(57)【要約】  本発明は、a)表側と、前記表側の反対の裏側とを有するキャリア紙、b)前記キャリア紙の表側に配置され、バイダー及び顔料から成るか又はそれらを含む第１のバリア層、及びc)前記第１のバリア層上に配置され、アクリラートコポリマー及びワックスから成るか又はそれらを含む第２のバリア層を含むか又はそれらから成るヒートシール性バリア紙に関する。本発明はさらに、本発明のバリア紙の包装材料としての使用、及び本発明のバリア紙の作製方法にも関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記
a)表側と、前記表側の反対の裏側とを有するキャリア紙、
b)前記キャリア紙の表側に配置され、バイダー及び顔料から成るか又はそれらを含む第１のバリア層、及び
c)前記第１のバリア層上に配置され、アクリラートコポリマー及びワックスから成るか又はそれらを含む第２のバリア層
を含むか又はそれらから成るヒートシール性バリア紙。
【請求項２】
前記第２のバリア層の前記ワックスの質量分率が、前記第２のバリア層の総質量に基づいて、5〜60%、好ましくは15〜50%、さらに好ましくは20〜40%である、請求項１に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項３】
前記第２のバリア層の前記ワックスが、飽和炭化水素から構成されるワックスである、請求項１又は２に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項４】
前記第２のバリア層の前記ワックスが、ヘンエイコサン、ドコサン、トリコサン、テトラコサン、ペンタコサン、ヘキサコサン、ヘプタコサン、オクタコサン、ノナコサン、トリアコンタン、ヘントリアコンタン、ドトリアコンタン、トリトリアコンタン、テトラトリアコンタン、ペンタトリアコンタン、ヘキサトリアコンタン、ヘプタトリアコンタン、オクタトリアコンタン、及びノナトリアコンタンから成る群より選択される1、2、3種又は4種以上のアルカンを含むか又はそれらから成る、請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項５】
前記第２のバリア層の前記ワックスが40℃超、好ましくは50℃超、さらに好ましくは60℃超の融点を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項６】
前記第２のバリア層の前記アクリラートコポリマーが、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、及びスチレンから成る群より選択される2、3、4、5、6又は全種のモノマーを用いて調製されるコポリマーである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項７】
前記第１のバリア層の前記バインダーが、(メタ)アクリラートポリマー又は(メタ)アクリラートコポリマーである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項８】
前記第１のバリア層の前記バインダーが、メタクリル酸ブチル、アクリル酸ブチル、メタクリロニトリル、アクリロニトリル、α-メチルスチレン、及びスチレンから成る群より選択される1、2、3又は全種のモノマーを用いて調製されるコポリマーである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項９】
前記第１のバリア層の前記顔料が、か焼カオリン、カオリン、カオリナイト、水和ケイ酸マグネシウム、酸化ケイ素、ベントナイト、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、及びベーマイトから成るリストより選択される無機顔料である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項１０】
前記第１のバリア層の前記顔料の質量分率が、前記第１のバリア層の総質量に基づいて、5〜60%、好ましくは15〜40%、さらに好ましくは20〜40%である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項１１】
前記第１のバリア層の前記顔料が層状の形である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項１２】
前記第２のバリア層上の前記バリア紙が、ISO 5627に従って決定して100〜1200秒のBekk平滑度を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のヒートシール性バリア紙。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバリア紙の包装材料としての使用。
【請求項１４】
a)DIN 53122-1水蒸気透過率を300g/(m2日)以下のレベルに下げるため
及び／又は
b)ターペンチンによるTappi 454脂肪透過性を少なくとも1300秒のレベルに下げるための、請求項１３に記載の使用。
【請求項１５】
バリア紙、好ましくは請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバリア紙の作製方法であって、下記工程：
(i)キャリア紙を作製又は用意する工程
(ii)バインダー及び顔料を含む第１のバリアコーティングを作製又は用意する工程
(iii)作製又は用意された第１のバリアコーティングを紙基材の片側に塗布してから前記バリアコーティングを乾燥させて第１のバリア紙を与える工程
(iv)アクリラートコポリマー及びワックスを含む第２のバリアコーティングを作製又は用意する工程
及び
(v)作製又は用意された第２のバリアコーティングを工程iiiで作製された第１のバリア層に塗布してから前記第２のバリアコーティングを乾燥させて第２のバリア層を与える工程
を含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、a)表側と、前記表側の反対の裏側とを有するキャリア紙、b)キャリア紙の表側に配置され、バイダー及び顔料から成るか又はそれらを含む第１のバリア層、及びc)第１のバリア層上に配置され、アクリラートコポリマー及びワックスから成るか又はそれらを含む第２のバリア層を含むか又はそれらから成るヒートシール性バリア紙に関する。本発明はさらに、本発明のバリア紙の包装材料としての使用、及び本発明のバリア紙の作製方法にも関する。本発明のさらなる態様は、以下の記述及び特許請求の範囲から明白である。
【背景技術】
【０００２】
ソーセージ、チーズ又はベーカリー製品等のルーズな形態で販売される食品は、衛生さ及び新鮮さの保持という理由で、通常は包装状態で消費者に手渡される。この場合、特に脂肪を含む食品の包装には厳密な要件がある。脂肪を含む食品と共に従来の紙ベースの包装材料を使用する場合、食品から脂肪が包装材料に浸透することがある。これは包装材料の軟化及び引裂き、又は他の物品が包装材料と接触した場合に脂肪によるそれらの汚染をもたらす可能性がある。
脂肪を含む食品は、耐脂「耐油」上質紙(wood-free paper)を用いて包装されることが多く、これは繊維材料の粘状叩解(wet beating)のおかげで、ある一定の耐脂性を有する。しかしながら、高い頻度で、これらの耐油紙の耐脂性は不十分である。
粘状叩解は、広く離れたワイドバーセットを利用するか又は長い叩解時間と併用して玄武岩バーリング(barring)によって達成される。繊維は、細断されるよりはむしろ、圧搾される。このことが、粘液性で脂っこいパルプである高膨潤繊維粘液を作り出し、抄紙機では遅い脱水しか受けない。紙は高密度を獲得するが、不透明度を失う。紙はガラスのように半透明になる。繊維短縮度が低い場合、用語「ロングウェット(long wet)」が用いられる。より高度に短縮された繊維は、「ショートウェット(short wet)」と呼ばれる。基材が主にショートウェット繊維でできている場合、その引裂き開始抵抗及び引裂き抵抗が低いだけである。
【０００３】
耐油紙の耐脂性がより高い代替品として頻繁に使用されるのは複合包装材料である。複合包装材料は、例えば、紙と、ポリマー箔及び／又はアルミニウム箔とから形成された複合体から成り得る。ポリエチレン(PE)コーティングの非存在下では、撥水性薬品としてフルオロカーボンを使用し得る。ここでの紙は、片側に例えばしばしばエネルギー大量消費の押出プロセスでポリエチレンによって、又はアルミニウム箔でコーティングされる。この種の複合包装材料は高い耐脂性で有名である。しかしながら、紙再生に通されると、この複合包装材料は再生作業をかなり妨害する。箔層のため、複合包装材料は再生作業中に十分に繊維を離解できず、ウェット強度を有するニブ(nib)が形成される。ニブはポリマー箔又はアルミ箔の残渣であり、それにまだ紙繊維が付着している。パルプ調製手順においてニブを除去する必要性のため、繊維材料のプロセスからかなりの損失がある。これらのニブを再生作業中に除去しなければならず、これは費用がかかり、不便な作業課題である。さらに、用いるポリマー箔又はアルミ箔は生分解性ではないので、これらの複合材料を堆肥化することはできない。
【０００４】
DE 10 2014 119 572 A1は、20g/m2〜40g/m2の面密度を有し、かつ無コート紙の質量に基づいて、20%未満のフィラーの質量分率を有する、食品用包装紙について記載している。この包装紙は少なくとも片側に、ポリマー被包植物油、タルク、及びバインダーを含むコーティングを有する。
US 2007/000971 A1は、その表側に印刷を有することができ、かつアクリルポリマーと5wt%未満のワックスの混合物から成る水蒸気バリア層を含むキャリア紙から成るシール性紙について記載している。キャリア紙の裏側には、この紙は、天然又は合成ラテックスから作製されるシール性層を有し得る。
【０００５】
包装は、常に種々の構成要素、詳細には、包装手段及び包装補助手段から成る。包装される品物は内容物と呼ばれる。包装補助手段は、包装手段の強度を高めるか又は実際に高めることができる材料、例えば、クレート及びカートンの強度を確かにする鋲、接着テープ、クリップ、及び紐掛け等である。包装補助手段には、同様にタグ、例えば、飲料ボトルのラベル、カンのスリーブ、並びにボトル及びジャーの蓋、同定手段(例えば、警告スリップ)、乾燥剤、固定手段(例えば鉛その他のシール)又は緩衝手段(コーナーパッド、エアピロー等)が含まれる。包装手段は、中に内容物(品物)が梱包される容器に関する用語である。区別される包装手段としては、例えば、以下のものが挙げられる：カートン、クレート、箱、バッグ、缶、バレル、ジャー、ボトル、キャニスター、ポーチ、シュリンク包装等。包装材料は、それから包装が形成される材料を指す。この種の典型的包装材料の例としては、木材、ガラス、金属、紙、及びプラスチックが挙げられる。段ボール包装は、段ボール板紙で作られる包装に関する用語である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ニブその他の廃棄物、例えば箔等の形成によって再生作業に悪影響を与えることなく紙再生に通すことができる包装材料を提供することである。さらに、包装材料のデザインは、食品との接触に適しており、その場合に、より低い水及び水蒸気透過率並びに高い耐脂性を示すべきである。
本発明のさらなる目的は、ヒートシール性でデザインのものであるようなバリア紙を形成することである。さらにバリア紙が生分解、すなわち、堆肥化できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的は、本発明に従って、下記
a)表側と、前記表側の反対の裏側とを有するキャリア紙、
b)キャリア紙の表側又は裏側に配置され、バインダー及び顔料から成るか又はそれらを含む第１のバリア層、及び
c)第１のバリア層上に配置され、アクリラートコポリマー及びワックスから成るか又はそれらを含む第２のバリア層
を含むか又はそれらから成るヒートシール性バリア紙を利用して達成される。 
驚いたことに我々自身の調査で、バインダー及び顔料から成るか又はそれらを含む第１のバリア層と、アクリラートコポリマー及びワックスから成るか又はそれらを含む第２のバリア層との組み合わせが、極端に低い水蒸気透過率並びに特に高い耐水性及び耐脂性をももたらすことが明らかになった。同時にバリア紙は箔を使用せず、特にポリマー箔又はアルミニウム箔を使用しないので、再生可能である。再生に関与する繊維離解プロセス中に、本発明のバリア紙はニブその他の廃棄物を形成することなく、パルプを形成する。従って本発明のバリア紙は紙再生に完全に通すことができる。さらに、第２バリア層におけるアクリラートコポリマーとワックスの組み合わせの結果として、バリア層はヒートシール性である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のバリア紙は、本発明のバリア紙の個々の層が分散系の塗布によって作製されるので、完全に押出接着箔の使用又は蒸着若しくは接着により塗布される金属箔の使用なしで済ませる。本発明のバリア紙の個々の層は押し出されない。
本発明の好ましい一実施形態では、第２のバリア層のワックスは、飽和炭化水素から構成されるワックスである。
我々自身の調査により、飽和炭化水素から構成されたワックスを使用すると、特に高い
耐脂性及び耐水性を得ることができることが分かった。さらに、アクリラートコポリマーは飽和炭化水素から構成されたワックスと特に適合性であり、従って均一で安定した第２のバリア層を形成できることが明らかになった。特にヒートシーリングにおいては、バリア層が90℃より高い温度に加熱されると、アクリラートコポリマーと飽和炭化水素で構成されたワックスとの混合物の場合の望まれない分離又はクラスター化がない。
本発明に従って、ワックスが40℃より高い、好ましくは50℃より高い、さらに好ましくは60℃より高い融点を有するバリア紙が好ましい。
【０００９】
我々自身の調査により、30℃より高い融点を有するワックスを使用して得られる結果は既に非常に良いことが分かった。しかしながら、驚いたことに、40℃より高い融点を有するワックスを使用すると、機械的荷重に対するバリア紙の耐性を増強できることが分かった。この耐性は、ワックスがさらに高い融点を有するとさらに増強される。さらに、我々自身の調査により、ワックスの最適融点が、バリア紙を6℃と30℃の間の温度で使用することもできる60〜80℃の範囲内であることが分かった。バリア紙をより高い温度で利用することもできる場合、より高い融点を有するワックスを使用するのが有用であり得る。
本発明に従って、ワックスが100℃未満、好ましくは90℃未満、さらに好ましくは80℃未満の融点を有するバリア紙が好ましい。
本発明に従って、ワックスが40℃〜100℃の範囲、好ましくは50℃〜90℃の範囲、さらに好ましくは60℃〜80℃の範囲の融点を有するバリア紙が好ましい。
【００１０】
本発明に従って、第２のバリア層のワックスの質量分率が、第２のバリア層の総質量に基づいて、5〜60%、好ましくは15〜50%、さらに好ましくは20〜40%であるバリア紙が好ましい。
代替実施形態では、第２のバリア層のワックスの質量分率が、第２のバリア層の総質量に基づいて、5〜60%、好ましくは10〜60%、さらに好ましくは15〜60%であるバリア紙が好ましい。
我々自身の調査により、驚いたことに、5%未満のワックスの質量分率では、脂肪、油、及び湿気のバリア特性に不釣合に急激な低下があるのに対して、60%超のワックス質量分率で実に優れたバリア特性を得ることができるが、バリア紙の機械抵抗に不釣合に急激な低下があることが分かった。我々自身の調査は、最適なバリア特性及び機械的特性を有する特に良いバリア紙は、ワックス質量分率が20〜40%である場合に得ることができることを明らかにした。さらに、我々自身の調査により、5%未満のワックス質量分率の場合にバリア紙のヒートシール性の急激な低下があることが分かった。
その結果、本発明に従って、ワックスの質量分率が、
a)第２のバリア層の総質量に基づいて、少なくとも5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%又は20%であり、分率は値が上昇するにつれてより好ましく、
及び／又は
b)第２のバリア層の総質量に基づいて、60%、59%、58%、57%、56%、55%、54%、53%、52%、51%、50%、49%、48%、47%、46%、45%、44%、43%、42%、41%又は40%以下であり、分率は値が下がるにつれてより好ましい、
バリア紙が好ましい。ここで、a)で上述した最小値と、b)で上述した最大値の全ての組み合わせが可能である。
【００１１】
本発明に従って、飽和炭化水素をベースとするワックスが、ヘンエイコサン、ドコサン、トリコサン、テトラコサン、ペンタコサン、ヘキサコサン、ヘプタコサン、オクタコサン、ノナコサン、トリアコンタン、ヘントリアコンタン、ドトリアコンタン、トリトリアコンタン、テトラトリアコンタン、ペンタトリアコンタン、ヘキサトリアコンタン、ヘプタトリアコンタン、オクタトリアコンタン、及びノナトリアコンタンから成る群より選択され、好ましくはヘキサコサン、ヘプタコサン、オクタコサン、ノナコサン、及びトリアコンタンから成る群より選択される1、2、3種又は4種以上のアルカンを含むか又はそれらから成る、バリア紙が好ましい。本発明に従って、飽和炭化水素をベースとするワックスが、オクタコサンをベースとするワックスである、バリア紙が特に好ましい。
【００１２】
本発明に従って、第２のバリア層のアクリラートコポリマーが、50,000〜150,000g/モルの範囲、好ましくは80,000〜130,000g/モルの範囲、さらに好ましくは90,000〜100,000g/モルの範囲の平均分子量を有するコポリマーであるのが特に好ましい。ここで、平均分子量は、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF；テトラメチレンオキシド；1,4-エポキシブタン；オキサシクロペンタン)、標準物質としてポリスチレンを用いるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、及びRI検出器(屈折率検出器)による検出の助けを借りて決定される。
我々自身の調査により、それぞれ、50,000g/モル超又は80,000g/モル超の平均分子量を有するアクリラートコポリマーは、特にワックスと混合すると、特に安定した第２のバリア層を形成することが分かった。
本発明に従って、第２のバリア層のアクリラートコポリマーが、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、及びスチレンから成る群より選択される2、3、4、5、6又は全種のモノマーを用いて調製されるコポリマーであるのが特に好ましい。
【００１３】
アクリラートコポリマーを調製するために用いるモノマーの選択を通じて、結果として生じるアクリラートコポリマーの特性を最適化することができる。我々自身の調査により、驚いたことにアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル及び／又はスチレンから調製されたアクリラートコポリマーは、特に良いバリア特性を有し、かつワックス、さらに特に飽和炭化水素をベースとするワックスと適合性であることが分かった。理論に束縛されることを望むものではないが、ワックスとアクリラートコポリマーの適合性は、これら2つの物質の極性間の最適マッチの結果であると現在推定される。バインダーとワックスの極性間の差が大き過ぎる場合、適合性は低下し、分離さえ起り得る。我々自身の調査により、アクリラートコポリマーとワックス、特に上記モノマーから調製されたアクリラートコポリマーと飽和炭化水素をベースとするワックスは、これら2つの物質の極性の最適比を示すことが分かった。
アクリラートコポリマーを調製する際に、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、及びスチレンに加えて、他のモノマーを使用したことがあり、或いはコポリマーは、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、及びスチレンから成る群より選択される2、3、4、5、6又は全種のモノマーから調製された。
【００１４】
本発明に従って、アクリラートコポリマーがランダムコポリマーであるのが特に好ましい。アクリラートコポリマーは、例えばブロックコポリマーの形態で調製されることもある。しかしながら、ブロックアクリラートコポリマーを使用すると、モノマーのような単位のブロックが凝集する相が形成されることが明らかになった。ブロックコポリマーにおけるこの相の形成は、本発明に有害であり得る。
本発明に従って、第２のバリア層のワックスと同様に、第２のバリア層に存在するアクリラートコポリマーの質量分率が、第２のバリア層の総質量に基づいて、40〜95%、好ましくは50〜85%、さらに好ましくは60〜80%である場合に特に好ましい。
我々自身の調査により、第２のバリア層にワックスと同様に存在するアクリラートコポリマーの量が40%未満の質量分率だと、第２のバリア層の機械抵抗が不釣合に急激な低下を受けるバリア紙をもたらすことが分かった。アクリラートコポリマーの量が95%超の質量分率の場合、第２のバリア層の機械抵抗は実に十分高いが、脂肪、油、及び湿気に対するバリア特性の不釣合に急激な低下があることが明らかになった。ここで我々自身の調査は、最適なバリア特性及び機械的特性を有する特に良好なバリア紙は、アクリラートコポリマーの量が20〜40%の質量分率である場合に得ることができることを明らかにした。
【００１５】
本発明に従って、第２のバリア層のアクリラートコポリマーの質量分率が40〜95%であり、かつ第２のバリア層のワックスの質量分率が5〜60%であれば特に好ましく、第２のバリア層のアクリラートコポリマーの質量分率が50〜85%であり、かつ第２のバリア層のワックスの質量分率が15〜50%であればさらに好ましく、第２のバリア層のアクリラートコポリマーの質量分率が60〜80%であり、かつ第２のバリア層のワックスの質量分率が20〜40%であればさらに好ましい。
第２のバリア層にアクリラートコポリマーに加えて他のポリマー又は添加剤が存在してもよい。本発明に従って、第２のバリア層が、アクリラートコポリマーと、ワックスと、第２のバリア層の総質量に基づいて、10%以下、好ましくは5%以下の質量分率の、アクリラートコポリマー又はワックスでないさらなる物質とから成れば好ましい。
第２のバリア層の単位面積当たりの質量が2.5〜7.4g/m2の範囲内、好ましくは2.8〜6.5g/m2の範囲内、さらに好ましくは2.9〜5.2g/m2の範囲内である、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
【００１６】
第２のバリア層が分散層である、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
本発明の状況の分散層は、分散系、習慣的に水性分散系から生成された層であると理解される。それ故に本発明に従って、第２のバリア層が分散系から調製された場合に好ましい。分散層では、個々のポリマー分子は均質に分布していないが、その代わりに別々の相に部分的に存在してよく、個々の相は互いに別々に存在し得る。この系は、準閉鎖距離秩序(quasi-close-range order)を有すると言われる。相の存在は、ポリマーが既に分散相に存在している分散系から層が生成される生成手順の結果である。分散媒体、通常は水の除去後に、箔は形成されない。
本発明の状況では、箔は、非常に薄い(＜1mm)金属又はプラスチックシートを指し、その全寸法に沿って一定強度を有し、かつ長距離秩序(long-range order)の分子構造を含む。ポリマー箔の場合、一定強度は、箔内に均質に分布しているポリマー分子の結果である。ポリマー箔の主な特徴は、それらが物品の上又は周囲にくるまれて前記物品の形状に合わせることができる能力である。第１のバリア層及び／又は第２のバリア相が箔の形態でない、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
箔と本発明の分散層との間の主な差異は、箔は自立層としても、すなわち、キャリア紙なしでも安定しているが、一方で分散層は独立層としては不安定、すなわち、キャリア媒体なしでは不安定なことである。
【００１７】
第１のバリア層の顔料が有機顔料、無機顔料、又は有機顔料と無機顔料の混合物である、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
第１のバリア層の顔料が、か焼カオリン、カオリン、カオリナイト、水和ケイ酸マグネシウム、酸化ケイ素、ベントナイト、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、及びベーマイトから成るリストより選択される無機顔料である、本発明のヒートシール性バリア紙が特に好ましい。
第１のバリア層の顔料が層状の形である、本発明のヒートシール性バリア紙が特に好ましい。
非層状顔料を層状顔料と比較した我々自身の調査により、驚いたことに、層状顔料の使用が、第１のバリア層の部分又は対応バリア層の部分に特に良い特性をもたらすことが分かった。層状顔料を第１のバリア層に使用すると、顔料の個々のラメラは、1つのラメラが、ある距離ずれた別のラメラの上に位置して、その結果、高いバリア効果を示す高密度層構造をもたらす。形が非層状の顔料は、これらの層構造を作り出さない。層状粒子(フレーク状又はフレーク様粒子とも呼ばれる)は、それらの直径が実質的にそれらの厚さより大きい粒子である。
ここで、本発明に従って、層状顔料が、5〜100、好ましくは15〜100、さらに好ましくは20〜80の(好ましくは平均)アスペクト比を有する場合に特に好ましい。アスペクト比(形状係数とも呼ばれる)は、他の成分と混合する前の無機顔料のラメラの直径と厚さとの間に形成される割合である。アスペクト比15は、ラメラの直径がラメラの厚さより15倍大きいことを意味する。
【００１８】
第１のバリア層の顔料の質量分率が、第１のバリア層の総質量に基づいて、5〜60%、好ましくは15〜40%、さらに好ましくは20〜40%である、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
第１のバリア層のバインダーがアクリラートポリマー又はアクリラートコポリマーである、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
第１のバリア層のバインダーが(メタ)アクリラートポリマー又は(メタ)アクリラートコポリマーである、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
第１のバリア層のバインダーがエチレン-ビニルアルコールコポリマー(EVOH)又はポリビニルアルコール(PVOH)でない、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
第１のバリア層のバインダーがアニオン性アクリラートポリマー又はアニオン性アクリラートコポリマーである、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
第１のバリア層のバインダーがアニオン性(メタ)アクリラートポリマー又はアニオン性(メタ)アクリラートコポリマーである、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
【００１９】
本発明の目的では、(メタ)アクリラートポリマーは、モノマーとしてのメタクリル酸、アクリル酸又はメタクリル酸とアクリル酸の混合物から調製可能なポリマーである。
本発明の目的では、(メタ)アクリラートコポリマーは、メタクリル酸若しくはアクリル酸及び少なくとも1種の他のモノマーから、又はメタクリル酸とアクリル酸の混合物及び少なくとも1種の他のモノマーから調製可能なコポリマーである。
第１のバリア層のバインダーが、メタクリル酸ブチル、アクリル酸ブチル、メタクリロニトリル、アクリロニトリル、α-メチルスチレン、及びスチレンから成る群より選択される1、2、3又は全種のモノマーを用いて調製されるコポリマーである、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
第１のバリア層のバインダーが、アクリル酸ブチル、アクリロニトリル、及びスチレンを用いて調製されるコポリマーである、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
第１のバリア層の単位面積当たりの質量が1.5〜6.4g/m2の範囲内、好ましくは1.8〜5.5g/m2の範囲内、さらに好ましくは1.9〜4.2g/m2の範囲内である、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
【００２０】
バインダー及び顔料に加えて、第２のバリア層は他のポリマー又は添加剤を含んでもよい。本発明に従って、第１のバリア層が、アクリラートポリマー若しくはアクリラートコポリマーと、顔料と、第２のバリア層の総質量に基づいて、最大で5%、好ましくは最大で2.5%の、アクリラートポリマー若しくはアクリラートコポリマー又は顔料でないさらなる物質(例えば、添加剤)とから成る場合に好ましい。
本発明の状況では、キャリアボール紙及びキャリア板紙をも包含する一般用語としてキャリア紙を使用する。キャリア紙は、実質的に通常は植物起源の繊維から成り、かつ繊維懸濁液の脱水によって形成されるシート状材料である。面密度に用語「キャリア紙」の結果としての意図した制限はない。
キャリア紙が紙、ボール紙又は板紙である、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。キャリア紙が板紙の場合、板紙は、例えば、同質板紙(solid board)及び段ボール(例えば、単波形又は二重波形)の形を取り得る。本発明のヒートシール性バリア紙が段ボール板紙の外側シート、内側シート又は中間シートの形を取ることもできる。
【００２１】
キャリア紙が、30〜150g/m2の範囲の単位面積当たりの質量を有する紙、150g/m2超かつ225g/m2未満の単位面積当たりの質量を有するボール紙、又は225g/m2超の単位面積当たりの質量を有する板紙である、本発明のヒートシール性バリア紙が特に好ましい。
キャリア紙が、25〜80g/m2の範囲の単位面積当たりの質量を有し、好ましくは30〜60g/m2の範囲の単位面積当たりの質量を有し、さらに好ましくは35〜50g/m2の単位面積当たりの質量を有する紙である、本発明のヒートシール性バリア紙が特に好ましい。
キャリア紙が有機又は無機顔料を含まない、本発明のヒートシール性バリア紙が特に好ましい。一実施形態では、キャリア紙が原紙である。
キャリア紙が、24〜54°SRの範囲、好ましくは29〜49°SRの範囲、さらに好ましくは34〜44°SRの範囲のショッパー・リグラー濾水度(Schopper-Riegler freeness)を有するパルプを含む、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
キャリア紙が、少なくとも30°SRのショッパー・リグラー濾水度を有する短繊維パルプ及び／又は少なくとも24°SRのショッパー・リグラー濾水度を有する長繊維パルプを含む、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
キャリア紙が、短繊維パルプ及び長繊維パルプを含むパルプを含むか又はそれらから成る、本発明のバリア紙が好ましい。この場合、短繊維パルプと長繊維パルプとの間の質量比が、2:1〜1:2の範囲内、好ましくは1.5:1〜1:1.5の範囲内、さらに好ましくは約1:1であるのが好ましい。
【００２２】
我々自身の調査において、本発明に従って用いたショッパー・リグラー濾水度を有する短繊維パルプと長繊維パルプの併用が、脂肪に対して非常に高いバリア効果を示す特に高密度の紙をもたらすことが明らかになった。このバリア効果は、ショッパー・リグラー濾水度が好ましい又はさらに好ましいと規定した範囲内である場合、及び／又はショッパー・リグラー濾水度が好ましい又はさらに好ましいと規定した値を有する場合にさらに改善され得る。
我々自身の調査により、キャリア紙が短繊維パルプと長繊維パルプの混合物から生成され、かつこの混合物が、キャリア基材が生成される前に、24〜54°SRの範囲、好ましくは29〜49°SRの範囲、さらに好ましくは34〜44°SRの範囲の所望のショッパー・リグラー濾水度を得るためにもう一度レベル調整される場合に結果として生じるバリア紙に特に良い特性が得られることが分かった。使用する短繊維パルプ及び長繊維パルプは、叩解前に、好ましい範囲外にあるショッパー・リグラー濾水度を有してもよい。使用する短繊維パルプ及び長繊維パルプのショッパー・リグラー濾水度は、好ましくは叩解後より叩解前に低い。
【００２３】
一実施形態では本発明のバリア紙は、短繊維パルプが全体的又は部分的に、短繊維パルプの総質量に基づいて、好ましくは少なくとも50%超の質量分率の程度まで、広葉樹由来繊維、好ましくはカバノキ繊維、ブナ繊維又はユーカリプタス繊維から成り、かつ長繊維パルプが全体的又は部分的に、長繊維パルプの総質量に基づいて、好ましくは少なくとも50%超の程度まで、針葉樹由来繊維、好ましくはマツ繊維、エゾマツ繊維又はモミ繊維から成る、バリア紙である。
キャリア紙が、短繊維パルプと長繊維パルプの総質量に基づいて、少なくとも70%の短繊維パルプ、好ましくは70%と75%の間の短繊維パルプの質量分率を有する、本発明のヒートシート性バリア紙が好ましい。
キャリア紙が新鮮繊維から成るか又はキャリア紙の繊維の総質量に基づいて、50%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは95%以上の新鮮繊維が存在する、本発明のヒートシート性バリア紙が好ましい。
本発明の状況における新鮮繊維は、植物出発材料(通常は木又は草)から直接得られるパルプを指す。新鮮繊維は、以前に少なくとも一回他の紙又はボール紙製品に使用されたことがあり、これ故に廃棄紙、廃棄板紙及び／又は廃棄ボール紙から成る再生繊維とは区別される。
【００２４】
キャリア紙、第１のバリア層、及び第２のバリア層はさらに、製紙で一般的に用いられる添加剤、例えば、サイジング剤、顔料(上記で既に述べた顔料以外)、蛍光増白剤、殺生物剤、分散剤、剥離剤、消泡剤、歩留り向上剤、固定助剤、凝集剤、ストックエア抜き剤、湿潤剤、流れ調整剤、粘液調整剤又は増粘剤等をさらに含んでもよい。添加剤は、典型的にそれぞれの層の生成に一般的に使用されるコーティングの特性を調整するため(例えば消泡剤又は歩留り向上剤)、又は結果として生じる層の特性を調整するため(例えば、蛍光増白剤)に用いられる。
【００２５】
キャリア紙が、裏側にさらに層を有する、本発明のバリア紙が好ましい。裏側は、例えば、デンプン層、好ましくは加工デンプン、特に好ましくは加工トウモロコシデンプンでコーティングされていてよい。裏側のコーティングによって、バリア紙の特性を改善することができる。それによって、例えば、バリア紙の裏側を確実に印刷可能にすることができる。
バリア紙が、少なくとも2mg/kg未満、好ましくは少なくとも0.6mg/kg以下、さらに好ましくは0.4mg/kg以下のMOSH(鉱物油飽和炭化水素)及びMOAH(鉱物油芳香族炭化水素)の移行レベルを有する、本発明のバリア紙が好ましい。移行は、好ましくは変性ポリフェニレンオキシド(MPPO)(Tenax(登録商標))を用いてDIN EN 14338:2004-03に従って決定される。この場合、変性ポリフェニレンオキシド(MPPO；Tenax(登録商標))は、代用試験食品とみなされる。この試験では、本発明の包装系の第２のバリア層が変性ポリフェニレンオキシド(MPPO；Tenax(登録商標))で覆われて、通常のオーブン内で40℃にて10日間貯蔵される。貯蔵後、ポリフェニレンオキシド(MPPO；Tenax(登録商標))はクロマトグラフィーのためにヘキサンで抽出される。この抽出物では、MOSH及びMOAHの移行レベルはGC-FIDを利用して決定される。
【００２６】
本発明に従って、第２のバリア層上のバリア紙が、少なくとも1300秒、好ましくは少なくとも1500秒、さらに好ましくは少なくとも1800秒の、ターペンチンによるTappi 454-om-10脂肪透過性を有する、バリア紙が好ましい。
本発明に従って、第２のバリア層上のバリア紙が、Tappi 454 om-10に基づいて測定して240秒超、好ましくは400秒超、さらに好ましくは600秒超の耐水性を有する、バリア紙が好ましい。
本発明に従って、バリア紙が、23℃及び85%湿度の条件下で300g/(m2日)以下、好ましくは250g/(m2日)以下、さらに好ましくは125g/(m2日)以下のDIN 53122-1水蒸気透過率を有する、バリア紙が好ましい。
驚いたことに本発明のバリア紙は、非常に高い耐脂性のみならず、低い水蒸気透過率をも有することが明らかになった。食品用の包装材料の場合の低い水蒸気透過率は、包装された食品が早まって乾燥せず、長く新鮮なままなので望ましい。
【００２７】
本発明に従って、バリア紙が、DIN 53116法により測定して少なくともレベル5、好ましくは少なくともレベル3、さらに好ましくは少なくともレベル1の脂肪透過性を有する、バリア紙が好ましい。
我々自身の調査により、本発明のバリア紙は、12より大きいKIT評点を有し、ひいてはポリマー箔又はアルミ箔でコーティングされたバリア紙の耐脂性と同範囲内に位置する優れたベッド耐性(bed resistance)を示すことが分かった。
本発明に従って、バリア紙が、500kPa、150℃及び1秒で3.0N/15mm以上のシール強度、好ましくは3.5N/15mm、さらに好ましくは4.2N/15mm以上のシール強度を有する、バリア紙が好ましい。
本発明に従って、バリア紙が、30〜800g/m2の範囲、好ましくは35〜600g/m2の範囲、さらに好ましくは40〜250g/m2の範囲の単位面積当たりの質量を有する、バリア紙が好ましい。
本発明に従って、バリア紙が、30〜150g/m2の範囲の単位面積当たりの質量を有する紙、150g/m2超かつ225g/m2未満の単位面積当たりの質量を有するボール紙、又は225g/m2超の単位面積当たりの質量を有する板紙である、バリア紙が好ましい。
本発明に従って、第２のバリア層のバリア紙が、ISO 5627に従って測定して100〜1200秒の範囲、好ましくは125〜1000秒の範囲、さらに好ましくは125〜800秒の範囲のBekk平滑度を有する、バリア紙が好ましい。ここでBekk平滑度は、バリア紙の両側についてではなく、バリア紙の第２のバリア層についてのみ決定される。
我々自身の調査により、上記Bekk平滑度を有するバリア紙が特に良い特性を示すことが分かった。100秒未満の平滑度では、紙は粗過ぎる構造を有することが多く、その結果高頻度で耐水性及び／若しくは耐脂性の低下又は水蒸気透過率の上昇が観察され得る。これは、紙の低レベルの平滑度が表面積の増加をもたらし、それによって拡散事象を優先するためである。我々自身の調査により、さらに、1200秒超のBekk平滑度では、もはや特性のいずれの有意な向上をも得ることができないことが分かった。
【００２８】
本発明に従って、第２のバリア層上にさらなる層を持たない、バリア紙が好ましい。
本発明に従って、バリア紙が、
a)繊維方向に直角(横方向)に30km未満
及び／又は
b)繊維方向に平行(縦方向)に20km未満
のHoyer引裂き長さを有する、バリア紙が好ましい。
本発明に従って、バリア紙がフッ素化化合物を含まず、さらに特にフッ素化有機化合物を含まない、バリア紙が好ましい。
バリア紙が、排他的に天然ゴム又は合成ゴム(例えば、スチレン-ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン-プロピレンコポリマー、ポリエーテル-アミド、エポキシドゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム又はポリスルフィドゴム)から成る層を含まない、本発明のヒートシール性バリア紙が好ましい。
【００２９】
本発明のさらなる態様は、特に食品、電子製品、農業製品(例えば、種、肥料)、動物の餌、粉末洗剤、医薬品、建築材料(例えば、セメント、プラスター、粉末接着剤)又は化粧品用の包装材料としての本発明のバリア紙の使用に関する。
本発明に従って、本発明のバリア紙をボール紙包装の内部ポーチ、インレー又は内張りとして使用するのが特に好ましい。適合性は、特にバルク製品及び流動性の、不定形な塊の及び／又は粉末の内容物のためにも見られる。包装される品物を内容物と呼ぶ。
本発明に従って、本発明のバリア紙を食品包装材料として、さらに特にインレー、内部バッグ、スタンドアップポーチ、ディッシュカバー、包装紙、裏打ち紙、ケーキディスク、ブリスターパッキング、間紙及び／又は剥離紙として使用するのが特に好ましい。
ここで、本発明に従って、乾燥、湿潤及び／又は冷凍食品、例えばベーカリー製品、部分焼きロール、ベーキング成分、果実、野菜、炒めた及び／又は揚げた製品、スナック製品、サンドウィッチ、パン、バーガー、米、パスタ、冷凍フライ、冷凍クリーム煮野菜、パン粉をまぶしたシュニッツェル、肉製品、魚製品、調理済み食べ物、ベーキング混合物、粉末ジャガイモピューレ、パケットスープ、インスタントパスタ料理、ソーセージ製品、サラダ容器、サラダトレイ及び／又はチーズ等を包装、内張り、間紙はさみ、被覆及び／又は分離するための使用が特に好ましい。
【００３０】
本発明のさらなる態様は、本発明のバリア紙を含む包装材料、さらに特に食品包装材料に関する。
本発明のさらなる態様は、
a)DIN 53122-1水蒸気透過率を300g/(m2日)以下のレベルに下げるため
及び／又は
b)ターペンチンによるTappi 454脂肪透過性を少なくとも1300秒のレベルに下げるための、
包装材料、好ましくは食品包装材料における本発明のヒートシール性バリア紙の使用に関する。
【００３１】
本発明のさらなる態様は、バリア紙(10)、好ましくは本発明のバリア紙の作製方法であって、下記工程：
(i)キャリア紙を作製又は用意する工程
(ii)バインダー及び顔料を含む第１のバリアコーティングを作製又は用意する工程
(iii)作製又は用意された第１のバリアコーティングを紙基材の片側に塗布してから前記バリアコーティングを乾燥させて第１のバリア層を与える工程
(iv)アクリラートコポリマー及びワックスを含む第２のバリアコーティングを作製又は用意する工程
及び
(v)作製又は用意された第２のバリアコーティングを工程iiiで作製された第１のバリア層に塗布してから第２のバリアコーティングを乾燥させて第２のバリア層を与える工程
を含む方法に関する。
本発明のさらなる態様は、本発明の方法によって作製されるヒートシール性バリア紙に関する。
【００３２】
本発明の状況においては、好ましいとして上で特定した態様の2つ以上を同時に実行するのが好ましく；該態様と、添付の特許請求の範囲から明白な対応する特徴との当該組み合わせが特に好ましい。
バリア紙を作製するための本発明の方法で用いるコーティング組成物に関しては、ここでは個々の層の組成物に関する所見を参照することができる。これらのコーティング組成物は、本発明のバリア紙に存在する層をもたらすようにデザインされる。典型的にコーティング組成物は、ここでは水性分散系の形を取り、個々の層に存在する構成物、又は反応して該構成物を形成する化合物(例えば、モノマー又は架橋剤)を含む。
さらに、コーティング組成物は、製紙に一般的に用いられる添加剤、例えば、殺生物剤、分散剤、剥離剤、消泡剤又は増粘剤等を含んでもよく、これらはコーティング組成物の特性を確立するために添加され、典型的にコーティング組成物から作製された層内に留まる。この点で、製紙に典型的に用いられる添加剤は通例の量で利用し得る。
キャリア紙又はキャリア紙に既に存在する層(例えば、第１のバリア層)にコーティング組成物を塗布するために、当業者はコーティングと呼ばれる種々の技術を承知しており、例としては以下のものが挙げられる：ブレードコーティング、フィルムプレスによるコーティング、キャストコーティング、カーテンコーティング、ナイフコーティング、エアブラシコーティング又はスプレーコーティング。これらの上記公知コーティング技術の全てが、本発明のコーティング組成物をキャリア紙、好ましくは1つ以上のプレコート又はタイコートを含むキャリア紙、或いはプレコート又はタイコートを含まないキャリア紙に塗布するのに適している。本発明によれば、カーテンコーティング又はドクターナイフによる塗布(ドクターローラーコーティング)が好ましい。
以下、実施例により本発明をさらに解明する。
【実施例】
【００３３】
実施例：
抄紙機で39°SRの濾水度を有する短繊維パルプと長繊維パルプの1:1混合物から作製し、ストックに樹脂サイジングを備えたペーパーウェブの形態で、単位面積当たりの質量40g/m2を有するキャリア紙を使用した。作製した紙基材を80kN/mの線形荷重下で80℃の温度にてカレンダー処理した。
作製したキャリア紙に、エアブラシを用いて、水性分散系の形態の第１のバリアコーティングを塗布し、このバリアコーティングを引き続きIR及び空気乾燥を利用して乾燥させて、面密度3g/m2を有する第１のバリア層を得た。第１のバリアコーティングの組成(水は無視)を表1に示す。
作製した第１のバリア層に、定量ドクターナイフを用いて、水性分散系の形態の第２のバリアコーティングを塗布し、このバリアコーティングを引き続きIR及び空気乾燥を利用して乾燥させて、面密度4g/m2を有する第２のバリア層を得た。第２のバリアコーティングの組成(水は無視)を表1に示す。
結果として生じたバリア紙は、120℃でヒートシール性であり、面密度47g/m2を有した。その特性を確認するために測定した結果を表2に要約する。
【００３４】
表1：
2021530626.tif 000002
【００３５】
表2：
2021530626.tif 000003
【国際調査報告】
2021530626.tif 000004
2021530626.tif 000005
2021530626.tif 000006
2021530626.tif 000007
2021530626.tif 000008