(57)【要約】生分解性ポリマーを含む生分解性積層体は、酸素および水分遮断性を有する。酸素および水分遮断性層は、生分解性である。遮断層の接着が乏しい場合、分解性結束層が、接着力の改良のために含まれる。積層体構造の組み合わせを形成して、全体としての酸素および水分遮断性を高めることができる。生分解性積層体は、押出により形成することができる。
2009525900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素遮断性を有する積層体であって、
外側表面と内側表面とを有する基材；
積層体を取り囲む液体および水蒸気から前記基材を保護するために前記基材の前記外側表面上に配置された高分子保護層；
前記基材および外部環境から水分をブロックするために前記基材の前記内側表面上に配置された防湿層；
前記防湿層上に配置された酸素遮断層および分解性結束層の1つであり、前記防湿層が酸素遮断性でないときに前記酸素遮断層が存在し、前記防湿層が酸素遮断性であるときに存在し、かつ接着力を増大させる前記分解性結束層；および、
前記酸素遮断層または前記分解性結束層上に配置された蒸気、液体および固体内容物による浸透を防止するための生成物接触層；
を含む積層体。
【請求項２】
前記基材が、板紙である、請求項1に記載の積層体。
【請求項３】
前記板紙が、漂白されたクラフトシート、未漂白クラフトシート、漂白された板紙および未漂白板紙からなる群より選択される、請求項2に記載の積層体。
【請求項４】
前記高分子保護層が、印刷媒体として作用する、請求項1に記載の積層体。
【請求項５】
前記高分子保護層が、分解性ポリオレフィン、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸および生分解性ポリエステルからなる群より選択される、請求項1に記載の積層体。
【請求項６】
前記高分子保護層が、フィルム塗工重量5〜20ポンド/3000平方フィートを有する、請求項5に記載の積層体。
【請求項７】
前記分解性ポリオレフィンが、遷移金属カルボキシレート触媒とポリオレフィンとのブレンドである、請求項5に記載の積層体。
【請求項８】
前記ポリオレフィンが、ポリエチレンおよびポリプロピレンからなる群より選択される、請求項7に記載の積層体。
【請求項９】
前記遷移金属カルボキシレート触媒が、鉄、カドミウム、コバルトおよびマンガンからなる群より選択される金属を含む、請求項7に記載の積層体。
【請求項１０】
前記防湿層が、分解性ポリオレフィン、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択される、請求項1に記載の積層体。
【請求項１１】
前記防湿層が、フィルム塗工重量5〜20ポンド/3000平方フィートを有する、請求項10に記載の積層体。
【請求項１２】
前記防湿層が、酸素遮断層である、請求項1に記載の積層体。
【請求項１３】
前記酸素遮断層が、ポリビニルアルコール、生分解性ポリエステル、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択されるポリマーより形成される、請求項12に記載の積層体。
【請求項１４】
前記酸素遮断層が、フィルム塗工重量5〜20ポンド/3000平方フィートを有する、請求項12に記載の積層体。
【請求項１５】
前記酸素遮断層を含み、前記酸素遮断層が、ポリビニルアルコールを含む、請求項1に記載の積層体。
【請求項１６】
前記ポリビニルアルコールが、フィルム塗工重量2〜15ポンド/3000平方フィートを有する、請求項15に記載の積層体。
【請求項１７】
前記分解性結束材料を含み、前記分解性結束材料が遷移金属カルボキシレート触媒および無水マレイン酸官能化されたポリエチレンを含む、請求項1に記載の積層体。
【請求項１８】
前記分解性ポリエチレンが、無水マレイン酸官能化されたポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンおよび直鎖状低密度ポリエチレンからなる群より選択される、請求項17に記載の積層体。
【請求項１９】
前記遷移金属カルボキシレート触媒が、鉄、カドミウム、コバルトおよびマンガンからなる群より選択される金属を含む、請求項17に記載の積層体。
【請求項２０】
前記分解性結束層を含み、前記分解性結束層が、フィルム塗工重量2〜5ポンド/3000平方フィートを有する、請求項1に記載の積層体。
【請求項２１】
前記生成物接触層が、塗工重量5〜20ポンド/3000平方フィートを有する、請求項1に記載の積層体。
【請求項２２】
前記生成物接触層が、分解性ポリオレフィン、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸および生分解性ポリエステルからなる群より選択されるポリマーを含む、請求項1に記載の積層体。
【請求項２３】
前記酸素遮断層を含み；
前記防湿層および前記生成物接触層の少なくとも1つが分解性ポリオレフィンを含む分解性PE層であり；かつ、
分解性結束層が、前記分解性PE層と、前記分解性PE層と前記酸素遮断層との間の接着力を増大させるために前記酸素遮断層との間に配置された、請求項1に記載の積層体。
【請求項２４】
前記防湿層と前記生成物接触層とが、分解性ポリオレフィンを含むともに分解性PE層であり；
第1の分解性結束層が、前記生成物接触層と前記酸素遮断層との間に配置され；かつ、
第2の分解性結束層が、前記防湿層と前記酸素遮断層との間に配置された、請求項23に記載の積層体。
【請求項２５】
前記分解性PE層が、遷移金属触媒とポリオレフィンとを含む、請求項23に記載の積層体。
【請求項２６】
前記ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンからなる群より選択される、請求項25に記載の積層体。
【請求項２７】
前記遷移金属触媒が、鉄、カドミウム、コバルトおよびマンガンからなる群より選択される、請求項25に記載の積層体。
【請求項２８】
前記防湿層と前記生成物接触層とが、分解性PEおよびPHAからなる群より選択される分解性ポリマーを含む、請求項23に記載の積層体。
【請求項２９】
前記防湿層と前記生成物接触層とが、各々、塗工重量5〜20ポンド/3000平方フィートを有する、請求項23に記載の積層体。
【請求項３０】
前記酸素遮断層が、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択される、請求項23に記載の積層体。
【請求項３１】
前記酸素遮断層が、塗工重量2〜15ポンド/3000平方フィートを有する、請求項30に記載の積層体。
【請求項３２】
酸素遮断性を有する積層体であって、
外側表面と内側表面とを有する基材；
前記基材の前記外側表面上に配置された第1の分解性ポリオレフィン層；
ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択される生分解性ポリマーを含む前記基材の前記内側表面上に配置された防湿層；
前記防湿層上に配置された分解性結束層；および、
前記分解性結束層上に配置された第2の分解性ポリオレフィン層；
を含む積層体。
【請求項３３】
酸素遮断性を有する積層体であって、
外側表面と内側表面とを有する基材；
前記基材の前記外側表面上に配置され、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択されるポリマーを含む高分子保護層；
前記基材の前記内側表面上に配置された生分解性ポリエステル層；および、
前記生分解性ポリエステル層上に配置され、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択されるポリマーを含む浸透を防止するための生成物接触層；
を含む積層体。
【請求項３４】
酸素遮断性を有する積層体であって、
外側表面と内側表面とを有する基材；
前記基材の前記外側表面上に配置された第1の生分解性ポリエステル層；
ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択される生分解性ポリマーを含む前記基材の前記内側表面上に配置された防湿層；
前記防湿層上に配置された分解性結束層；および、
前記分解性結束層上に配置された第2の生分解性ポリエステル層；
を含む積層体。
【請求項３５】
酸素遮断性を有する積層体であって、
外側表面と内側表面とを有する基材；
前記基材の前記外側表面上に配置され、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択されるポリマーを含む高分子保護層；
前記基材の前記内側表面上に配置されたポリビニルアルコール層；および、
前記ポリビニルアルコール層上に配置され、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択されるポリマーを含む浸透を防止するための生成物接触層；
を含む積層体。
【請求項３６】
酸素遮断性を有する積層体であって、
外側表面と内側表面とを有する基材；
前記基材の前記外側表面に配置された第1の分解性ポリオレフィン層；
前記基材の前記内側表面上に配置され、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸およびポリエステルからなる群より選択される生分解性ポリマーを含む防湿層；
前記防湿層上に配置された第1の分解性結束層；
前記第1の分解性結束層上に配置された第2の分解性ポリオレフィン層；
前記第2の分解性ポリオレフィン層上に配置された第3の分解性ポリオレフィン層；
前記第3の分解性ポリオレフィン層上に配置された第2の分解性結束層；
前記第2の分解性結束層上に配置されたポリビニルアルコール層；
前記ポリビニルアルコール層上に配置された第3の分解性結束層；および、
前記第3の分解性結束層上に配置された第2の分解性ポリオレフィン層；
を含む積層体。
【請求項３７】
酸素遮断性を有する積層体であって、
外側表面と内側表面とを有する基材；
前記基材の前記外側表面上に配置された第1の生分解性ポリエステル層；
前記基材の前記内側表面上に配置され、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択されるポリマーを含む第1の防湿層；
前記第1の防湿層上に配置された第1の分解性結束層；
前記第1の分解性結束層上に配置された第2の生分解性ポリエステル層；
前記第2の生分解性ポリエステル層上に配置された第3の生分解性ポリエステル層；
前記第3の生分解性ポリエステル層上に配置された第2の分解性結束層；
前記第2の分解性結束層上に配置され、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸および生分解性ポリエステルからなる群より選択される生分解性ポリマーを含む第2の酸素遮断層；
前記第2の防湿層上に配置された第3の分解性結束層；および、
前記第3の分解性結束層上に配置された第4のポリエステル層；
を含む積層体。
【請求項３８】
酸素遮断性を有する積層体であって、
外側表面と内側表面とを有する基材；
前記基材の前記外側表面上に配置され、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択されるポリマーを含む高分子保護層；
前記基材の前記内側表面上に配置された第1のポリビニルアルコール層；
前記第1のポリビニルアルコール層上に配置され、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択される生分解性ポリマーを含む防湿層；
前記防湿層上に配置された第2のポリビニルアルコール層；および、
前記第2のポリビニルアルコール層上に配置され、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択されるポリマーを含む生成物接触層； 
を含む積層体。
【請求項３９】
酸素遮断性を有する積層体であって、
外側表面と内側表面とを有する基材；
前記基材の前記表面上に配置された第1の生分解性ポリオレフィン層；
前記基材の前記内側表面上に配置され、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択されるポリマーを含む高分子保護層；
前記高分子保護層上に配置された第1のポリビニルアルコール層；
前記第1のポリビニルアルコール上に配置された第1の分解性結束層；
前記第1の分解性結束層上に配置された第2の分解性ポリオレフィン層；
前記第2の分解性ポリオレフィン層上に配置された第2の分解性結束層；
前記第2の分解性結束層上に配置された第2のポリビニルアルコール層；
前記第2のポリビニルアルコール層上に配置された第3の分解性結束層；および、
前記第3の分解性結束層上に配置された第3の分解性ポリオレフィン層；
を含む積層体。
【請求項４０】
酸素遮断性を有する積層体であって、
外側表面と内側表面とを有する基材；
前記基材の前記外側表面上に配置された第1の分解性ポリオレフィン層；
前記基材の前記内側表面上に配置されたポリビニルアルコール層；
前記ポリビニルアルコール層上に配置された第1の分解性結束層；
前記第1の分解性結束層上に配置された第2の分解性ポリオレフィン層；
前記第2の分解性ポリオレフィン層上に配置された第3の分解性ポリオレフィン層；
前記第3の分解性ポリオレフィン層上に配置された第2の分解性結束層；
前記基材の前記内側表面上に配置され、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸からなる群より選択される生分解性ポリエステルを含む防湿層；
前記防湿層上に配置された第3の分解性結束層；および、
前記第3の分解性結束層上に配置された第4の分解性ポリオレフィン層；
を含む積層体。
【請求項４１】
水分遮断性を形成するための積層体であって、
生成物を接触させるための内側表面を有する基材；および、
前記基材の前記内側表面上に配置され、分解性ポリオレフィン、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸ならびにポリエステルからなる群より選択される分解性ポリマーを含む防湿層；
を含む積層体。
【請求項４２】
前記防湿層が、塗工厚さ5〜30ポンド/3000平方フィートを有する、請求項41に記載の積層体。
【請求項４３】
請求項41に記載の積層体を含む、高温液体用の飲料カップ。
【請求項４４】
水分遮断性を形成するための積層体であって、
生成物を接触させるための内側表面と外側表面とを有する基材；および、
前記基材の前記内側表面上に配置され、分解性ポリオレフィン、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸ならびにポリエステルからなる群より選択される分解性ポリマーを含む第1の防湿層；および、
前記基材の前記外側表面上に配置され、分解性ポリオレフィン、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸およびポリエステルからなる群より選択される分解性ポリマーを含む第2の防湿層；
を含む積層体。
【請求項４５】
前記第1および第2の防湿層が、各々、塗工厚さ5〜30ポンド/3000平方フィートを有する、請求項44に記載の積層体。
【請求項４６】
請求項44に記載の積層体を含む、低温水分感応性内容物用の包装体。
【請求項４７】
請求項44に記載の積層体を含む、非酸素感応性生成物を貯蔵するための切妻頂部形状のカートン。
【請求項４８】
非酸素感応性生成物が、低温殺菌されたミルクである、請求項37に記載の切妻頂部形状のカートン。
【請求項４９】
請求項44に記載の積層体を含む、非酸素感応性生成物を貯蔵するためのパウチ頂部形状のカートン。
【請求項５０】
前記層の少なくとも1つが、分解速度を増大させるために炭酸カルシウムを含む、請求項1に記載の積層体。
【請求項５１】
前記層の少なくとも1つが、分解速度を増大させるための充填材を含み、前記充填材が、澱粉、クレー、カオリン、タルク、セルロース繊維および珪藻土からなる群より選択される、請求項1に記載の積層体。
【請求項５２】
前記層の少なくとも1つが、低分子量生成物を除去するための抗酸化剤を含む、請求項1に記載の積層体。
【請求項５３】
前記抗酸化剤が、ビタミンEおよびテトラキス-(メチレン-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロシンナメート)メタンからなる群より選択される、請求項52に記載の積層体。
【請求項５４】
前記抗酸化剤が、前記層のいずれか所定の1つの5重量%までを形成する、請求項52に記載の積層体。
【請求項５５】
前記層の少なくとも1つが、低分子量生成物を除去するためのゼオライトを含む、請求項1に記載の積層体。
【請求項５６】
前記ゼオライトが、前記層のいずれか所定の1つの5重量%までを形成する、請求項55に記載の積層体。
【請求項５７】
前記分解性結束層を含み、前記分解性結束層が、金属触媒と結束樹脂とを含む、請求項1に記載の積層体。
【請求項５８】
前記結束樹脂が、エチレン-コ-無水マレイン酸である、請求項57に記載の積層体。
【請求項５９】
遮断性を有する生分解性紙製品を製造するための方法であって、
1つの表面を有する基材を用意し；
遮断層を前記基材の前記表面上に押出する工程を含み、前記遮断層が、ポリ乳酸およびポリヒドロキシアルカノエートからなる群より選択される分解性材料を含む方法。
【請求項６０】
さらに、前記分解性材料の塗工重量を8〜20ポンド/3000平方フィートの範囲内に調節する工程を含む、請求項59に記載の方法。
【請求項６１】
さらに、第2の遮断層を前記基材の反対側上に押出する工程を含み、前記第2の遮断層が、ポリ乳酸およびポリヒドロキシアルカノエートからなる群より選択される分解性材料を含む、請求項59に記載の方法。
【請求項６２】
さらに、押出工程前に、前記基材にプライマーを適用する工程を含む、請求項59に記載の方法。
【請求項６３】
さらに、
プライマーとして水性プライマーを使用し；
押出工程の直前に、水性プライマーから水を除去する；
各工程を含む、請求項62に記載の方法。
【請求項６４】
さらに、澱粉エマルジョン、大豆蛋白質エマルジョン、ポリビニルアセテートおよびポリビニルアルコールからなる群より前記プライマーを選択する工程を含む、請求項62に記載の方法。
【請求項６５】
さらに、前記プライマーの塗工重量を0.5〜5ポンド/3000平方フィートの範囲内に調節する工程を含む、請求項62に記載の方法。
【請求項６６】
さらに、押出工程前に、前記分解性材料に充填材を添加する工程を含む、請求項61に記載の方法。
【請求項６７】
さらに、炭酸カルシウム、タルク、珪藻土およびクレーからなる群より前記充填材を選択する工程を含む、請求項66に記載の方法。
【請求項６８】
さらに、前記分解性材料中の前記充填材の量を5〜20重量%の範囲に調節する工程を含む、請求項66に記載の方法。
【請求項６９】
さらに、ポリヒドロキシアルカノエートが前記分解性材料であるとき、押出工程後に、前記遮断層に粘着防止材料を添加する工程を含む、請求項59に記載の方法。
【請求項７０】
さらに、エルクアミド、炭酸カルシウムおよびタルクからなる群より前記粘着防止材料を選択する工程を含む、請求項69に記載の方法。
【請求項７１】
さらに、前記粘着防止材料の量を0.1〜5重量%の範囲内に調節する工程を含む、請求項69に記載の方法。
【請求項７２】
請求項44に記載の積層体を含む折畳箱。
【請求項７３】
請求項44に記載の積層体を含む段ボール箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、生分解性紙基体積層体および生分解性紙基体積層体を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
紙基体の（paper-based）積層体は、一般に、板紙、コンテナボードまたはその他の形態の紙基材を含む。有害な液体または気体に対するその多孔性に関連する紙固有の制約；その物理的特性、例えば、引裂抵抗；および、パッケージング用途についてのその他の制約により、紙基体の（ベースの）基材（substrate）は、高分子材料の1つ以上の層によって塗工または積層され、高分子材料層は、板紙のパッゲージング材料としての1つ以上の制約を回避するように選択される。これらの高分子材料、例えば、限定する積もりはないが、低密度ポリエチレン(LDPE)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)およびエチレンビニルアルコールコポリマー(EVOH)は、概して、生分解性であるとは考えられない。紙基体の積層体は、非常に多様な製品についてのパッケージング（包装体）の形成において有用である。このようなパッケージングは、一般に、1回またはできるだけ少ない使用回数で使用して、ついで、廃棄される。このような積層体の処理容量は、ごみ埋立地等でのそれらの生分解性に関して重大な問題を生じている。紙基体の積層体の用途としては、(液体、固体、高温または低温）食品用のパッケージング、リーマーラップ、サンドイッチラップおよびその他の無数の用途が挙げられる。
【０００３】
食品サービス用途の紙基体の積層体は、典型的には、100%紙カップにおいて一般的であるように長期間漏れたりまたは柔らかくなったりすることなく液体を保持するために低密度ポリエチレン(LDPE)またはその他の同様のポリマーとともに押出塗工される。例えば、高温飲料、例えば、コーヒー用のカップは、概して、液体抵抗性のためおよびシーリングのために内側にLDPE層を有する。ソフトドリンク用の低温飲料カップ等は、典型的には、カップの外側に形成される結露による紙の軟化から保護するために両側にLDPEが塗工される。LDPE塗工重量0.5〜1.5ミル(7.2〜21.6lb/3000ft2)が一般的である。
【０００４】
多くの紙基体の積層体は、1回またはできる限り少ない回数で使い捨て可能なパッケージングにおいて使用され、ついで、廃棄される。LDPE塗膜は、容易には生分解性ではなく、したがって、カップは、分解されることなく、長年にわたってごみ埋立地に残ったままである。使用済みのカップをさらに“環境に優しく(environmentally friendly)”するには、LDPEの代わりに1つ以上の生分解性ポリマーを使用するのが望ましい。
【０００５】
食品サービス用途の紙基材積層体は、典型的には、100%紙カップにて一般的であるように長期間漏れたりまたは柔らかくなったりすることなく液体を保持するために低密度ポリエチレン(LDPE)またはその他の同様のポリマーとともに押出塗工される。例えば、高温飲料、例えば、コーヒー用のカップは、概して、液体抵抗性のためおよびシーリングのために内側にLDPE層を有する。ソフトドリンク用の低温飲料カップ等は、典型的には、カップの外側に形成される結露による紙の軟化から保護するために両側にLDPEが塗工される。LDPE塗工重量0.5〜1.5ミル(7.2〜21.6lb/3000ft2)が一般的である。
【０００６】
カップ以外に、その他の塗工された紙製品、例えば、切妻頂部形状のカートン（gable top carton）、折畳箱、段ボール箱、紙パウチ、サンドイッチラップおよびリーマーラップもまた環境に優しい生分解性材料を含むことにより有益である。
【０００７】
再生可能資源ベースの（renewable-resource based）ポリマー類が存在する。これらポリマー類は、成長させることのできる化学物質から製造した。これは、大量供給と価格安定とを可能とする。
【０００８】
また、これら材料は、生分解性でありかつ堆肥となる。ヨーロッパおよびアジアにおいて、ごみ埋立空間が非常に限られている場合、堆肥となり、再生可能資源ベースの材料が好ましい。さらに、北アメリカでは、特に埋立地がすぐに埋まってしまい、それに関連するコストが急激に上昇している市町などでの堆肥化が増加傾向である。
【０００９】
堆肥となり再生可能資源ベースの材料としては、ポリ乳酸(PLA)およびポリヒドロキシアルカノエート(PHA)が挙げられる。
【００１０】
通常、PLAおよびPHAのような“グリーン”材料は、それらが水分および高温感応性であるので押出により加工することが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、この一般的タイプの従来公知の方策のこれまでに記載した欠点を克服し、かつ、十分に（fully）生分解性であり/堆肥にできる紙基体の（ベースの）かつ種々のタイプのパッケージングに使用するのに適した酸素および水分遮断性を有する生分解性紙基体の積層体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述およびその他の目的に照らして、本発明に従い、それに塗工された1つ以上の材料層を有する紙基体の（ベースの）基材が提供される。このような層は、各々、十分に生分解性であり/堆肥となることができ、材料の各層は、単独または1つ以上のさらなる層との組み合わせにおいて、選択された望ましい性質を与える。層の合計は、積層体を所定の製品のパッケージングを有用とするのに所望または要求されるこれら性質の全てを有する十分に生分解性であり/堆肥となる材料である。
【００１３】
詳しくは、本発明の1つの態様によれば、酸素および/または水蒸気遮断性を有する多層紙基体の積層体であり、その積層体が、十分に生分解性かつ堆肥となる積層体が提供される。多くの例において、本発明の積層体の個々の層成分は、単独で基材に適用するとき、積層体についての所望される性質を提供し得ない。むしろ、これらの層を下地層に同時押出するかまたは基材それ自体上に同時押出する時にのみ、その層は、その所望される性質を積層体に与えることができる。
【００１４】
本発明の目的に照らすと、遮断性を有する生分解性紙製品を製造するための方法もまた提供される。本方法は、1つの表面を有する基材を用意し、その基材の表面上に遮断層を押出する工程を含む。遮断層は、分解性材料、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸またはポリヒドロキシアルカノエートを含む。分解性材料の塗工重量は、8〜20ポンド/3000平方フィートの範囲内である。第2の遮断層は、基材の反対側に押出することができる。
【００１５】
押出されるポリマーの接着を促進するために、本方法は、押出工程前に、基材に対してプライマーを適用する工程を含む。好ましくは、水性プライマーが使用される。押出工程直前に、水性プライマーから水を除去する。プライマーは、好ましくは、澱粉エマルジョン、大豆蛋白質エマルジョン、ポリビニルアセテートまたはポリビニルアルコールである。プライマーの塗工重量は、0.5〜5ポンド/3000平方フィートの範囲内に保たれる。
【００１６】
LDPEおよびPPと比較してPLAおよびPHAの高コストを軽減するために、押出工程前に、分解性材料に安価な充填材を添加することができる。充填材は、炭酸カルシウム、タルク、珪藻土またはクレーであってよい。分解性材料中5〜20重量％の範囲の量の充填材が有効であることが見出されている。
【００１７】
ポリヒドロキシアルカノエートが分解性材料であるとき、押出されるポリマーは、ブロックする（block）ことができる。PHAのガラス転移温度(Tg)は、通常、室温より低いので、PHAは、柔軟なままであり、加工後の期間中に連続して結晶化される。塗工されるロールが押出に続いて硬化されるのに対し、その材料は、粘着性のままであるので、これにより、一緒に粘着するかまたは“ブロッキングする”ことを層に導くことができる。したがって、粘着防止材料は、押出工程後に遮断層に添加することができる。適した粘着防止材料としては、エルクアミド、炭酸カルシウムおよびタルクが挙げられる。0.1〜5重量%範囲内の粘着防止材料の量が有効であることが見出されている。
【００１８】
本発明にとっての特徴と考えられるその他の特徴は、特許請求の範囲の請求項に記載する。
【００１９】
本発明は、酸素および水分遮断性を有する生分解性紙基体の積層体；および、積層体を製造するための方法において実施態様として示されかつ本明細書において記載されるが、本発明の精神および請求項の等価体の目的および範囲から逸脱することなく、種々の変更および構造変化をその中でなしうるので、本発明は、示された詳細な記載に制限されることを意図するものではない。
【００２０】
本発明の構成および形成方法は、しかし、追加の目的およびそれらの長所とともに、添付の図面と関連しつつ読むとき、個々の実施態様の以下の説明より最もよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明では、本発明の積層体は、2つの群：(1)  酸素遮断性および(2)  液体および水蒸気遮断性に分けて記載する。
【００２２】
酸素遮断性
酸素遮断性を示す本発明に従う積層体は、概して、図1にて示される。
【００２３】
図1にて見られるように、示された基材は、板紙、例えば、漂白されるかまたは未漂白(天然)のクラフトシート、または、漂白されるか未漂白(天然)の板紙である。
【００２４】
層Aは、示したように、積層体から形成されるパッケージの外側に配置されるべきである。したがって、この層は、取り囲む環境にて液体および水蒸気から基材に適当な保護を与えるであろうポリマーを含み得る。それは、また、印刷媒体として作用するであろう。この材料は、フィルム塗工重量5〜20lb/3000ft2を有する分解性ポリオレフィン類(dPE)またはポリヒドロキシアルカノエート(PHA)であってよい。ポリ乳酸(PLA)およびその他の生分解性ポリエステル類は、また、同様の塗工重量範囲で使用するのがよいが、dPEまたはPHAより低い水蒸気遮断性を示す。
【００２５】
分解性ポリオレフィン(dPE)は、遷移金属カルボキシレート触媒とポリエチレンおよび／またはポリプロピレンとのブレンドである。触媒において使用される遷移金属の例としては、鉄、カドミウム、コバルトおよびマンガンを挙げることができる。この添加剤の2つの商業的な供給元は、Environmental Plastics．Inc.(EPI)およびWillow Ridge Plastics，Inc.である。
【００２６】
適した生分解性ポリエステルは、商標名BASF ECOFLEX、EASTMAN EASTAR BIO およびDUPONT BIOMAXの下に販売されている。これらの材料は、加水分解および生物分解(微生物による消費)により分解される。
【００２７】
層Bは、基材を被覆して、基材および外部環境の水分から以下の層を保護すると思われる材料から選択される。この材料は、dPE、PHAまたはPLAの5〜20lb/3000ft2塗膜を含むのがよい。あるいは、この層は、酸素遮断性を提供し、PVOH、生分解性ポリエステル、PHAまたはPLAの5〜20lb/3000ft2塗膜から形成されてもよい。
【００２８】
層Cは、概して、酸素遮断性を提供するであろう材料を含む。適した材料は、2〜15lb/3000fｔ2層のポリビニルアルコール(PVOH)を含み、これは、水性または押出塗工材料として塗布することができる。しかし、この層は、層Bが酸素遮断材料を含む場合、必ずしも必要としないか、または、この層は、分解性結束層（degradable tie layer）を含んでもよい。後者の例において、これは、分解性材料(dTie)を含み、これは、無水マレイン酸官能化された低密度ポリエチレン(LDPE)または直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)(例えば、Equistar ChemicalからPLEXAR (登録商標)の下市販されているもの)で前述した遷移金属カルボキシレート触媒添加剤のブレンドである。dTie層にとっての適した層厚さは、概して、2〜5lb/3000ft2である。
【００２９】
層Dは、生成物接触層である。このように、それは、蒸気(水)、液体(すなわち、水、油等)および固体材料に対し浸透抵抗性を生じ、パッケージをシールする際に補助をなす。この層は、好ましくは、塗工重量5〜20lb/3000ft2を有し、dPEまたはPHAを含み、PLAおよびその他の生分解性ポリエステル類は、ある特定の状況において使用可能である。
【００３０】
dPEを層BおよびDにおいて使用する場合、dTie層は、適切な接着を生じ、それによって、図2に示すように、艶消し側上に5層構造を生じさせるために、層BおよびC間ならびに層CおよびD間に適用する必要があるかもしれない。
【００３１】
図2に示した実施態様の基材は、漂白されるかまたは未漂白(天然)クラフトシートまたは漂白されるかまたは未漂白(天然)板紙であるのがよい。
【００３２】
本実施態様の層Eは、パッケージの外側上に位置し、基材の1つの平坦な表面を覆う（overlay）。かくして、層Eは、取り囲む環境中にて液体または水蒸気(vapor water)から基材を適切に保護しうるポリマーを含むであろう。層Eは、また、印刷媒体として作用するであろう。この材料は、フィルム塗工重量5〜20lb/3000ft2にてdPEまたはPHA塗布されてもよい。PLAおよびその他の分解性ポリエステル類は、また、同様の塗工重量範囲内で使用することもできるが、dPEまたはPHAよりも低い水蒸気遮断性を生ずる。
【００３３】
層FおよびJは、酸素遮断層を保護するために防湿性層として作用する。これらの層は、塗工重量5〜20lb/3000ft2のdPE、PHAまたはその他の分解性ポリエステル類であってもよい。層Hは、好ましくは、積層体の主要な酸素遮断材料を含む。適した材料としては、2〜15lb/3000ft2層のPVOH、PHAまたはPLAが挙げられ、これらは、水性または押出塗布として適用することができる。多くの例において、層GおよびIは、層FおよびHと層HおよびJとの間の接着を確実なものとするための分解性結束(dTie)を含む。分解性結束層にとっての適した厚さは、2〜5lb/3000ft2である。
【００３４】
あるいは、層GおよびIの両層とも、積層体の主要な酸素遮断材料を含みうる。適した材料としては、2〜15lb/3000ft2層のポリビニルアルコール(PVOH)、PHA、PLAまたはその他の生分解性ポリエステル類を含み、これらは、水性または押出される塗工材料として適用することができる。
【００３５】
層厚さ5〜20lb/3000ft2を有するdPEが層F、HおよびJに使用される場合、概して、厚さ2〜5lb/3000ft2を有するdTie層が、適当な接着を生ずるために、層FおよびG間、GおよびH間、HおよびI間、および、IおよびJ間に必要とされるであろう。
【００３６】
図1および2の組み合わせは、また、積層体の全体としての機能性をさらに高めると考える必要もある。例えば、図1の3層積層体は、単一の同時押出工程として基材に適用することができ、続いて、同時押出の間に適当な接着が達成される限り、もう1つの単一の同時押出工程として、図2の5〜9層を適用することができる。
【００３７】
図1および2の積層体は、寿命数週間〜数ヶ月が要求される製品、例えば、特殊なミルク、フルーツジュース、ジュース飲料およびその他の飲料を切妻頂部形状のカートン、パウチ等にパッケージングするために特に有益である。酸素遮断層は、液体製品の酸化を防止し、それによって、ビタミン類、香気/香味および製品の色の保持を助ける。
【００３８】
図3A〜3Cに示した積層体は、本明細書および図1において規定した生分解性材料から形成される。図3A〜3Cは、限定するべき意味はなく、記載する材料のその他の組み合わせもまた適当な積層体を提供し得る。
【００３９】
図4A〜4Cに示した積層体は、本明細書においておよび図1および2の組み合わせにより規定した生分解性材料から形成される。図4A〜4Cの全ての積層体は、図3A〜3Cの積層体と比較して酸素遮断性が改良されることが期待される。再度、図4A〜4Cは、限定するべき意味はなく、記載する材料のその他の組み合わせもまた適当な積層体を提供する。
【００４０】
図5A〜5Cに示した積層体は、本明細書においておよび図1および2の組み合わせにより規定した生分解性材料から形成される。図5A〜5Cの全ての積層体は、図4A〜4Cの積層体と比較して酸素遮断性が改良されることが期待される。再度、図5A〜5Cは、限定するべき意味はなく、記載する材料のその他の組み合わせもまた適当な積層体を提供し得る。
【００４１】
液体および水蒸気遮断性
図6および7は、本発明の積層体の実施態様を示し、これらは、本発明に従う水分(蒸気および液体)遮断構造を提供するのに有用である。
【００４２】
図6において示したように、基材は、漂白されたかまたは未漂白(天然)クラフトシートまたは漂白されたかまたは未漂白(天然)板紙を含んでよい。この基材は、液体保持のため1つの(製品接触)側に塗工され、高温液体用の飲料カップを構築するための候補となる。層Kは、厚さ5〜30lb/3000ft2を有し、dPE(本明細書において、dは、degradableの略語である)、PHA、PLAまたはその他の分解性ポリエステル類であってよい。
【００４３】
図7に示した構造において、板紙基材(漂白されるかまたは未漂白(天然)クラフトシートまたは漂白されるかまたは未漂白(天然)板紙)は、湿潤感応性である(moisture sensitive）低温液体または固体をパッケージングするために両側に塗工する。分解性ポリエステル類、例えば、dPE、PHA、PLAを使用して、層LおよびMを構築することができる。層LおよびMにとっての適した層厚さは、5〜30lb/3000ft2である。
【００４４】
高温および低温液体用のカップ以外に、図6および7の積層体は、また、酸素遮断性を必要としない液体および乾燥製品の貯蔵のための切妻頂部形状のカートンまたはパウチに使用することができる。例は、絞りたての低温殺菌（pasteurized）ミルクである。
【００４５】
所望される通り、炭酸カルシウムは、コスト節約尺度としてかつ若干の生分解性樹脂材料の置換による分解速度における増加を生じさせるために、図1、2、6および7にて1つ以上の個々の押出層または水性塗膜に添加することができる。その他の可能な有機および無機充填材、例えば、澱粉、クレー、カオリン、タルク、セルロース繊維および珪藻土を含め炭酸カルシウムとともにまたは代わりに使用することができる。
【００４６】
押出塗工用途に典型的に使用される加工温度の若干の例において、低分子量生成物および強力で不快な異臭を生ずる速い分解速度が発生しうる。この反応を遅くするために、ビタミンE、テトラキス-(メチレン-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロシンナメート)メタン(これは、商標名IRGANOX 1010の下に販売されている)、および/または、その他の抗酸化剤は、使用量ppm〜約5重量%(<5％)で添加することができる。また、ゼオライト(またはモレキュラーシーブ)を使用して、全てまたは若干の低分子量生成物を掃去し、それによって、望ましくない臭いを軽減することができる。ゼオライトは、また、典型的には、約5重量%まで(<5％)の使用量で添加される。
【００４７】
さらに、dPEは、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレンにおいて分解促進添加剤を使用することを含む技術である。これら添加剤は、ポリマー、充填材および金属カルボキシレート触媒の混合物を含む。1つの実施態様では、本発明者らは、dPEを炭酸カルシウム添加剤と合わせて、ポリマーマトリックスを分裂（disrupt）し、かつ、所定の層に存在するポリマーの総量を減少させ、それによって、生分解性の向上およびコスト節約に貢献させた。
【００４８】
また、d-tie(分解性結束)は、本発明者らの開発であり、金属触媒を結束樹脂 (すなわち、エチレン-コ-無水マレイン酸) に添加して分解性結束層生成物を生じさせた。
【００４９】
遮断層を含む積層体を形成する好ましい方法は、押出塗工を使用する。この方法は、単一側(1-S)塗工および両側(2-S)塗工において使用することができる。PLAまたはPHAの所望される塗工重量は、8〜20ポンド/3000平方フィートである。
【００５０】
押出されるPHAおよびPLAポリマーの接着を促進するために、プライマーを含められる。プライマーは、塗工され、その水は、押出機位置（extruder station）の前に除去される。接着を改良すると、より低い押出塗工量および増大された線速度が達成される。プライマー材料の例としては、澱粉、大豆蛋白質、ポリビニルアセテートおよびポリビニルアルコールの水溶液またはエマルジョンが挙げられる。プライマーの典型的な塗工重量は、0.5〜5ポンド/3000平方シートの範囲内である。
【００５１】
PHAおよびPLAの相対的コストを低下させるために、添加剤および充填材を使用することができる。好ましい添加剤としては、炭酸カルシウム、タルク、珪藻土およびクレーが挙げられる。これら充填材の好ましい量は、通常、5〜20重量%である。
【００５２】
PHAの場合に、そのガラス転移温度(Tg)は、通常、室温より低い。好ましい粘着防止剤としては、エルクアミド、炭酸カルシウムおよびタルクが挙げられる。これら材料は、0.1〜5重量%までブレンドし、かつ、表面に“ブルームする（bloom）”。これは、ポリマーが連続して結晶化しつつ粘着するのを阻害する微視的粗さを生ずる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図1は、本発明に従い酸素遮断性を示す積層体の略図である。
【図２】図2は、分解性ポリオレフィンを酸素遮断層に接着するために分解性ポリオレフィン類および分解性結束層を使用する積層体の略図である。
【図３Ａ】図3Aは、図1に概括的に示した3つの積層体の実施態様のうちの1つの略図である。
【図３Ｂ】図3Bは、図1に概括的に示した3つの積層体の実施態様のうちのもう1つの略図である。
【図３Ｃ】図3Cは、図1に概括的に示した3つの積層体の実施態様のうちのもう1つの略図である。
【図４Ａ】図4Aは、図1〜2に示した積層体を合わせる積層体の3つの実施態様のうちの1つの実施態様の略図である。
【図４Ｂ】図4Bは、図1〜2に示した積層体を合わせる積層体の3つの実施態様のうちのもう1つの実施態様の略図である。
【図４Ｃ】図4Cは、図1〜2に示した積層体を合わせる積層体の3つの実施態様のうちのもう1つの実施態様の略図である。
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】図6は、本発明に従い液体および水蒸気遮断性を示しかつ1つの遮断層を有する積層体の略図である。
【図７】図7は、本発明に従う液体および水蒸気遮断性を示しかつ2つの遮断層を有する積層体の略図である。
【図１】
2009525900.tif 000003
【図２】
2009525900.tif 000004
【図３Ａ】
2009525900.tif 000005
【図３Ｂ】
2009525900.tif 000006
【図３Ｃ】
2009525900.tif 000007
【図４Ａ】
2009525900.tif 000008
【図４Ｂ】
2009525900.tif 000009
【図４Ｃ】
2009525900.tif 000010
【図５Ａ】
2009525900.tif 000011
【図５Ｂ】
2009525900.tif 000012
【図５Ｃ】
2009525900.tif 000013
【図６】
2009525900.tif 000014
【図７】
2009525900.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月7日(2008.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分遮断性を形成するための積層体であって、
生成物を接触させるための内側表面を有する基材；および、
前記基材の前記内側表面上に配置され、分解性ポリオレフィン、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸ならびにポリエステルからなる群より選択される分解性ポリマーを含む防湿層；
を含み、
前記防湿層が、塗工厚さ5〜30ポンド/3000平方フィートを有する積層体。
【請求項２】
前記防湿層が、塗工厚さ5〜20ポンド/3000平方フィートを有する、請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
水分遮断性を形成するための積層体であって、
生成物を接触させるための内側表面と外側表面とを有する基材；および、
前記基材の前記内側表面上に配置され、分解性ポリオレフィン、ポリヒドロキシアルカノエートおよびポリ乳酸ならびにポリエステルからなる群より選択される分解性ポリマーを含む第1の防湿層；および、
前記基材の前記外側表面上に配置され、分解性ポリオレフィン、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸およびポリエステルからなる群より選択される分解性ポリマーを含む第2の防湿層；
を含み、防湿層は、塗工厚さ5〜30ポンド/3000平方フィートを有する積層体。
【請求項４】
前記第1および第2の防湿層が、各々、塗工厚さ5〜20ポンド/3000平方フィートを有する、請求項3に記載の積層体。
【請求項５】
前記層の少なくとも1つが、分解速度を増大させるために炭酸カルシウムを含む、請求項3に記載の積層体。
【請求項６】
前記層の少なくとも1つが、分解速度を増大させるための充填材を含み、前記充填材が、澱粉、クレー、カオリン、タルク、セルロース繊維および珪藻土からなる群より選択される、請求項3に記載の積層体。
【請求項７】
前記層の少なくとも1つが、低分子量生成物を除去するための抗酸化剤を含む、請求項3に記載の積層体。
【請求項８】
前記抗酸化剤が、ビタミンEおよびテトラキス-(メチレン-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロシンナメート)メタンからなる群より選択される、請求項7に記載の積層体。
【請求項９】
前記抗酸化剤が、前記層のいずれか所定の1つの5重量%までを形成する、請求項7に記載の積層体。
【請求項１０】
前記層の少なくとも1つが、低分子量生成物を除去するためのゼオライトを含む、請求項3に記載の積層体。
【請求項１１】
前記ゼオライトが、前記層のいずれか所定の1つの5重量%までを形成する、請求項10に記載の積層体。
【請求項１２】
遮断性を有する生分解性紙製品を製造するための方法であって、
1つの表面を有する基材を用意し；
遮断層を前記基材の前記表面上に押出する工程を含み、前記遮断層が、ポリ乳酸およびポリヒドロキシアルカノエートからなる群より選択される、8〜20ポンド/3000平方フィートの分解性材料を含む方法。
【請求項１３】
さらに、前記分解性材料の塗工重量を8〜15ポンド/3000平方フィートの範囲内に調節する工程を含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、第2の遮断層を前記基材の反対側上に押出する工程を含み、前記第2の遮断層が、ポリ乳酸およびポリヒドロキシアルカノエートからなる群より選択される分解性材料を含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、押出工程前に、前記基材にプライマーを適用する工程を含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、
プライマーとして水性プライマーを使用し；
押出工程の直前に、水性プライマーから水を除去する；
各工程を含む、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、澱粉エマルジョン、大豆蛋白質エマルジョン、ポリビニルアセテートおよびポリビニルアルコールからなる群より前記プライマーを選択する工程を含む、請求項15に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、前記プライマーの塗工重量を0.5〜5ポンド/3000平方フィートの範囲内に調節する工程を含む、請求項15に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、押出工程前に、前記分解性材料に充填材を添加する工程を含む、請求項14に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、炭酸カルシウム、タルク、珪藻土およびクレーからなる群より前記充填材を選択する工程を含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
さらに、前記分解性材料中の前記充填材の量を5〜20重量%の範囲に調節する工程を含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２２】
さらに、ポリヒドロキシアルカノエートが前記分解性材料であるとき、押出工程後に、前記遮断層に粘着防止材料を添加する工程を含む、請求項12に記載の方法。
【請求項２３】
さらに、エルクアミド、炭酸カルシウムおよびタルクからなる群より前記粘着防止材料を選択する工程を含む、請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
さらに、前記粘着防止材料の量を0.1〜5重量%の範囲内に調節する工程を含む、請求項22に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
【図１】図１は、本発明に従い酸素遮断性を示す積層体の略図である。
【図２】図２は、分解性ポリオレフィンを酸素遮断層に接着するために分解性ポリオレフィン類および分解性結束層を使用する積層体の略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１に概括的に示した3つの積層体の実施態様のうちの1つの略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１に概括的に示した3つの積層体の実施態様のうちのもう1つの略図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図１に概括的に示した3つの積層体の実施態様のうちのもう1つの略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１〜２に示した積層体を合わせる積層体の3つの実施態様のうちの1つの実施態様の略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１〜２に示した積層体を合わせる積層体の3つの実施態様のうちのもう1つの実施態様の略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図１〜２に示した積層体を合わせる積層体の3つの実施態様のうちのもう1つの実施態様の略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１〜２に示した積層体を合わせる積層体の3つの実施態様のうちの1つの実施態様の略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図1〜2に示した積層体を合わせる積層体の3つの実施態様のうちのもう1つの実施態様の略図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図1〜2に示した積層体を合わせる積層体の3つの実施態様のうちのもう1つの実施態様の略図である。
【図６】図６は、本発明に従い液体および水蒸気遮断性を示しかつ1つの遮断層を有する積層体の略図である。
【図７】図７は、本発明に従う液体および水蒸気遮断性を示しかつ2つの遮断層を有する積層体の略図である。
【国際調査報告】
2009525900.tif 000016
2009525900.tif 000017
2009525900.tif 000018