(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基材、b)結合剤を含み、キャリア基材の表側に配置される任意的な中間層、c)キャリア基材の表側、又は中間層がある場合は中間層上に配置され、架橋多糖を含む第１のバリア層、d)第１のバリア層上に配置され、i)アクリラートコポリマー及び／又はii)植物油をベースとする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、製品を包装するためのバリア紙の使用、本発明のバリア紙のヒートシール方法、及びバリア紙の作製方法に関する。【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基材、
b)バインダーを含み、前記キャリア基材の表側に配置される任意的な中間層、
c)架橋多糖を含み、前記キャリア基材の表側、又は前記中間層がある場合は該中間層上に配置される第１のバリア層、
d)前記第１のバリア層上に配置され、かつ
i)アクリラートコポリマー
及び／又は
ii)植物油をベースとするワックス
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】
前記架橋多糖が、架橋キシランであるか又は架橋キシランを含み、好ましくは架橋アラビノキシランであるか又は架橋アラビノキシランを含む、請求項１に記載のバリア紙。
【請求項３】
前記第２のバリア層が、i)アクリラートコポリマー及びii)植物油をベースとするワックスを含む、請求項１又は２に記載のバリア紙。
【請求項４】
前記第２のバリア層が、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とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項５】
前記第２のバリア層が、i)アクリラートコポリマー、ii)植物油をベースとするワックス、及びiii)飽和炭化水素をベースとするワックスを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項６】
前記植物油をベースとするワックスが、パーム油、ヤシ油、ケシの実油、オリーブ油、亜麻仁油、ダイズ油、サンフラワー油、ベニバナ油、及びナタネ油を包含するリストから選択される油をベースとするワックスである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項７】
前記植物油をベースとするワックスが、ダイズ油をベースとするワックスである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項８】
前記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、請求項４〜７のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項９】
前記飽和炭化水素をベースとするワックスがオクタコサンである、請求項４〜８のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項１０】
前記紙基材が、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・リグラー濾水度を有するパルプを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項１１】
前記バリア紙が、Tappi法559により測定された少なくとも7、好ましくは少なくとも11、さらに好ましくは少なくとも12のKIT評点を有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項１２】
A)前記紙基材の面密度が40〜100g/m2、好ましくは60〜80g/m2、さらに好ましくは65〜75g/m2であり、
及び／又は
B)前記中間層の面密度が2〜20g/m2、好ましくは5〜15g/m2、さらに好ましくは8〜12g/m2であり、
及び／又は
C)前記第１のバリア層の面密度が2〜10g/m2、好ましくは3〜8g/m2、さらに好ましくは5〜6g/m2であり、
及び／又は
D)前記第２のバリア層の面密度が1〜20g/m2、好ましくは7〜15g/m2、さらに好ましくは9〜12g/m2であり、
及び／又は
E)前記バリア紙の面密度が40〜120g/m2、好ましくは65〜100g/m2、さらに好ましくは80〜95g/m2である、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項１３】
前記中間層が、バインダー、及びさらに顔料、好ましくは無機顔料、さらに好ましくは天然若しくはか焼ケイ酸アルミニウム(特に天然若しくはか焼カオリナイト又は天然若しくはか焼カオリン)、水和ケイ酸マグネシウム(タルク)、水酸化アルミニウム(特にベーマイト)、ベントナイト、炭酸カルシウム、及び二酸化ケイ素(シリカ)を包含する群から選択される顔料を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項１４】
前記中間層のバインダーが、デンプン又は合成ポリマー、好ましくはデンプン、スチレン-ブタジエンラテックス、ポリビニルアルコール、カルボキシル基修飾ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコールコポリマー、シラノール基修飾ポリビニルアルコール、アセトアセチル修飾ポリビニルアルコール、ジアセトン修飾ポリビニルアルコール、アクリラートコポリマー、及び膜形成アクリルコポリマーを包含する群から選択されるバインダーである、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項１５】
前記キャリア基材が、紙、ボール紙又は板紙基材である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項１６】
前記第２のバリア層が、さらにiv)アクリル酸-アクリルアミドコポリマー及び／又はそのナトリウム塩を含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のバリア紙。
【請求項１７】
前記アクリル酸-アクリルアミドコポリマーの質量分率が、第２のバリア層の固形分に基づいて、0.1〜1.0%、好ましくは0.10〜0.30%、さらに好ましくは0.14〜0.20%である、請求項１６に記載のバリア紙。
【請求項１８】
製品用の包装紙、バッグ、小袋、裏打ち紙、間紙及び／又は剥離紙として、好ましくはベーカリー製品、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、肉製品、ソーセージ及び／又はチーズを包装、裏打ち、間紙はさみ及び／又は分離するための、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のバリア紙の使用。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のバリア紙のヒートシール法であって、下記工程：
−本発明のバリア紙を用意する工程、
−用意された本発明のバリア紙を表面の上に、前記第２のバリア層の少なくとも一部が前記表面上に位置するように置く工程、
−少なくとも前記表面上に位置する部分の前記第２のバリア層が加熱されて液体溶融物の状態になるように、前記表面上に位置する前記バリア紙を熱に曝露しながら押圧する工程、
−液体溶融物の状態に至った前記層が冷めるように、押圧力及び熱への曝露を減じる工程
を含む、前記ヒートシール法。
【請求項２０】
バリア紙、好ましくは請求項１〜１７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：
−表側と、前記表側の反対の裏側とを含むキャリア基材を用意又は作製する工程、
−バインダーを含む中間コーティング組成物を用意又は作製する工程、
−前記中間コーティング組成物を前記基材の表側に塗布する工程、
−前記塗布された中間コーティング組成物を乾燥及び／又は架橋させて、中間層を形成する工程、
−多糖と、架橋剤及び／又は架橋多糖とを含む第１のバリアコーティング組成物を用意又は作製する工程、
−前記第１のバリアコーティング組成物を前記中間層に塗布する工程、
−前記塗布された第１のバリアコーティング組成物を乾燥及び／又は架橋させて、第１のバリア層を形成する工程、
−i)アクリラートコポリマー
及び／又は
ii)植物油をベースとするワックス
から成るか又はそれらを含む第２のバリアコーティング組成物を用意又は作製する工程、
−前記第２のバリアコーティング組成物を前記第１のバリア層に塗布する工程、
−前記塗布された第２のバリアコーティング組成物を乾燥及び／又は架橋させて、第２のバリア層を形成する工程
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基材、b)バインダーを含み、キャリア基材の表側に配置される任意的な中間層、c)架橋多糖を含み、キャリア基材の表側、又は中間層がある場合は中間層上に配置される第１のバリア層、d)第１のバリア層上に配置され、i)アクリラートコポリマー及び／又はii)植物油をベースとする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、製品を包装するためのバリア紙の使用、本発明のバリア紙のヒートシール方法、及びバリア紙の作製方法に関する。
【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ことがある。
US 8,557,0033 B2は、ヘミセルロースを含むフィルム結合組成物について記載している。生成フィルムは液体及び湿気の有効な耐性で有名である。
DE 10 2014 119 572 A1は、20g/m2と40g/m2の間の面密度を有し、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。ポリエチレンコーティング(PE)を行なわなければ、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、この複合包装材料は、まず第１に箔層を除去する必要があるので、容易には紙再生に通すことはできない。用いるポリマー箔又はアルミニウム箔は生分解性でないので、これらの複合体を堆肥化することもできない。
【０００５】
さらに、化石、再生不能資源、例えば石炭(例えば、瀝青炭又は褐炭)、石油又は天然ガス等の欠乏への関心の高まりにより、再生可能原料からの材料の生産に着実に高まる関心がもたらされた。この状況では、例えば、ポリエチレンフラノアート、2,5-フランジカルボン酸、又はポリ乳酸(PLA)をベースとするプラスチック、乳酸をベースとするプラスチックを引き合いに出すことができ、これらの出発物質は、糖から製造し得る。しかしながら、再生可能原料から製造された既存ポリマーは非生分解性であるか又は包装材料に必要とされる特性を持たないことが明らかになった。
化石原料とは、有機物質から成り、特に中生代以来進行しているバイオマス変換プロセスによって形成された気体、液体、及び固体燃料を意味する。それらは主に炭素と水素から成るが、酸素、窒素、及び硫黄をも含有し、鉱物混合物をも含有する。最も重要な化石原料は石炭、石油、及び天然ガスである。
再生可能原料は、再生可能資源のサブセットである。これらは、生体に起源をもち、特に食物及び飼料の目的以外の目的でヒトが使用する物質を意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バリア紙に課せられた要件、すなわち脂肪、油、水、及び水蒸気による透過に対する高い及び／又は規定の耐性、並びに再利用可能性又は生分解性は、典型的に互いに矛盾する要件である。従って、業界内では、全体的又は主に再生可能原料から製造可能であり、同時に効率的に再利用又は生分解できる食品用包装紙の提供への大きな需要がある。
さらに、製品の包装のためには、バリア紙がヒートシール性であれば、すなわち、熱及び場合により、圧力への曝露によってバリア紙が表面に接合できれば望ましい。
本発明の目的は、特に水蒸気及び／又は酸素に対して、低いガス透過性を有する包装材料を提供することである。本発明のさらなる目的は、食品との接触に適しており、その場合に脂及び／又は油及び／又は水若しくは水蒸気に対して高い耐性及びバリア効果を有するような方法で包装材料を形成することである。本発明のさらなる目的は、全体的又は主に再生可能原料から製造できるような方法で包装材料を形成することである。本発明のさらなる目的は、バリア紙がヒートシール性構造を有するようにバリア紙をデザインすることである。さらに、バリア紙を容易に再生利用及び／又は生分解、すなわち、堆肥化できれば望ましい。
【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基材、
b)バインダーを含み、キャリア基材の表側に配置される任意的な中間層、
c)架橋多糖を含み、キャリア基材の表側、又は中間層がある場合は中間層上に配置される第１のバリア層、
d)第１のバリア層上に配置され、
i)アクリラートコポリマー
及び／又は
ii)植物油をベースとするワックス
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。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
驚いたことに我々自身の調査において、架橋多糖を含む第１のバリア層と、アクリラートコポリマー、植物油をベースとするワックス、若しくはアクリラートコポリマーと植物油をベースとするワックスとの混合物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は、特に水蒸気及び酸素に対して特に低いガス透過性を示し、さらに、脂肪、油、及び水に対して特に良いバリア効果をも示すことが明らかになった。我々自身の調査により、第１のバリア層と第２のバリア層の組み合わせは、2層の存在のみならず及び／又は結果として生じるこれら2層の厚さに起因し得る相乗バリア効果を示すことが分かった。
本発明のバリア紙では、本発明のバリア紙の個々の層は分散系の塗布によって作製され得るので、完全に押出フィルムの使用なしで済ますことができ、或いは完全に蒸着又は接着結合によって塗布される金属箔なしで済ますことができる。本発明のバリア紙の個々の層は押し出されない。
【０００９】
本発明の状況では、植物油をベースとするワックスは、植物油の化学修飾によって得られるワックスを意味する。化学修飾は、例えば、金属触媒、例えばニッケル、及び水素を用いる部分的又は完全水素化であってよく、この場合、油中の二重結合の全て又はいくつかが水素化されて単結合になる。植物油と異なり、ワックスは20℃で液体形態でなく、固体形態である。従って植物油の化学修飾の効果は融点の上昇である。
植物油は、植物又は植物部分から得られる脂肪酸トリグリセリドを意味すると理解される。油は、典型的に植物又は植物部分からの油の圧縮、抽出又は精製によって得られる。油を得ることは当業者に周知である。油を得るために植物種子を使用する場合、これらは油糧種子と呼ばれる。種子中の油は、細胞膜及びそのエネルギー貯蔵所を構成する脂質の形をしている。油中の不飽和脂肪酸の比率に応じて、不乾性油(例えばオリーブ油)、半乾性油(例えばダイズ油又はナタネ油)及び乾性油(例えば亜麻仁油又はケシの実油)を区別する。ここで「乾性」という用語は蒸発ではなく、むしろ不飽和脂肪酸の酸化及び重合によって引き起こされる油の凝固を意味する。本発明に従って用いるワックス製造用の出発材料としては半乾性油及び乾性油の使用が好ましい。
【００１０】
植物油に可能な源は、アサイー油、藻類油、アルガン油(アルガンの木の果実から)、アボカド油(アボカドの木からのアボカドの果肉から)、ババス(babacu)油、綿実油(綿植物の種子から)、ルリヂサ(borage)油又はルリヂサ種子(borageseed)油(ルリヂサ植物の種子から)、クプアスバター(cupuacu butter)、カシューシェル(cashewshell)油、ベニバナ油(ベニバナ又はベニバナ(carthamus)の種子から)、ピーナッツ油(ピーナッツ植物の果実から)、ヘーゼルナッツ油(ヘーゼルナッツブッシュからのヘーゼルナッツから)、麻油(食用麻の種子から)、ジャトロファ(jatropha)油(ナンヨウアブラギリ(Jatropha curcas)の種子から)、ホホバ油(実際には液体ワックス；ホホバブッシュの種子から)、ツバキ油(ユチャ(Camellia oleifera)、チャノキ(Camellia sinensis)又はツバキ(Camellia japonica)の種子から)、ココアバター、ヤシ油(ヤシのシードフレッシュ、ココヤシの木の果実から)、カボチャ種子油(種子油とも呼ばれる；スティリアンオイルパンプキン(Styrian oil pumpkin)の種子仁から)、亜麻仁油(亜麻からの熟した亜麻仁から)、アマナズナ油(アマナズナの種子から、アブラナ(Brassicaceae)科)、マカデミア油(マカデミアの木の実から)、トウモロコシ穀粒油(トウモロコシの穀粒から)、アーモンド油(アーモンドの木からのアーモンドから)、マンゴーバター(マンゴー(Mangifera indica)から)、杏仁油(杏仁、すなわち、アプリコットストーン−アプリコットのアーモンドから)、ケシの実油(ケシの実穀粒から)、月見草油、オリーブ油(オリーブの果肉及び核、オリーブの木の果実から)、パーム油(ヤシの実の果肉、アブラヤシの果実から)、パーム核油(ヤシの実の核、アブラヤシの果実から)、パパイヤ油、ピスタチオ油、ピーカンナッツ油、シソ科(Perilla)植物(シソ、セサミリーフ(sesame leaf))の種子からのシソ油、ナタネ油(セイヨウアブラナの種子から、アブラナ(Brassicaceae)科)、米油、ヒマシ油(ヒマシ油植物の種子から)、シーバックソーン油(シーバックソーンベリーの果肉、シーバックソーンブッシュの果実から)、シーバックソーン核油(シーバックソーンベリーの核、シーバックソーンブッシュの果実から)、カラシ油(黒ガラシの種子仁から)、ブラッククミン油(ブラッククミン植物のさく果(fruit capsule)の種子から)、ゴマ油(ゴマ植物の種子から)、シアバター(シアナッツの木の種子から)、ダイズ油(ダイズの豆から)、サンフラワー油(サンフラワーの仁から)、キリ油、クルミ油(クルミの木の実の仁から)、スイカの種油、グレープシード油(ブドウ植物又はブドウのつるの果実(ブドウ)の種子から)、小麦胚芽油(小麦の胚芽から)及び／又はシダー油(レバノンスギの木から)である。このリストは、決定的とみなすべきでなく；本発明に従って用いるワックスに変換できる植物油を得る手段を示す。
【００１１】
本発明に従って、植物油をベースとするワックスが、パーム油、ヤシ油、ケシの実油、オリーブ油、亜麻仁油、ダイズ油、サンフラワー油、ベニバナ油、及びナタネ油を包含するリストから選択される油をベースとするワックスであるバリア紙が好ましく、植物油をベースとするワックスは、ダイズ油をベースとするワックス、すなわち、ダイズ油ワックス又はダイズワックスが好ましい。
我々自身の調査により、上記で好ましいと特定した油から作られるワックスは特に良い特性を有することが分かった。これらの油(特にダイズ油)製のワックスは高い耐久性で有名であり、高融点で生成され得る。本発明に従って使用するワックス、すなわちパーム油ワックス、ヤシ油ワックス、ケシの実油ワックス、オリーブ油ワックス、亜麻仁油ワックス、ダイズ油ワックス、サンフラワー油ワックス、ベニバナ油ワックス、及びナタネ油ワックスは、本発明のバリア紙に使用すると、脂肪及び／又は油及び／又は湿気に対する耐性の顕著な増大を示す。特に、本発明に従って、ダイズ油ワックスの使用が好ましい。我々自身の調査により、ダイズ油ワックスを使用すると、脂肪、油、及び湿気に対する耐性のみならず、非常に低い水蒸気透過率をも得ることができることが分かった。ダイズ油ワックスは、さらに味も臭いもない形態で生成され得るという利点を有する。
【００１２】
本発明に従って、ワックスが40℃超、好ましくは50℃超、さらに好ましくは60℃超の融点を有するバリア紙が好ましい。
我々自身の調査は、20℃超の融点を有するワックスを使用すると、既に非常に良い結果を得ることができることを示した。しかしながら、驚いたことに、40℃超の融点を有するワックスを使用すると、機械的応力に対するバリア紙の耐性が向上し得ることが分かった。この耐性は、なお一層高いワックスの融点でさらに向上する。さらに我々自身の調査により、6℃と30℃の間の温度でバリア紙を使用する場合にワックスの最適融点は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も利用すべき場合には、より高い融点を有するワックスを使用するのが賢明であり得る。
【００１３】
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、バリア紙の総質量に基づいて、6〜98%、好ましくは20〜90%、さらに好ましくは50〜89%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、6%未満のワックス質量分率の場合に脂肪、油、及び湿気のバリア特性に不釣合に顕著な低下がある一方で、98%超のワックス質量分率の場合に優れたバリア特性を得ることができるが、バリア層の機械的安定性の不釣合に顕著な低下があることが分かった。我々自身の調査により、ワックス質量分率が50〜89%であるときに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を得ることができることが分かった。
【００１４】
我々自身の調査により、第２のバリア層がワックスのみならずポリマーバインダーをも含むのが有利なことが分かった。ワックスと同様に第２のバリア層に存在し得る適切なポリマーバインダーは、製紙において慣習となっている全てのバインダーである。しかしながら、我々自身の調査により、ポリマーバインダーの適切な選択がバリア紙の機械的特性及び／又はバリア紙の生分解性を顕著に改善し得ることが分かった。我々自身の調査により、本発明に従って、ワックスと同様に第２のバリア層に存在し得るポリマーバインダーが、デンプン、ポリビニルアルコール、カルボキシル基修飾ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコールコポリマー、ポリビニルアルコールとエチレン-ビニルアルコールコポリマーの組み合わせ、エチレン-酢酸ビニルコポリマー、シラノール基修飾ポリビニルアルコール、ジアセトン修飾ポリビニルアルコール、修飾ポリエチレングリコール、非修飾ポリエチレングリコール、α-イソデシル-ω-ヒドロキシ-ポリ(オキシ-1,2-エタンジイル)、スチレン-ブタジエンラテックス、スチレン-アクリラートポリマー、アクリルコポリマー及びその混合物から成る群より選択される架橋又は非架橋バインダーである場合に有利であり、ひいては好ましいことが分かった。
【００１５】
本発明の特に好ましい一実施形態では、第２のバリア層は、アクリラートコポリマーと、植物油をベースとするワックスとから成るか又は第２のバリア層は、アクリラートコポリマーと、植物油をベースとするワックスとを含む。
我々自身の調査により、本発明のバリア紙は、ワックスと同様に第２のバリア層に存在し得るポリマーバイダーが1種以上のスチレン-アクリラートポリマーであるか又はバインダーが1種以上のスチレン-アクリラートポリマーを含む場合に脂肪、油、及び湿気に対して特に高い耐性を有することが分かった。
ここで植物油をベースとするワックス、ここでは特にダイズ油をベースとするワックスは、アクリラートコポリマーと特に良く相互作用することが明らかになった。アクリラートコポリマーと植物油をベースとするワックスとの組み合わせによって、アクリラートコポリマーと他のワックスとの組み合わせでは得ることができないバリア層の改善された特性を得ることができる。如何なる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、植物油をベースとするワックスは、高レベルの不飽和脂肪酸、それ故に高い二重結合密度の結果として、アクリラートコポリマーと相互作用できると推定される。バリア層にアクリラートコポリマー及び植物油をベースとするワックスを使用すれば、さらなるワックスを添加することができると同時に非常に良いバリア特性が得られる。
【００１６】
ここで、本発明に従って、第２のバリア層において、ワックスと同様に第２のバリア層に存在するポリマーバインダーの質量分率が、第２のバリア層の総質量に基づいて、94〜2%、好ましくは80〜10%、さらに好ましくは50〜11%であれば好ましい。
我々自身の調査により、ワックスと同様に第２のバリア層に存在するポリマーバインダーの量が、2%の質量分率未満であると、第２のバリア層の機械的安定性の不釣合に顕著な低下のあるバリア紙をもたらすことが分かった。ポリマーバインダーの量が、94%の質量分率を超える場合、第２のバリア層の機械的安定性は実に十分高いが、脂肪、油、及び湿気に対するバリア特性の不釣合に顕著な低下があることが明らかになった。我々自身の調査により、ポリマーバインダーの量が50〜11%の質量分率である場合に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を得ることができることが分かった。
ここで、本発明に従って、第２のバリア層のポリマーバインダーの質量分率が94〜2%であり、かつ第２のバリア層のワックスの質量分率が6〜98%であれば好ましく、第２のバリア層のポリマーバインダーの質量分率が80〜10%であり、かつ第２のバリア層のワックスの質量分率が80〜90%であればさらに好ましく、第２のバリア層のポリマーバインダーの質量分率が50〜11%であり、かつ第２のバリア層のワックスの質量分率が50〜89%であればさらに好ましい。
【００１７】
我々自身の調査により、ワックスと同様に第２のバリア層に存在し得るポリマーバインダーが2種以上のバインダーから成り、少なくとも1種のバインダーがアニオン性バインダーであれば特に有利であることが分かった。ここでアニオン性バインダーは、カチオン(例えば、金属カチオン又はアンモニウム)によって安定化される複数の負電荷を含有するバインダーを意味すると理解される。
ここで、本発明に従って、示差走査熱量測定(DSC)により決定されるアニオン性バインダーのガラス転移温度が120℃以下であれば好ましい。我々自身の調査により、ガラス転移温度が120℃より高い場合、第２のバリア層の作製が非常に困難であり、作製されるバリア紙は、120℃以下のガラス転移温度を有するアニオン性バインダーを用いて作製した本発明のバリア紙のように良い特性を持たないことが分かった。
【００１８】
ここで、本発明に従って、ワックスと同様に第２のバリア層に存在するアニオン性バインダーがコポリマーであれば好ましい。
ワックスと同様に第２のバリア層に存在する適切なアニオン性バインダーは、例えば、部分的又は完全脱プロトン化ポリアクリル酸(又は、例えばアクリル酸エステルとのそのコポリマー)、部分的又は完全脱プロトン化ポリメタクリル酸(又は、例えばメタクリル酸エステルとのそのコポリマー)、ポリアクリル酸エステル(好ましくはメチルエステル又はエチルエステル)のコポリマー、ポリメタクリル酸エステル(好ましくはメチルエステル又はエチルエステル)のコポリマー、又はポリアクリルアミド若しくはそのコポリマーである。
【００１９】
本発明に従って、ワックスと同様に第２のバリア層に存在するアニオン性バインダーの水溶液又は水性分散系が、水中10%、好ましくは8〜10%の範囲の質量分率の溶液又は分散系で存在するときに塩基性pHを有すれば好ましい。
アニオン性バインダーのpHを決定するため、10%の質量分率を有し、pHを標準的手段で決定できるアニオン性バインダーの水溶液又は水性分散系を調製することができる。
本発明の状況では、ポリマーバインダーは、複数の分子からの重縮合によって合成されたバインダーであって、1種以上の原子又は原子部分(反復単位と呼ばれる)が繰り返し数珠つなぎになっており、1分子当たりの反復単位の数が25超であるバインダーを意味すると理解される。
本発明の好ましいバリア紙の場合、中間層のバインダーはデンプン又は合成ポリマー、好ましくはデンプン、スチレン-ブタジエンラテックス、ポリビニルアルコール、カルボキシル基修飾ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコールコポリマー、シラノール基修飾ポリビニルアルコール、アセトアセチル修飾ポリビニルアルコール、ジアセトン修飾ポリビニルアルコール、アクリラートコポリマー、及び膜形成 アクリルコポリマーを包含する群から選択されるバインダーである。
ここで、本発明に従って、中間層のバインダーが、アクリル酸エステル(好ましくはアクリル酸メチル又はアクリル酸エチル)、スチレン、及びアクリロニトリルをベースとする合成ポリマーであれば特に好ましい。
【００２０】
本発明の好ましい一実施形態では、第２のバリア層は、アクリル酸-アクリルアミド)コポリマー(ポリ(アクリル酸-co-アクリルアミド))、アクリル酸-アクリル酸エステル-アクリロニトリルコポリマー、アクリル酸エチルエステル-カルボン酸コポリマー、アクリル酸エチルエステル-アクリル酸コポリマー、エチルアクリラート-カルボン酸コポリマー、エチルアクリラート-アクリル酸コポリマー、ポリメチルメタクリラート、及び上記ポリマーのアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩(好ましくはナトリウム塩)から成る群より選択される1種以上のポリマーを含む。この場合、それぞれのポリマーの質量分率が、第２のバリア層の固形分に基づいて、0.1〜1.0%、好ましくは0.10〜0.30%、さらに好ましくは0.14〜0.20%であれば好ましい。
本発明の特に好ましい一実施形態では、第２のバリア層は、アクリル酸-アクリルアミドコポリマー(ポリ(アクリル酸-co-アクリルアミド))及び／又はアクリル酸-アクリルアミドコポリマーのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩(好ましくはアクリル酸-アクリルアミドコポリマーのナトリウム塩)を含む。この場合、アクリル酸-アクリルアミドコポリマーの質量分率が、第２のバリア層の固形分に基づいて、0.1〜1.0%、好ましくは0.10〜0.30%、さらに好ましくは0.14〜0.20%であれば好ましい。アクリル酸-アクリルアミド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。
【００２１】
バリア紙が折り畳まれる場合、特に2つの交差する折り畳みの場合、折り畳みがバリア紙のバリア効果の低下をもたらすので、折り畳み領域、より詳細には2つ以上の折り畳みの交差領域においてバリア紙の耐脂性の顕著な低下がある。我々自身の調査により、驚いたことにアクリル酸-アクリラミック(acrylamic)コポリマー(ポリ(アクリル酸-co-アクリルアミド))、アクリル酸-アクリル酸エステル-アクリロニトリルコポリマー、アクリル酸エチルエステル-カルボン酸コポリマー、アクリル酸エチルエステル-アクリル酸コポリマー、エチルアクリラート-カルボン酸コポリマー、エチルアクリラート-アクリル酸コポリマー、ポリメチルメタクリラート、及び上記ポリマーのアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩(好ましくはナトリウム塩)から成る群より選択されるポリマーの添加が、バリア紙の折り畳み領域における本発明のバリア紙の耐脂性を顕著に改善できることが分かった。 ここでの耐脂性は上記ポリマーの全てによってポジティブな影響を受けるが、アクリル酸-アクリルアミドコポリマー又はアクリル酸-アクリルアミドコポリマーのナトリウム塩の使用は、バリア紙の折り畳み領域に特に良い耐脂性をもたらす。
【００２２】
本発明のさらなる態様は、(バリア)紙の折り畳み領域における(バリア)紙(好ましくは本発明のバリア紙)の耐脂性を改善するための1種以上のポリマーの使用に関し、1種以上のポリマーは、アクリル酸-アクリラミックコポリマー(ポリ(アクリル酸-co-アクリルアミド))、アクリル酸-アクリル酸エステル-アクリロニトリルコポリマー、アクリル酸エチルエステル-カルボン酸コポリマー、アクリル酸エチルエステル-アクリル酸コポリマー、エチルアクリラート-カルボン酸コポリマー、エチルアクリラート-アクリル酸コポリマー、ポリメチルメタクリラート、及び上記ポリマーのアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩(好ましくはナトリウム塩)、好ましくはアクリル酸-アクリルアミドコポリマー(ポリ(アクリル酸-co-アクリルアミド)及びアクリル酸-アクリルアミドコポリマー(ポリ(アクリル酸-co-アクリルアミド)のナトリウム塩から成る群より選択される。
【００２３】
中間層が、バインダー、及びさらに顔料、好ましくは無機顔料、さらに好ましくは天然若しくはか焼ケイ酸アルミニウム(特に天然若しくはか焼カオリナイト又は天然若しくはか焼カオリン)、水和ケイ酸マグネシウム(タルク)、水酸化アルミニウム(特にベーマイト)、ベントナイト、炭酸カルシウム、及び二酸化ケイ素(シリカ)を包含する群から選択される顔料を含む、本発明のバリア紙が好ましい。
本発明に従って、中間層の顔料が層状であれば特に好ましい。我々自身の調査により、層状顔料は、結果として生じるバリア紙のバリア効果をさらに改善することが分かった。層状顔料が折り重なってきて、その際に個々の顔料層を形成すると推定される。層状顔料の個々の顔料層は、例えば、球状顔料より高密度であり及び／又は高いバリア効果を有する。
中間層の層状顔料が3〜100、好ましくは5〜95、特に好ましくは10〜90の(好ましくは平均)アスペクト比を有すれば特に好ましい。好ましい一実施形態では、顔料の(好ましくは平均)アスペクト比が15より大きい。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に無機顔料の層状プレートレットの直径と厚さとの間に形成される率である。アスペクト比15は、プレートレットの直径がプレートレットの厚さより15倍大きいことを意味する。
【００２４】
中間層が、いずれの場合も中間層の層質量に基づいて、
i)50〜90%の顔料、好ましくは60〜80%の顔料、さらに好ましくは65〜75%の顔料の範囲の質量分率
及び
ii)10〜50%のバインダー、好ましくは20〜40%のバインダー、さらに好ましくは25〜35%のバインダーの範囲の質量分率
を有する、本発明のバリア紙が好ましい。
本発明の同様に好ましい実施形態では、第２のバリア層は、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とから成るか又は第２のバリア層は、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とを含む。
【００２５】
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、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。
【００２６】
さらに好ましくは本発明に従って、第２のバリア層のアクリラートコポリマーは、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。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。
さらに好ましくは本発明に従って、第２のバリア層のアクリラートコポリマーは、メチルアクリラート、メチルメタクリラート、ブチルアクリラート、ブチルメタクリラート、2-エチルヘキシルアクリラート、2-エチルヘキシルメタクリラート、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ポリマーである。
【００２７】
アクリラートコポリマーの調製のために用いるモノマーの選択によって、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、驚いたことにメチルアクリラート、メチルメタクリラート、ブチルアクリラート、ブチルメタクリラート、2-エチルヘキシルアクリラート、2-エチルヘキシルメタクリラート及び／又はスチレンから調製されたアクリラートコポリマーが特に良いバリア特性を有することが分かった。
ここでアクリラートコポリマーの調製のためにメチルアクリラート、メチルメタクリラート、ブチルアクリラート、ブチルメタクリラート、2-エチルヘキシルアクリラート、2-エチルヘキシルメタクリラート、及びスチレンのみならず、さらなるモノマーを使用してよく、或いはコポリマーは、メチルアクリラート、メチルメタクリラート、ブチルアクリラート、ブチルメタクリラート、2-エチルヘキシルアクリラート、2-エチルヘキシルメタクリラート、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。
【００２８】
さらに好ましくは本発明に従って、アクリラートコポリマーはランダムコポリマーである。
本発明に従って、キャリア基材の表側に中間層が配置されない場合、第２のバリア層がi)アクリラートコポリマー及びii)植物油をベースとするワックスを含み、キャリア基材の表側に中間層が配置されない場合、第２のバリア層がi)アクリラートコポリマー又はii)植物油をベースとするワックスを含む、バリア紙が好ましい。
【００２９】
本発明に従って、
a)表側と、前記表側の反対の裏側を有するキャリア基材、
b)バインダーを含み、キャリア基材の表側に配置される任意的な中間層、
c)架橋多糖を含み、キャリア基材の表側、又は中間層がある場合は中間層上に配置される第１のバリア層、
d)第１のバリア上に配置され、かつ
i)50,000〜150m000g/モルの範囲の平均分子量を有するアクリラートコポリマー（前記アクリラートコポリマーは、メチルアクリラート、メチルメタクリラート、ブチルアクリラート、ブチルメタクリラート、2-エチルヘキシルアクリラート、2-エチルヘキシルメタクリラート、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7種のモノマーから調製された）、
及び
ii)飽和炭化水素をベースとするワックス（前記飽和炭化水素をベースとするワックスはオクタコサンであるか又は飽和炭化水素をベースとするワックスはオクタコサンを含む）
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が特に好ましい。
【００３０】
本発明の同様に好ましい実施形態では、第２のバリア層は、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と、植物油をベースとするワックスとから成るか又は第２のバリア層は、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と、植物油をベースとするワックスとを含む。
同様に本発明に従って、
a)表側と、前記表側の反対の裏側を有するキャリア基材、
b)バインダーを含み、キャリア基材の表側に配置される任意的な中間層、
c)架橋多糖を含み、キャリア基材の表側、又は中間層がある場合は中間層上に配置される第１のバリア層、
d)第１のバリア層上に配置され、かつ
i)50,000〜150m000g/モルの範囲の平均分子量を有するアクリラートコポリマー（前記アクリラートコポリマーは、メチルアクリラート、メチルメタクリラート、ブチルアクリラート、ブチルメタクリラート、2-エチルヘキシルアクリラート、2-エチルヘキシルメタクリラート、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7種のモノマーから調製された）、
及び
ii)飽和炭化水素をベースとするワックス（前記飽和炭化水素をベースとするワックスはオクタコサンであるか又は飽和炭化水素をベースとするワックスはオクタコサンを含む）
及び
iii)植物油をベースとするワックス
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が特に好ましい。
【００３１】
本発明に従って、
a)表側と、前記表側の反対の裏側とを有するキャリア基材、
b)バインダーを含み、キャリア基材の表側に配置される任意的な中間層、
c)架橋多糖を含み、キャリア基材の表側、又は中間層がある場合は中間層上に配置される第１のバリア層、
d)第１のバリア層上に配置され、かつ
アクリル酸-アクリルアミドコポリマー及び／又はアクリル酸-アクリルアミドコポリマーのナトリウム塩(好ましくは第２のバリア層の固形分に基づいて、0.1〜1.0%、好ましくは0.10〜0.30%、さらに好ましくは0.14〜0.20%のアクリル酸-アクリルアミドコポリマーの質量分率を有する)、
並びにまた下記成分
i)50,000〜150m000g/モルの範囲の平均分子量を有するアクリラートコポリマー（前記アクリラートコポリマーは、メチルアクリラート、メチルメタクリラート、ブチルアクリラート、ブチルメタクリラート、2-エチルヘキシルアクリラート、2-エチルヘキシルメタクリラート、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7種のモノマーから調製された）、
ii)飽和炭化水素をベースとするワックス（前記飽和炭化水素をベースとするワックスはオクタコサンであるか又は飽和炭化水素をベースとするワックスはオクタコサンを含む）、
iii)植物油をベースとするワックス
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が特に好ましい。
【００３２】
本発明のバリア紙の一実施形態では、キャリア基材は、紙、ボール紙又は板紙基材である。本発明の状況では、紙、ボール紙、及び板紙は、同一の基礎物質から原則として同一の製作方法によって製造できるシート様材料である。本発明の状況では、紙、ボール紙、及び板紙は面密度に基づいて区別されるだけであり、板紙は600g/m2超の坪量を有し、ボール紙は150g/m2超かつ600g/m2以下の坪量を有し、紙は150g/m2以下の坪量を有する。用いるキャリア基材が紙、ボール紙又は板紙かどうかとは無関係に、本発明の状況では、結果として生じる本発明の製品は、いずれの意図した制限もなく、従って坪量に関して制限なく、バリア紙と呼ばれる。従って、本発明の状況では、用語「バリア紙」は、坪量の如何なる特殊化もなければ、用語「バリアボール紙」及び「バリア板紙」をも包含する。
【００３３】
キャリア基材が、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、本発明のバリア紙が好ましい。
キャリア基材が、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、非常に好ましくは約1:1であるのが好ましい。
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有する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。
【００３４】
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。
我々自身の調査により、キャリア基材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く、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。
【００３５】
架橋多糖が架橋キシランであるか又は架橋キシランを含み、好ましくは架橋アラビノキシランであるか又は架橋アラビノキシランを含む、本発明のバリア紙が好ましい。
ここで、本発明に従って、キシレンが小麦スペルト又は大麦スペルト由来のキシランであるバリア紙が特に好ましい。他の植物由来のキシランも同様に非常に適しているが、我々自身の調査により、小麦スペルト又は大麦スペルト由来のキシランを第１のバリア層に使用すると、該キシランは酸素に対して特に良いバリア効果を示すことが分かった。
架橋多糖が架橋デンプンと架橋キシランの混合物である本発明のバリア紙が好ましい。ここでデンプンとキシラン(好ましくはアラビノキシラン)の混合物が、デンプン分子とキシラン分子との間にも架橋が存在するように架橋されれば特に好ましい。その場合、キシランより多くのデンプンを使用すれば、つまり、第１のバリア層のデンプンの割合がキシランの割合より高ければ好ましい。デンプンの割合及びキシランの割合を考慮するとき、基準点は架橋前のそれぞれの質量分率である。必要に応じて、すなわち既に架橋した生成物の場合に割合を決定しなければならない場合、最初に存在した割合は、例えば、NMRを利用して決定可能であるD-グルコース及びD-キシロースの決定された割合から相応に計算される。
【００３６】
この状況において、我々自身の調査により、第１及び第２のバリア層を含むバリア紙は、第１のバリア層に架橋形態で多糖が存在する場合に特に良い特性を有することが分かった。架橋を受けなかった多糖を第１のバリア層に使用する場合、第２のバリア層が塗布されると、第１のバリア層の部分的又は完全溶解がある。第１のバリア層の部分的若しくは完全溶解及び／又は第１のバリア層の多糖の部分的若しくは完全溶解後に、多糖は第２のバリア層の成分と混合してくる。結果として、別々の第１及び第２のバリア層を持たず、より不十分なバリア特性(特に気体(特に酸素)に対するバリア効果に関して)を示すバリア紙が得られる。
本発明に従って、多糖が、炭酸ジルコニウム、ポリアミドアミン-エピクロロヒドリン樹脂、ホウ酸、炭酸ジルコニウムアンモニウム、メタクリラートポリマー、ジカルボン酸(diacarboxylic acid)、アジピン酸、グルタル酸グリオキサール、ジヒドロキシビス(アンモニウムラクタト)チタン(IV)(CAS番号65104-06-5；Tyzor LA)、及びグリオキサール誘導体から成る群より選択される架橋剤で架橋されたバリア紙が好ましく、架橋剤は、好ましくはグリオキサール又はグリオキサール誘導体である。
ここで、本発明に従って、第１のバリア層の全ての多糖の総質量に基づいて、0.05〜1%、好ましくは0.1〜0.45%、さらに好ましくは0.35〜0.425%の質量分率を有する架橋剤の添加によって架橋が起こった場合に好ましい。
【００３７】
キャリア基材、中間層、第１のバリア層、及び第２のバリア層は、製紙に一般的に用いられる添加剤、例えば、サイジング剤、顔料(既に前又は上で述べた顔料以外)、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えあに含んでもよい。添加剤は、典型的にそれぞれの層の生成に用いられるコーティング組成物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)に使用される。
【００３８】
A)紙基材の面密度が40〜100g/m2、好ましくは60〜80g/m2、さらに好ましくは65〜75g/m2であり、
及び／又は
B)中間層の面密度が2〜20g/m2、好ましくは5〜15g/m2、さらに好ましくは8〜12g/m2であり、
及び／又は
C)第１のバリア層の面密度が2〜10g/m2、好ましくは3〜8g/m2、さらに好ましくは5〜6g/m2であり、
及び／又は
D)第２のバリア層の面密度が1〜20g/m2、好ましくは7〜15g/m2、さらに好ましくは9〜12g/m2であり、
及び／又は
E)バリア紙の面密度が40〜120g/m2、好ましくは65〜100g/m2、さらに好ましくは80〜95g/m2である、
本発明のバリア紙が好ましい。
【００３９】
キャリア基材が、裏側にさらなる層を有する、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被覆されていてよい。裏側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。それにより、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。
本発明に従って、30g/(m2日)以下、好ましくは20g/(m2日)以下、さらに好ましくは15g/(m2日)以下のDIN 53122-1に従う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示すことが明らかになった。包装の場合の低い水蒸気透過率は、食品の場合、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。
本発明に従って、バリア紙が、Tappi法559により測定された少なくとも7、好ましくは少なくとも11、さらに好ましくは少なくとも12のKIT評点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超のKIT評点を有することができ、従ってポリマー箔又はアルミニウム箔で覆われたバリア紙の耐脂性と同範囲内にあ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、バリア紙がポリマー箔又はアルミニウム箔を含まなければ好ましい。さらに特に本発明のバリア紙が押出ポリマーフィルム又はポリマー箔を含まなければ好ましい。本発明に従って、バリア紙がポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレン(PE)、可塑化ポリエチレン(LDPE)又はポリエチレン(PE)のポリマー箔を含まなければ特に好ましい。
【００４０】
本発明に従って、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、Tappi 454ターペンチン油グリース透過性を有するバリア紙が好ましい。
本発明に従って、DIN 53116法に従って測定された少なくともレベル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のグリース透過性を有するバリア紙が好ましい。
本発明に従って、90cm3/(m2日)以下、好ましくは70cm3/(m2日)以下、さらに好ましくは50cm3/(m2日)以下のDIN 53880-3酸素透過率を有するバリア紙が好ましい。
本発明に従って、23℃及び50%相対湿度で70g/(m2日)以下、好ましくは60g/(m2日)以下、さらに好ましくは50g/(m2日)以下のヘキサン蒸気透過率を有するバリア紙が好ましい。
本発明に従って、第２のバリア層が外層であることを条件として、第２のバリア層上のバリア紙が10〜1200秒の範囲のISO 5627 Bekk平滑度を有すれば好ましい。この場合、ISO 5627から逸脱して、Bekk平滑度は、バリア紙の両側について測定されるのではなく、代わりにバリア紙の第２のバリア層についてのみ測定される。
【００４１】
本発明のさらなる態様は、好ましくは食品用の包装紙、バッグ、小袋、裏打ち紙、間紙及び／又は剥離紙として、好ましくはベーカリー製品、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、肉製品、ソーセージ及び／又はチーズの包装、裏打ち、間紙はさみ及び／又は分離のための本発明のバリア紙の使用に関する。
さらに、我々自身の調査により、食品部門のみならず非食品部門でも本発明のバリア紙を使用できることが分かった。ここで我々自身の調査により、特定の可能性は賦香品の包装の可能性である。本発明のバリア紙は、ガス状又は気化した芳香化合物及び芳香油に対して高いバリア効果を示す。本発明に従って、食品以外の製品、例えば、インクカートリッジ、電子部品又はインクパッド等のための包装紙、バッグ、小袋、裏打ち紙、間紙及び／又は剥離紙としての本発明のバリア紙の使用も可能である。
【００４２】
本発明のさらなる態様は、本発明のバリア紙のヒートシール方法であって、下記工程：
−本発明のバリア紙を用意する工程、
−用意された本発明のバリア紙を表面の上に、第２のバリア層の少なくとも一部が前記表面上に位置するように置く工程、
−少なくとも表面上に位置する部分の第２のバリア層が加熱されて液体溶融物の状態になるように、表面上に位置するバリア紙を熱に曝露しながら押圧する工程、
−液体溶融物の状態に至った層が冷めるように、押圧力及び熱への曝露を減じる工程
を含む方法に関する。
【００４３】
本発明のさらなる態様は、バリア紙、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：
−表側と、前記表側の反対の裏側とを含むキャリア基材を用意又は作製する工程、
−バインダーを含む中間コーティング組成物を用意又は作製する工程、
−中間コーティング組成物を基材の表側に塗布する工程、
−塗布された中間コーティング組成物を乾燥及び／又は架橋させて、中間層を形成する工程、
−多糖と、架橋剤及び／又は架橋多糖とを含む第１のバリアコーティング組成物を用意又は作製する工程、
−第１のバリアコーティング組成物を中間層に塗布する工程、
−塗布された第１のバリアコーティング組成物を乾燥及び／又は架橋させて、第１のバリア層を形成する工程、
−i)アクリラートコポリマー
及び／又は
ii)植物油をベースとするワックス
から成るか又はそれらを含む第２のバリアコーティング組成物を用意又は作製する工程、
−第２のバリアコーティング組成物を第１のバリア層に塗布する工程、
−塗布された第２のバリアコーティング組成物を乾燥及び／又は架橋させて、第２のバリア層を形成する工程
を含む方法に関する。
【００４４】
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。
キャリア基材又はキャリア基材に既に存在する層(例えば、中間層又は第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、1つ以上のプライミングコート及び／又はタイコートを含むか或いはプライニングコート又はタイコートを含まないキャリア基材、好ましくは紙基材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が好ましい。
【００４５】
本発明のバリア紙は、好ましくは少なくとも生分解性である。
生分解性は、物質が嫌気性又は好気性条件下で生物学的に分解できるように定義され、従ってこのプロセスにおいては、環境条件に応じて、CO2、H2O、メタン、バイオマス、及び鉱物塩が遊離される。ここで重要な部分は、主に有機廃棄物を餌にする天然に存在する微生物によって果たされる。
本発明のバリア紙は、好ましくは堆肥にできる。
堆肥化は、堆肥を作り出すための微生物の消化による有機廃棄物の分解プロセスを表す。堆肥は、例えば、土壌を改善及び施肥するための複数の利点を有する。堆肥化プロセスのためには、有機廃棄物は正しい温度と水及び酸素の正しい度合を必要とする。有機廃棄物の山には、自らの消化系を通過させて有機物を堆肥に変換させる何百万もの小さい微生物がいる。
両仕様は、既定の時間枠内に、環境に有害な残渣を残さずに完全に分解されるべき生分解性／堆肥にできるバリア紙を必要とする。
特に好ましくは、本発明のバリア紙は再生利用可能である。
残留物の再生利用は、生産又は消費に用いられる物質の再循環と理解される。
以下、実施例により本発明をさらに解明する。
【実施例】
【００４６】
実施例1：
用いたキャリア基材は、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混合物から作製した紙基材であり、紙基材の総質量に基づいて1%の質量分率でタルクをフィラーとして添加し、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70g/m2を有した。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。
ノズルアプリケーター及びコーティングナイフを用いて、水性分散系の形態の中間層コーティング組成物を表側に塗布し、このコーティング組成物を引き続きIR、空気乾燥、及び乾燥シリンダーを利用して乾燥させて、面密度10g/m2を有する中間層を得た。中間層コーティング組成物の組成(水は無視)を表1に示す。
作製した中間層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組成物を塗布し、このコーティング組成物を引き続きIR及び空気乾燥を利用して乾燥させて面密度5.5g/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組成物の組成(水は無視)を表1に示す。
作製した第１のバリア層に定量コーティングナイフを用いて、水性分散系の形態の第２のバリアコーティング組成物を塗布し、このコーティング組成物を引き続きIR及び空気乾燥を利用して乾燥させて、面密度9.5g/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組成物の組成(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95g/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。
【００４７】
表1：
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【００４８】
表2：
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【国際調査報告】
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