(57)【要約】  （ｉ）８５〜９３モル％の加水分解度および１６〜７５センチポイズ（ｃＰ）の４重量％水性粘度を特徴とするポリ（ビニルアルコール）を含むポリ（ビニルアルコール）組成物と；エチレン、および親酸コポリマーの全重量に基づいて、１８〜３０重量％のアクリル酸またはメタクリル酸を含む親酸コポリマーを含み、この酸コポリマーは、２００〜１０００ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有し、このコポリマーのカルボン酸基の５０〜７０％は、カリウムカチオン、ナトリウムカチオン、またはそれらの組合せを含むカルボン酸塩に中和されているイオノマーとのブレンドを含む組成物が開示される。基材上にこのブレンド組成物を含む物品および多層構造、ならびにそれらの調製方法も開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）８５〜９３モル％の加水分解度および１６〜７５センチポイズ（ｃｐ）の２０℃での４重量％水性粘度を特徴とするポリ（ビニルアルコール）を含む、（ａ）と（ｂ）との組合せに基づいて、９９〜１重量％のポリ（ビニルアルコール）組成物；ならびに
（ｂ）エチレンの共重合単位、および親酸コポリマーの全重量に基づいて、アクリル酸またはメタクリル酸の１８〜３０重量％の共重合単位を含む親酸コポリマーを含み、前記酸コポリマーは、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定された、２００〜１０００ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有し、非中和親酸コポリマーについて計算して前記親酸コポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、前記コポリマーのカルボン酸基の５０〜７０％は、カリウムカチオン、ナトリウムカチオン、またはそれらの組合せを含むカルボン酸塩に中和されている、（ａ）と（ｂ）との組合せに基づいて、１〜９９重量％のイオノマー組成物
を含むブレンド組成物。
【請求項２】
（ｂ）が、１０〜９５重量％の量で（ａ）と（ｂ）との組合せ中に存在し、好ましくは（ｂ）が、６０〜９５重量％の量で（ａ）と（ｂ）との組合せ中に存在し、（ａ）が、相補的量で存在する、請求項１に記載のブレンド組成物。
【請求項３】
前記ポリ（ビニルアルコール）が、２０〜７５ｃｐ、好ましくは２０〜５０ｃｐの２０℃での４重量％水性粘度を特徴とする、請求項１または２に記載のブレンド組成物。
【請求項４】
前記酸コポリマーが、２５０〜４００ｇ／１０分のＭＦＲを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブレンド組成物。
【請求項５】
水、および１〜５０重量％の（ａ）と（ｂ）との組合せを含む水性分散液の形態の、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のブレンド組成物を含む物品。
【請求項７】
基材上に表面層を含むコーテッド基材を含み、前記表面層は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のブレンド組成物を含み、好ましくは、前記基材は、紙、板紙、厚紙、パルプ成形形状、テキスタイル、合成繊維スパンファブリックから作られている材料、フィルム、連続気泡フォーム、独立気泡フォーム、または金属ホイル、より好ましくは、紙、板紙、厚紙、またはパルプ成形形状を含む、多層構造を含む、請求項６に記載の物品。
【請求項８】
（１）水、および８５〜９３モル％の加水分解度および１６〜７５ｃｐの２０℃での４重量％水性粘度を特徴とするポリ（ビニルアルコール）を含むポリ（ビニル）アルコール組成物を含む、水性ポリ（ビニルアルコール）溶液を準備する工程と；
（２）エチレンの共重合単位、および親酸コポリマーの全重量に基づいて、アクリル酸またはメタクリル酸の１８〜３０重量％の共重合単位を含む親酸コポリマーを含むイオノマーを含み、前記酸コポリマーは、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定された、２００〜１０００ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有し、非中和親酸コポリマーについて計算して前記親酸コポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、前記コポリマーのカルボン酸基の５０〜７０％は、カリウムカチオン、ナトリウムカチオン、またはそれらの組合せを含むカルボン酸塩に中和されている、イオノマー組成物を準備する工程と；
（３）前記イオノマー組成物を前記水性ポリ（ビニルアルコール）組成物溶液と、場合によって加熱とともに、混合して、加熱水性ブレンド分散液を与える工程と；
（４）前記加熱水性ブレンド分散液を２０〜３０℃の温度に冷却してもよい工程であって、
前記組合せは、水相に分散されたままである工程と
を含む、請求項５に記載の水性分散液を生成させる方法。
【請求項９】
前記水性ポリ（ビニルアルコール）溶液が、前記ポリ（ビニルアルコール）および水の全重量に基づいて、１〜５０重量％の前記ポリ（ビニルアルコール）を含み、好ましくは、前記ポリ（ビニルアルコール）は、８０〜９３モル％の加水分解度および２０〜７５ｃｐ、好ましくは２０〜５０ｃｐの２０℃での４重量％水性粘度を特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記イオノマー組成物が、前記イオノマーおよび水を含む水性分散液であり、前記水性分散液は、固体イオノマー組成物を水と８０〜１００℃の温度で接触させ；場合によって、続いて、２０〜３０℃の温度に冷却することによって生成され、前記イオノマーは、水相に分散されたままであり；前記水性分散液は、前記イオノマーおよび水の全重量に基づいて、１〜５０重量％の前記イオノマーを含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記イオノマー組成物が、固体形態であり、かつ前記混合工程が、
（１）（ａ）前記水性ポリ（ビニルアルコール）溶液を８０〜１００℃の温度に加熱する工程；
（ｂ）前記固体イオノマー組成物を前記加熱水性ポリ（ビニルアルコール）溶液と接触させる工程；
（ｃ）前記固体イオノマー組成物が、完全に見えなくなってしまうまで、８０〜１００℃の温度で加熱を継続する工程；または
（２）（ｄ）前記固体イオノマー組成物を前記水性ポリ（ビニルアルコール）溶液と接触させて、混合物を与える工程；
（ｅ）前記固体イオノマー組成物が完全に見えなくなってしまうまで、前記混合物を８０〜１００℃の温度に加熱する工程；
を含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１２】
基材上にイオノマーとポリ（ビニルアルコール）とのブレンドを含むコーティングを形成する方法であって、
（１）請求項１〜４のいずれか一項に記載のブレンド組成物を準備する工程と；
（２）基材を準備する工程と；
（３）前記ブレンド組成物を前記基材上にコーティングする工程と
を含む方法。
【請求項１３】
前記基材が、紙、板紙、厚紙、パルプ成形形状、テキスタイル、合成繊維スパンファブリックから作られている材料、フィルム、連続気泡フォーム、独立気泡フォーム、または金属ホイル、好ましくは、紙、板紙、厚紙、またはパルプ成形形状を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ブレンド組成物が、水、および１〜５０重量％の（ａ）と（ｂ）との組合せを含む水性分散液の形態で与えられ、好ましくは請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法によって調製され；前記ブレンド組成物が、前記水性分散液として前記基材上にコーティングされ；前記方法が、（４）前記コーテッド基材を２０〜１５０℃の温度で乾燥させる工程をさらに含む、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ブレンド組成物が、前記（ａ）と（ｂ）との組合せを含む予備成形フィルムの形態で与えられ、（３）が、（３ａ）前記基材に隣接してイオノマー−ポリオレフィンフィルム層を含むプレラミネート構造を作成する工程と；（３ｂ）前記イオノマー−ポリオレフィンフィルム層を前記基材に５０〜１５０℃の温度で、場合によって印加圧力とともに、ラミネートする工程とを含み；前記方法が、（４）前記コーテッド基材を２０〜３０℃の温度に冷却する工程をさらに含む、請求項１２または１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年２月２９日に出願された、米国特許出願第１３／４０７，８９６号明細書、および２０１２年２月２９日に出願された、米国特許出願第１３／４０７，９２７号明細書に対する優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）ブレンドを含む組成物、水性分散液および物品、それらを調製する方法、および基質上にこのブレンドを含むコーティングを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
α，β−エチレン性不飽和カルボン酸とのエチレンコポリマーのイオノマーは、当技術分野で公知であり、コポリマーのカルボン酸基の少なくとも一部は、中和されて、アルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属のカチオンを含むカルボン酸塩を形成する。例えば、米国特許第３，２６４，２７２号明細書；米国特許第３，３３８，７３９号明細書：米国特許第３，３５５，３１９号明細書；米国特許第５，１５５，１５７号明細書；米国特許第５，２４４，９６９号明細書；米国特許第５，３０４，６０８号明細書；米国特許第５，５４２，６７７号明細書；米国特許第５，５９１，８０３号明細書；米国特許第５，６８８，８６９号明細書；米国特許第６，１００，３３６号明細書；米国特許第６，２４５，８５８号明細書；米国特許第６，５１８，３６５明細書；および米国特許出願公開第２００９／０２９７７４７号明細書を参照されたい。
【０００４】
イオノマーの水性分散液も、当技術分野で公知である。例えば、米国特許第３，８９６，０６５号明細書；米国特許第３，９０４，５６９号明細書；米国特許第４，１３６，０６９号明細書；米国特許第４，５０８，８０４号明細書；米国特許第５，４０９，７６５号明細書；ならびに日本国特許出願特開平０１００９３３８号公報および特開平０５０７５７６９号公報を参照されたい。それらは、酸コポリマー前駆体を溶媒に溶解させ、酸官能基を一般にアンモニア、アミンまたはアルカリ金属イオンで中和し、その溶液を水中に希釈し、続いて、溶媒を一部または完全に除去することによって製造されている。例えば、米国特許第２，３１３，１４４号明細書；米国特許第３，２９６，１７２号明細書；米国特許第３，３８９，１０９号明細書；米国特許第３，５６２，１９６号明細書；米国特許第５，４３０，１１１号明細書；米国特許第５，５９１，８０６号明細書；英国特許第１２４３３０３号明細書；日本国特許出願特開昭５００８４６８７号公報および特開２００９０９１４２６号公報を参照されたい。
【０００５】
水性イオノマー分散液は、高温アンモニア水および他の中和剤中で酸コポリマー前駆体またはイオノマーを加熱することによっても製造されている。例えば、米国特許第３，６４４，２５８号明細書；米国特許第３，６７４，８９６号明細書；米国特許第３，８２３，１０８号明細書；米国特許第３，８７２，０３９号明細書；米国特許第３，８９９，３８９号明細書；米国特許第３，９７０，６２６号明細書；米国特許第３，９８３，２６８号明細書；米国特許第４，４００，４４０号明細書、米国特許第４，５４０，７３６号明細書；米国特許第５，１６０，４８４号明細書；米国特許第５，２０６，２７９号明細書；米国特許第５，３３０，７８８号明細書；米国特許第５，３８７，６３５号明細書；米国特許第５，５５０，１７７号明細書；米国特許第６，８５２，７９２号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１１７９１６号明細書；特開平０６０００８７２号公報；ＰＣＴ特許出願公開国際公開第２０００／０４４８０１号パンフレットを参照されたい。
【０００６】
水性イオノマー分散液は、オートクレーブおよび押出機などの圧力容器の使用を必要として、酸コポリマー前駆体を中和剤の水溶液中に高せん断プロセス条件下で水の沸点を超える温度で分散させることによっても製造されている。例えば、米国特許第４，７７５，７１３号明細書；米国特許第４，９７０，２５８号明細書；米国特許第４，９７８，７０７号明細書；米国特許第５，０８２，６９７号明細書；米国特許第５，３７４，６８７号明細書；米国特許第５，４４５，８９３号明細書；米国特許第５，９９３，６０４号明細書；米国特許第６，４８２，８８６号明細書；米国特許第７，２７９，５１３号明細書、米国特許第７，５２８，０８０号明細書；米国特許第７，５８８，６６２号明細書；米国特許出願公開第２００５／０１００７５４号明細書；米国特許出願公開第２００５／０２７１８８８号明細書；米国特許出願公開第２００６／０１２４５５４号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１３７８０８号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１３７８０９号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１３７８１０号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１３７８１１号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１３７８１３号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１４１３２３号明細書；米国特許出願公開第２００７／０１４４６９７号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２４３３３１号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２８４０６９号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２９２７０５号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２９５４６４号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２９５４６５号明細書；米国特許出願公開第２００８／００００５９８号明細書；米国特許出願公開第２００８／００００６０２号明細書；米国特許出願公開第２００８／００４１５４３号明細書；米国特許出願公開第２００８／００７３０４５号明細書；米国特許出願公開第２００８／００７３０４６号明細書；米国特許出願公開第２００８／０１１８７２８号明細書；米国特許出願公開第２００８／０１３５１９５号明細書；米国特許出願公開第２００８／０１７６９６８号明細書；米国特許出願公開第２００８／０１８２０４０号明細書；米国特許出願公開第２００８／０２１６９７７号明細書；米国特許出願公開第２００８／０２３０１９５号明細書；米国特許出願公開第２００８／０２９２８３３号明細書；米国特許出願公開第２００８／０２９５９８５号明細書；米国特許出願公開第２００９／０１９４４５０号明細書；米国特許出願公開第２００９／０２５３３２１号明細書；欧州特許出願特許第１１６３２７６号明細書；ＰＣＴ特許出願国際公開第２０１１／０５８１１９号パンフレット；国際公開第２０１１／０５８１２１号パンフレット；国際公開第２０１１／０６８５２５号パンフレット；ならびに日本国特許出願特許第２９５８１２０号公報；特開平１０００６６４０号公報；および 特開昭５０１３５１４１号公報を参照されたい。
【０００７】
水性イオノマー分散液は、オートクレーブおよび押出機などの圧力容器の使用を必要として、イオノマーを水溶液に高剪断プロセス条件下で水の沸点を超える温度で分散させることによっても製造されている。例えば、米国特許第４，１７３，６６９号明細書；米国特許第４，３２９，３０５号明細書；米国特許第４，４１０，６５５号明細書；米国特許第４４０，９０８号明細書；米国特許第６，４５８，８９７号明細書；日本国出願特開平１１１５８３３２号公報；特開２０００３２８０４６号公報；特開平２００５０７５８７８号公報；およびＰＣＴ特許出願公開国際公開第１９９９／１０２７６号パンフレットを参照されたい。
【０００８】
水性イオノマー分散液は、高度に中和された、低メルトインデックス（ＭＩ）イオノマーを高温水に分散させることによっても製造されている。例えば、米国特許第３，３２１，８１９号明細書；米国特許第３，４７２，８２５号明細書および米国特許第４，１８１，５６６号明細書を参照されたい。
【０００９】
水性イオノマー分散液とポリ（ビニルアルコール）溶液とのブレンドは、当技術分野で公知である。例えば、米国特許第３，６７４，８９６号明細書；米国特許第３，８９６，０６５号明細書；米国特許第４，５４７，４５６号明細書；米国特許第４，５７５，５３２号明細書；米国特許第４，６００，７４６号明細書；米国特許第５，１９２，６２０号明細書；米国特許第５，３５８，７９０号明細書；および米国特許第６，８２１，３７３号明細書；欧州特許出願特許第８６８３６３号明細書；特開平０９１２４９７５号公報；特開２００３０４９０３５号公報；および特開昭６００７２９７３号公報を参照されたい。記載されたブレンドは、上で検討されたとおりに、複雑なイオノマー分散プロセスの短所という欠点を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、
（ａ）８５〜９３モル％の加水分解度および１６〜７５センチポイズ（ｃｐ）の２０℃での４重量％水性粘度を有するポリ（ビニルアルコール）を含む、またはそれから本質的になる、（ａ）と（ｂ）との組合せに基づいて、９９〜１重量％のポリ（ビニルアルコール）組成物；ならびに
（ｂ）エチレンの共重合単位、および親酸コポリマーの全重量に基づいて、アクリル酸またはメタクリル酸の１８〜３０重量％の共重合単位を含む親酸コポリマーを含み、またはそれから本質的になり、この酸コポリマーは、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定された、２００〜１０００ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有し、非中和親酸コポリマーについて計算してこの親酸コポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、このコポリマーのカルボン酸基の５０〜７０％は、カリウムカチオン、ナトリウムカチオン、またはそれらの組合せを含むカルボン酸塩に中和されている、１〜９９重量％のイオノマー組成物
を含む、またはそれらから本質的になるブレンド組成物に関する。
【００１１】
本発明はまた、上記ブレンド組成物を含む、またはそれから本質的になる物品を提供する。
【００１２】
本発明はまた、水、および１〜５０重量％の上に記載された（ａ）と（ｂ）との組合せを含む、またはそれらから本質的になる水性イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）分散液に関する。意外なことに、この分散液の粘度は、イオノマーなしのポリ（ビニルアルコール）の同様の水性分散液よりも少なくとも２５％高い。
【００１３】
本発明はまた、イオノマー組成物とポリ（ビニルアルコール）組成物との混合物を含む水性イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）分散液を製造する方法であって、
（１）水、および上記（ａ）で記載されたポリ（ビニルアルコール）組成物を含む、またはそれらから本質的になる水性ポリ（ビニルアルコール）溶液を準備する工程と；
（２）上記（ｂ）で記載されたイオノマー組成物を含む、またはそれから本質的になるイオノマー組成物を準備する工程と；
（３）このイオノマー組成物をこの水性ポリ（ビニルアルコール）溶液と、場合によって加熱とともに、混合する工程と；
（４）この加熱水性ブレンド分散液を２０〜３０℃の温度に冷却してもよい工程であって、組合せは、液相に分散されたままである工程と
を含み、またはそれらから本質的になり、
水性イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）分散液は、上に記載されたとおりである、
方法を提供する。
【００１４】
本発明はまた、イオノマー組成物とポリ（ビニルアルコール）組成物との混合物を含む水性イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）分散液を製造する方法であって、
（１）水および上記（ａ）で記載されたポリ（ビニルアルコール）組成物を含む、またはそれらから本質的になる水性ポリ（ビニルアルコール）溶液を準備する工程と；
（２）上記（ｂ）で記載されたイオノマー組成物を含む、またはそれから本質的になるイオノマー組成物を準備する工程と；
（３）このイオノマー組成物をこの水性ポリ（ビニルアルコール）溶液と、場合によって加熱とともに、混合して、加熱水性ブレンド分散液を与える工程と；
（４）この加熱水性ブレンド分散液を２０〜３０℃の温度に冷却してもよい工程であって、組合せは、液相に分散されたままである工程と、
を含み、またはそれらから本質的になり、
水性イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）分散液は、上に記載されたとおりである、方法を提供する。
【００１５】
本発明はまた、基材上にイオノマーとポリ（ビニルアルコール）とのブレンドを含むコーティングを形成する方法であって、
（１）上に記載されたとおりのブレンド組成物を準備する工程と；
（２）基材を準備する工程と；
（３）このブレンド組成物をこの基材上にコーティングする工程と
を含み、またはそれらから本質的になる方法を提供する。
【００１６】
一実施形態において、ブレンド組成物は、水、および１〜５０重量％の（ａ）と（ｂ）との組合せを含む、またはそれらから本質的になる水性分散液の形態で提供され；このブレンド組成物は、水性分散液として基材上にコーティングされ、およびこの方法は、（４）コーテッド基材を２０〜１５０℃の温度で乾燥させる工程をさらに含む。
【００１７】
別の実施形態において、ブレンド組成物は、（ａ）と（ｂ）との組合せを含む、またはそれから本質的になる予備成形フィルムの形態で提供され；（３）は、（３ａ）基材に隣接してイオノマー−ポリ（ビニルアルコール）フィルム層を含むプレラミネート構造を作成する工程と；（３ｂ）イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）フィルム層を基材に、場合によって印加圧力とともに、５０〜１５０℃の温度でラミネートする工程とを含み；およびこの方法は、（４）コーテッド基材を２０〜３０℃の温度に冷却する工程をさらに含む。
【００１８】
本発明はまた、上記ブレンド組成物を含む、またはそれらから本質的になる物品を提供する。本発明はまた、上に記載されたとおりのコーテッド基材を含む物品または多層構造を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
特に定義のない限り、本明細書で使用される技術的および科学的用語のすべては、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、定義を含めて、本明細書により規定される。
【００２０】
本明細書で記載されるものと類似のまたは等しい方法および材料が本発明の実施または試験において使用され得るが、適切な方法および材料は、本明細書で記載される。
【００２１】
特に断りのない限り、パーセント、部、比などはすべて、重量によっている。
【００２２】
量、濃度、または他の値もしくはパラメータが、範囲、好ましい範囲、または下側の好ましい値と上側の好ましい値の列挙として示される場合、これは、範囲が別個に開示されているかどうかにかかわらず、任意の下側の範囲限界または好ましい値と任意の上側の範囲限界または好ましい値との任意の対から形成される範囲のすべてを具体的に開示すると理解されるべきである。数値の範囲が本明細書で列挙される場合、特に断りのない限り、その範囲は、その端点、ならびにその範囲内の整数および分数のすべてを含むことが意図される。範囲を規定する場合、本発明の範囲は列挙されるその具体的値に限定されることは意図されない。
【００２３】
本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」またはそれらのいかなる他の変化形も、非排他的な包含を対象とすることが意図される。例えば、構成要素の列挙を含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの構成要素のみに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていないかまたはそのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に本来備わっている他の構成要素を含んでもよい。さらに、そうでないと明示的に断りのない限り、「または（ｏｒ）」は、包含的論理和を指し、排他的論理和を指さない。
【００２４】
「から本質的になる」という移行句は、特定された材料または工程および請求された発明の基本的および新規な１つまたは複数の特徴に実質的に影響を与えないものに請求項の範囲を限定する。出願人が「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの制限のない用語（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ  ｔｅｒｍ）で本発明またはその一部を定義した場合、特に断りのない限り、その記載は、「から本質的になる」という用語を使用してそのような発明を記載するようにも解釈されるべきである。
【００２５】
「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」の使用は、本発明の構成要素および成分を記載するために用いられる。これは、単に便宜上、本発明の一般的な意味を与えるためのものである。この記載は、１つまたは少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、その単数形は、別に意味されることが明らかでない限り、複数形も含む。
【００２６】
ある種のポリマーの記載において、本出願人は、ポリマーを製造するために用いられるモノマー、またはポリマーを製造するために用いられるモノマーの量によって、ポリマーに言及していることもあることが理解されるべきである。このような記載は、最終ポリマーを記載するために使用される特定の命名法を含まないことがあることも、プロダクトバイプロセスの用語を含まないことがあることもあるが、モノマーおよび量へのこのような言及はいずれも、ポリマーがそれらのモノマーの共重合単位またはモノマーのその量、ならびにそれらの対応するポリマーおよび組成物を含むことを意味するように解釈されるべきである。
【００２７】
「コポリマー」という用語は、２種以上のモノマーの共重合によって形成されるポリマーを指すために使用される。このようなコポリマーは、２種の共重合コモノマーから本質的になるジポリマーを含む。
【００２８】
本明細書で使用される場合、「分散する（ｄｉｓｐｅｒｓｅ）」、「分散している（ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ）」および関連用語は、ポリマーのペレットなどの固体物品が、水と混合され、短時間の間に液相中に見えなくなる過程を指す。「水性分散液」および「分散液」という用語は、人の目に見える固体がない自由流動性液体を記載する。このような水性分散液中のポリマー分子と水分子の相互作用に関して特徴付けは行われない。「自己分散性」は、材料が、追加の分散剤または反応剤を必要とすることなく、高温（８０〜１００℃）の水に容易に分散することを意味する。
【００２９】
本明細書で使用される場合、「ポリ（ビニルアルコール）」および「ＰＶＯＨ」という用語は、より詳細に特定さない限り、一般にポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーまたはコポリマーを指す。
【００３０】
粘度は、流れまたは移動に対する流体の剪断応力による抵抗性の尺度である。単に流体についての常用語では、粘度は、「濃さ（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）」または「内部摩擦」と考えられてもよい。例えば、水は、比較的低い粘度を有して、「薄い（ｔｈｉｎ）」が、一方で糖蜜は、比較的高い粘度を有して、「濃い（ｔｈｉｃｋ）」。流体は粘性が低ければ低いほど、その移動のし易さ（流動性）は大きくなる。粘度は、速度勾配に対する剪断応力のプロットの傾きである。本明細書で使用される場合、粘度は、動的または絶対粘度を指す。
【００３１】
ある種のイオノマー−ポリ（ビニルアルコール）組合せを含む高粘度水性分散液を生成させる方法が、本明細書で開示される。対照的に、従来の方法は、分散液を形成するために相当により厳しい条件を必要とした。本分散方法は、高圧、高剪断のオートクレーブプロセスまたは押出しプロセスなどの従来技術の分散方法で開示されたものよりも、エネルギーをあまり必要とせず、かつ本質的に安全であるプロセス簡単化を提供する。
【００３２】
意外なことに、本発明者らは、ある種の組成的特性を有するイオノマー−ポリ（ビニルアルコール）組合せが、高温水と低剪断条件下で混合される場合、容易に高粘度水性分散液を形成することを見出した。
【００３３】
ポリ（ビニルアルコール）組成物
ブレンドおよび水性分散液は、８５〜９３モル％の加水分解度および１６〜７５センチポイズ（ｃｐ）の４重量％水性粘度を有するポリ（ビニルアルコール）を含む、またはそれから本質的なるポリ（ビニルアルコール）組成物を含有する。
【００３４】
ポリ（ビニルアルコール）組成物は、公知かつ慣用の方法により得ることができる。ポリ（ビニルアルキール）組成物は、典型的には酢酸ビニルモノマーの重合、続いて、作られたままのポリ（酢酸ビニル）組成物のポリ（ビニルアルコール）組成物への、アルコール分解または加水分解プロセスによる変換によって得られる。厳密には、アルコール分解は、反応媒体としてアルコール中塩基性触媒で実施され、対応する酢酸アルキルおよびポリ（ビニルアルコール）単位をもたらす。水中での加水分解は、一般に大量の金属苛性塩基を使用し、ポリ（ビニルアルコール）単位および対応する、酢酸アルキルよりもむしろ金属酢酸塩をもたらす。金属塩、すなわち、酢酸塩の形成は、石鹸の製造における、脂肪酸と苛性との金属塩の形成に類似して、このプロセスに対して「鹸化」という用語の使用に至っている。水性アルコールが反応媒体として使用される場合、加水分解とアルコール分解の両方ともが起こり得る。しかしながら、米国特許第２，９４０，９４８号明細書には、特定の環境下で、水性アルコールによってさえも、加水分解よりむしろアルコール分解が起こる。その差異は、反応生成物に厳密に依存するが、一方でこの用語は厳格ではなく使用される傾向があった。
【００３５】
アセテート基のすべてが、アルコール基に完全に変換されるとは限らない場合、「部分加水分解された」、「部分鹸化された」、および「中程度に加水分解された」という用語を使用することが一般的である。ポリ（酢酸ビニル）ホモポリマーが単に部分加水分解される場合、得られるポリ（ビニルアルコール）は、実際はビニルアルコール／酢酸ビニルコポリマーである。しかしながら、述べたとおりに、このようなポリマーは、一般に部分加水分解ポリ（ビニルアルコール）ホモポリマーと称される。商業的に、部分加水分解されたという用語は、典型的には８６〜８９％の加水分解度を有するＰＶＯＨについて使用され、中程度に加水分解されたという用語は、８９〜９８％の加水分解度を有するＰＶＯＨについて使用される。８６％未満の加水分解では、標準用語は存在しないが、「サブ部分加水分解された（ｓｕｂ−ｐａｒｔｉａｌｌｙ  ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ）」が使用されている。しかしながら、説明を簡単にするために、「部分加水分解された」という用語は、８５〜９３モル％の加水分解度を有するＰＶＯＨについて本明細書で使用される。意外なことに、本発明者らは、上に記載されたイオノマーと組み合わされる場合の一部の部分加水分解ポリ（ビニルアルコール）組成物が、非常に高い粘度の水性分散液を与えることを見出した。高粘度水性分散液の調製の際に有用なポリ（ビニルアルコール）組成物の加水分解の度合いは、８５〜９３モル％、好ましくは８６〜９０モル％、または８６〜８９モル％であってもよい。
【００３６】
２０℃での４重量％水性溶液としてのポリ（ビニルアルコール）の粘度は、ポリ（ビニルアルコール）組成物の重合度および平均分子量に関して工業標準として役立つ。
【００３７】
イオノマーと一緒の高粘度水性分散液を調製するために有用なポリ（ビニルアルコール）組成物の２０℃での４重量％水性粘度は、１６〜７５センチポイズ（ｃｐ）、好ましくは２０〜７５ｃｐ、より好ましくは２０〜６０ｃｐであってもよい。注目すべきは、２０〜３０ｃｐ、２０〜５０ｃｐ、２５〜４０ｃｐ、または４０〜５５ｃｐの２０℃での４重量％水性粘度を有するＰＶＯＨ組成物である。
【００３８】
本明細書で有用な特定の部分加水分解ポリ（ビニルアルコール）は、８７〜８９％の加水分解度および２３〜２７ｃｐまたは４４〜５０ｃｐの２０℃での４重量％水性粘度を有する。
【００３９】
５〜２０重量％のこのようなポリ（ビニルアルコール）組成物を含む水性溶液は、１０〜１０，０００ｃｐの２０℃での粘度を有する。
【００４０】
ポリ（ビニルアルコール）組成物の２０℃での４重量％水性粘度と加水分解度との組合せは、本明細書で記載されるとおりに、イオノマー組成物とブレンドされる場合、望ましい高粘度属性を与える。
【００４１】
ポリ（ビニルアルコール）コポリマーも、高粘度水性分散液の形成に有用であってもよい。この点において「コポリマー」という用語は、酢酸ビニル以外のモノマー、例えば、アクリル酸メチルまたはメタクリル酸メチルを含めて、アクリル酸アルキルなどに由来する単位も含有する酢酸ビニルコポリマーの加水分解から生じる物質について本明細書で使用される。
【００４２】
ポリ（ビニルアルコール）組成物はまた、当技術分野で知られた他の添加剤を含有してもよい。添加剤には、限定されるものではないが、加工助剤、流れ向上性添加剤、潤滑剤、顔料、染料、難燃剤、衝撃改質剤、核形成剤、抗ブロッキング剤（シリカなど）、熱安定剤、ＵＶ吸収剤、ＵＶ安定剤、界面活性剤、キレート剤、および／またはカップリング剤が含まれてもよい。
【００４３】
イオノマー組成物
本明細書で使用されるイオノマーは、エチレンの共重合単位と、１８〜３０重量％のα，β−エチレン性不飽和カルボン酸、例えば、アクリル酸またはメタクリル酸の共重合単位とを含むある種の親酸コポリマーに由来する。好ましくは、本明細書で使用される親酸コポリマーは、コポリマーの全重量に基づいて、１９〜２５重量％、より好ましくは１９〜２３重量％のα，β−エチレン性不飽和カルボン酸を含む。
【００４４】
好ましくは、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸は、メタクリル酸である。とりわけ、エチレンの共重合単位と、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸の共重合単位と、０重量％の追加のコモノマーとから本質的になる酸コポリマー；すなわち、エチレンとα，β−エチレン性不飽和カルボン酸とのジポリマーが注目すべきである。好ましい酸コポリマーは、エチレンメタクリル酸ジポリマーである。
【００４５】
本明細書で使用される親酸コポリマーは、米国特許第３，４０４，１３４号明細書；米国特許第５，０２８，６７４号明細書；米国特許第６，５００，８８８号明細書；および米国特許第６，５１８，３６５号明細書で開示されるとおりに重合されてもよい。
【００４６】
本明細書で使用される親酸コポリマーは、好ましくは、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定して、２００〜１０００グラム／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有する。同様の試験は、ＩＳＯ１１３３である。あるいは、親酸コポリマーは、２００、２５０または３００の下限〜４００、５００、６００または１０００の上限のＭＦＲを有する。親酸コポリマーの好ましいメルトフローレートは、高温水中で迅速な自己分散性をなお可能としながら、最終造形物品において最適の物理的特性を有するイオノマーを与える。２００グラム／１０分未満のメルトフローレートを有する親酸コポリマー由来のイオノマーは、最低の高温水自己分散性を有するが、一方で１０００グラム／１０分を超えるメルトフローレートを有する親酸コポリマー由来のイオノマーは、目的とする最終用途における物理的特性を低減させ得る。
【００４７】
一部の実施形態において、２種以上のエチレン酸コポリマーのブレンドが用いられてもよいが、ブレンドの凝集体成分および特性が、エチレン酸コポリマーについて上に記載された範囲内に入ることを条件とする。例えば、メタクリル酸の合計重量％が全ポリマー材料の１８〜３０重量％であり、ブレンドのメルトフローレートが、２００〜１０００グラム／１０分であるように、２種のエチレンメタクリル酸ジポリマーが用いられてもよい。
【００４８】
本明細書で開示されるイオノマーは、親酸コポリマーから生成され、非中和親酸コポリマーについて計算して、親酸コポリマーの全カルボン酸基の５０〜７０％、好ましくは５５〜６０％、例えば、５９〜６０％は中和されて、カリウムイオン、ナトリウムイオンまたはそれらの組合せとカルボン酸塩を形成する。親酸コポリマーは、例えば、米国特許第３，４０４，１３４号明細書に開示された方法を用いて中和されてもよい。カルボン酸塩のカチオンがナトリウムカチオンから本質的になるイオノマーが、注目に値する。
【００４９】
重要なことに、イオノマー組成物は、熱可塑性であるとともに、高温水に自己分散性である特性を合わせ持ち、商業の多くの物品への溶融加工を可能にする。好ましくは、本明細書で使用されるイオノマーは、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定して、少なくとも１グラム／１０分、例えば、１〜２０ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有する。より好ましくは、イオノマー組成物は、１〜１０グラム／１０分のＭＦＲを有し、最も好ましくは１〜５グラム／１０分のＭＦＲを有する。上記親酸コポリマーのメルトフローレートと、中和度との組合せは、高温水に容易に自己分散性であり、かつ商業の物品に容易に溶融加工される特性を合わせ持つイオノマーを与える。
【００５０】
一部の実施形態において、２種以上のイオノマーのブレンドが使用されてもよいが、但し、ブレンドの凝集体成分および特性がイオノマーについて上に記載された限定内に入ることを条件とする。
【００５１】
５〜２０重量％のこのようなイオノマーを含む水性分散液は、１〜３０ｃｐの２３℃での粘度を有していてもよい。
【００５２】
イオノマー組成物は、当技術分野で知られた他の添加剤を含有してもよい。添加剤には、限定されるものではないが、加工助剤、流れ向上性添加剤（ｆｌｏｗ  ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  ａｄｄｉｔｉｖｅ）、滑剤、顔料、染料、難燃剤、耐衝撃性改良剤、核形成剤、ブロッキング防止剤（シリカなど）、熱安定性剤、ＵＶ吸収剤、ＵＶ安定剤、界面活性剤、キレート剤、およびカップリング剤が含まれ得る。
【００５３】
ブレンド組成物
ブレンド組成物は、１〜９９重量％のポリ（ビニルアルコール）組成物と、９９〜１重量％のイオノマー組成物との組合せを含み、またはそれから本質的になり、イオノマーおよびポリ（ビニルアルコール）は、上に記載されたとおりである。
【００５４】
注目すべきは、イオノマーが１０、２０、３０、４０または５０重量％の下限から６０、７０、８０、９０、または９５重量％の上限の量で組合せ中に存在し、ポリ（ビニルアルコール）が、相補的な量で存在する組成物である。また注目すべきは、イオノマーが、６０、７０、または７５重量％の下限から８０、８５、９０または９５重量％の上限の量で組合せ中に存在し、ポリ（ビニルアルコール）が相補的量で存在する組成物である。
【００５５】
好ましくは、イオノマーおよびＰＶＯＨは、以下により詳細に開示されるとおりに水性分散液中でブレンドされてもよく、これは、ＰＶＯＨをその融点を超えて加熱することを回避する。好ましくは、水性分散液のｐＨは、８．５を超えている。８．５のｐＨ未満では、イオノマーは、十分に分散されないことがある。そして次に、水性ブレンド分散液は、乾燥させること（水の除去）によって固体に加工されて、物品を与え得る。例えば、水性ブレンド分散液は、水性ブレンドの薄層を形成し、続いて、乾燥させることによって、キャストフィルムに形成されてもよい。
【００５６】
ブレンド組成物物品は、粉末、ペレット、溶融切断ペレット、コーティング、フィルム、シート、成形品などの、所望されるいかなる物理的形態を取ってもよい。
【００５７】
水性分散液
意外なことに、８５〜９３モル％の加水分解度および１６〜７５ｃｐの４重量％水性粘度を有する、イオノマーとポリビニルアルコールとの水性分散液が形成される場合、分散液の粘度は、イオノマーなしのポリ（ビニルアルコール）の同様の水性分散液よりも少なくとも２５％高くあり得る。さらにより意外なことに、イオノマーとポリ（ビニルアルコール）との比が、最大で少なくとも４：１まで増加するにつれて、粘度は上昇し、それにもかかわらず、ＰＶＯＨなしのイオノマー分散液は、イオノマーなしのＰＶＯＨ溶液よりも低い粘度を有してもよい。イオノマーとポリ（ビニルアルコール）との４：１の比を有する水性分散液は、対応するイオノマーなしのポリ（ビニルアルコール）の水性分散液の粘度の４〜２０倍の（またはそれを上回る）粘度を示す。２５℃での粘度は、７００センチポイズ〜２４，０００センチポイズ以上であってもよい。比較のために、水の２５℃での粘度は、０．８９４センチポイズであり、チョコレートシロップは、その組成および含水量に依存して、１０，０００〜２５，０００センチポイズの範囲であってもよい。
【００５８】
９５〜１００モル％の加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）組成物と組み合わせたイオノマーの水性分散液は、このような挙動を示さない。８５〜９３モル％の加水分解度および１５ｃｐ以下の４重量％水性粘度を有するポリ（ビニルアルコール）組成物と組み合わせたイオノマーの水性分散液も、このような挙動を示さない。それらの分散液において、ポリ（ビニルアルコール）がイオノマーと組み合わされる場合の粘度の増加は、２５％未満であり、粘度は、一般にイオノマーの量が増加するにつれて、低下する。
【００５９】
イオノマー組成物とポリ（ビニルアルコール）組成物との組合せを含む水性イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）分散液を製造する方法は、
（１）水、および上記（ａ）で記載されたポリ（ビニルアルコール）組成物を含む、またはそれらから本質的になる水性ポリ（ビニルアルコール）溶液を準備する工程と；
（２）上記（ｂ）で記載されたイオノマー組成物を含む、またはそれから本質的になるイオノマー組成物を準備する工程と；
（３）このイオノマー組成物をこの水性ポリ（ビニルアルコール）溶液と、場合によって加熱とともに、混合する工程と；
（４）この加熱水性ブレンド分散液を２０〜３０℃の温度に冷却してもよい工程であって、イオノマーは液相中に分散されたままである工程と
を含み、またはそれらから本質的になり、
水性イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）分散液は、上に記載されたとおりである。
【００６０】
本明細書で記載される分散方法は、意外なことに、従来技術の分散プロセスに比べてあまりエネルギーを必要とせずに、非常に穏やかなプロセス条件、例えば、低い剪断（例えば、加熱されたポリ（ビニルアルコール）とイオノマーとの混合物を、固体としてまたは水性分散液としてのいずれかで単に攪拌する）および比較的低い温度（大気圧で水の沸点未満）の下でのポリ（ビニルアルコール）とイオノマーとの組合せの水性分散液の生成を可能にする。この分散方法は、分散プロセスの間に、強塩基、例えば、水酸化ナトリウム水溶液（苛性）、水酸化カリウム水溶液またはアンモニアの回避を可能にすることにより、前形成ブレンド組成物の使用によって、本質的により安全な分散プロセスをさらに提供する。
【００６１】
厳密に言うと、ブレンド組成物は、一般にポリ（ビニルアルコール）組成物の溶液、および簡単のために以後分散液と称されるイオノマー組成物の分散液を含む。
【００６２】
水性ポリ（ビニルアルコール）溶液は、当技術分野で開示されたいずれの方法によって調製されてもよい。一般に、このようなプロセスは、水中ＰＶＯＨ組成物の混合物を２０℃〜３０℃の温度で形成し、続いて、この混合物を、ＰＶＯＨ組成物が溶解して水性ＰＶＯＨ組成物溶液を形成するまで、ある温度およびある時間加熱することを含む。ＰＶＯＨの水溶解温度は、一般に特定のＰＶＯＨ組成物の加水分解度に依存する。８９モル％以下の加水分解度を有するＰＶＯＨ組成物の場合、水溶解温度は、一般に２０℃〜４０℃の範囲であり得る。９０モル％〜９３モル％の範囲の加水分解度を有するＰＶＯＨ組成物の場合、水溶解温度は、一般に４０℃〜６０℃の温度範囲であり得る。分散液をより速く調製するために、水とＰＶＯＨとの混合物を溶解のための閾値温度よりも高い温度で加熱することが有用であり得る。例えば、水−ＰＶＯＨ混合物は、加水分解度にかかわらず、９０〜９５℃に加熱され得る。
【００６３】
ポリ（ビニルアルコール）溶液は、任意の適切な容器、例えば、槽、バット、桶などの中で生成されてもよい。攪拌は、溶解が進むときにバルク固体ポリ（ビニルアルコール）組成物と水との有効な接触を与えるために有用である。好ましくは、この溶液は、１時間以下、例えば、３０分、または２０分以下で生成される。
【００６４】
ポリ（ビニルアルコール）組成物の迅速な溶解のために、溶解プロセスは、溶液の組成物がパイプラインの一端で投入されるパイプライン内で進行し、それらがパイプラインの長さを下って進むにつれて溶液を形成してもよいことがさらに企図される。例えば、ＰＶＯＨは、水と混合され、追加の混合とともにまたはそれなしで、パイプライン、例えば、静的ミキサーを通過させてもよい。代替的に、ＰＶＯＨは、高温水と混合され、追加の混合とともにまたはそれなしで、パイプライン、例えば静的ミキサーを通過させてもよい。
【００６５】
水性ポリ（ビニルアルコール）溶液は、好ましくはブレンド組成物および水の全重量に基づいて、０．１または１％の下限から、１０、２０、３０または５０重量％の上限のポリ（ビニルアルコール）組成物を構成する。
【００６６】
一部の実施形態において、分散方法は、ポリ（ビニルアルコール）組成物の前形成水性溶液を準備して、それをイオノマー組成物の前形成水性分散液と混合する工程を含む。水性イオノマー分散液は、８０〜１００℃の温度に（低剪断条件下で）加熱された水と混合して、加熱水性イオノマー組成物分散液を与え、続いて、２０〜３０℃の温度に冷却することによって形成されてもよく、ここで、イオノマーは、水相中に分散されたままである。
【００６７】
イオノマー組成物の水性分散液は、例えば、溶融切断ペレットの形態の固体イオノマー組成物を水と、８０〜１００℃の温度で接触させることによって生成され得る。一部の実施形態において、温度は、８５〜９０℃の範囲である。意外なことに、本明細書で記載されるイオノマー組成物は、従来技術に基づいて予想される温度より低い、８０〜１００℃で水中に分散されることができ、顕著にエネルギーをあまり必要としない。しかしながら、イオノマー組成物がその温度範囲で分散するとしても、それらは、１００℃を超える温度でも分散され得ることが認められる。
【００６８】
イオノマー分散液は、任意の適切な容器、例えば、槽、バット、桶などの中で生成されてもよい。攪拌は、分散が進む場合にバルク固体イオノマー組成物を水との有効な接触を与えるために有用である。好ましくは、分散は、１時間以下、例えば、３０分または２０分以下で生成される。固体イオノマーの粒径が小さければ小さいほど、分散の時間を減少させ得る。意外なことにイオノマー組成物の迅速な分散性のために、分散液の成分がパイプラインの一端で投入されるパイプライン内で進行し、それらがパイプラインの長さを下って進むにつれて分散液を形成してもよいことがさらに企図される。例えば、イオノマー組成物は、水と混合され、追加の混合とともにまたはそれなしで、加熱ゾーン、例えば、静的ミキサーを通過させてもよい。代替として、イオノマー組成物は、高温水と混合され、追加の混合とともにまたはそれなしで、パイプライン、例えば、静的ミキサーを通過させてもよい。
【００６９】
一実施形態において、イオノマー組成物は、水と、低剪断条件下で、室温（２０〜２５℃）で混合され、温度は、８０〜１００℃に上昇される。別の実施形態において、イオノマー組成物は、水と、低剪断条件下で、室温で混合され、温度は、８５℃〜９０℃に上昇される。
【００７０】
別の実施形態において、イオノマー組成物は、８０〜１００℃の温度に予熱された水と、低剪断条件下で混合される。別の実施形態において、イオノマー組成物は、８５〜９０℃の温度に予熱された水と、低剪断条件下で混合される。
【００７１】
水性イオノマー分散液は、好ましくは、イオノマーおよび水の全重量に基づいて、０．１または１％の下限から、１０、２０、３０または５０重量％の上限までのイオノマー組成物を含む。
【００７２】
一旦調製されると、水性ポリ（ビニルアルコール）溶液および水性イオノマー分散液は、追加の加熱ととみにまたはそれなしで、任意の適切な手段で一緒に混合されてもよい。場合によっては、水性ポリ（ビニルアルコール）溶液および水性イオノマー分散液は、混合工程によるそれらの調製に必要な高温またはその近くで維持されてもよい。得られた水性ブレンドは、その調製に必要な高温でさらなる操作で使用されてもよい。代替として、得られた水性ブレンドは、次いで、保存またはその後の使用のために周囲温度（２０〜３０℃）に冷却されてもよい。
【００７３】
ブレンド分散液はまた、水性ＰＶＯＨ溶液を水性イオノマー分散液と、両方とも混合工程前にまたはそれを通して２０〜３０℃で混合することによって調製されてもよい。
【００７４】
水性ＰＶＯＨ溶液および水性イオノマー分散液を混合する順序は、重要でなく、但し、ＰＶＯＨがイオノマー分散液との混合前に水性溶液の形態であることを条件とする。例えば、ＰＶＯＨ溶液は、適切な容器中で調製されてもよく、別個に調製された水性イオノマー分散液は、その後に容器に添加される。混合は、任意の適切な混合容器、例えば、槽、バット、桶などの中で行われ得る。攪拌は、ポリ（ビニルアルコール）とイオノマー分散液と十分迅速な混合を与えるために有用であり得る。混合は、ブレンド分散液のＰＶＯＨ溶液およびイオノマー分散液の成分がパイプラインの一端で投入されるパイプライン内で進行し、それらが、追加の混合とともにまたはそれなしで、例えば、静的ミキサーを通って、パイプラインの長さを下って進むにつれてブレンドを形成してもよい。
【００７５】
他の実施形態において、溶融切断ペレットなどの固体形態のイオノマーは、水性ポリ（ビニルアルコール）溶液と加熱によって混合されて、ブレンド分散液を調製してもよい。
【００７６】
一つのこのような実施形態において、この方法は、
（１）水と上に記載されたポリ（ビニルアルコール）組成物との混合物を加熱して、水性ポリ（ビニルアルコール）溶液を与える工程と；
（２）上に記載されたイオノマーを含む、またはそれから本質的になるイオノマー組成物は固体形態であることと；
および工程（３）の混合は、
（ａ）水性ポリ（ビニルアルコール）溶液を８０〜１００℃の温度に（低剪断条件下で）加熱する工程と；
（ｂ）固体イオノマー組成物を加熱水性ポリ（ビニルアルコール）溶液と接触させる工程と；
（ｃ）固体イオノマー組成物が完全に分散してしまうまで、８０〜１００℃の温度で（低剪断条件下で）加熱を継続する工程と
を含むことと；
（４）２０から３０℃の温度に冷却してもよい工程と
を含み、またはそれらから本質的になり；
水性イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）分散液は、上に記載されたとおりである。
【００７７】
別のこのような実施形態において、この方法は、
（１）水と上に記載されたポリ（ビニルアルコール）組成物との混合物を加熱して、水性ポリ（ビニルアルコール）溶液を与える工程と；
（２）上に記載されたイオノマーを含む、またはそれから本質的になるイオノマー組成物は固体形態であること；
および、工程（３）の混合は、
（ｄ）固体イオノマー組成物を水性ポリ（ビニルアルコール）溶液と接触させて、混合物を与える工程と；
（ｅ）固体イオノマー組成物が完全に分散されてしまうまで、この混合物を８０℃〜１００℃の温度に（低剪断条件下で）加熱する工程と
を含むことと；
（４）２０〜３０℃の温度に冷却してもよい工程と
を含み、またはそれらから本質的になり、
水性イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）分散液は、上に記載されたとおりである。
【００７８】
水性ＰＶＯＨ溶液および固体イオノマーを混合する順序は、重要でなく、但し、ＰＶＯＨが、イオノマーとの混合前に水性溶液の形態であること、およびｐＨが、イオノマー粒子が分散し得るように、混合の間に十分高い（例えば、８．５超）のままであることを条件とする。ＰＶＯＨの高濃度は、イオノマー中のカチオンと望ましくない相互作用をもたらし、分散不良に至り得る。例えば、１％濃度のＰＶＯＨ溶液が、適切な容器中で調製されてもよく、固体イオノマーは、その後に容器に添加される。
【００７９】
混合は、任意の適切な混合容器、例えば、槽、バット、桶などの中で行われ得る。攪拌は、ポリ（ビニルアルコール）とイオノマー分散液と十分迅速な混合を与えるために有用であり得る。固体イオノマーの粒径が小さければ小さいほど、分散の時間を減少させ得る。混合は、ブレンド分散液のＰＶＯＨ溶液およびイオノマーの成分がパイプラインの一端で投入される加熱パイプライン内で進行し、それらが、追加の混合とともにまたはそれなしで、例えば、静的ミキサーを通って、パイプラインの長さを下って進むにつれてブレンドを形成してもよい。
【００８０】
必要に応じて、追加の水が初期の混合後に添加されて、ＰＶＯＨおよびイオノマーの比較的低い濃度を有する分散液を与えてもよい。例えば、濃縮分散液が調製され、一定の期間保存され、次いで、水で希釈されて、使用時に比較的低い濃度を有する分散液を与えてもよい。
【００８１】
分散液は、当技術分野で知られた他の添加剤を含んでもよい。例えば、組成物は、ワックス添加剤、例えば、マイクロクリスタリンワックスまたはポリエチレンワックスを含んでもよく、これらは、乾燥コーティングとして使用される場合に組成物の摩擦係数を向上させるのみならず、抗ブロッキング剤として機能する。他の種類の添加剤には、ヒュームドシリカ（これは、室温でブレンド組成物のくっつきを低減する）、フィラー、架橋剤、静電防止剤、消泡剤、染料、光沢剤、加工助剤、流れ向上性剤、潤滑剤、染料、顔料、難燃剤、衝撃改質剤、核形成剤、抗ブロッキング剤、熱安定剤、ＵＶ吸収剤、ＵＶ安定剤、キレート剤、カップリング剤などが含まれる。
【００８２】
無機フィラーには、炭酸カルシウム、二酸化チタン、シリカ、タルク、硫酸バリウム、カーボンブラック、セラミックス、チョークまたはそれらの混合物が含まれる。クレーフィラー、天然クレー、合成クレー、処理クレー、未処理クレー、有機クレー、スメクタイトクレー、ベントナイトクレー、ヘクトライトクレー、ウォラストナイトクレー、モンモリロナイトクレー、カオリン、またはそれらの混合物。有機フィラーには、天然デンプン、変性デンプン、化学変性デンプン、米デンプン、トウモロコシデンプン、木粉、セルロース、およびそれらの混合物が含まれる。
【００８３】
デンプンは、様々の量のアミロースおよびアミロペクチンから構成される天然産物である。本明細書で使用される場合、「デンプン」は、一般に、デンプン、デンプン誘導体、変性デンプン、熱可塑性デンプン、カチオン性デンプン、アニオン性デンプン、デンプンエステル（デンプンアセテートなど）、デンプンヒドロキシエチルエーテル、アルキルデンプン、アミンデンプン、リン酸塩デンプンおよびジアルデヒドデンプンを指す。紙産業で使用されるデンプンの重要な植物源は、ジャガイモ、オオムギ、コムギトウモロコシ、ワキシーメイズ（デンプン中にアミロースを含まないトウモロコシ）およびタピオカである。デンプンは、いくつかの方法で変性され得る。デンプンの粘度は、酵素、熱処理、過硫酸アンモニウム、次亜塩素酸塩、または酸を用いて低下させ得る。さらに、デンプンは、例えば、ヒドロキシエチル化、カルボキシメチル化、アセチル化、またはリン酸塩処理によって、化学変性され得る。熱可塑性デンプンは、例えば、米国特許第５，３６２，７７７号明細賞に開示されたとおりに生成されてもよく、これには、デンプンが、結晶性をあまりまたはまったく有せず、低ガラス転移温度および低含水量を有するように、自然のまたは変性デンプンをグリセリンまたはソルビトールなどの高沸点可塑剤と混合および加熱することが開示されている。好ましくは、デンプンは、高粘度のエトキシル化（または「エチル化」）されたデンプンを含まない。
【００８４】
一旦調製されると、イオノマー−ＰＶＯＨ組成物は、以下に記載されるとおりの基材上にコーティングされてもよい。
【００８５】
基材材料
基材は、その構造の機能性および取扱い性を高める、支持、形状、美的効果、保護、表面テクスチャ、バルク体積、重量、またはそれらの２種以上の組合せを与えるいずれの材料であってもよい。本質的に当技術分野で知られたいかなる基材材料が用いられてもよい。
【００８６】
これらの所望の特性を満たすいずれの支持体または基材も、イオノマー−ＰＶＯＨ組成物と一緒に用いられてもよい。例えば、ペーパーウェブ（例えば、クラフト紙またはライスペーパー）などのセルロース材料、合成繊維スパン織物から作られている材料、不織テキスタイル、フィルム、連続気泡フォーム、独立気泡フォーム、微小孔性フィルム、またはさらには有孔ＰＥフィルムなどの大きな割合の空き領域を有する有孔フィルムが、基材のための材料として用いられもよい。アルミホイルなどの金属ホイルも、基材として用いられてもよい。
【００８７】
セルロース材料としては、紙、板紙、厚紙、およびパルプ成形物が挙げられる。紙、板紙、厚紙などは、パルプとして処理され、熱および／または圧力によってシートに形成された、セルロースまたはその誘導体に由来する物理的形態を指す。紙は、いくらか軟質または半硬質であるセルロースパルプから作られている薄いシートを表す。一般に、板紙および厚紙は、紙をベースとしたより厚く、硬いシートまたは構造物である。通常は、板紙は、２２４ｇ／ｍ2を超える坪量を有する紙と定義される。本開示によれば、基材で用いられる紙層または板紙層は、３０〜６００μｍの厚さおよび２５〜５００ｇ／ｍ2、または１００〜３００ｇ／ｍ2の坪量を有してもよい。厚紙は、モノシリックシートであり得るか、または波形などのより複雑な構造を有し得る。段ボール紙は、平坦な２枚の紙間に付着して挟まれた１枚の波形紙を含む。イオノマー−ＰＶＯＨブレンドのコーティングは、段ボールを製造するための接着剤として有用であってもよい。パルプ成形物は、通常は、セルロースパルプが圧力および／または熱の印加によって硬質成形物に成形される、非平面成形物である。パルプ成形物の一例は、卵用カートンである。
【００８８】
基材の例としては、テキスタイルまたは多孔性シート材料も挙げられる。テキスタイルとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、またはそれらの混合物から調製された不織テキスタイル、および他のスパンボンドポリマーファブリックが挙げられてもよい。不織テキスタイルなどの合成繊維スパンファブリックから作られているシートが、テキスタイル基材として用いられてもよい。織られている、編まれているなどのクロス（ｃｌｏｔｈ）も、テキスタイル基材として適している。単独でのまたは人造繊維と組み合わせた天然繊維も、テキスタイル基材で用いることができる。ファブリックは、難燃剤、充填剤、または上に開示された添加剤を含んでもよい。
【００８９】
基材材料は、フィルム、シート、織物、不織布などの形態であってもよい。基材材料は、配向されていなくても、または単軸にもしくは二軸に配向されていてもよい。基材材料は、ポリマーまたは金属の組成物を含んでもよい。基材は、例えば、コーティングとの接着性を増強するために処理されてもよい。この処理は、例えば、接着剤、プライマーもしくはカップリング剤処理、または塩素処理などの表面処理、火炎処理（例えば、米国特許第２，６３２，９２１号明細書；米国特許第２，６４８，０９７号明細書；米国特許第２，６８３，８９４号明細書；および米国特許第２，７０４，３８２号明細書を参照されたい）、プラズマ処理（例えば、米国特許第４，７３２，８１４号明細書を参照されたい）、電子ビーム処理、酸化処理、化学的処理、クロム酸処理、高温空気処理、オゾン処理、紫外線処理、サンドブラスト処理、溶剤処理またはコロナ処理、および上記の組合せなどの、当技術分野で知られたいずれの形態を取ってもよい。
【００９０】
基材材料の具体例としては、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）フィルム、二軸配向ポリ（プロピレン）（ＢＯＰＰ）フィルム、ポリアミドフィルム、アルミホイル、紙、板紙などが挙げられる。好ましくは、基材材料は、使用後の再パルプ化を可能にする紙、板紙などである。
【００９１】
基材材料は、任意の厚さであってもよいが、一般的には０．１〜２０ミル厚、より一般的には０．５〜１０ミル厚の範囲である。
【００９２】
基材上にイオノマーとポリ（ビニルアルコール）とのブレンドを含むコーティングを形成する方法は、（１）上に記載されたＰＶＯＨおよびイオノマーを含む、またはそれらから本質的になるブレンド組成物を準備する工程と；（２）上に記載された基材を準備する工程と、（３）このブレンド組成物をこの基材上にコーティングする工程とを含む、またはそれらから本質的になる。
【００９３】
コーティング方法には、ブレンド組成物が水性分散液の形態である実施形態、ブレンド組成物が溶融形態である押出しコーティング、およびブレンド組成物が予備成形フィルムの形態である、ラミネーション法が含まれる。
【００９４】
分散コーティング方法
コーティング方法の一実施形態は、水、および１〜５０重量％の上に記載された（ａ）と（ｂ）との組合せを含む、またはそれらから本質的になる水性イオノマー−ポリ（ビニルアルコール）分散液の形態であるものである。この実施形態において、ブレンド組成物の準備は、上に記載された分散方法を含んでも、またはそれから本質的になってもよい。この実施形態は、（４）コーテッド基材を２０〜１５０℃の温度で乾燥させる工程をさらに含む。
【００９５】
一部の実施形態において、ポリマー組成物は、含浸およびコーティング技術を用いて基材上に直接コーティングされ得る。例えば、イオノマー−ＰＶＯＨ組成物は、基材上に直接適用されるコーティングであってもよい（吹付け、塗装または他の適当な適用方法によって）。このようなコーティングは、ゴム製ドクターブレードによって、当技術分野で知られた延展法（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いて適用され得る。
【００９６】
組成物は、基材の片面または両面に適用されてもよい。基材が片面にコーティングまたはラミネートされる場合、組成物は、環境に直接露出されている面に適用されて、液体不浸透性外面を与える。代替として、機械的摩耗（ｗｅａｒ）または摩損（ａｂｒａｓｉｏｎ）があり得る適用において、組成物は、ポリマー組成物の保護を与えるために機械的摩耗に曝される面の反対の基材の面に適用されてもよい。
【００９７】
他の実施形態において、組成物は、基材中に含浸され得るか、または基材がポリマー中に含浸され得る。
【００９８】
イオノマー−ＰＶＯＨ組成物は、基材に水性分散液としてコーティング組成物を含浸させ、次いで、基材の細孔と接触している状態のままで、組成物を乾燥させることによって、基材中に少なくとも部分的に形成されてもよい。
【００９９】
組成物は、組成物が基材中の空隙を満たし、基材の表面上に付着するだけでない場合、緩く織られたファブリックなどの基材全体にわたって分散され得る。基材は、コーティングプロセスによってイオノマー−ＰＶＯＨ組成物内に含浸されて、基材の両面上にイオノマー−ＰＶＯＨ組成物を有することができる。
【０１００】
水性分散液としてのコーティングは、グラビアコーティング、カーテンコーティング、ブレードコーティング、エアナイフコーティング、ロールコーティング、ワイヤロッドコーティング、ディップコーティング、フレキソ印刷、スプレーコーテッィングなどを含めて、当技術分野で知られた任意の適切な方法で基材に適用され得る。過剰な水性分散液コーティング組成物は、必要に応じて、絞りロール、ドクターナイフまたはロッドもしくはワイヤ巻きロッドコータなどで除去され得る。
【０１０１】
好ましい紙および板紙基材の場合、基材は、上に記載されたとおりに、または紙もしくは板紙基材の製造中に、例えば、パドルサイズプレス、計量サイズプレス、垂直サイズプレス、傾斜サイズプレスおよび水平サイズプレスなどのサイズプレス、ロールコータ、ゲートロールコータ、ブレードコータ、ビルブレードコータ、および噴霧器を用いて、予備成形された紙または板紙基材に適用されて、紙または板紙基材上にコーティング組成物をコーティングしてもよい。
【０１０２】
基材をコーティング後、水性分散液は乾燥されて、基材上にイオノマー−ＰＶＯＨブレンドの固体コーティングを与える。本明細書で使用される場合、「乾燥（ｄｒｙｉｎｇ）」は、例えば、蒸発、凍結乾燥などによって、水性分散液からの水を除去することを意味する。乾燥は、分散液を周囲条件（２０〜３０℃の温度および大気圧）下で乾燥させることを含んでもよい。代替として、乾燥は、高温（例えば、オーブンまたは加熱トンネル中最高１００℃まで）および／または減圧の適用を含んでもよい。凍結乾燥は、急速な凍結および高真空中での乾燥を含む。バリヤ特性は、乾燥イオノマーが約８５℃を超えた加熱される仕方でコーティングが乾燥される場合に改善されてもよい。
【０１０３】
非分散コーティング方法
別の実施形態は、ブレンド組成物が予備成形フィルムの形態であるものである。この実施形態において、本発明は、基材上にイオノマーおよびＰＶＯＨを含むコーティングを形成する方法であって、
（ａ）上に記載されたとおりのイオノマー−ＰＶＯＨ組成物の予備成形フィルムを準備する工程と；
（ｂ）基材層に隣接してイオノマー−ＰＶＯＨフィルム層を含むプレラミネート構造を作成する工程と；
（ｃ）このイオノマーフィルム層をこの基材層に５０〜１５０℃の温度で、場合によって印加圧力とともに、ラミネートする工程と；
（ｄ）このコーテッド基材を２０〜３０℃の温度に冷却する工程と
を含む、またはそれらから本質的になる方法を提供する。
【０１０４】
イオノマー−ＰＶＯＨ組成物の予備成形フィルムは、任意の知られた技術方法で作成されてもよい。例えば、薄いフィルムは、ディップコーティングによって；水性イオノマー−ＰＶＯＨ分散液の薄層を準備し、続いて、乾燥させることによって、または当業者に知られた任意の他のプロセスによって作成されてもよい。
【０１０５】
フィルムラミネーション法において、イオノマー−ＰＶＯＨコーティング層は、追加の材料の１つまたは複数の層と一緒に多層構造に含まれて、多層コーティングを与え得る。このようなプロセスでは、イオノマー−ＰＶＯＨコーティング層は、それが基材と直接接触しているように適用されてもよいか、またはそれが、基材とイオノマー−ＰＶＯＨ層との間に介在する層と接触しているように適用されてもよい。
【０１０６】
多層フィルムおよび対応するフィルム構造の実際の製造は、一般に当技術分野で実施されるようないずれの方法にもよることもできる。したがって、イオノマー−ＰＶＯＨ組成物のために基材として使用されるフィルムおよびフィルム構造は、典型的には、様々な方法論（例えば、ブローンフィルム、バブル技術、機械的伸張など、またはラミネーション）による配向（軸方向または二軸方向にのいずれか）を含めて、キャスティング、押出し、共押出しなどされ得る。当技術分野で一般に実施されるとおりの様々な添加剤が、タイ層などの存在も含めて（但し、それらの存在がフィルムまたはフィルム構造の特性を実質的に変更しないことを条件とする）、それぞれのフィルム層に存在し得ることが理解されるべきである。したがって、例えば、酸化防止剤および熱安定剤、紫外（ＵＶ）線安定剤、顔料および染料、充填剤、滑り止め剤、可塑剤、他の加工助剤などの様々な添加剤が有利に用いられてもよいことが企図される。
【０１０７】
イオノマー−ＰＶＯＨ組成物の予備成形フィルムは、基材の片面または両面に適用され得る。好ましくは、イオノマー−ＰＶＯＨ組成物層は、約０．１ミル〜２０ミルの厚さ、より好ましくは０．３ミル〜１０ミルの厚さ、最も好ましくは０．５ミル〜５ミルの厚さを有する。
【０１０８】
ラミネート構造は、任意の既知技術の方法によって作成されてもよい。例えば、プレラミネート構造は、イオノマー−ＰＶＯＨ組成物の予備成形フィルムを基材とプライし（ｐｌｙｉｎｇ）、続いて加熱ニップロールまたはオーブンを通して、ラミネートを形成することによって作成され得る。
【０１０９】
これらの非分散液コーティング方法において、基材をコーティング後、コーテッド基材は、冷却されて、基材上に固体イオノマー−ＰＶＯＨ組成物を与える。本明細書で使用される場合、「冷却（ｃｏｏｌｉｎｇ）」は、イオノマー−ＰＶＯＨコーティングを周囲条件（２０〜３０℃の温度および周囲圧力）下で、および／またはチルロールなどの使用などによって低下した温度の適用によって冷却させることを含む。
【０１１０】
追加の層が、コーティングに続いてコーテッド基材に適用されてもよい。例えば、イオノマー−ＰＶＯＨの組み合わせを含まない追加の水性または溶媒系分散液が、コーテッド基材に適用されてもよい。代替として、多層構造は、押出しコーティング、ラミネーションなどによってイオノマー−ＰＶＯＨ層の上に適用される追加の熱可塑性材料を含んでもよい。このような場合、イオノマー−ＰＶＯＨコーティングは、多層構造中の内層になる。
【０１１１】
イオノマー−ＰＶＯＨコーティング組成物はまた、サンドイッチ様の様式の基材の２層間に収容され得る。いくつかの層アセンブリも、上下にアセンブルされ得る。例えば、この配置は、構造の所望の用途に依存して、イオノマー−ＰＶＯＨ層、基材層、別のイオノマー−ＰＶＯＨ層、別の基材層、などを含み得る。他の配置は、複数のイオノマー−ＰＶＯＨ層、複数の基材層など（それらの混合物を含む）を含めて、上述のサンドイッチ配置の変形形態を含み得る。
【０１１２】
このような場合、水性分散液コーティング方法において、イオノマーコーティングは、層状化構造のアセンブリ、続いて乾燥の間、水性状態で維持されてもよい。得られた層状化構造において、イオノマー−ＰＶＯＨコーティングは、基材層を一緒に結合する接着層として機能してもよい。
【０１１３】
本明細書で記載されるコーテッド基材は、様々な最終用途のためのフィルムまたはシート品として使用されてもよい。代替として、当初に調製されたコーテッド基材は、より完成された物品を与えるためにさらに処理されてもよい。
【０１１４】
例えば、コーテッド基材は、コーテッド基材を含む包装の一部であってもよい。包装は、包装製品の周りに包まれたコーテッド基材のフィルムまたはシートを含んでもよく、他の包装材料を含んでもよい。包装は、例えば、熱封によって一緒に結合されたコーテッド基材の１つまたは複数の部分から形成されていてもよい。イオノマー−ＰＶＯＨコーティングは、容易に熱封可能であり、封止のための追加の接着剤を必要としないコーテッド紙基材を含む包装の製造を可能とする。このような包装または容器は、ポーチ、バッグ、箱、カートン、カップ、小包などの形態であってもよい。
【０１１５】
コーテッド基材を含むフィルムまたはシートは、成形品に熱成形することによってさらに加工され得る。例えば、本明細書で記載されるとおりのコーテッド基材を含むフィルムまたはシートは、包装の際に含めることができる成形片に形成され得る。熱成形品は通常、１枚の材料が、トレイ、カップ、缶、バケット、タブ、箱またはボールなどの陥凹面を形成する形状を有する。熱成形品はまた、その中に形成されたカップ様凹部を有するフィルムまたはシートを含んでもよい。熱成形フィルムまたはシートは、その中に包装される材料の形状に適合させるように成形されてもよい。可撓性フィルムは、記載されるとおりに熱成形される場合、得られる成形品においていくらかの可撓性を保持する。熱成形シートが厚ければ厚いほど、半硬質または硬質の物品を与え得る。熱成形品は、追加の要素、例えば、一般に熱成形品に封じられる蓋として機能する平面フィルムなどと組み合わされてもよい。
【０１１６】
好ましくは、容器は、スナック食品、例えば、ポテトフライ、クラッカー、クッキー、シリアルまたはナッツ；乾めん、スープミックス、コーヒー、フレンチフライ、サンドイッチ、ペットフードなどを含めて、油脂または油を含み得る食品の収容、輸送または貯蔵に適する。アイスクリーム、野菜、ワッフルなどの冷凍または冷蔵食品も、コーテッド基材を含む包装に包装されてもよい。洗浄剤および石鹸などの非食品品目も、コーテッド基材を含む包装に包装されてもよい。食物を給仕するための製品、例えば、清涼飲料用カップ、プレート、ボールなどもコーテッド基材から調製されてもよい。
【０１１７】
ポーチは、コーテッドウェブストックの別個の片を切断および熱封することによって、ならびに／または折り畳みおよび熱封と切断との組み合せによってコーテッドウェブストックから形成される。コーテッド基材は、基材の端部を重層および熱封し、シールを形成し、次いで、チューブの長手方向にかけて熱封（横断シール）することによって、ポーチに形成されてもよい。他の包装は、容器を含み、本明細書で記載されるとおりのコーテッド基材から調製されるカップまたはタブなどの蓋をするフィルム、ならびに剛性および外観などの特性を改善するためにコーテッド基材を別のウェブストックにラミネートすることによって作製される可撓性包装をさらに含んでもよい、容器を含む。
【０１１８】
好ましい包装は、本明細書で記載されるとおりの１つ以上の好ましいもしくは注目すべき、または構造を含む。好ましい包装製品は、本明細書で記載されるとおりの１つ以上の好ましいまたは注目すべき組成物、フィルム、構造または包装を含む。
【０１１９】
包装または食べ物の給仕などのその意図された目的に一旦使用されると、コーテッド基材は、高温水による処理によって容易に再生利用可能である。イオノマー−ＰＶＯＨコーティングは、高温水に容易に分散性であり、それが、基材から除去されて、再生利用性を考慮に入れることを可能にする。再生利用は、基材、例えば、紙から使用可能な繊維を回収するものと考えられてもよい。回収された材料は、新たな容器を含めて、他の物品を調製するために再使用され得る。
【０１２０】
再生利用プロセスは、容器と水とを周囲程度に低い温度から８０℃の温度で接触させるプロセスを含んでもよい。一部の実施形態において、温度は、８０〜９０℃、または８０〜８５℃、または８５〜９０℃の範囲である。しかしながら、水分散性イオノマー−ＰＶＯＨ組成物がこのような温度で分散し得るとしても、それらは、９０℃を超える温度でも分散され得ることを認めることができる。また、一部の実施形態において、容器は、水と接触させる前に断片に切断されてもよい。通常の状況では、水分散性組成物は、１時間以下、例えば、３０分以下または２０分以下で温水に十分分散され得る。
【０１２１】
水性分散性イオノマー組成物が水中に一旦分散されると、基材材料（すなわち、再生利用可能な繊維）は、標準的な方法によって回収され得る。例えば、板紙ベース材料またはアルミホイルなどの、容器中に含まれる非水分散性材料は、再生利用のために、例えば、ろ過によって水相から分離され得る。好ましい紙基材の場合、紙は、コート重量およびイオノマー含有量および紙の重量についての限界内で、紙産業で使用される通常の手段によって再生利用可能である。場合により紙パルプから分散イオノマー−ＰＶＯＨ組成物を完全に分離することは、必要でなくてもよい。再生利用紙は典型的には一部のほんのわずかの分散された「プラスチック」、ワックス、ホットメルト成分などを含有するので、繊維は、再使用することができ、粒径が小さい場合、最少量は許容され得る。
【０１２２】
基材材料からのコーティングの除去および／または基材材料の回収は、以下の実施形態の一つを含み得る：
【０１２３】
本明細書で開示される容器（好ましくは使用後の）は、最初に水と、低剪断条件下で、室温（２０〜２５℃）で混合され、次いで、混合物の温度は、８０〜９０℃に上昇される。
【０１２４】
本明細書で開示される容器（好ましくは使用後の）は、水と、低剪断条件下で、室温で混合され、次いで、混合物の温度は、８５〜９０℃に上昇される。
【０１２５】
本明細書で開示される容器（好ましくは使用後の）は、８０〜９０℃の温度に予熱されている水と、低剪断条件下で混合される。
【０１２６】
本明細書で開示される容器（好ましくは使用後の）は、８５〜９０℃の温度に予熱されている水と、低剪断条件下で混合される。
【０１２７】
コーティングを除去するための高温水による処理に続いて、基材材料は、収集され、新たな物品に再生利用され得る。例えば、紙および板紙材料は、当技術分野で知られた方法で再パルプ化され、新たな物品に加工され得る。
【０１２８】
得られた水性イオノマー−ＰＶＯＨ分散液はまた、イオノマー−ＰＶＯＨ組成物を回収するためにさらに処理され得る。例えば、過剰の水が蒸留、蒸発、凍結乾燥などによって除去されて、固体形態で組成物を与え得る。代替として、イオノマーは、水性分散液に酸処理を施すことによって、他の水溶性材料から精製され、水に不溶性であるベースエチレン酸コポリマーを与え得る。固体酸コポリマーは、本明細書で開示される方法に従って再中和されて、イオノマーを与え得る。
【実施例】
【０１２９】
表１は、表２のイオノマーを調製するために用いた、全酸コポリマーの示された重量％でメタクリル酸の共重合単位を有するエチレンメタクリル酸ジポリマーを要約するものである。イオノマーは、標準的な条件を用いてこれらの酸コポリマーから調製した。メルトフローレート（ＭＦＲ）は、２１６０ｇの荷重を用いて１９０℃でＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って測定した。同様の試験は、ＩＳＯ１１３３である。
【０１３０】
【表１】
2015516992.tif 000002
【０１３１】
表２は、ナトリウム塩を形成するために水酸化ナトリウムで、またはカリウム塩を形成するために炭酸カリウムで中和されたカルボン酸基の示されたパーセントとともに、エチレンメタクリル酸ジポリマーに由来するイオノマーを要約する。水分散性は、以下の手順に従って決定され、これは、非中和酸コポリマーまたはイオノマーの加熱水への添加を例証する。  手順により、水と１０重量％の固体負荷（水への添加前に秤量して）との混合物が生成した。加熱マントル要素中に置かれた１クォート（９４６．４ｍｌ）の金属缶中に、５００ｍｌの蒸留水を加えた。オーバーヘッドパドルスターラ（３−パドルプロペラ式スターラ）を金属缶の中央部に位置づけ、スイッチを入れて、ゆっくりした混合を与える。熱電対を、パドルスターラと金属缶表面の間で水面より下に位置付けた。パドルスターラを、通常は工程の開始時に約１７０ｒｐｍの速度に設定し、分散液形成の間に粘度が徐々に増すにつれて、概して約３００〜４７０ｒｐｍに上昇させた。次いで、蒸留水を９０℃の温度にＯｍｅｇａ温度制御器によって加熱した。次いで、表１に示した非中和酸コポリマー樹脂ＡＣＲ−１またはイオノマー（５５．５グラム、溶融切断ペレットの形態）を、一度に添加し、得られた混合物を合計２０分間撹拌した。次いで、得られた混合物を室温に冷却させた。
【０１３２】
【表２】
2015516992.tif 000003
【０１３３】
表２のデータは、１５重量％のメタクリル酸を有する酸コポリマーから調製したイオノマーが、この手順を用いて、さらには高い中和レベルによっても、水性分散液を形成しなかったことを示す（イオノマーＩＯＮ−１、ＩＯＮ−２およびＩＯＮ−１１）。５０％未満の中和レベルを有するイオノマーは、酸コポリマーの１９重量％を超える酸コモノマーによっても、分散液を形成しなかった（イオノマーＩＯＮ−３、ＩＯＮ−４およびＩＯＮ−６）。イオノマーＩＯＮ−５、ＩＯＮ−７、ＩＯＮ−１２およびＩＯＮ−１４は、同じ重量％のメタクリル酸を有し、同じレベルに中和されているが、異なるメルトフローを有する酸コポリマーを含んだ。それぞれ、６０のＭＦＲを有し、１未満のＭＦＲを有する親酸コポリマーに由来する、ＩＯＮ−５およびＩＯＮ−１２は、分散液を与えなかった。しかしながら、それぞれ、４００のＭＦＲを有し、１を超えるＭＦＲを有する親酸コポリマーに由来する、ＩＯＮ−７およびＩＯＮ−１４は、分散液を与えた。
【０１３４】
実施例１〜１２および比較例Ｃ２〜Ｃ１９
これらの実施例は、前形成水性ＰＶＯＨ溶液を前形成水性イオノマー分散液と混合する方法を示す。ＩＯＮ−８の１１．６重量％の水性分散液は、固体材料を高温（９０〜９５℃）水中に懸濁させ、固体材料が見えなくなるまで攪拌することによって調製した。このイオノマー分散液は、半透明の乳白色液体であった。
【０１３５】
ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＯＨ）組成物の試料は、Ｅｌｖａｎｏｌ（登録商標）という商品名の下でＤｕｐｏｎｔから市販されている。表３中のＰＶＯＨ材料の水溶液は、固体材料を冷水に懸濁させ、次いで、すべての固体材料が見えなくなるまで攪拌しながら９０〜９５℃に加熱することによって調製した。ポリ（ビニルアルコール）溶液は、澄んだ透明な液体であった。
【０１３６】
【表３】
2015516992.tif 000004
【０１３７】
水性イオノマー分散液と水性ポリ（ビニルアルコール）溶液とのブレンドは、それらを一緒に室温で混合して、表４に要約したブレンド組成物を調製することによって調製した。具体的には、水性ポリ（ビニルアルコール）溶液のそれぞれを、水性イオノマー分散液と、８０：２０；６０：４０；４０：６０および２０：８０（重量：重量）の比で混合した。
【０１３８】
実施例および比較例の粘度は、ナローギャップ（１ｍｍ）同心円筒構造を備えたＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＡＲ２０００応力制御レオメータ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ−ｓｔｒｅｓｓ  ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定した。同心円筒構造は、温度制御ジャケット、カップ（またはスタータ）、およびＤＩＮロータ（またはボブ（ｂｏｂ））からなる。試験を行う場合、試料をカップ内に置き、次いで、ロータを挿入した。ロータ上での流体の抵抗は、その表面積に比例するので、ロータの軸からの測定されたトルクへの寄与は、ロータの太い部分に対して小さかった。結果として、軸上の流体の高さは、重要でなく、カップは、カップ中の流体の高さが、ロータを挿入したときにロータの太い部分を越えるように充填した。溶媒カバーは、カップの上部の上に置いた。これは、測定特性に対する溶媒蒸発または水分吸収の影響を最小化するために役立った。
【０１３９】
装置バイアスは、公称１０ｃＰ（実粘度９．５ｃＰ）および公称１０，０００ｃＰ（実粘度９８６０ｃＰ）粘度標準を用いて検査した。バイアスは、０．１〜１００秒-1の剪断速度で両方の標準について４％以下であった。
【０１４０】
試験試料の粘度は、２５℃で測定した。同心円筒構造は、所望の試験温度で設定した。合計で２０ｍＬについてそれぞれの材料の比例量を、注射器を用いてカップに投入し、スパチュラを用いてこの溶液を１０秒間混合し、ＤＩＮをロータの底部とカップの間の５９２０μｍの隙間まで下げ、カバーをその構造の上に置き、試験を開始した。時間掃引を２０秒-1の剪断速度で行った。各試料の粘度は、１８００秒まで１０秒ごとにデータ点を取ることによって時間の関数としてモニターした。各回に新鮮な試料を投入して、測定は少なくとも２通りで行い、平均値を代表時間点で表４および表５に報告する。記入欄「粘度比」は、それぞれ１８００秒で測定した、イオノマー−ＰＶＯＨブレンド分散液の粘度と、イオノマーなしのＰＶＯＨ分散液の粘度との比を示す。表５は、ＩＯＮ−８の１０重量％水性分散液とブレンドされたＰＶＯＨ−７の１０重量％水性溶液を用いて同様の比較を要約する。表５で報告したＩＯＮ−８についての粘度測定は、＃１のスピンドルを用いて１００ｒｐｍおよび２５℃で行い、ＰＶＯＨおよびブレンドは、＃２スピンドルを用いて６０ｒｐｍおよび２５℃で行った。
【０１４１】
【表４】
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【０１４２】
【表５】
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【０１４３】
表４のデータは、イオノマー分散液（比較例Ｃ１）の粘度が、わずかに低下し、次いで、測定を止める１８００秒まで測定の過程にわたってほぼ２ｃｐで安定化したことを示す。ポリ（ビニルアルコール）分散液のそれぞれ（比較例Ｃ２、Ｃ７、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１８およびＣ１９）の粘度は、同様の挙動を示し、３１ｃｐ（Ｃ１３）〜１６９６ｃｐ（Ｃ１８）の範囲の様々なレベルで安定化した。
【０１４４】
完全加水分解ＰＶＯＨ−１とイオノマーＩＯＮ−８との水性懸濁液を調製した場合（比較例Ｃ３〜Ｃ６）、粘度は、比較例Ｃ２の粘度と比較して低下し、次いで、イオノマーとＰＶＯＨとの比が増加するにつれて低下した。
【０１４５】
高度に加水分解されたＰＶＯＨ−２とイオノマーＩＯＮ−８との水性分散液を調製した場合（比較例Ｃ８〜Ｃ１１）、比較例Ｃ７の粘度と比較したその粘度は、少量のイオノマーによっていくらか増加し、次いで、イオノマーとＰＶＯＨとの比が増加するにつれて、低下した。
【０１４６】
比較例Ｃ１３の粘度と比較して、ＰＶＯＨ−４およびＩＯＮ−８を含む水性分散液（比較例Ｃ１４〜Ｃ１７）の粘度に対する影響はほとんどなかった。
【０１４７】
ＰＶＯＨ−７とＩＯＮ−８との６０：４０ブレンドについての粘度挙動（表５）は、他の比較例の挙動と同様であった。
【０１４８】
しかしながら、ＰＶＯＨ−３、ＰＶＯＨ−５およびＰＶＯＨ−６をＩＯＮ−８と組み合わせた場合、実施例１〜１２の粘度は、イオノマーなしの、ＰＶＯＨ−３、ＰＶＯＨ−５およびＰＶＯＨ−６の溶液（それぞれ、比較例Ｃ１２，Ｃ１８およびＣ１９）と比較して驚くべき挙動を示した。それらの分散液は、イオノマーとＰＶＯＨとの組合せによって粘度の劇的な増加を示し、イオノマーとＰＶＯＨとの１：４比で２５％を超える粘度の増加であった。イオノマーの比率が増加するにつれて、粘度はさらに増加し、イオノマーがＰＶＯＨに対して４：１で存在する場合、それぞれのイオノマーなしのＰＶＯＨ溶液の増加に対して約４〜約２０倍の増加であった。
【０１４９】
以下の比較例は、イオノマー−ＰＶＯＨブレンド分散液の成功裏の調製が、イオノマーとの組合せ前のＰＶＯＨの溶液の調製に依存することを示す。
【０１５０】
比較例Ｃ２０
溶融切断ペレットの形態の１８グラムのＩＯＮ−８を、１８０グラムの水中２３℃の温度で攪拌した。２グラムのＰＶＯＨ−３を、攪拌しながら添加し、得られた混合物を９０〜９５℃の温度に加熱した。この温度で攪拌数時間後でさえも、ＩＯＮ−８の相当量が、元の溶融切断ペレットの形態で水中に分散されないままであった。
【０１５１】
比較例Ｃ２１
溶融切断ペレットの形態の１６グラムのＩＯＮ−８を、１８０グラムの水中９３℃の温度で攪拌した。ＩＯＮ−８は、１５分後に分散液を完全に形成し、水温は約９９℃に上昇した。４グラムのＰＶＯＨ−６を攪拌しながら添加した。高温水と接触後直ぐに、ポリ（ビニルアルコール）は、互いにくっつく粒子のために、単一の塊を形成した。得られた混合物を９９℃の温度に１５分間加熱し、ポリ（ビニルアルコール）塊の大きさに有意な変化はなかった。その時間後、ポリ（ビニルアルコール）は溶解していなかったように見えた。
【０１５２】
比較例Ｃ２２
溶融切断ペレットの形態の１８グラムのＩＯＮ−８を、１８０グラムの水中２３℃の温度で攪拌した。攪拌混合物のｐＨは、５重量％水酸化ナトリウム水溶液の添加によって９．８のｐＨに調整した。２グラムのＰＶＯＨ−６を攪拌しながら添加し、得られた混合物を９３℃の温度に２６分かけて加熱した。この時間で、ＰＶＯＨ−４は溶解してしまったように見えたが、ＩＯＮ−８は元の溶融切断ペレットとして残存し、高温水内に分散していなかった。９３℃〜１００℃の温度でさらなる時間攪拌後、ＩＯＮ−８の相当量が、元の溶融切断ペレットの形態で水中に分散されないままであった。
【０１５３】
実施例１３
この実施例は、固体イオノマー組成物が水性ＰＶＯＨ溶液と接触している実施形態を示す。２グラムのＰＶＯＨ−６を、２３℃の温度で１８０ｇの水中で攪拌した。得られた混合物を３９℃の温度に１３分かけて加熱し、澄んだ水性溶液を形成した。この溶液が９６℃の温度に１５分で達するまで、加熱を継続し、溶融切断ペレットの形態の９グラムのＩＯＮ−８を攪拌しながら添加した。２分以内に、ＩＯＮ−８は、水内に完全に分散してしまい、さらに溶融切断ペレットの形態の９グラムのＩＯＮ−８を添加した。１７分以内に、添加したＩＯＮ−８のすべてが、水中に完全に分散してしまっており、加熱を停止した。
【０１５４】
以下の実施例は、板紙を水性分散液でコーティングすることを実証する。ＰＶＯＨ−６の１０重量％水性溶液をＩＯＮ−２の１０重量％水性分散液と、８０：２０、６０：４０、４０：６０および２０：８０（重量：重量）の比で混合することによって、水性イオノマー−ＰＶＯＨ分散液を調製した。比較例は、ＰＶＯＨ−６を用いて同様に調製した。
【０１５５】
基材は、ＲｏｃｋＴｅｎｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｄｅｍｏｐｏｌｉｓ  ＡＬ．からＣａｒｔｏｎＭａｔｅ（登録商標）晒しボール紙として市販されている、印刷適性用にクレーで片面を処理した、３８１グラム／メートル2の公称坪量を有する０．２２インチキャリパの板紙であった。基材の８インチ×１１インチ試料に、以下の仕方でクレーコーティングの反対の面にコーティングした。試料を秤量し、次いで、一端にバネ押しクリップを有する平坦な一枚の合板に取り付けた。上記のとおり調製した、約８０ｍｌのそれぞれのイオノマー−ＰＶＯＨ分散液を、クリップで留めた端部に塗布し、ワイヤ巻き００３６Ｍｅｙｅｒロッドで一度の動きで塗り伸ばし、平らにして、紙試料の残存部分を被覆した。過剰の分散液をスプレッディング操作（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）で除去した。恒量への乾燥の困難さのために、乾燥コーティング重量ピックアップは、試料を直ちに再秤量して、湿潤コーティング重量を決定し、分散液の重量％から、存在するポリマーの量を計算することによって推定した。ロッドの周りに巻き付けられたワイヤの直径に依存して、コーティング重量は、１平方メートル当たり約４グラム〜約１２グラムであってもよい。これらの実施例において、コーティング重量は、１平方メートル当たり約６グラム〜約１２グラムであった。
【０１５６】
湿潤コーテッド試料を、強制空気オーブンセット中１００℃で５分間乾燥させた。乾燥後、試料を室温で冷却させ、次いで、さらなる試験に必要とされるとおりにさらに調整した。イオノマー−ＰＶＯＨコーティングは、無色、均一で、非コーテッド対照よりもわずかに光沢があるように見えた。結果を表６および表７に要約する。比較例Ｃ１は、より濃縮され、より粘性の分散液を用いて調製し、より高いコーティング重量をもたらした。実施例９も、他の実施例と比べてより高いコーティング重量で得た。
【０１５７】
【表６】
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【０１５８】
水蒸気透過度（ＭＶＴＲ）は、水蒸気に対する材料の透過性の尺度である。非コーテッドおよびコーテッド基材のＭＶＴＲを、３７．８℃でＡＳＴＭ  Ｄ６７０１−０１に従ってＭｏｃｏｎ  Ｐｅｒｍａｔｒａｎ−Ｗ（登録商標）１０１Ｋ装置で測定した。コーテッド基材は、より高い水分（ｍｏｉｓｔｕｒｅ）に向けてコーテッド面で試験した。非コーテッド基材のクレー処理面と非処理面の両方を、より高い水分に面して試験した。透過度の単位は、１日当たり１平方メートル当たりグラムである。
【０１５９】
コーテッド試料を、耐グリース性についてＫｉｔ試験（ＴＡＰＰＩ  Ｔ５５９）で試験した。Ｋｉｔ試験は、粘度および表面張力が減少する順で、１（１００％ヒマシ油）から１２（トルエン／ｎ−ヘプタンの比４５／５５）まで番号を付けた、一連の混合溶媒（ヒマシ油、ｎ−ヘプタンおよびトルエンの組合せ）を用いる。報告した番号は、接触１５秒後に試験材料を汚染する兆候をまったく示さない最高の番号の溶媒である。
【０１６０】
コーティング試料は、耐水性についてコッブ試験（ＴＡＰＰＩ  Ｔ４４１）で試験した。この試験は、標準条件下で水吸収による増量を測定する。コッブ試験時間は、紙の種類によって変わり得る。本明細書で用いた試験は、１００平方センチメートルを囲む輪の下にクランプ固定した紙試料の上に１００ｍｌの水を注ぎ、２分曝露後に、水を捨てることによって行った。増量に１００を掛けて、グラム／平方メートル単位で結果を報告する。
【０１６１】
ＭＶＴＲ，ＫｉｔおよびＣｏｂｂ試験の結果は、表７に要約する。
【０１６２】
【表７】
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【０１６３】
非コーテッド基材は、Ｋｉｔ試験において耐グリース性について非常に不良な結果、およびＣｏｂｂ試験において比較的高い水吸収性を示した。ＩＯＮ−２単独の水性分散液でコーティングした基材（比較例Ｃ２３およびＣ２４）は、ＫｉｔとＣｏｂｂ試験の両方ともにおいて非コーテッド基材を上回る改善を示した。ＰＶＯＨ−６単独でコーティングした基材（比較例Ｃ２５）は、Ｋｉｔ試験においてイオノマーでコーティングしたものよりも良好な結果を示したが、より多くの水を吸収した。イオノマーとＰＶＯＨ−６との水性分散液でコーティングした実施例１４〜２２は、Ｋｉｔ試験において高い点数で示されるとおりに、優れた耐グリース性を与えた。Ｋｉｔ試験結果は、意外なことに、イオノマーまたはＰＶＯＨ−６単独でコーティングした基材の加重平均から予想されるものよりも優れている。Ｃｏｂｂ試験で実証されるとおりの水吸収抵抗性は、イオノマーの量が増加するにつれて、改善を示した。一般に、優れた耐グリース性は、最良の水吸収抵抗性を与える一方で、約１０：９０〜約４０：６０のＰＶＯＨ：イオノマー比で得ることができる。
【０１６４】
ＭＶＴＲ試験の結果は、非コーテッド基材と比較してコーテッド基材について水分透過の低下を示した。
【０１６５】
表７に要約した結果は、イオノマーとＰＶＯＨとの水性ブレンドが、紙および板紙基材に優れた耐グリース性および改善された耐水性を与えるコーティングとして使用され得ることを示す。比較的少量のＰＶＯＨのイオノマー分散液への添加は、耐グリース性を劇的に改善することができる。
【国際調査報告】
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