(57)【要約】無機鉱物充填材を含有するワックスコーティング組成物を使用した、紙用のバリアコーティングおよび該コーティング紙を製造する方法が提供される。無機鉱物充填材は、該ワックスコーティング組成物に、無機鉱物充填材が存在しない状態のワックスコーティング組成物の粘性と同様の粘性を与える。コーティングされた紙製品も提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基材、および
（ｂ）ワックスと無機の疎水性鉱物充填材とを含んでなるコーティング組成物、
からなるコーティング物。
【請求項２】
無機の疎水性鉱物充填材はタルクを含んでなる、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項３】
無機の疎水性鉱物充填材のうち少なくとも約５０重量％は、約４５μｍ未満の粒径を有する粒子を含んでなる、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項４】
無機の疎水性鉱物充填材は、コーティング組成物の約５重量％〜約９０重量％を構成する、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項５】
無機の疎水性鉱物充填材は、コーティング組成物の約５重量％〜約６０重量％を構成する、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項６】
無機の疎水性鉱物充填材は、コーティング組成物の約３０重量％を構成する、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項７】
無機の疎水性鉱物充填材は約４５重量％未満の含水量を有する、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項８】
基材は、紙、板紙、織物材料、不織材料、超光沢クラフト紙、粘土でコーティングされたクラフト紙、ポリエチレンでコーティングされたクラフト紙、段ボール、およびセルロース化合物含有材料から成る群から選択される繊維質の基材である、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項９】
コーティング組成物は、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約５０ｇ／ｍ２／２４時間より低い水蒸気透過速度を有する、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項１０】
無機の疎水性鉱物充填材は少なくとも約９０°の水接触角を有する、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項１１】
無機の疎水性鉱物充填材は少なくとも約１２０°の水接触角を有する、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項１２】
ワックスは、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、合成ワックス、半結晶性ワックス、石油ワックス、化学修飾されたワックス、動物系ワックス、植物系ワックス、鉱物系ワックスおよび混合物から成る群から選択される、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項１３】
ワックスは、直鎖飽和ｎ−アルカン系炭化水素、イソパラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素、ｎ−アルカン飽和炭化水素、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックス混合物、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリメチレンワックス、化学修飾されたワックス、重合α−オレフィンワックス、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックス、ポリエチレンモノアルコールワックス、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックスおよびポリエチレンモノアルコールワックス混合物、パラフィンワックスであって付加物形成、クラッキング反応、および遊離基反応によって化学修飾されたもの、ならびにこれらの混合物から成る群から選択される、請求項１４に記載のコーティング物。
【請求項１４】
無機の疎水性鉱物充填材は、無機の親水性材料の表面処理、バルク処理または配合のうちの１つによって形成され、無機の親水性材料は、粘土、炭酸カルシウム、ドロマイト、雲母、酸化アルミニウム三水和物、水酸化マグネシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、シリカ、アルカリ金属アルミノケイ酸塩、タルク、アルカリ土類金属アルミノケイ酸塩、フィロケイ酸塩鉱物、およびこれらの混合物から成る群から選択される、請求項１に記載のコーティング物。
【請求項１５】
（ａ）基材、および
（ｂ）ワックスとタルクとを含んでなるコーティング組成物、
からなるコーティング物。
【請求項１６】
タルクのうち少なくとも約５０重量％は、約４５μｍ未満の粒径を有する粒子を含んでなる、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項１７】
タルクは、コーティングの約５重量％〜約９０重量％を構成する、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項１８】
タルクは、コーティングの約５重量％〜約６０重量％を構成する、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項１９】
タルクは、コーティングの約３０重量％を構成する、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項２０】
タルクは約４５重量％未満の含水量を有する、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項２１】
基材は、紙、板紙、織物材料、不織材料、超光沢クラフト紙、粘土でコーティングされたクラフト紙、ポリエチレンでコーティングされたクラフト紙、段ボール、およびセルロース化合物含有材料から成る群から選択される繊維質物である、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項２２】
コーティング組成物は、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約５０ｇ／ｍ２／２４時間より低い水蒸気透過速度を有する、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項２３】
タルクは少なくとも約９０°の水接触角を有する、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項２４】
無機の疎水性鉱物充填材は少なくとも約１２０°の水接触角を有する、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項２５】
ワックスは、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、合成ワックス、半結晶性ワックス、石油ワックス、化学修飾されたワックス、動物系ワックス、植物系ワックス、鉱物系ワックスおよび混合物から成る群から選択される、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項２６】
ワックスは、直鎖飽和ｎ−アルカン系炭化水素、イソパラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素、ｎ−アルカン飽和炭化水素、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックス混合物、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリメチレンワックス、化学修飾されたワックス、重合α−オレフィンワックス、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックス、ポリエチレンモノアルコールワックス、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックスおよびポリエチレンモノアルコールワックス混合物、パラフィンワックスであって付加物形成、クラッキング反応、および遊離基反応によって化学修飾されたもの、ならびにこれらの混合物から成る群から選択される、請求項１５に記載のコーティング物。
【請求項２７】
基材の少なくとも１つの表面にコーティング組成物を塗布することを含んでなる、コーティング物を製造する方法であって、コーティング組成物はワックスと無機の疎水性鉱物充填材とを含んでなることを特徴とする方法。
【請求項２８】
塗布工程は、カーテンコーティング、ローラーコーティング、ロッドコーティング、カスケードコーティング、吹付コーティング、含浸コーティング、浸漬コーティング、浸潤コーティング、スロットオリフィスコーティング、カレンダーコーティング、押出コーティング、インクジェット印刷、グラビア印刷、パッド印刷、フレキソ印刷、凸版印刷、スクリーン印刷、および輪転グラビア印刷から成る群から選択される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
無機の鉱物充填材はタルクである、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
無機の疎水性鉱物充填材のうち少なくとも約５０重量％は、約４５μｍ未満の粒径を有する粒子を含んでなる、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
無機の疎水性鉱物充填材は、コーティングの約５重量％〜約９０重量％を構成する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
無機の疎水性鉱物充填材は、コーティングの約５重量％〜約６０重量％を構成する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
無機の疎水性鉱物充填材は、コーティングの約３０重量％を構成する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
無機の疎水性鉱物充填材は約４５重量％未満の含水量を有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
基材は、紙、板紙、織物材料、不織材料、超光沢クラフト紙、粘土でコーティングされたクラフト紙、ポリエチレンでコーティングされたクラフト紙、段ボール、およびセルロース化合物含有材料から成る群から選択される繊維質の基材である、請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
コーティングは、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約５０ｇ／ｍ２／２４時間より低い水蒸気透過速度を有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３７】
無機の疎水性鉱物充填材は少なくとも約９０°の水接触角を有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３８】
無機の疎水性鉱物充填材は少なくとも約１２０°の水接触角を有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３９】
ワックスは、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、合成ワックス、半結晶性ワックス、石油ワックス、化学修飾されたワックス、動物系ワックス、植物系ワックス、鉱物系ワックスおよび混合物から成る群から選択される、請求項２７に記載の方法。
【請求項４０】
ワックスは、直鎖飽和ｎ−アルカン系炭化水素、イソパラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素、ｎ−アルカン飽和炭化水素、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックス混合物、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリメチレンワックス、化学修飾されたワックス、重合α−オレフィンワックス、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックス、ポリエチレンモノアルコールワックス、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックスおよびポリエチレンモノアルコールワックス混合物、パラフィンワックスであって付加物形成、クラッキング反応、および遊離基反応によって化学修飾されたもの、ならびにこれらの混合物から成る群から選択される、請求項２７に記載の方法。
【請求項４１】
無機の疎水性鉱物充填材は、粘土、炭酸カルシウム、ドロマイト、雲母、酸化アルミニウム三水和物、水酸化マグネシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、シリカ、アルカリ金属アルミノケイ酸塩、フィロケイ酸塩鉱物、およびこれらの混合物から成る群から選択される、請求項２７に記載の方法。
【請求項４２】
無機の疎水性鉱物充填材は、無機の親水性材料の表面処理、バルク処理または配合のうちの１つによって形成され、無機の親水性材料は、粘土、炭酸カルシウム、ドロマイト、雲母、酸化アルミニウム三水和物、水酸化マグネシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、シリカ、アルカリ金属アルミノケイ酸塩、タルク、アルカリ土類金属アルミノケイ酸塩、フィロケイ酸塩鉱物、およびこれらの混合物から成る群から選択される、請求項２７に記載の方法。
【請求項４３】
ワックスと、
無機の疎水性鉱物充填材と、
を含んでなるコーティング組成物。
【請求項４４】
無機の疎水性鉱物充填材はタルクからなる、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項４５】
無機の疎水性鉱物充填材のうち少なくとも約５０重量％は、約４５μｍ未満の粒径を有する粒子を含んでなる、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項４６】
無機の疎水性鉱物充填材は、コーティング組成物の約５重量％〜約９０重量％を構成する、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項４７】
無機の疎水性鉱物充填材は、コーティング組成物の約５重量％〜約６０重量％を構成する、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項４８】
無機の疎水性鉱物充填材は、コーティング組成物の約３０重量％を構成する、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項４９】
無機の疎水性鉱物充填材は約４５重量％未満の含水量を有する、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項５０】
コーティング組成物は、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約５０ｇ／ｍ２／２４時間より低い水蒸気透過速度を有する、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項５１】
無機の疎水性鉱物充填材は少なくとも約９０°の水接触角を有する、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項５２】
無機の疎水性鉱物充填材は少なくとも約１２０°の水接触角を有する、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項５３】
ワックスは、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、合成ワックス、半結晶性ワックス、石油ワックス、化学修飾されたワックス、動物系ワックス、植物系ワックス、鉱物系ワックスおよびこれらの混合物から成る群から選択される、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項５４】
ワックスは、直鎖飽和ｎ−アルカン系炭化水素、イソパラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素、ｎ−アルカン飽和炭化水素、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックス混合物、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリメチレンワックス、化学修飾されたワックス、重合α−オレフィンワックス、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックス、ポリエチレンモノアルコールワックス、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックスおよびポリエチレンモノアルコールワックス混合物、パラフィンワックスであって付加物形成、クラッキング反応、および遊離基反応によって化学修飾されたもの、ならびにこれらの混合物から成る群から選択される、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項５５】
無機の疎水性鉱物充填材は、粘土、炭酸カルシウム、ドロマイト、雲母、酸化アルミニウム三水和物、水酸化マグネシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、シリカ、アルカリ金属アルミノケイ酸塩、タルク、アルカリ土類金属アルミノケイ酸塩、フィロケイ酸塩鉱物、およびこれらの混合物から成る群から選択される、請求項４３に記載のコーティング。
【請求項５６】
無機の疎水性鉱物充填材は、無機の親水性材料の表面処理、バルク処理または配合のうちの１つによって形成され、無機の親水性材料は、粘土、炭酸カルシウム、ドロマイト、雲母、酸化アルミニウム三水和物、水酸化マグネシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、シリカ、アルカリ金属アルミノケイ酸塩、タルク、アルカリ土類金属アルミノケイ酸塩、フィロケイ酸塩鉱物、およびこれらの混合物から成る群から選択される、請求項４３に記載のコーティング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙、板紙、および段ボール紙容器のような紙製品に耐湿性を提供するコーティング剤、より具体的には防湿バリア特性を有するワックスコーティングされた紙製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、２００７年７月１６日に出願された「Ｗａｘ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｍｉｘｔｕｒｅｓ」と題するウー（Ｗｕｕ）の米国仮特許出願シリアル番号第６０／９５０，０４３号の優先権を主張するものであり、前記出願は参照により本願に組込まれる。
【０００３】
コーティング組成物は、紙製品および板紙製品の防湿バリアコーティング剤として一般に使用される。湿気を含む食品、水分の多い食品、または脂肪の多い食品のための防湿性のラッピング材または包装（パッケージング）材は、典型的には紙製品に施された防湿バリアコーティングを含んでなる。これらの耐湿性のラッピング材または包装材は、鶏肉、魚、食肉および冷蔵食品のような新鮮な生鮮食品を、輸送かつ保管するために使用される。
【０００４】
市販のバリアコーティング剤の例には、溶剤系コーティング剤、水性コーティング剤、樹脂性コーティング剤、粉体コーティング剤および放射線硬化性コーティング剤が挙げられる。典型的には、バリアコーティング剤は、ポリエチレンワックス、脂肪酸、界面活性剤、分散剤、結合剤、または顔料のうち少なくともいずれかのような追加成分を含むことが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
より低コストであり、塗布および調製がより容易であると同時に、バリア性ならびに既存のコーティングおよび容器製造設備への適合性を維持しているバリアコーティング剤が、依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記およびその他の必要性に対応するのが、本発明の様々な実施形態および構成である。本発明は一般に、ワックスコーティング剤、ならびにコーティング物を製造する方法および該方法から製造されたコーティング物に関する。
【０００７】
本発明の１つの態様は、ワックスと無機の疎水性鉱物充填材とを含んでなるコーティング組成物である。１つの実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材は、コーティング組成物の約５重量％〜約９０重量％を構成する。好ましい実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材は、コーティング組成物の約５重量％〜約６０重量％を構成する。本発明のさらに好ましい実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材は、コーティング組成物の約３０重量％を構成する。別の好ましい実施形態では、コーティング組成物は、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に、約５０ｇ／ｍ２／２４時間より低い水蒸気透過速度を有する。
【０００８】
コーティング組成物の疎水性鉱物充填材は、粘土、炭酸カルシウム、ドロマイト、雲母、酸化アルミニウム三水和物、水酸化マグネシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、シリカ、アルカリ金属アルミノケイ酸塩、タルク、アルカリ土類金属アルミノケイ酸塩、フィロケイ酸塩鉱物、およびこれらの混合物から成る群から選択することができる。本発明の１つの好ましい実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材はタルクを含んでなる。
【０００９】
１つの実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材は、無機の親水性材料の表面処理、バルク処理または配合のうちの１つによって形成される。
別の好ましい実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材は粒子を含んでなる。より好ましい実施形態では、無機の疎水性粒子のうち少なくとも５０重量％は、約４５μｍ未満の粒径を有する。別の好ましい実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材は水接触角を有する。無機鉱物充填材の好ましい水接触角は少なくとも約９０°であり、より好ましい接触角は少なくとも１２０°である。さらに別の好ましい実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材は約４５重量％未満の含水量を有する。
【００１０】
コーティング組成物のワックスは、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、合成ワックス、半結晶性ワックス、石油ワックス、化学修飾されたワックス、動物系ワックス、植物系ワックス、鉱物系ワックス、直鎖飽和ｎ−アルカン系炭化水素、イソパラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素、ｎ−アルカン飽和炭化水素、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックス混合物、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリメチレンワックス、化学修飾されたワックス、重合α−オレフィンワックス、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックス、ポリエチレンモノアルコールワックス、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックスおよびポリエチレンモノアルコールワックス混合物、パラフィンワックスであって付加物形成、クラッキング反応、および遊離基反応によって化学修飾されたもの、ならびにこれらの混合物から成る群から選択することができる。
【００１１】
本発明の別の態様は、基材およびコーティング組成物からなるコーティング物である。好ましい実施形態では、該コーティング物の無機の疎水性鉱物充填材はタルクである。
好ましい実施形態では、基材は、紙、板紙、織物材料、不織材料、超光沢クラフト紙、粘土でコーティングされたクラフト紙、ポリエチレンでコーティングされたクラフト紙、段ボール、およびセルロース化合物含有材料から成る群から選択することができる繊維質の基材であってよい。
【００１２】
本発明のさらに別の態様は、基材の少なくとも１つの表面にコーティング組成物を塗布することを含んでなる、コーティング物を製造する方法である。好ましい実施形態では、該コーティング物の無機の疎水性鉱物充填材はタルクである。
【００１３】
コーティング物の基材は、紙、板紙、織物材料、不織材料、超光沢クラフト紙、粘土でコーティングされたクラフト紙、ポリエチレンでコーティングされたクラフト紙、段ボール、およびセルロース化合物含有材料から成る群から選択することができる。
【００１４】
コーティング物を製造する際には、塗布工程は、カーテンコーティング、ローラーコーティング、ロッドコーティング、カスケードコーティング、吹付コーティング、含浸コーティング、浸漬コーティング、浸潤コーティング、スロットオリフィスコーティング、カレンダーコーティング、押出コーティング、インクジェット印刷、グラビア印刷、パッド印刷、フレキソ印刷、凸版印刷、スクリーン印刷、および輪転グラビア印刷から成る群から選択することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の１つの態様は、バリア性を有するコーティング組成物である。１つの実施形態では、コーティング組成物はワックスと無機の疎水性鉱物充填材とを含んでなる。別の実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材のワックス中における分散物（または懸濁物のうち少なくともいずれか一方）は、乳化剤、界面活性剤または分散剤の非存在下で形成される。無機の疎水性鉱物は一般に（１）ワックス中に分散または懸濁させると化学的または物理的に安定であること；（２）ワックス中に容易に混合、分散または懸濁されること；および（３）溶融ワックスの粘弾性特性を維持すること、すなわち、無機の疎水性鉱物充填材を含んだ溶融ワックスの粘性は、溶融ワックスの粘性の約１〜約１００倍程度の範囲内を維持すること、が見出されている。該コーティング組成物は防湿バリア特性を有し、低コストで容易に生産される。無機の疎水性鉱物充填材は、コーティング組成物のバリア性および加工特性を維持しながら原料費を縮小する。
【００１６】
コーティング組成物の１つの成分はワックスである。ワックスという用語は、一般に約４５℃を超える融点、通常の周囲温度における展性、比較的低い水溶性、および溶融時の比較的低い粘性を有する任意の疎水性材料を意味する。いかなる理論にも拘束されることは望まないが、ワックスは約１Ｐａ・ｓ（約１，０００センチポアズ）未満の溶融粘性を有する。好ましくは、ワックスは約０．５Ｐａ・ｓ（約５００センチポアズ）未満の溶融粘性を有する。本発明で用いるのに有用な典型的なワックスには、種々様々のワックスおよび樹脂組成物が挙げられる。適切なワックスの非限定的な例には、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、合成ワックス、半結晶性ワックス、石油ワックス、化学修飾されたワックス、動物系ワックス、植物系ワックス、鉱物系ワックスまたはこれらの混合物が挙げられる。
【００１７】
マイクロクリスタリンワックスは別のタイプのワックスである。マイクロクリスタリンワックスは典型的にはイソパラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素、およびｎ−アルカン飽和炭化水素を含んでなる。マイクロクリスタリンワックスは、典型的には約５４℃〜約９９℃の融点および９９℃で約０．００８〜約０．０２５Ｐａ・ｓ（約８〜約２５センチポアズ）の溶融粘性を有する。マイクロクリスタリンワックスは約０．５重量％〜約１２重量％の含油率を有する。
【００１８】
パラフィンワックスは、典型的には約７５重量％〜約１００重量％のｎ−アルカン直鎖飽和Ｃ２０−〜Ｃ４０−炭化水素を含んでなる。パラフィンワックスは一般に、約２８０ダルトン〜約５６０ダルトンの分子量、典型的には約４３℃〜約７７℃の融点、９９℃で一般に約０．００２〜約０．０１Ｐａ・ｓ（約２〜約１０センチポアズ）の溶融粘性を有し、かつ典型的には約０．５重量％未満の油分を含有する。
【００１９】
ワックスはさらに合成ワックスも含み、合成ワックスには一般に、限定するものではないが、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリメチレンワックス、化学修飾されたワックス、および重合α−オレフィンワックスが挙げられる。
【００２０】
半結晶性ワックスの例には、限定するものではないが、ポリエチレン−ブロック−ポリエチレングリコールワックス、ポリエチレンモノアルコールワックス、およびこれらの混合物が挙げられる。
【００２１】
石油ワックスはさらに別のタイプのワックスである。石油ワックスは、パラフィンワックスとマイクロクリスタリンワックスとの混合物を含む。
化学修飾されたワックスには、典型的には、例えば付加物形成、クラッキング反応、または遊離基反応のうち少なくともいずれかのような化学反応を生じたパラフィンワックスが挙げられる。
【００２２】
当然ながら、ワックスと無機の疎水性鉱物充填材とを含んでなるコーティング組成物は、上述のワックスのうち２以上のワックスの組み合わせを含むことも可能である。
コーティング組成物の別の成分は無機の疎水性鉱物充填材である。本明細書中で使用されるように、無機の疎水性鉱物充填材は、典型的には、ワックス中に混合、分散および／または懸濁された粒子状物質である。鉱物充填材の疎水性の性質から、同材がワックスとよく混合し、均一な粘稠度および外観を有するコーティング剤を形成することが可能となる。鉱物充填材の疎水性の性質は、一部の実施形態では少なくとも約９０°の水接触角を有することを特徴とすることができる。好ましくは、無機の疎水性鉱物充填材は少なくとも約１００°の水接触角を有し、より好ましくは、水接触角は少なくとも約１２０°である。
【００２３】
いくつかの実施形態における疎水性鉱物充填材の別の特徴は、無機の疎水性無機質充填材のうち少なくとも約５０重量％が約４５μｍ未満の粒径を有するということである。好ましい実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材のうち少なくとも約８０重量％が約４５μｍ未満の粒径を有する。別の実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材のうち少なくとも約５０重量％が約７５μｍ未満の粒径を有し、好ましくは無機の疎水性鉱物充填材のうち少なくとも約８０重量％が約７５μｍ未満の粒径を有する。疎水性鉱物充填材が前述の特徴に適合することは、大きな粒子が比較的少ないことから粘稠度および外観が均一なコーティング組成物を提供する助けとなる可能性がある。さらに、いくつかの実例において、前述の制約範囲内では、より粒径の小さい粒子は一般に少量であることが好ましいことが認められている。粒径の小さい粒子は一般に、粒径の大きい粒子よりもコーティング組成物の粘性を増大させる。言い換えれば、約４５μｍ未満の粒径を有する無機の疎水性鉱物充填材のうち８０重量％は、典型的には粒径の小さい粒子より粒径の大きい粒子をより多く包含するガウス分布の粒度を有することが好ましい。典型的には、無機の疎水性鉱物充填材の粒子のうち少なくとも約８０重量％が約４５μｍ未満の粒径を有している様々な粒径の混合物は、溶融ワックス中における無機の疎水性充填材の分散または懸濁のうち少なくともいずれか一方を行うのに好適な、粒径の小さい粒子および大きい粒子の統計的分布を有することが見出されている。
【００２４】
さらに、無機の疎水性鉱物充填材の含水量は、熱い溶融ワックス中における無機の疎水性鉱物充填材の分散性または懸濁性のうち少なくともいずれか一方に影響する可能性があることも見出されている。一般に、無機の疎水性鉱物材料の含水量が大きいほど、無機の疎水性鉱物充填材は溶融ワックス中において分散または懸濁しにくくなる。好ましくは、無機の疎水性鉱物充填材の含水量は約４５重量％未満である。より好ましくは、無機の疎水性鉱物充填材の含水量は約２０重量％未満である。
【００２５】
様々な実施形態において、無機の疎水性鉱物充填材は、天然の状態において無機の疎水性かつ／または親水性鉱物のうち少なくともいずれか一方を含んでなる。適切な無機の疎水性かつ／または親水性鉱物の例には、限定するものではないが、粘土、炭酸カルシウム、ドロマイト、雲母、酸化アルミニウム三水和物、水酸化マグネシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、シリカ、アルカリ金属アルミノケイ酸塩、タルク、アルカリ土類金属アルミノケイ酸塩、フィロケイ酸塩鉱物、およびこれらの混合物が挙げられる。フィロケイ酸塩鉱物には、限定するものではないが、アンチゴライト［Ｍｇ３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４］、クリソタイル［Ｍｇ３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４］、リザルダイト［Ｍｇ３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４］、カオリナイト［Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４］、タルク［Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２］、パイロフィライト［Ａｌ２Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２］、白雲母［ＫＡｌ２（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）（ＯＨ）２］、金雲母［ＫＭｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２］、黒雲母［Ｋ（Ｍｇ，Ｆｅ）３（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）（ＯＨ）２、］、レピドライト［Ｋ（Ｌｉ，Ａｌ）２−３（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）（ＯＨ）２］、マーガライト［ＣａＡｌ２（Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ１０）（ＯＨ）２］、または緑泥石［（Ｍｇ，Ｆｅ）３（Ｓｉ、Ａｌ）４Ｏ１０（ＯＨ）２・（Ｍｇ，Ｆｅ）３（ＯＨ）６］、およびこれらの混合物が挙げられる。
【００２６】
好ましい実施形態では、無機鉱物充填材はタルクであり、より好ましい実施形態では、タルクは疎水性の表面修飾による修飾を受けていない。典型的には、（非修飾の）タルクは、溶融ワックス中でタルクを分散または湿潤させるための分散剤または界面活性剤を必要としない。
【００２７】
いくつかの実施形態では、無機の親水性鉱物を疎水性にするための、無機の親水性鉱物の表面処理、バルク処理または配合のうち１つ以上によって、無機の疎水性鉱物充填材を形成することも可能である。無機の親水性鉱物を疎水性にするための（または無機の疎水性鉱物の疎水性を上昇させるための）そのような処理の非限定的な例は：含水量の低減（例えば、含水量を低減するための加熱によるもの）；１以上の化学成分（例えば、油分または界面活性剤）の吸着；１以上の化学成分（例えば、油分または界面活性剤）の吸収；表面の疎水性の化学的かつ／または物理的な増大（例えば、表面の酸化もしくは還元のうち少なくともいずれか、または表面の化学置換基の変更）、および配合（例えば、所望の疎水性レベルを達成するために疎水性鉱物および親水性鉱物をブレンドすること）、である。
【００２８】
本発明のコーティング組成物は、様々な量の無機の疎水性鉱物充填材を含むことができる。本発明の１つの実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材はコーティング組成物の約５重量％〜約９０重量％を構成する。好ましい実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材はコーティング組成物の約５重量％〜約６０重量％を構成する。より好ましい実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材はコーティング組成物の約３０重量％を構成する。
【００２９】
本発明のコーティング組成物は、該コーティング組成物がコーティング剤として基材に対して塗布される場合、基材の保護に適したバリア性を有することができる。具体的には、コーティング組成物は、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約５０ｇ／ｍ２／２４時間未満、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約４０ｇ／ｍ２／２４時間未満、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約３０ｇ／ｍ２／２４時間未満、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約２０ｇ／ｍ２／２４時間未満、または２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約１０ｇ／ｍ２／２４時間未満の水蒸気透過速度を有することができる。
【００３０】
さらに、本発明の様々な実施形態において、コーティング組成物は無機の疎水性鉱物充填材の存在によってほとんど影響されない粘性を有する。例えば、溶融ワックスであって無機の疎水性鉱物充填材を含むものおよび含まないものは、ほぼ同じ物理的性質（例えば、粘性）を有し、ほぼ同様に加工可能である。いくつかの実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材を含んだ溶融ワックスの粘性は、無機の疎水性鉱物充填材を含まない溶融ワックスの粘性の約１００倍未満であり、また他の実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材を含まない溶融ワックスの粘性の約９０倍、約８０倍、約７０倍、約６０倍、約５０倍、約４０倍、約３０倍、約２０倍、約１０倍、約９倍、約８倍、約７倍、約６倍、約５倍、約４倍、約３倍、または約２倍未満である。さらに、他の実施形態では、無機の疎水性鉱物充填材を含んだ溶融ワックスの粘性は、無機の疎水性鉱物充填材を含まない溶融ワックスの粘性の約１．９倍、約１．８倍、約１．７倍、約１．６倍、約１．５倍、約１．４倍、約１．３倍、約１．２倍、または約１．１倍未満である。
【００３１】
本発明の別の態様では、コーティング組成物は、溶融ワックス中で無機の疎水性鉱物充填材の分散、懸濁または混合のうち少なくともいずれかを行うことにより形成される。溶融ワックスは、典型的には、ワックスの溶融温度を上回るのに十分な熱エネルギーをワックスに供給する任意の処理工程によって形成される。１つの実施形態では、ワックスは無機の疎水性鉱物充填材を溶融ワックスに接触させる前に溶融される。別の実施形態では、ワックスは無機の疎水性鉱物充填材の存在下で（すなわち接触した状態で）溶融される。溶融ワックス中で無機の疎水性鉱物充填材の分散または懸濁のうち少なくともいずれかを行うための非限定的な方法は：低剪断性の混合；高剪断性の混合；超音波混合；分散混合；撹拌（ａｇｉｔａｔｉｎｇ）；かき混ぜ（ｓｔｉｒｒｉｎｇ）；および渦流混合、である。溶融ワックス中における無機の疎水性鉱物充填材の分散または懸濁のうち少なくともいずれかは、無機の疎水性鉱物充填材を溶融ワックスと接触させるのとほぼ同時に、または接触させた後に予備形成させることができる。
【００３２】
本発明の別の態様は、コーティング物を製造する方法であって、ワックスと無機の疎水性鉱物充填材とを含んでなるコーティング組成物を基材に塗布してコーティング物を形成することを含んでなる方法である。そのような基材はワックス系コーティングに適した任意の基材であってよい。いくつかの実施形態では、基材は繊維質の基材であってよい。例えば、そのような繊維質の基材は、紙、板紙、織物材料、不織材料、超光沢クラフト紙、粘土でコーティングされたクラフト紙、ポリエチレンでコーティングされたクラフト紙、段ボール、およびセルロース化合物含有材料から選択することができる。繊維質の基材に加えて、本発明の基材として非繊維質の基材を挙げることもできる。そのような非繊維質の基材の例には、限定するものではないが、アルミホイル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリマー材料、ならびにポリマーのブレンド、合金および積層物を挙げることができる。基材には、繊維質でも繊維質ではなくても、種々様々のタイプの製品、例えばパネル、カートン、カップ、プレート、および種々雑多な容器および包装を挙げることができる。
【００３３】
上記の方法によって生産されたコーティング物は、コーティングされていない基材と比較して改善された、気体、水、水蒸気、揮発性有機物化学薬品（ＶＯＣ）に対するバリア性、および耐化学薬品性を有することができる。該コーティングはまた、基材の機械的性質、例えば引き裂き抵抗性、引っかき抵抗性、穿刺抵抗性、可撓性または引張強さのうち少なくともいずれかを改善することもできる。
【００３４】
本発明の方法に従って基材にコーティング剤を塗布する際、コーティング組成物は、典型的には約３０℃〜約２００℃の温度で液体として塗布される。液化されたコーティング組成物は、典型的には、カーテンコーティング、ローラーコーティング、ロッドコーティング、カスケードコーティング、吹付コーティング、含浸コーティング、浸漬コーティング、浸潤コーティング、スロットオリフィスコーティング、カレンダーコーティング、押出コーティング、インクジェット印刷、グラビア印刷、パッド印刷、フレキソ印刷、凸版印刷、スクリーン印刷、輪転グラビア印刷、および当分野で使用される他の任意のコーティング処理工程から選択された方法によって塗布される。基材に液体コーティング組成物を塗布した後に、コーティング剤および基材を冷却して、繊維質の基材の上に凝固したコーティング組成物を有するコーティング物を形成する。
【００３５】
コーティング組成物の重量は、コーティング方法およびコーティング物の種類に応じて様々である。例えば、１つの実施形態では、典型的なキャンディー包み紙のコーティング重量は、約１．６２９ｇ／ｍ２（約１ポンド／３，０００ｆｔ２）から約４８．８７ｇ／ｍ２（約３０ポンド／３，０００ｆｔ２）まで様々である。
【００３６】
コーティング組成物がカスケードコーティング法によって塗布される別の実施形態では、コーティング組成物の重量は、コーティング物の約３０重量％から約８０重量％までの幅を有する。例えば、紙箱のカスケードコーティングでは、コーティング組成物は、典型的にはコーティングされる箱の約４５重量％から約６０重量％までの幅を有する。コーティング組成物がカーテンコーティング法によって塗布される、さらに別の実施形態では、コーティング組成物の重量は、典型的にはコーティング物の約１２重量％から約１５重量％までの幅を有する。塗布方法が基材へのコーティング組成物の含浸または吸着のうち少なくともいずれか一方による、さらになお別の実施形態では、コーティング組成物の重量は、一般にコーティング物の約１２重量％から約２０重量％までの幅を有する。
【００３７】
上記に述べたように、コーティング組成物は典型的には基材に塗布され、かつコーティング組成物は乳化剤、界面活性剤または分散剤を欠いている。しかしながら、他の実施形態では、本発明の範囲から逸脱することなく、任意選択で他の添加剤が機能的な量にてコーティング組成物に添加される。これらの添加剤の例には、限定するものではないが：熱安定剤および紫外線安定剤、二次可塑剤、ブロッキング防止剤、着色剤、酸化防止剤、スリップ剤、融点調整剤、成核剤、光沢安定剤、擦り傷防止剤などが挙げられる。これらの添加剤は、使用される場合は、典型的にはコーティング組成物の約５重量％までの量で利用される。
【００３８】
本発明の他の実施形態では、コーティング組成物は追加としてポリマーを含んでなることができる。１つの好ましい実施形態では、ポリマーは、コーティング組成物の強度および可撓性を高めるために低密度ポリエチレンのようなポリオレフィンからなることが可能である。ポリエチレン以外に、他の有用なポリマーとしては、限定するものではないが、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エラストマー、エチレン共重合体であって１以上の次の官能基すなわちビニルアルコール、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、無水マレイン酸、無水コハク酸を含むもの、が挙げられる。ポリオレフィンを含んでなるコーティング組成物は、典型的には、押出コーティング法によって基材に塗布するのに十分な熱安定性および溶融強度を有している。１つの実施形態では、ワックス対ポリマー比は約５０未満である。別の実施形態では、ワックス対ポリマー比は約５０〜約０．０２の幅を有する。当然ながら、ワックス対ポリマー比は、所望の特性、例えばバリア性能、付着性能、溶融レオロジーなどによって決定される。
【００３９】
本発明のコーティング物は、典型的には、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約５０ｇ／ｍ２／２４時間未満、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約４０ｇ／ｍ２／２４時間未満、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約３０ｇ／ｍ２／２４時間未満、２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約２０ｇ／ｍ２／２４時間未満、または２３℃および相対湿度５０％で測定される場合に約１０ｇ／ｍ２／２４時間未満の水蒸気透過速度を示す。
【００４０】
上記に述べるように、本発明のコーティング組成物は様々な紙包装の用途に役立つ。さらに、該コーティング組成物は、ポリエチレンおよびナイロンのようなポリマーの押出コーティングの代替となる低価格で高速のコーティングを提供する。
【００４１】
さらに、該コーティング組成物は、硬化工程を伴わずに基材に塗布することができる。このコーティング組成物は後日使用するために保存することもできるし、該組成物の調製後に従来のコーティング作業に使用することもできる。
【００４２】
本発明のさらなる目的、利点、および新規な特徴については、以降の実施例（限定を意図したものではない）を検討すれば当業者には明白となろう。
【実施例】
【００４３】
１９．８μｍの平均粒径を有するタルクを、溶融パラフィンワックスとともに、重量比を最大でタルク７０％／ワックス３０％として製剤化した。このコーティング混合物は１００％の溶融ワックスと同様の粘性を有しており、したがって該混合物はコーティング工程の改良をほとんどまたは全く必要としない。コーティング剤についてより高い粘性が許容される場合は、タルク７０％／ワックス３０％を越える比率を実現することもできる。
【００４４】
タルクは、溶融ワックス中で十分に湿潤かつ分散した。この溶融ワックス−タルクコーティング剤が紙シート上にコーティングされると、その外観は１００％ワックスの外観と同じくらい平滑であった。タルクの表面改質は必要なく；また、溶融ワックス中にタルクを湿潤および分散させるための分散剤や界面活性剤も必要なかった。
【００４５】
本発明についての前述の説明は、例証および説明を目的として提示されている。さらに、該説明は、本発明を本明細書中に開示された形態に限定することを意図するものではない。従って、上記の教示および関連分野の技術または知識に見合った変形形態および改変形態は、本発明の範囲内にある。本明細書中上記に記載の実施形態はさらに、本発明を実施するための既知の最良形態について説明し、かつ、他の当業者がそのような実施形態またはその他の実施形態として、また本発明の特定の適用または用途によって必要な様々な改変を加えて、本発明を利用するのを可能にするように意図されている。添付の特許請求の範囲は、従来認められている程度に代替実施形態を含むように解釈されることが意図されている。
【国際調査報告】
2010533802.tif 000002