(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及び第２面を有する板紙基材と；
前記第１面と接触しているベースコートであって、バインダー及び顔料を含み、フルオロケミカルもワックスも実質的に含まないベースコートと；
前記ベースコートと接触しているトップコートであって、バインダー及び顔料を含み、フルオロケミカルもワックスも実質的に含まないトップコートと；
を備えるコート板紙であって、
３Ｍキット試験値が少なくとも１０であり、
前記ベースコート中のバインダーと顔料との比は、顔料１００重量部あたり２５〜４０重量部バインダーであり、
前記トップコート中のバインダーと顔料との比は、顔料１００重量部あたり２５〜４０重量部バインダーであり、
前記バインダーは、ポリマーのバインダーを含み、
前記顔料は、無機顔料を含む、コート板紙。
【請求項２】
３Ｍキット試験値は、１２である、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項３】
前記コート板紙は、再パルプ化後のアクセプト率が少なくとも９９％である程度に再パルプ化可能である、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項４】
前記アクセプト率は、少なくとも９９．９％である、請求項３に記載のコート板紙。
【請求項５】
前記ベースコートの重量は、０．２３〜０．５４キログラム／２８平方メートル（５〜１２ポンド／３０００フィート２）である、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項６】
前記ベースコートの重量は、０．２７〜０．４１キログラム／２８平方メートル（６〜９ポンド／３０００フィート２）である、請求項５に記載のコート板紙。
【請求項７】
前記トップコートの重量は、０．０９１〜０．４１キログラム／２８平方メートル（２〜９ポンド／３０００フィート２）である、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項８】
前記トップコートの重量は、０．１４〜０．２７キログラム／２８平方メートル（３〜６ポンド／３０００フィート２）である、請求項７に記載のコート板紙。
【請求項９】
５０℃及び圧力０．６９ＭＰａ（１００ｐｓｉ）で２４時間保持された後、ブロッキング傾向を示さない、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項１０】
前記ベースコート中のバインダーと顔料との比は、顔料１００重量部あたり３０〜３５重量部バインダーである、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項１１】
前記トップコート中のバインダーと顔料との比は、顔料１００重量部あたり３０〜３５重量部バインダーである、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項１２】
前記バインダーは、スチレンアクリレートコポリマー及びスチレン−ブタジエンコポリマーのうち少なくとも一方を含む、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項１３】
前記顔料は、粘土及びカルシウムカーボネートのうち少なくとも一方を含む、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項１４】
前記顔料は、Ｎｏ．１超微細カオリン粘土を含む、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項１５】
前記顔料は、粗砕粒カルシウムカーボネート及び微細砕粒カルシウムカーボネートのうち少なくとも一方を含む、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項１６】
前記コート板紙の水蒸気透過率は、３８℃及び相対湿度９０％において、１日あたり多くとも４２５グラム／平方メートルである、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項１７】
前記コート板紙の水蒸気透過率は、３８℃及び相対湿度９０％において、１日あたり多くとも４００グラム／平方メートルである、請求項１６に記載のコート板紙。
【請求項１８】
前記コート板紙は、２分コッブ試験が多くとも２０グラム／平方メートルである、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項１９】
前記コート板紙は、２分コッブ試験が多くとも１６グラム／平方メートルである、請求項１８に記載のコート板紙。
【請求項２０】
前記バインダーは、スチレンアクリレートコポリマー（ＳＡ）及びスチレン−ブタジエンコポリマー（ＳＢＲ）の両方を含む、請求項１に記載のコート板紙。
【請求項２１】
前記バインダーは、少なくとも２８％のＳＡ及び少なくとも５０％のＳＢＲを含む、請求項２０に記載のコート板紙。
【請求項２２】
前記バインダーは、少なくとも２５％のＳＡ及び少なくとも４０％のＳＢＲを含む、請求項２０に記載のコート板紙。
【請求項２３】
前記バインダーは、少なくとも２０％のＳＡ及び少なくとも３５％のＳＢＲを含む、請求項２０に記載のコート板紙。
【請求項２４】
板紙を処理する方法であって、
第１面及び第２面を有する板紙基材を提供するステップと；
バインダー及び顔料を含み、フルオロケミカルもワックスも実質的に含まないベースコートを、前記第１面に適用するステップと；
バインダー及び顔料を含み、フルオロケミカルもワックスも実質的に含まないトップコートを、前記ベースコート上に適用するステップと；
を含み、
結果得られた処理後の板紙の３Ｍキット試験値は、少なくとも１０であり、
前記ベースコート中のバインダーと顔料との比は、顔料１００重量部あたり２５〜４０重量部バインダーであり、
前記トップコート中のバインダーと顔料との比は、顔料１００重量部あたり２５〜４０重量部バインダーであり、
前記バインダーは、ポリマーのバインダーを含み、
前記顔料は、無機顔料を含む、方法。
【請求項２５】
前記ベースコートは、ブレードコーター、カーテンコーター、エアナイフコーター、ロッドコーター、フィルムコーター、短期滞留コーター、スプレーコーター、及び計量フィルムサイズプレスからなる群から選択されたデバイスにより適用される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記トップコートは、ブレードコーター、カーテンコーター、エアナイフコーター、ロッドコーター、フィルムコーター、短期滞留コーター、スプレーコーター、及び計量フィルムサイズプレスからなる群から選択されたデバイスにより適用される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記ベースコートの重量は、０．２３〜０．５４キログラム／２８平方メートル（５〜１２ポンド／３０００フィート２）である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記トップコートの重量は、０．０９１〜０．４１キログラム／２８平方メートル（２〜９ポンド／３０００フィート２）である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記ベースコート及び前記トップコートはそれぞれ、バインダーを含み、前記ベースコート及びトップコートのうち少なくとも一方の前記バインダーは、スチレンアクリレートコポリマー及びスチレン−ブタジエンコポリマーのうち少なくとも一方を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記ベースコート及び前記トップコートはそれぞれ、顔料を含み、前記ベースコート及びトップコートのうち少なくとも一方の前記顔料は、粘土、カルシウムカーボネート、Ｎｏ．１超微細カオリン粘土、粗砕粒カルシウムカーボネート、及び微細砕粒カルシウムカーボネートのうち少なくとも一つを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記顔料は、Ｎｏ．１超微細カオリン粘土を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
前記顔料は、粗砕粒カルシウムカーボネート及び微細砕粒カルシウムカーボネートのうち少なくとも一方を含む、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願参照］
本出願は、２０１５年２月１１日に出願された米国仮出願第６２／１１４、７１６号及び２０１５年５月２０日に出願された米国仮出願第６２／１６４、１２８号の、米国特許法第１１９条（ｅ）による優先権の利益を主張するものであり、これらの仮出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、水性コーティングを有する板紙を処理することにより、油及びグリースの浸透に対する驚くほど良好な耐性を得る方法に関する。当該板紙はまた、良好な耐湿性を有する。処理された板紙は、完全に再パルプ化可能（ｒｅｐｕｌｐａｂｌｅ）であり、ブロッキング傾向を有さない。
【０００３】
本開示は、良好な耐油性及び耐グリース性を有するが、完全なリサイクル性を有しブロッキング傾向を有さない板紙基材に関する。
【背景技術】
【０００４】
耐油性及び耐グリース性は、食品業界及び食品サービス業界における板紙包装についての最大のニーズの一つである。特殊化学品（ワックス、フルオロケミカル、デンプン、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、アルギン酸ナトリウムなど）処理、ポリマー押出成形コーティング（ポリエチレンなど）などの技術が、板紙包装の耐油性及び耐グリース性を提供するために用いられている。しかしながら、現在耐油性及び耐グリース性包装に使用されているワックス処理又はポリエチレンコーティングが施された紙又は板紙は、再パルプ化が困難であり、従来の紙又は板紙ほど容易にリサイクル可能なものではない。フルオロケミカルなどの特殊化学品で処理された紙又は板紙には、健康上、安全上、及び環境上の潜在的な懸念があり、科学者たちは、包装材料を含む一般的な消費者製品におけるフルオロケミカルの不必要な使用を止めるように呼びかけている。
【０００５】
このため、耐油性及び耐グリース性板紙には依然として、１）高性能で、２）環境上の又は安全上の懸念がなく、３）リサイクル可能であり、４）低コスト、という重要なニーズが存在する。水性コーティングは、これらの目的を達成するための有望な解決策の一つである。しかしながら、ブロッキング（板紙ロール中の層が互いにくっつく傾向）は、水性バリアコート板紙用の生産プロセス及び変質プロセスにおける困難な技術的ハードルであり、またブロッキングは、水性バリアコーティングのオンマシン用途に関する主要な技術的ハードルでもある。さらに、ほとんどの水性バリアコーティングは、完全には再パルプ化可能でない。本発明は、上述の問題に取り組むものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の全般的な目的は、板紙の「バリア」側を、２層の水性コーティングでコーティングすることである。ここで、当該２層は、同じコーティング製剤であってもよく、二つの異なる製剤であってもよい。２層のコーティングは、バリア性能に対して相乗効果を示す。当該コーティングは、抄紙機上で、又はオフラインコーターにより適用することができる。本発明によりコーティングされた板紙は、高い耐油性及び耐グリース性を提供し、ブロック傾向を有さず、安全性及び環境規制に準拠し、完全に再パルプ化可能であり、低コストでの生産が可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態では、第１面及び第２面を有する板紙基材と；第１面と接触しているベースコートであって、バインダー及び顔料を含み、フルオロケミカルもワックスも実質的に含まないベースコートと；ベースコートと接触しているトップコートであって、バインダー及び顔料を含み、フルオロケミカルもワックスも実質的に含まないトップコートと；を含むコート板紙であって、３Ｍキット試験値が少なくとも１０である、コート板紙が開示される。
【０００８】
別の実施形態では、第１面及び第２面を有する板紙基材と；第１面と接触しているベースコートであって、コート重量が５〜１２ポンド／３０００フィート２であり、バインダー及び顔料を含み、フルオロケミカルもワックスも実質的に含まないベースコートと；ベースコートと接触しているトップコートであって、コート重量が２〜９ポンド／３０００フィート２であり、バインダー及び顔料を含み、フルオロケミカルもワックスも実質的に含まないトップコートと；を含むコート板紙であって、５０℃及び圧力１００ｐｓｉで２４時間保持された後、３Ｍキット試験値が少なくとも１０であり、少なくとも９９％再パルプ化可能であり、ブロッキング傾向を有さないコート板紙が開示される。
【０００９】
別の実施形態では、コート板紙の耐湿性を向上させるために、バインダーの組合せが使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】板抄紙機上でベースストックを生産する方法を図示する。
【図２】板抄紙機上で、両面にコーティングを適用することにより、図１からベースストックを処理する方法を図示する。
【図３】板抄紙機上で、片面にコーティングを適用することにより、図１からベースストックを処理する方法を図示する。
【図４】オフマシンコーター上で、片面にコーティングを適用することにより、図１からベースストックを処理する方法を図示する。
【図５】板紙のブロッキングを測定するためのデバイスを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２は、２層の水性コーティングで板紙ウェブをコーティングするための、例示的な抄紙機によるオンマシン方法を図示する。エンドレスベルトの形態の形成ワイヤ１１０は、ヘッドボックス１２０に近接して回転するブレストロール１１５を通過する。ヘッドボックスは、かなり低稠度（例えば固体成分が約０．５％）の水系ファイバースラリーを提供し、当該ファイバースラリーは、動いている形成ワイヤ１１０上を通る。第１距離２３０の間、水がスラリーから形成ワイヤ１１０を通って流出し、湿ったファイバーのウェブ３００を形成する。距離２３０の間のスラリーは、表面に自由な水（ｆｒｅｅ  ｗａｔｅｒ）が存在するので、まだ外観上湿っていてもよい。流出中のある時点で、自由な水が表面から消失し得る。距離２３１にわたって、表面に水がないように見えても、水の流出は続き得る。
【００１２】
最終的に、ウェブは、ウェブをさらに脱水するのを助ける、プレスロール１３０など一つ以上のプレス装置を通して、伝達フェルト又はプレスフェルトにより運ばれる。通常、圧力や真空が印加され、熱が加えられることもある。プレス後、依然として比較的湿っているウェブ３００を、例えば乾燥機又は乾燥セクション４０１、４０２を使用して乾燥することにより、乾燥ウェブ（「ロウストック（ｒａｗ  ｓｔｏｃｋ）」）３１０が生産され、次いで、このロウストック３１０を、表面定寸を行うサイズプレス５１０を通して流すことにより、定寸された「ベースストック」３２０を生産することができる。次いで、ベースストック３２０は、追加の乾燥機セクション４０３及び（図２の）カレンダー５２０などの平滑化ステップを通して流され得る。
【００１３】
その後、ベースストック３２０は、一つ以上のコーターを通って流され得る。例えば、コーター５３０は、ベースコート（「ＢＣ」）をウェブの第１面（「Ｃ１」）に適用することができ、ベースコーティングは、一つ以上の乾燥機セクション４０４において乾燥され得る。コーター５４０は、トップコート（「ＴＣ」）をウェブの第１面に適用することができ、トップコーティングは、一つ以上の乾燥機セクション４０５において乾燥され得る。
【００１４】
ウェブが２面にコートされる場合、コーター５５０は、ベースコートをウェブの第２面（「Ｃ２」）に適用することができ、ベースコーティングは、一つ以上の乾燥機セクション４０６において乾燥され得る。コーター５６０は、トップコートをウェブの第２面に適用することができ、トップコーティングは、一つ以上の乾燥機セクション４０７において乾燥され得る。コーター５４０、５５０の順番は、まず両面Ｃ１；Ｃ２にベースコートが形成され、次いで両面にトップコートが形成されるように入れ替えてもよい。いくつかの例では、図３に示すように片面のみがコートされるか、又はベースコートのみが適用されてもよい。いくつかの例では、第３コートが片面に適用されてもよい。
【００１５】
図２及び図３に示すようにオンマシンコーターによりコーティングを適用する代わりに、図４に示すように、オフマシンコーターによりコーティングが適用されてもよい。このような場合、抄紙機上で生産されてリール５７２に巻き付けられた板紙は、その後（リール又はより小さなロールとして）オフマシンコーター６００へ移送され得る。オフマシンコーター６００において、当該板紙は、リール５７２から解かれ、コーター６１０によりベースコーティングを付与され、乾燥機６０１で乾燥させられ、コーター６２０によりオプションのトップコーティングを付与され、乾燥機６０２で乾燥させられ、任意選択的に追加処理（グロスカレンダー処理など）を受けた後、リール５７３に巻き付けられる。代わりに、オフマシンコーターは、単一コートを板紙の片面に適用してもよく、単一コートを各面に適用してもよく、二つ以上のコートを片面又は両面に適用してもよい。いくつかのコーティングが抄紙機上で行われるとともに、代わる代わる、追加のコーティングがオフマシンコーター上で行われてもよい。
【００１６】
様々な種類のコーティング装置が使用され得る。図２〜図４に図示されたコーターは、コーティングが受け皿に保持さるとともに、ロールによりウェブの下面（ウェブ通路に応じて、第１面及び第２面のいずれかである）へ移され、その後、ウェブがバッキングロールの周りに部分的に巻き付く際に過剰なコーティングがブレードにより掻き取られるデバイスである。しかしながら、代わりに、カーテンコーター、エアナイフコーター、ロッドコーター、フィルムコーター、短期滞留コーター、スプレーコーター、計量フィルムサイズプレスなど（これらに限定されるものではない）別の種類のコーターを使用してもよい。
【００１７】
コーティングに使用される特定の材料は、完成した板紙に望まれる性質に応じて選択され得る。例えば、片面（例えばＣ１）には、所望の印刷適性を提供するコーティングを付与することができ、他方の面（例えばＣ２）には、耐油性及び耐グリース性（ＯＧＲ）を提供するバリアコーティングを付与することができる。製造にあたっての優先度に応じて、ＯＧＲコーティングの前に印刷適性コーティングが適用されてもよく、又は、印刷適性コーティングの前にＯＧＲコーティングが適用されてもよい。
【００１８】
コーターに続き、追加の平滑化（例えばグロスカレンダー処理）などの追加加工のための追加設備が設けられ得る。最後に、ウェブがリール５７０にきつく巻き付けられる。
【００１９】
一般的な製紙・コーティングプロセスについて、ここまでの詳細な説明及び図１〜図４において高いレベルで概説してきたが、ここからは本発明のバリアコーティングに話を移す。典型的な水性バリアコーティングは、特殊ポリマー、ワックス、及び／又は高いポリマーバインダーレベルのもの（従来のプリントコーティングと比較して）を使用することが多いが、これらのコーティングは、通常、許容可能なサイズまで分解するのが困難であったり、リサイクルされたファイバーで板紙中に「粘着物（ｓｔｉｃｋｉｅｓ）」を形成する傾向があったりするので、コート板紙の再パルプ化適性に問題がある場合がある。
【００２０】
さらに、多数のバリアコーティングを設けると、リール５７０、５７１、５７２、５７３において又は板紙がロールへ再巻き付けされた後で、板紙が「ブロック」を起こす（各層が互いにくっつく）傾向がある。特に、リール５７０には乾燥機からの残留熱が存在している場合があり、リールの質量が大きいので、この残留熱の放散は相当ゆっくり起こり得る。温度が高いと、ブロッキング傾向が向上し得る。
【００２１】
従来の印刷適性コーティングでコートされた板紙は、通常ブロックが起こらず、完全に再パルプ化可能であることが知られている。ブロッキングが起こらず完全に再パルプ化可能なコーティングでもバリア特性が得られるのであれば有利であろう。しかしながら、従来の印刷適性コーティングでは、十分なバリア特性が得られない。それらの製剤は、流体（例えば印刷インク）を弾くのではなく吸収するように、比較的低レベルのバインダーを有する。
【００２２】
従来の印刷適性コーティングにおけるバインダー量は、ベースコーティングには顔料１００重量部あたり１５〜２５重量部の範囲、トップコーティングには顔料１００重量部あたり１０〜２０重量部の範囲であり得る。印刷グレードは、これらの範囲の下半分にある傾向がある。トップコーティング中のバインダー量を制限することにより、印刷インク又は接着剤が印刷適性コーティングに容易に吸収され得るようになる。バリア特性を改善するために単にバインダーを増やすだけでは、結局印刷適性に干渉してさらなる問題を引き起こす。制御実験の結果が表１に示されており、バインダーと顔料との比率が１００：１００である高バインダーコーティング製剤ＡＣ−０についての試験結果を示している。顔料Ｃｌａｙ−１、ＣａＣＯ３−１、及びＳＡ（スチレンアクリレートコポリマー）バインダーは、以下で表４及び表５に示す試験で使用されるが、これらは同じ材料であった（ただし同じ配合率ではない）。高バインダーレベルコーティングの単一コートでコートされた板紙は、１１という高い３Ｍキットレベルの良好な耐油性及び耐グリース性を示したが、再パルプ化試験におけるファイバーアクセプトはたったの９７．２％であった。また、１００ｐｓｉ圧力下での２４時間後のブロッキング試験は、許容できるものではなかった。試料が３８℃／９０％ＲＨで試験されると、ブロッキングレベルは４であった。その後の同じ材料の試験では、試料が５０℃（湿度は不明）で保持された後のブロッキングレベルは２であった。ブロッキングレベルについては下記の表３で説明するが、値がゼロであることが望ましく（ブロッキングなし）、高い値ほど悪いブロッキングを示す。
【００２３】
【表１】
0006732767.tif 000002
【００２４】
同様のブロッキング及び再パルプ化適性の問題は、特殊ポリマー及び／又は高ポリマーバインダーレベル（印刷適性コーティングと比較して）を使用する多数の水性バリアコーティングにも存在し、コート板紙が完全にはリサイクル可能なものとならず、かつ高い温度又は圧力でブロッキングが起こる傾向がある、という有害な効果がもたらされる。
【００２５】
それに対し、本発明で開示される独創的なコーティングは、低コストであり紙又は板紙産業用のコーティング材料として広く入手可能な従来のポリマーバインダー及び従来の顔料を使用しながら、再パルプ化が容易であるとともに良好なバリア特性が得られる。従来のポリマーバインダーは、これに限定されるものではないが、スチレンアクリレートコポリマー（ＳＡ）及びスチレン−ブタジエンコポリマー（ＳＢ）を含み得る。本明細書に記載される例では、スチレンアクリレートコポリマー（ＳＡ）及びスチレン−ブタジエンコポリマー（ＳＢ）の両方、又はＳＡとＳＢとのブレンドが使用される。各例でバインダーとしてＳＡ又はＳＢを選んだことは、決して発明を限定することを意味するものではない。
【００２６】
本発明では従来の顔料が使用される。例えば、限定するものではないが、カオリン粘土、カルシウムカーボネートなどである。本明細書の各例で使用される顔料は、次のような「略記」表記で記載する。
「Ｃｌａｙ−１」：カオリン粘土、例えばＮｏ．１超微細粘土
「Ｃｌａｙ−２」：アスペクト比が大きい板状粘土
「ＣａＣＯ３−１」：粗砕粒（ｃｏａｒｓｅ  ｇｒｏｕｎｄ）カルシウムカーボネート（粒子サイズ６０％＜２ミクロン）
「ＣａＣＯ３−２」：微細砕粒（ｆｉｎｅ  ｇｒｏｕｎｄ）カルシウムカーボネート（粒子サイズ９０％＜２ミクロン）
【００２７】
表１のＡＣ−０コーティングの高バインダーレベルとは対照的に、中間レベルのバインダー（ただし、印刷適性コーティングに使用されるバインダーレベルより大きい）を使用して複数層のコーティングを適用すると、驚くほど良好なバリア特性とともに優れた再パルプ化適性を有し、ブロッキング傾向のないものが得られることが見出された。ここで示す例では、表２の製剤例に示すように、顔料１００重量部あたり２５〜３５重量部のバインダーレベルを使用する。
【００２８】
本発明によるバリアコーティングが表２に示す製剤に従って調製された。表２は、ブロッキング又は再パルプ化適性の問題（表３及び表４に反映されるようなもの）を生じさせることなく、驚くほど良好な耐油性及び耐グリース性を実現するために使用される、水性コーティング（ＡＣ）製剤の乾燥部の主要な成分のリストを与える。
【００２９】
【表２】
0006732767.tif 000003
【００３０】
コーティング中には、フルオロケミカルが実質的に使用されなかった。「実質的にフルオロケミカルがない、〜しない（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｎｏ  ｆｌｕｏｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ）」とは、フルオロケミカルが意図的に利用されず、存在するとしても多くても痕跡量であったことを意味する。フルオロケミカルは研究室での実験では排除することができるが、このような材料は、様々なグレードの製品を作るので、いくつかの抄紙機システムには痕跡量が存在し得るものであり、又はリサイクルプロセスを通して製紙システムに導入され得る。同様に、コーティング中には、ワックスが実質的に使用されなかった。
【００３１】
表２に示す製剤のバインダーと顔料との比（顔料１００重量部に対するバインダーの重量部）の範囲は、２５〜３５である。これは、典型的な印刷適性コーティング（インクの吸収が速いことが望ましい）でのバインダーと顔料との比より大きく、典型的なバリアコーティングのバインダーと顔料との比より小さい。従って、効果的なバインダーと顔料との比は、顔料１００重量部あたり約２５〜約４０重量部のバインダー、又は顔料１００重量部あたり３０〜３５重量部のバインダーであり得るようである。しかしながら、これを僅かに上回る範囲で、許容可能な結果（３Ｍキット試験が良好で、ブロッキングがなく、再パルプ化適性が良好である）が実現され得るかもしれない。
【００３２】
板紙試料が、固体漂白硫酸塩（ＳＢＳ）基材とともに１６ポイント（０．０１６インチ）のキャリパーを使用して作られた。本試料は、１層又は２層コーティングのパイロットブレードコーターを使用して、片面（本明細書では「バリア面」と呼ぶ）にコートされた。パイロット結果は、生産抄紙機又は生産オフマシンコーターで実現され得る結果を代表するものであることが期待される。
【００３３】
試料の耐油性及び耐グリース性（ＯＧＲ）が、３Ｍキット試験（ＴＡＰＰスタンダードＴ５５９ｃｍ−０２）により、１（耐油性及び耐グリース性が最も小さい）〜１２（優れた耐油性及び耐グリース浸透性）の評点で、「バリア面」で測定された。
【００３４】
バリアコート面と他方の非コート面との間の接着性を評価することにより、試料のブロッキング挙動が試験された。ブロッキング試験の簡単化したイラストが図５に示されている。板紙が２インチ×２インチの正方形試料にカットされた。いくつかの複製物が各条件で試験され、各複製物について試料の対７５２、７５４の間のブロッキングを評価した（例えば、四つの複製物が試験されたとすると、４対（８枚）が使用される）。各対は、一方の要素７５２の「バリアコート」面が他方の要素７５４の非コート面に接触するように配置された。これらの各対が、隣り合う対の間にスペーサ７５６を設けた状態でスタック７５０状に配置された。スペーサは、箔、剥離紙、又はコピー用紙でもよい。試料スタック全体が図５に図示される試験装置７００に配置された。
【００３５】
試験装置７００は、フレーム７１０を含む。調節ノブ７１２がネジ７１４に取り付けられ、フレームトップ７１６を貫通してネジ留めされる。ネジ７１４の下端がプレート７１８に取り付けられ、プレート７１８は、重いコイルバネ７２０に担持される。バネ７２０の下端は、下面７２４の面積が１平方インチであるプレート７２２に担持される。スケール７２６により、使用者は、加えられている力（１平方インチの下面７２４を通じて試料のスタックに加わっている圧力に等しい）を読み取ることができる。
【００３６】
試料のスタック７５０は、下面７２４とフレーム底部７２８との間に配置される。ノブ７１２は、スケール７２６が必要な１００重量ポンドの力（１００ｐｓｉが試料に加わる）を示すまで締められる。次いで、試料を含む装置７００全体が、３８℃／９０％ＲＨの環境チャンバーに２４時間、又は５０℃のオーブンに２４時間配置される。次いで、装置７００が試験環境から取り外されて室温まで冷却される。その後、圧力が解放されて試料が装置から取り外される。
【００３７】
板紙シートの各対を分離することにより、試料が粘着性及びブロッキングについて評価された。結果は以下のようであった。ここで、評点０はブロッキングの傾向がないことを示す。
【００３８】
【表３】
0006732767.tif 000004
【００３９】
ブロッキング損傷は、ファイバー断裂として視認することができる。このファイバー断裂は、損傷が存在する場合、通常、ファイバーが試料７５４の非バリア表面から引き上げられている状態で生じる。非バリア表面がプリントコーティングでコートされていれば、ブロッキングはプリントコーティングへの損傷によっても証明され得る。
【００４０】
例えば、図５に象徴的に図示されているように、試料７５２（０）／７５４（０）は、「０」ブロッキング（ブロッキングなし）の代表例である。試料の円形は、圧力下にあったおおよその領域、例えば試料全体のうち約１平方インチを示す。試料７５２（３）／７５４（３）は、特に試料７５４（３）の非コート表面の、圧力下にあった領域において、２５％以下のファイバー断裂が生じた「３」ブロッキング評点の代表例である。試料７５２（４）／７５４（４）は、特に試料７５４（４）の非コート表面において、２５％を超えるファイバー断裂が生じた評点「４」ブロッキングの代表例である。図５の図示は、試料の現実の外観を示すものではなく、このような試験試料に対する損傷の割合を大まかに示すためのものに過ぎない。
【００４１】
ＡＭＣ  Ｍａｅｌｓｔｏｍ  再パルプ化機（ｒｅｐｕｌｐｅｒ）を使用して、再パルプ化適性が試験された。１インチ×１インチ四方にカットされた１１０グラムのコート板紙が２８９５グラムの水（ｐＨ６．５±０．５、５０℃）を収容する再パルプ化機に加えられ、１５分間浸漬され、次いで、３０分間の再パルプ化が行われた。その後、３００ｍＬの再パルプ化スラリーが、振動平坦スクリーン（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  Ｆｌａｔ  Ｓｃｒｅｅｎ；スロットサイズ０．００６インチ）を通してスクリーニングされた。リジェクト（ｒｅｊｅｃｔｓ；スクリーンにより捕捉されたもの）及びファイバーアクセプト（ａｃｃｅｐｔｓ）が収集、乾燥、及び秤量された。アクセプト及びリジェクトの重量に基づいて、アクセプト率が、１００％を完全な再パルプ化適性として計算された。
【００４２】
再パルプ化適性の劣った一例として、コート重量が７〜１１ポンド／３０００フィート２の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）でコートされたＳＢＳ板紙が試験され、９１〜９７％の範囲のファイバーアクセプトが得られた（ファイバーアクセプト率は１００％に近いことが望ましい）。ポリエチレンでコートされた板紙は、容易に再パルプ化することはできず、容易にリサイクルすることもできない。
【００４３】
表２に示す様々なコーティング製剤が板紙基材に単一層として適用された。３Ｍキット試験、ブロッキング、及び再パルプ化適性を含む試験結果が、表４に示されている。表４に示すように、単一層コーティングでコートされた板紙は、ブロッキングを起こさず、完全に再パルプ化可能であり、バリア面で５〜１０の範囲の３Ｍキットレベルを有する。しかしながら、単一コートでは、コート重量を大きくしたとしても、３Ｍキット試験値は１１や１２には到達しない。
【００４４】
【表４】
0006732767.tif 000005
【００４５】
【表５】
0006732767.tif 000006
【００４６】
次いで、表２に示すコーティング製剤が板紙基材に２層コーティングとして適用された。その結果が表５に示されている。板紙製品において、驚くほど良好なバリア特性が実現される一方で、当該製品は完全に再パルプ化可能であり、ブロッキングが起こらない。２層コーティングには、同じコーティング製剤又は異なるコーティング製剤いずれかを使用した。３Ｍキットレベルが１２という優れた耐油性及び耐グリース性は、板紙が２層コーティング（同じ製剤でも異なる製剤でもよく、コートの総重量は約１０ポンド／３０００フィート２であってよい）でコートされた場合に実現される。３Ｍキットレベルが１２であれば、食品及び食品サービス包装において現在広く使用されているポリエチレン押出成形コート板紙とマッチする。より重要なこととして、高い耐油性及び耐グリース性を有する板紙は、ブロッキングを起こさず、完全に再パルプ化可能である。
【００４７】
コート板紙はまた、２４時間まで、バリアコート面で植物油（キャノーラ油）で試験された。その結果は、単一コートを有する板紙については、バリアコート面に適用された油が２４時間後に反対側の面から出てくるというものであった。しかしながら、２層コートを有する板紙については、油への優れた抵抗性があり、反対側の面では油による染みや浸透が見られなかった。これにより、２層コートを有する板紙の優れた耐油・耐グリース性能が確認された。
【００４８】
このようにして、従来のバインダーを中間レベルでのみ有する従来の顔料を使用するコーティングが二重コートとして適用された場合、フルオロケミカルやワックスなどの典型的なバリア材料を用いずに、優れた耐油性及び耐グリース性を示すということが見出された。さらに、これらの結果は、ブロッキング傾向がなくかつ板紙の完全な再パルプ化適性を伴って実現された。
【００４９】
本発明に係る板紙の、水蒸気バリア及び液体の水に対するバリアといった耐湿性が改善され得たか否かを決定するために、さらなる試験が行われた。上記の試験では、ＳＡ（スチレン−アクリル系）バインダーを利用した。今度の試験は、ＳＡ（スチレンアクリル）及びＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）バインダーを組み合わせて行われた。結果が表６に示されている。各試験（例えばコントロール１、コントロール２、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）では、ベースコート（ＢＣ）及びトップコート（ＴＣ）には同じ製剤（表の各列に列挙されたもの）が使用された。試験ごとに、コーティングはＳＡ及びＳＢＲバインダーの相対量が異なる。
【００５０】
【表６】
0006732767.tif 000007
【００５１】
コントロールコーティングは、コントロール１（上述の試験のうちいくつかで使用されたような３５重量部ＳＡバインダー）及びコントロール２（３５重量部ＳＢＲバインダー）とした。コントロール１は、最も高い／最も悪いＷＶＴＲ（３８℃及び相対湿度９０％における水蒸気透過率；ＴＡＰＰＩスタンダードＴ４６４ＯＭ−１２）値及びウォーターコッブ（ｗａｔｅｒ  Ｃｏｂｂ）（ＴＡＰＰＩスタンダードＴ４４１ＯＭ−０４）値を有していた。コントロール２は、最も低い／最も良好なＷＶＴＲ及びコッブ値を有していたが、その再パルプ化適性は９９．３％と、良好ではない。
【００５２】
ＳＡ及びＳＢＲバインダーの混合物を用いると、３Ｍキット値が１１．６及び１２という良好な耐油性及び耐グリース性が得られ、再パルプ化適性は９９．９〜１００％と優れていた。バリアコート面のこの優れた耐油性／耐グリース性又は抵抗性は、植物油試験により確認された。この試験では（試料Ａ及びＣが試験された）、キャノーラ油を用いたが、試験期間である２４時間、バリアコート面で油の浸透又は染みが見られなかった。水蒸気透過率及び２分間のコッブ（ｔｗｏ−ｍｉｎｕｔｅ  Ｃｏｂｂ）は、ＳＡバインダーを単独で使用した場合と比較して、いずれも改善された（低くなった）。試料はブロッキング傾向を示さなかった。
【００５３】
試験コーティングＡ〜Ｅには、１０〜２５重量部の各バインダーを含む全体として３５重量部のバインダーを有する、ＳＡ及びＳＢＲバインダーの混合物が組み込まれた。具体的には、３５重量部のバインダーのうち少なくとも１０重量部（２８．６％）はスチレンアクリルバインダーであり、３５重量部のバインダーのうち少なくとも１７．５（５０％）はスチレンブタジエンゴムであった。しかしながら、表６に得られた有望な結果を考慮すると、耐湿性の向上の一部は、ＳＡが少なくとも２５％又は少なくとも２０％であり、ＳＢＲが少なくとも４０％又は少なくとも３５％である場合に得られるものとも思われる。
【００５４】
上述の試験では、ベースコート及びトップコートの両方を適用するためにブレードコーターを使用した。上述のとおり、様々な種類のコーティング装置が使用され得る。表７は、ベースコートには計量（フィルム）サイズプレスを、トップコートにはブレードコーターを用いた二重コートの試験結果を示す。二つの異なる製剤は、いずれも上述のものと類似するが、それぞれ計量サイズプレス及びブレードコーターについてのデモンストレーションで使用された。計量サイズプレス及びブレードコーターによる二重コートでは、３Ｍキットレベルが１２という良好な耐油性及び耐グリース性が得られた。比較として、計量サイズプレスによる、コート重量が７．４ポンド／３０００フィート２の製剤ＡＣ−６の単一層では、３Ｍキット値はたったの１未満であった。試料ＡＣ−６／ＡＣ−１（７．４／７．９ポンド／３０００フィート２）及びＡＣ−６／ＡＣ−７（６．４／７．９ポンド／３０００フィート２）が、２４時間、二重コート面においてキャノーラ油を用いて試験され、いずれの試料も二重コートの優れた油抵抗特性を示した。試料ＡＣ−６／ＡＣ−１（７．４／７．９ポンド／３０００フィート２）は、二重コートに油浸透も染みも示さなかった。試料ＡＣ−６／ＡＣ−７（６．４／７．９ポンド／３０００フィート２）では、バリアコート表面に、非常にぼんやりした表面の染みスポット（浸透なし）が僅かに見られただけであった。この試料は、ブロッキング傾向を示さなかった。
【００５５】
【表７】
0006732767.tif 000008
【００５６】
上記の開示を参照すれば、当業者には他の多数の特徴、修正例、又は改良例が明らかとなろう。従って、このような特徴、修正例、又は改良例は本発明の一部とみなされ、その範囲は以下の特許請求の範囲により決定すべきものである。
【００５７】
本発明の好ましい実施形態について説明及び図示を行ったが、本発明の趣旨又は範囲を逸脱することなく、本発明の各実施形態及び実装形態に対する多数の修正がなされ得るということは明らかである。従って、本発明は、本明細書に開示された（又は本開示から明らかな）特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ定められるものであることが理解されよう。
【符号の説明】
【００５８】
１１０  形成ワイヤ
１１５  ブレストロール
１２０  ヘッドボックス
１３０  プレスロール
３００  ウェブ
３１０  乾燥ウェブ（ロウストック）
３２０  ベースストック
４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６，４０７，６０１，６０２  乾燥セクション、乾燥機セクション
５１０  サイズプレス
５２０  カレンダー
５３０，５４０，５５０，５６０，６１０，６２０  コーター
５７０，５７１，５７２，５７３  リール
６００  オフマシンコーター
７００  試験装置
７１０  フレーム
７１２  調節ノブ
７１４  ネジ
７１６  フレームトップ
７１８  プレート
７２０  コイルバネ
７２２  プレート
７２４  下面
７２６  スケール
７２８  フレーム底部
７５０  スタック
７５２，７５４  試料
７５６  スペーサ
【図１】
0006732767.tif 000009
【図２】
0006732767.tif 000010
【図３】
0006732767.tif 000011
【図４】
0006732767.tif 000012
【図５】
0006732767.tif 000013