 11465, Soil quality — Determination of dry matter and water content on a mass basis — Gravimetric method |
| 4 | ISO 13320, Particle size analysis — Laser diffraction methods |
| 5 | ISO 15512, Plastics — Determination of water content |
| 6 | ISO/TS 21236-1, Nanotechnologies — Clay nanomaterials — Part 1: Specification of characteristics and measurement methods for layered clay nanomaterials |
| 7 | ISO 22412, Particle size analysis — Dynamic light scattering (DLS) |
| 8 | ISO/TS 80004-2:2015, Nanotechnologies — Vocabulary — Part 2: Nano-objects |
| 9 | ISO/TS 80004-4:2011, Nanotechnologies — Vocabulary — Part 4: Nanostructured materials |
| 10 | Ebina T., The Chemical Records, 18, 1020 (2018) |
| 11 | Zhou X., et al., Solid Earth Sciences, 3, 16-29 (2018) |
| 12 | Schollenberger C.J., Simon R.H., Soil Science, 59 (1), 13-24 (1945) |
| 13 | Dohrmann R., et al, Clays Clay Miner., 60(2), 176-185 (2012) |
| 14 | Ferse B., Richter S., Arndt K-F., Richter A., Macromol. Symp., 254, 378 (2007) |
| 15 | Ishiii R., Teshima N., Ebina T., Mizukami F., J of Coll. Int. Sci., 348, 313 (2010) |
| 16 | Miyoshi Y., Tsukimura K., Morimoto K., Suzuki M., Takagi T., Appl. Clay Sci., 140-147, 151 (2018) |
| 17 | Stöter M., et al., Langmuir, 29, 1280-1285 (2013) |
| 18 | Aizawa T. et al., Clay Science, 20, 63-66 (2017) |
| 19 | Tsurko E. S. et al., J. Membrane Sci., 540, 212-218 (2017) |
| 20 | Veghte D. P., Freedman M. A., Aerosol Sci. Tec., 48, 715-724 (2014) |
| 21 | Nam H.-J., Ebina T., Mizukami F., Colloids and Surfaces A, 346, 158 (2009) |
| 22 | Nam H.-J., Ebina T., Ishii R., Mizukami F., Mater. Lett., 63, 54 (2009) |
| 23 | Nevins M.J., Weintritt D.J., Am. Ceram. Soc. Bull., 46(6), 587-592 (1967) |
| 24 | Yoshida H., Arai K., Suzuki A., Aizawa T., Ishii R., Ebina T., Clay Science, 22, 95 (2018) |
| 25 | Neilsen L. E., J. Macromol. Sci. (chem.), A1, 929 (1967) |
| 26 | Ebina T., Mizukami F., Adv. Mat., 19, 2450 (2007) |
| 27 | Nam H.-J., Ebina T., Ishii R., Yokota H., Mizukami F., Appl. Clay Sci., 46, 209 (2009) |
| 28 | Nam H.-J., Ebina T., Ishii R., Mizukami F., Clay Sci., 13, 159 (2007) |
| 29 | Kaneko H., Ishii R., Suzuki A., Nakamura T., Ebina T., Nge T.T., Yamada T., Appl. Clay Sci., 132-133, 425 (2016) |