(57)【要約】  本発明には、セルロース系材料に対する耐油性および／または耐グリース性を高めるがその生分解性を犠牲にすることないプロラミンと少なくとも１種のポリオール脂肪酸エステルとを含むバリアコーティングで、そのような材料を処理する調節可能な方法が記載されている。開示された方法は、セルロース系材料を含む物品およびそのような方法で作製された物品を含めて物品に、バリアコーティングを付着させる方法を提供する。こうして処理された材料は、より高い疎油性を示し、そのような特徴が望まれている任意の用途で使用することができる。
2022500550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロラミンと少なくとも１種のポリオール脂肪酸エステル（ＰＦＡＥ）とを含むバリアコーティングであって、前記ポリオールが、環式構造と１〜２個の脂肪酸部分または３〜５個の脂肪酸部分とを含み、脂肪酸が飽和脂肪酸である、バリアコーティング。
【請求項２】
請求項１に記載のコーティングを含む物品であって、前記コーティングが、前記物品の表面が油および／またはグリースの塗布に対して実質的に耐性になるのに十分な濃度で存在する、物品。
【請求項３】
前記プロラミンが、ゼイン、ホルデイン、グリアジン、カフィリンおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載のバリアコーティング。
【請求項４】
前記ポリオールが、炭水化物を含む、請求項１に記載のバリアコーティング。
【請求項５】
前記ポリオールが、単糖、二糖または三糖を含む、請求項１に記載のバリアコーティング。
【請求項６】
前記ポリオールが、スクロースまたはラクトースを含む、請求項１に記載のバリアコーティング。
【請求項７】
脂肪酸が、不飽和脂肪酸である、請求項１に記載のバリアコーティング。
【請求項８】
ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、クレー、タルク、沈降炭酸カルシウム、粉砕炭酸カルシウム、天然および合成ラテックス、グリオキシル、ならびにそれらの組合せからなる群から選択される１種または複数の材料をさらに含む、請求項１に記載のバリアコーティング。
【請求項９】
前記脂肪酸が、天然源から得られる、請求項１に記載のバリアコーティング。
【請求項１０】
前記脂肪酸が、油糧種子から得られる、請求項１に記載のバリアコーティング。
【請求項１１】
前記油糧種子が、ダイズ、ピーナッツ、アブラナ、大麦、カノーラ、ゴマ種子、綿種子、パーム核、ブドウ種子、オリーブ、ベニバナ、ヒマワリ、コプラ、トウモロコシ、ココナッツ、アマニ、ヘーゼルナッツ、小麦、コメ、ジャガイモ、カッサバ、豆果、カメリナ種子、マスタード種子、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１０に記載のバリアコーティング。
【請求項１２】
前記ポリオールがスクロースを含み、脂肪酸が油糧種子から得られる、請求項１に記載のバリアコーティング。
【請求項１３】
紙、板紙、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、食品貯蔵用袋、輸送用袋、コーヒーまたは茶用容器、ティーバッグ、ベーコン用板紙、おむつ、雑草ブロック／バリアファブリックまたはフィルム、マルチングフィルム、植木鉢、パッキングビーズ、バブルラップ、吸油材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、手袋、レインコート、ＯＧＲ紙、買い物袋、堆肥バッグ、剥離紙、食器、ホットまたはコールド飲料を保持するための容器、カップ、紙タオル、プレート、炭酸入り液体貯蔵用ビン、絶縁材料、非炭酸液体貯蔵用ビン、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、カップ用の蓋、ファブリック繊維、水の貯蔵および運搬用具、アルコールまたは非アルコール性飲料の貯蔵および運搬用具、電子製品用の外部ケーシングまたはスクリーン、家具の内部または外部構成品、カーテン、室内装飾用品、フィルム、箱、シート、トレー、パイプ、導水管、医薬品のパッケージング、衣類、医療機器、避妊具、キャンプ用具、成形されたセルロース系材料、ならびにそれらの組合せからなる群から選択される、請求項２に記載の物品。
【請求項１４】
生分解性および／または堆肥化可能である、請求項１に記載のバリアコーティング。
【請求項１５】
疎油耐性のためにセルロースベースの材料を調節可能に誘導体化する方法であって、前記セルロースベースの材料を、プロラミンと少なくとも１種のポリオール脂肪酸エステル（ＰＦＡＥ）とを含むバリアコーティングと接触させ、接触させた前記セルロースベースの材料を熱、放射線、触媒またはそれらの組合せに、前記バリアコーティングを前記セルロースベースの材料に付着させるのに十分な時間曝露するステップを含む、方法。
【請求項１６】
過剰なバリアコーティングを除去するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記バリアコーティングが、サイズプレスで塗布される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
プロラミンと少なくとも１種のポリオール脂肪酸エステル（ＰＦＡＥ）とから本質的になるバリアコーティングであって、前記ポリオールが、環式構造と１〜２個の脂肪酸部分または３〜５個の脂肪酸部分とを含む、バリアコーティング。
【請求項１９】
請求項１８に記載のコーティングを含む物品であって、前記コーティングが、前記物品の表面が第２の疎油性物質の非存在下で油および／またはグリースの塗布に対して実質的に耐性になるのに十分な濃度で存在する、物品。
【請求項２０】
クレー、タルク、沈降炭酸カルシウム、粉砕炭酸カルシウム、ＴｉＯ２、およびそれらの組合せからなる群から選択される無機粒子をさらに含む、請求項１８に記載のバリアコーティング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、セルロース系化合物含有材料の処理する方法に関し、さらに詳細には、ポリオール脂肪酸エステルとプロラミンとを含有するバイオベースのバリアコーティングおよび／または組成物を使用して、セルロースベースの材料の疎水性／疎油性を高める方法であって、そのポリオール脂肪酸エステルを、公知のプロラミン溶媒または可塑剤の代わりに使用することができ、そのようなバリアコーティングまたは組成物および方法が、紙、板紙および包装製品を含めてセルロースベースの材料の表面を改質する際に有用である、方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業界は、フルオロカーボンが物品の表面エネルギーを低下させる能力のために、フルオロカーボン化学に基づく化合物を長年利用して、油および／またはグリースの浸透に対する耐性が改善された物品を製造してきた。過フッ素化炭化水素の使用について持ち上がってきている１つの問題は、環境における残留性である。ＥＰＡおよびＦＤＡは、最近それらの化合物の供給源、環境運命および毒性の再調査を始めた。最新の研究により、学童から採取された血液試料中のペルフルオロオクタンスルホネートの出現率が非常に高い（＞９０％）ことが報告された。それらの化合物の費用および可能性のある環境賠償責任により、製造業者は、油および／またはグリースの浸透に対する耐性を有する物品を製造する代替手段を探求せざるを得なかった。
【０００３】
表面エネルギーを低下させると、物品の耐浸透性が改善されるが、いくつかの不利な点もある。例えば、フルオロカーボンで処理したテキスタイルファブリックは良好な耐汚染性を示すが、一度汚れると、清浄組成物が浸透し、ひいてはファブリックから汚れを取り除く能力は影響される可能性があり、それによって、ファブリックが永久に汚れ、有効寿命が低減されるおそれがある。別の例は、耐グリース紙であり、その後に印刷され、かつ／または接着剤でコーティングされることになっている。その場合、必要な耐グリース性はフルオロカーボンでの処理により達成されるが、紙の低表面エネルギーにより、ブロッキング、バックトラップモットル、不十分な接着および整合を含めて、印刷インキまたは接着剤受理性に関連した問題が引き起こされることがある。接着剤を塗布した剥離紙として耐グリース紙を使用しようとする場合、低表面エネルギーは、接着力を低減することがある。印刷適性、被覆性または接着を改善するために、低表面エネルギー物品をコロナ放電、化学処理、火炎処理などの後成形プロセスにより処理することができる。しかし、そのようなプロセスは物品の製造コストを上げ、他の不利な点を有することがある。
【０００４】
プロラミンは、穀物粒の貯蔵タンパク質として存在するタンパク質性化合物である。例えば、ゼインは、トウモロコシ粉砕の副生物である、トウモロコシグルテンミール中に見られるプロラミンである。ゼインは、プロリン含有量がより高く、水性脂肪族アルコール可溶である。ゼイン特性は、いくつかの可塑剤を使用して改変することができる。トウモロコシグルテンミールの主な用途は、典型的には低価格で販売される動物用飼料であるので、ゼインから付加価値製品を開発することに対する関心があった。しかし、溶媒および可塑剤の多くは、食品工業での使用に適していない。
【０００５】
ポリマー材料としてのゼインに対する新たな関心は、プラスチックの固体廃棄物処理への悪影響によっても刺激された。ゼインは、フィルム、コーティングおよびプラスチック用途の原料としてのいくつかの潜在的な利点をもたらす。ゼインは生分解性であり、毎年再生可能である。トウモロコシの年間余剰が、実質的な原料資源となる。しかし、プラスチック材料としてのゼインの使用について問題もある。ゼインは生物材料であり、大部分の生物材料のように、水によって影響される。それらのタンパク質をよりよく活用するために、需要のあるプロラミン特性を水の影響を受けにくくするように、ゼイン含有組成物を配合するのが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、セルロース系材料を処理する方法であって、セルロース含有材料を、セルロース系成分の生分解性／リサイクル性を維持しながら疎油性を高める組成物で処理するステップを含む、方法に関する。開示された方法は、プロラミンとポリオール、例えば、糖、脂肪酸エステル（ＳＦＡＥまたはＰＦＡＥ）とを含むバリアコーティングをセルロースに塗布するステップを含む。
【０００７】
実施形態において、プロラミンとＳＦＡＥなど少なくとも１種のＰＦＡＥとを含むバリアコーティングであって、コーティングを曝露する物品の表面が油および／またはグリースの塗布に対して実質的に耐性になるのに十分な濃度で存在する、バリアコーティングが開示される。関連した態様において、プロラミンとしては、ゼイン、ホルデイン、グリアジン、カフィリンおよびそれらの組合せが挙げられる。
【０００８】
一態様において、少なくとも１種のＰＦＡＥは、環式化合物を含む。一実施形態において、少なくとも１種のＰＦＡＥは、炭水化物を含む。一実施形態において、少なくとも１種のＰＦＡＥは、オリゴ糖を含む。一実施形態において、少なくとも１種のＰＦＡＥは、単糖、二糖または三糖を含む。実施形態において、少なくとも１種のＰＦＡＥは、二糖を含む。実施形態において、少なくとも１種のＰＦＡＥは、スクロースまたはラクトースを含む。一態様において、ポリオールは、１〜２個の脂肪酸部分または３〜５個の脂肪酸部分を含む。一態様において、脂肪酸部分は、飽和脂肪酸、または飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸との組合せである。
【０００９】
一態様において、コーティングは、ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、クレー、沈降炭酸カルシウム、粉砕炭酸カルシウム（ground calcium carbonate）、天然および／もしくは合成ラテックス、ＴｉＯ２、タルク、グリオキシル（ｇｌｙｏｘｙｌ）、ならびにそれらの組合せを含む、１種または複数の組成物を含む。
【００１０】
一態様において、脂肪酸部分は、天然源から得られる。関連した態様において、天然源は油糧種子であり、油糧種子としては、ダイズ、ピーナッツ、アブラナ、大麦、カノーラ、ゴマ種子、綿種子、パーム核、ブドウ種子、オリーブ、ベニバナ、ヒマワリ、コプラ、トウモロコシ、ココナッツ、アマニ、ヘーゼルナッツ、小麦、コメ、ジャガイモ、カッサバ、豆果、カメリナ種子、マスタード種子、およびそれらの組合せが挙げられる。
【００１１】
一態様において、ＰＦＡＥは、モノエステル、ジエステル、トリエステル、テトラエステル、ペンタエステル、またはそれらの混合物である。
【００１２】
別の態様において、バリアコーティングは、生分解性および／または堆肥化可能である。関連した態様において、物品は、紙、板紙、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、食品貯蔵用袋、輸送用袋、コーヒーまたは茶用容器、ティーバッグ、ベーコン用板紙、おむつ、雑草ブロック／バリアファブリックまたはフィルム、マルチングフィルム、植木鉢、パッキングビーズ、バブルラップ、吸油材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、手袋、レインコート、耐油およびグリース（ＯＧＲ）紙、買い物袋、堆肥バッグ、剥離紙、食器、ホットまたはコールド飲料を保持するための容器、カップ、紙タオル、プレート、炭酸入り液体貯蔵用ビン、絶縁材料、非炭酸液体貯蔵用ビン、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、カップ用の蓋、ファブリック繊維、水の貯蔵および運搬用具、アルコールまたは非アルコール性飲料の貯蔵および運搬用具、電子製品用の外部ケーシングまたはスクリーン、家具の内部または外部構成品、カーテン、室内装飾用品、フィルム、箱、シート、トレー、パイプ、導水管、医薬品のパッケージング、衣類、医療機器、避妊具、キャンプ用具、成形されたセルロース系材料、ならびにそれらの組合せである。
【００１３】
一実施形態において、セルロースベースの材料を、プロラミンと糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）など少なくとも１種のポリオール脂肪酸エステル（ＰＦＡＥ）とを含むバリアコーティングと接触させ、接触させたセルロースベースの材料を、バリアコーティングがセルロースベースの材料に付着するのに十分な時間、熱、放射線、触媒またはそれらの組合せに曝露するステップを含む、疎油耐性のためにセルロースベースの材料を調節可能に誘導体化する方法が開示されている。関連した態様において、方法は、過剰なバリアコーティングを除去するステップを含むことができる。別の関連した態様において、バリアコーティングは、サイズプレスで塗布される。
【００１４】
一実施形態において、少なくとも１種の糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）とプロラミンとを含むバリアコーティングが開示されている。関連した態様において、コーティングは、物品の表面が第２の疎油性物質の非存在下で油および／またはグリースの塗布に対して実質的に耐性になるのに十分な濃度で物品上に存在する。別の関連した態様において、バリアコーティングは、クレー、タルク、沈降炭酸カルシウム、粉砕炭酸カルシウム、ＴｉＯ２、およびそれらの組合せをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】未処理の中空隙率Ｗｈａｔｍａｎ濾紙の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）（倍率５８倍）を示す図である。
【図２】未処理の中空隙率Ｗｈａｔｍａｎ濾紙のＳＥＭ（倍率１０７０倍）を示す図である。
【図３】リサイクルパルプから作製された紙をミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）でコーティングする前（左側）およびコーティングした後（右側）のＳＥＭ（倍率２７倍）を突き合わせて比較した図である。
【図４】リサイクルパルプから作製された紙をＭＦＣでコーティングする前（左側）およびコーティングした後（右側）のＳＥＭ（倍率９８倍）を突き合わせて比較した図である。
【図５】ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、◇；ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）＋ＰｖＯＨ、１：１（ｖ／ｖ）、□；Ｅｔｈｙｌｅｘ（デンプン）、△；ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）＋ＰｖＯＨ、３：１（ｖ／ｖ）、×という様々なコーティング配合物で処理した紙における水の浸透を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本組成物、方法、および方法論を記載する前に、本発明は、記載された特定の組成物、方法および実験条件が変わりうるので、そのような組成物、方法および条件に限定されないことを理解すべきである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲にのみ限定されるので、本明細書で用いられる用語論は、特定の実施形態を記載する目的にすぎず、限定することを意図したものではないことも理解されるべきである。
【００１７】
本明細書および添付の特許請求の範囲において用いられるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上からそうでないことがはっきりしていない限り、複数の指示の指示内容を含む。したがって、例えば、「糖脂肪酸エステル」への言及には、本開示などを読むと当業者に明らかになる本明細書に記載されるタイプの１種または複数の糖脂肪酸エステルおよび／または組成物が含まれる。
【００１８】
別段の定義がない限り、本明細書で用いられるすべての科学技術用語は、本発明が属する技術分野の当業者が通常理解しているのと同じ意味を有する。修正および変形形態が、本開示の趣旨および範囲内に包含されることが理解されるように、本明細書に記載されるものと同様または同等ないずれの方法および材料も、本発明の実施または試験において使用することができる。
【００１９】
本明細書で用いられるように、「約」、「およそ」、「実質的に」、および「大幅に」は、当業者であれば理解し、用語が用いられている文脈に応じてある程度変わる。用語が用いられている文脈を考慮して、当業者に明瞭でない用語の使用がある場合、「約」および「およそ」は、特定の用語のプラスまたはマイナス＜１０％を意味し、「実質的に」および「大幅に」は、特定の用語のプラスまたはマイナス＞１０％を意味する。「〜を含む」および「〜から本質的になる」は、当技術分野において慣例の意味を有する。
【００２０】
本開示は、安定な水性バリアコーティングおよび／または組成物を生成するステップを含む、ゼインなどのプロラミンから付加価値製品を製造するための組成物および方法を提供する。表面または基材に適用されると、組成物によって、耐油性および／または耐グリース性を有する物品が製造される。組成物は、高表面エネルギーを有する物品を製造しながら、それらのバリア性を達成する。その結果、組成物は、物品の表面エネルギーを低下させるバリア組成物の使用に関連している不利な点を回避する。
【００２１】
実施形態において、本開示によるバリアコーティングまたは組成物は、１種または複数のプロラミンを含む。プロラミンは、トウモロコシ、小麦、大麦、コメおよびモロコシなどの穀物粒の貯蔵タンパク質として存在するタンパク質性化合物である。代表的なプロラミンとしては、例えばゼイン、ホルデイン、グリアジンおよびカフィリンが挙げられる。関連した態様において、プロラミンは、ゼインとすることができる。ゼインは、Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ、ＭＥを含めて様々な製造業者から市販されている。
【００２２】
実施形態において、バリアコーティングまたは組成物は、スクロース脂肪酸エステルを含めて１種または複数のポリオールまたは糖の脂肪酸エステルも含む。関連した態様において、組成物は、ゼインおよびポリオール脂肪酸エステルを含む。
【００２３】
一態様において、ポリオール脂肪酸エステルが、グリコール、スルホンアミド、アミド、グリコール、ソルビトール、エチレングリコールなど公知の１次および２次可塑剤を含めて公知のゼイン可塑剤に置き換わるために使用されることがある（例えば、全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとするＬａｗｔｏｎ  ＪＷ，  Ｃｅｒｅａｌ  Ｃｈｅｍ  （２００２）  ７９（１）：  １−１８の表ＩＶを参照のこと）。
【００２４】
実施形態において、本開示は、基材の表面をゼイン−ポリオール脂肪酸エステルの組合せを含むバリア組成物で処理することによって、得られた表面が、耐油性および／または耐グリース性をもつことを示す。ポリオール脂肪酸エステルおよびゼインは、例えば細菌酵素によって除去されると消化され、したがって、基材の生分解性は、バリアコーティングによって影響されない。本明細書に開示されるバリア組成物はしたがって、高表面エネルギーを有する物品を製造するようにセルロース基材の表面を誘導体化する理想的な解決法である。さらに、ポリオール脂肪酸エステルは、湿気（水）のゼイン特異的特性（例えば、フィルム形成、引張強さなど）に対する効果を低減させる。
【００２５】
実施形態において、１〜２の低範囲置換度（ＤＳ）または３〜５の中範囲ＤＳを有する、飽和脂肪酸部分を含有するポリオール脂肪酸エステルを直接プロラミンと使用することができる。一態様において、１〜５のＤＳを有するスクロース脂肪酸エステルを融点に加熱すると、ゼインを直接にブレンドすることができる。関連した態様において、次いで、そのような混合物を運動エネルギーの印加（混合）および水によって水性ゼイン分散体に変換することができる。別の関連した態様において、そのような分散体は少なくとも何日間か安定である。
【００２６】
ＤＳは、ポリオールに結合している脂肪酸部分の数に関する。実施形態において、ＤＳ測定基準は、分子の集団の平均を表す。脂肪酸は、天然源、例えば動物源から得ることができ、したがって、１種だけの脂肪酸種の純粋な源ではなくいろいろな脂肪酸の集団を表す。出発物質の脂肪酸は不均質でもあるので、ＰＦＡＥなど複合体を形成すると、使用したポリオールにも応じて、生成物の混合集団が得られる可能性がある。したがって、生成物は、単一のＤＳを有する集団ではなくある範囲のＤＳを含むことが多い。
【００２７】
対照的に、＞５のＤＳ（すなわち、低ＨＬＢ値）を有する不飽和脂肪酸部分を含有するポリオール脂肪酸エステルおよび＞５のＤＳを有する飽和脂肪酸部分を含有するポリオール脂肪酸エステルは、同じ条件下でプロラミンとの相溶性を示さない。理論に拘束されるものではないが、それらのエステル（すなわち、高置換度、低ＨＬＢ値）は疎水性が高すぎて、両親媒性／疎水性タンパク質を乳化することができないと考えられている。一態様において、それらのポリオール脂肪酸エステルの中には単独で使用されるとき耐グリース性をもたらすものもありうるので、本明細書に開示されるその相溶性は潜在的に、商業的により有用である。本明細書に開示されるように、紙の表面で中範囲置換度のポリオールエステルを単独で使用すると、高接触角および低キット値ももたらされる。関連した態様において、接触角は、どちらのエステルおよびどちらの塗布された油が使用されるかに応じて５０°から１００°まで変動することがある。本明細書に開示される条件下で、油は、それらのエステルを使用して処理した表面に広がる代わりにビーズになるのが観察される。さらに、ゼインおよびエステルを、ゼインがフィルムを形成する程度まで組み合わせると、エステルは容易に、油が小滴に加えられる圧力に応じて浸透することを可能にし、対応するキット値の増加が観察される。
【００２８】
プロラミンが高分子量であるために、タンパク質を完全に溶解するためには相当量の「溶媒」が必要とされる。公知のプロラミン溶媒としては、アニリン、酢酸、エチレングリコール、エチレンジアミン、グリセロール、乳酸、メタノール、ピリジンなどが挙げられる。他の溶媒としては、水との混合物、例えばアセトンまたはエタノール；低級脂肪族アルコールとの混合物、例えばアセトン、ベンゼンおよびフルフラールなどが挙げられる。一態様において、溶媒の質量は、プロラミンの質量以上でなければならない。関連した態様において、タンパク質を安定化するのに過剰のポリオールエステルが必要であり、水を添加すると、安定な水性分散体が生成される。理論に拘束されるものではないが、ゼインは不溶性の高表面エネルギーフィルムの形成を介してグリースをはじくので、溶解または分散したタンパク質が均等に分布され、したがって水が除去されると、適切なフィルム形成が基材上で起こることが不可欠である。
【００２９】
本明細書に開示される生成物および方法の利点には、コーティング組成物は、再生可能な農業資源であるゼイン、ポリオールおよび植物油から作製され、生分解性であり、低毒性プロファイルを有し、食品接触に適しており、紙／板紙表面の摩擦係数を高耐水性レベルでさえ低減し（すなわち、紙を、下流処理または最終用途にとってすべり過ぎるものにしない）、塗布された油および／またはグリースを考慮するように調節されることがあり、特殊な乳化設備または乳化剤とともに使用しても、使用しなくてもよく、伝統的な紙再生プログラムと適合性があり、すなわち、例えばポリエチレン、ＰＬＡまたはワックスコート紙のように再生操作に悪影響を及ぼさないことが含まれる。
【００３０】
追加の利点は、
ａ）  一部のポリオールエステルは、際だったキットを示し、処理された表面（すなわち、高表面エネルギー）で第２の疎油性物質の非存在下で油のビーズ形成を示すこと、
ｂ）  ポリオールエステルは、カーボネートの添加量が限定されている場合でさえ、何らかのキットをもたらし、本明細書に開示されるバリアコーティングが、炭酸カルシウムおよび耐グリース性に関連している（すなわち、何らかの形で炭酸カルシウムが存在すると、通常、紙の耐グリース性がいずれも破壊される）問題を克服することを含めて、配合物の節約を可能にすること、
ｃ）  ポリオールエステルを、公知のゼイン溶媒の代わりに使用できること（例えば、全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとする上記のＬａｗｔｏｎ（２００２）の表Ｉを参照のこと）、
ｄ）  バリアコーティングの材料の（水を除く）すべて（ＰＦＡＥ、ゼイン、炭酸カルシウムなどの無機粒子／顔料、クレーなど）が別個の機能性をもたらすことがある配合物を作製できること、
ｅ）  バリアコーティングのＰＦＡＥにより、ゼインが水の影響を受けにくくなること、
ｆ）  いくつかのＰＦＡＥまたはＰＦＡＥの組合せ（すなわち、低範囲ＤＳ〜中範囲ＤＳを有するもの；それぞれ１〜２個の脂肪酸部分および３〜５個の脂肪酸部分）は、プロラミンをブレンドするのに好都合であること
を含むが、これらに限定されない。
【００３１】
本明細書で用いられるように、「付着する」は、例えば表面、基材または物質に密着することを意味する。
【００３２】
本明細書で用いられるように、「バリアコーティング」または「バリア組成物」は、望ましくない要素と塗布された表面の１つまたは複数との接触を遮断または妨害し、したがって油またはグリースなど前記望ましくない要素と前記基材の塗布された表面との接触を停止または防止する、基材の１つの表面（または複数の表面）に塗布される材料を意味する。
【００３３】
本明細書で用いられるように、「バイオベースの」は、生きている（またはかつては生きていた）有機体に由来する物質から意図的に作製された材料を意味する。関連した態様において、少なくとも約５０％のそのような物質を含有する材料は、バイオベースとみなされる。
【００３４】
本明細書で用いられるように、「結合する」はその文法上の変形を含めて、本質的に単一の塊として密着するまたは密着させることを意味する。
【００３５】
本明細書で用いられるように、「セルロース系」は、物体（例えば、袋、シート）またはフィルムもしくはフィラメントに成形または押出することができ、そのような物体またはフィルムもしくはフィラメントを作製するのに使用することができる天然、合成または半合成材料を意味し、セルロースに構造的および機能的に似て、例えばコーティングおよび接着剤（例えば、カルボキシメチルセルロース）である。別の例では、大部分の植物における細胞壁の主成分を成す、グルコース単位から構成される複合糖質（Ｃ６Ｈ１０Ｏ５）ｎであるセルロースは、セルロース系である。
【００３６】
本明細書で用いられるように、「コーティング重量」は、基材に塗布される材料（湿式または乾式）の重量である。それは、指定された連当たりのポンド数または１平方メートル当たりのグラム数で表すことができる。
【００３７】
本明細書で用いられるように、「堆肥化可能な」は、固体製品が土壌中に生分解可能であることを意味する。
【００３８】
本明細書で用いられるように、「エッジウィッキング」は、紙構造において、繊維間における細孔の毛管浸透、繊維および結合を通した拡散、ならびに繊維の表面拡散に限定されないがこれらを含む１つまたは複数の機構による、前記構造の外側限界点での水の吸収を意味する。関連した態様において、本明細書に記載されるポリオール脂肪酸エステルを含有するコーティングにより、処理された製品におけるエッジウィッキングが防止される。一態様において、紙または紙製品中に存在することがある折り目にグリース／油が入り込む同様の問題が存在する。前記紙構造を折り畳み、プレスし、または押しつぶすことによって生み出される「グリースクリーシング（creasing）効果」は、紙構造におけるグリースの吸収と定義することができる。
【００３９】
本明細書で用いられるように、「効果」はその文法上の変形を含めて、具体的な特性を特定の材料に付与することを意味する。
【００４０】
本明細書で用いられるように、「疎水性物質」は、水を引き付けない物質を意味する。例えば、ワックス、ロジン、樹脂、ポリオール脂肪酸エステル、ジケテン、シェラック、ビニルアセテート、ＰＬＡ、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、油、脂肪、脂質、他の撥水化学薬品、またはそれらの組合せが疎水性物質である。
【００４１】
本明細書で用いられるように、「疎水性」は、撥水性であり、水をはじき、吸収しない傾向がある特性を意味する。
【００４２】
本明細書で用いられるように、「高表面エネルギー」は、少なくとも約３２ダイン／ｃｍ、通常は少なくとも約３６ダイン／ｃｍの表面エネルギーを有する物品を意味する。それを下回れば、「低表面エネルギー」とみなされる。表面エネルギーは、いずれか好適な方法、例えば接触角測定およびＹｏｕｎｇの式を用いた表面エネルギー間の関係によって測定することができる。表面エネルギーが高くなるほど、異なる材料間の分子引力が強くなることを反映する。
【００４３】
本明細書で用いられるように、「耐脂質性」または「疎油性」は、撥脂質性であり、脂質、グリース、脂肪などをはじき、吸収しない傾向がある特性を意味する。関連した態様において、耐グリース性は、「３Ｍキット」試験またはＴＡＰＰＩ  Ｔ５５９キット試験によって測定することができる。別の関連した態様において、「第２の疎油性物質」があれば、例えばペルフルオロアルキルやポリフルオロアルキルなど耐脂質性を有する物質である。
【００４４】
本明細書で用いられるように、「セルロース含有材料」または「セルロースベースの材料」は、セルロースから本質的になる組成物を意味する。例えば、そのような材料としては、紙、紙シート、板紙、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、羊皮紙、ケーキ用板紙、包肉用紙、剥離紙／ライナー、食品貯蔵用袋、買い物袋、輸送用袋、ベーコン用板紙、絶縁材料、ティーバッグ、コーヒーまたは茶用容器、堆肥バッグ、食器、ホットまたはコールド飲料を保持するための容器、カップ、蓋、プレート、炭酸入り液体貯蔵用ビン、ギフトカード、非炭酸液体貯蔵用ビン、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、ファブリック繊維（例えば、綿または綿ブレンド）、水の貯蔵および運搬用具、アルコールまたは非アルコール性飲料、電子製品用の外部ケーシングまたはスクリーン、家具の内部または外部構成品、カーテン、ならびに室内装飾用品を挙げることができるが、これらに限定されない。
【００４５】
本明細書で用いられるように、「剥離紙」は、粘着性表面が接着剤またはマスチックに早まって付着することを防止するために使用される紙シートを意味する。一態様において、本明細書に開示されるコーティングは、ケイ素もしくは他のコーティングに代わりまたはその使用を低減して、低表面エネルギーを有する材料を生成するために使用することができる。表面エネルギーの決定は、接触角の測定（例えば、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｅｎｓｉｏｍｅｔｅｒ  ａｎｄ／ｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈａｍｂｅｒ；Ｄｙｎｅ  Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ）またはＳｕｒｆａｃｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｅｓｔ  Ｐｅｎｓ  ｏｒ  Ｉｎｋｓの使用（例えば、Ｄｙｎｅ  Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍを参照のこと）によって達成することができる。
【００４６】
本明細書で用いられるように、ＰＦＡＥに関連して「剥離可能な」は、ＰＦＡＥコーティングが一旦塗布されれば、セルロースベースの材料からの除去が可能であること（例えば、物理的特性を操作することによって除去可能）を意味する。本明細書で用いられるように、ＰＦＡＥに関連して「剥離不可能な」は、ＰＦＡＥコーティングが一旦塗布されれば、セルロースベースの材料に実質的に不可逆的に結合すること（例えば、化学的手段により除去可能）を意味する。
【００４７】
本明細書で用いられるように、「ふわふわした（fluffy）」は、原綿またはスタイロフォームピーナッツの外観を有するふんわりとした（airy）固体材料を意味する。実施形態において、ふわふわした材料は、ナノセルロース繊維（例えば、ＭＦＣ）、セルロースナノ結晶および／またはセルロースフィラメントとポリオール脂肪酸エステルから作製することができ、得られた繊維またはフィラメントまたは結晶が疎水性（および分散性）であり、複合材料（例えば、コンクリート、プラスチックなど）において使用することができる。
【００４８】
本明細書で用いられるように、「溶液状態の繊維」または「パルプ」は、セルロース繊維を木材、繊維作物または紙くずから化学的または機械的分離することによって調製されたリグノセルロース系繊維材料を意味する。本明細書に開示される方法によってセルロース繊維が処理される関連した態様において、セルロース繊維自体は、結合しているポリオール脂肪酸エステルを孤立した実体として含有し、結合しているセルロース繊維が遊離の繊維とは別個の異なる特性を有する（例えば、パルプ、セルロース繊維、ナノセルロースまたはミクロフィブリル化セルロース−ポリオール脂肪酸エステル結合材料であれば、非結合繊維ほど容易には繊維間で水素結合を形成しない）。
【００４９】
本明細書で用いられるように、「再パルプ化可能な」は、紙または板紙製品を、紙または板紙の製造に再使用するための定形のない軟質の塊に押しつぶすのに適したものにすることを意味する。
【００５０】
本明細書で用いられるように、「安定な水性組成物」は、閉容器に収容し、約０℃〜約６０℃の範囲の温度で貯蔵するとき少なくとも８時間にわたって粘度変化、凝固および沈降に実質的に耐性の水性組成物を意味する。組成物のいくつかの実施形態は、少なくとも２４時間にわたって、しばしば少なくとも６か月にわたって安定である。
【００５１】
本明細書で用いられるように、「調節可能な」はその文法上の変形を含めて、特定の結果を達成するように方法を調整または適応させることを意味する。例えば、特定のＰＦＡＥを、特定の油および／または特定のグリースに曝露される特定の基材と組み合わせて、その処理された基材をその特定の油および／またはその特定のグリースに対して耐性にすることができる。
【００５２】
本明細書で用いられるように、「水接触角」は、液体／蒸気の界面が固体表面と遭遇する、液体を通して測定される角度を意味する。それは、液体により固体表面の濡れ性を定量化する。接触角は、液体および固体の分子が相互作用する強さを、それぞれが単独で相互作用する強さと比較して反映したものである。多くの高親水性表面では、水滴は０°〜３０°の接触角を示す。一般に、水接触角が９０°より大きい場合、固体表面は疎水性であるとみなされる。水接触角は、光学式張力計（例えば、Ｄｙｎｅ  Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍを参照のこと）を使用して容易に得ることができる。
【００５３】
本明細書で用いられるように、「透湿度」は、通気性、またはテキスタイルが湿気を移動させる能力を意味する。異なる測定方法が少なくとも２つある。その１つであるＩＳＯ  １５４９６に準拠したＭＶＴＲ（透湿速度）試験は、ファブリックの透湿性（ＷＶＰ）、したがって外気への汗輸送の程度を示す。測定により、１平方メートルのファブリックを２４時間で通過する湿気（水蒸気）のグラム数が決定される（レベルが高いほど、通気性が高くなる）。
【００５４】
ＭＶＴＲを測定する他の試験方法としては、ＡＳＴＭ  Ｅ９６およびＡＳＴＭ  Ｆ１２４９が挙げられる。
【００５５】
ＡＳＴＭ  Ｅ９６の変形は、耐湿性を測定するためにチャンバを採用する。チャンバは、基材／バリア材料によって垂直に分けられている。一方のチャンバには、乾燥大気があり、他方のチャンバには、湿潤大気がある。基材／バリアを通って「湿潤」チャンバから「乾燥」チャンバに抜ける湿気の量を調べるために２４時間試験を実行する。ＡＳＴＭ  Ｅ９６は、「湿潤」チャンバの温度および湿度の５つの組合せのうちのいずれか１つを指定することができる。最も厳格な条件は、１００°Ｆ／ＲＨ（相対湿度）９５％である。方法は多くの時間を要するおそれがあり、圧力の変化は実際の結果に影響することがある。
【００５６】
ＡＳＴＭ  Ｆ１２４９は、赤外（ＩＲ）検出器を使用して、ＡＳＴＭ  Ｅ９６方法において使用されるチャンバと同様のチャンバ中でフィルムの乾燥側におけるＲＨの変化を測定するＭＶＴＲ測定方法である。水をチャンバの底部に置いて、ＲＨ１００％の雰囲気を生み出す。バリア材料を使用して、底部と上部を分ける。チャンバの上部側を乾燥空気で換気し、ＲＨの変化をＩＲ検出器で測定する。その方法の不利な点は、ＲＨに対する制御を可能にする特殊な設備が使用されない限り、ＲＨが１００％に限定されていることである。
【００５７】
一態様において、ＴＡＰＰＩ  Ｔ  ５３０  Ｈｅｒｃｕｌｅｓサイズ試験（すなわち、耐インキ性による紙のサイズ試験）が、耐水性を決定するために使用されることがある。Ｈｅｒｃｕｌｅｓ法による耐インキ性は、浸透の程度の直接測定試験と分類されるのが最善である。他によって、アッセイが浸透試験の速度と分類される。「サイジングを測定する」最善の試験は１つもない。試験選択は最終用途、およびミル制御の必要性に依存する。Ｈｅｒｃｕｌｅｓ法は、サイジングレベルの変化を検出するミル制御サイジング試験として適している。その試験は、再現性のある結果をもたらし、試験時間を短縮し、終点を自動に決定しながら、インキフロート試験の感度を提供する。
【００５８】
水性液体の紙を通した透過または水性液体の紙への吸収に対する耐性によって測定されるサイジングは、多くの紙の重要な特徴である。それらの典型的なものは、袋、容器用板紙、包肉用ラップ、筆記用およびいくつかの印刷グレードである。
【００５９】
その方法が、特定の最終用途向けの紙または板紙の製造をモニターするために使用されることがある。ただし、試験値と紙の最終用途性能との間に許容される相関関係が確立されていることを条件とする。試験および浸透物の性質のために、試験は、すべての最終用途要件に適用可能であるのに十分なほど相互関係を示すとは限らない。その方法は、浸透度によりサイジングを測定する。他の方法は、表面接触、表面浸透または吸収によりサイジングを測定する。最終用途における水接触または吸収の手段をシミュレートする能力に基づくサイズ試験が選択される。その方法は、サイズ化学薬品使用コストを最適化するためにも使用することができる。
【００６０】
本明細書で用いられるように、「透酸素性」は、ポリマーがガスまたは流体の通過を可能にする程度を意味する。材料の透酸素性（Ｄｋ）は、拡散率（Ｄ）（すなわち、酸素分子が材料を横断する速さ）および溶解度（ｋ）（または材料の１体積当たりの酸素分子の吸収量）の関数である。透酸素性（Ｄｋ）の値は、典型的に１０〜１５０×１０−１１（ｃｍ２  ｍｌ  Ｏ２）／（ｓ  ｍｌ  ｍｍＨｇ）の範囲内に入る。ヒドロゲル含水量と透酸素性（単位：バーラー（Ｂａｒｒｅｒ）単位）との間に半対数関係が示された。国際標準化機構（ＩＳＯ）は、圧力にはＳＩ単位のヘクトパスカル（ｈＰａ）を使用して透過性を指定した。したがって、Ｄｋ＝１０−１１（ｃｍ２  ｍｌ  Ｏ２）／（ｓ  ｍｌ  ｈＰａ）。バーラー単位は、バーラー値に定数０．７５を乗じてｈＰａ単位に変換することができる。
【００６１】
本明細書で用いられるように、「生分解性」はその文法上の変形を含めて、生物の作用によって（例えば、微生物によって）、特に無害な生成物に分解されうることを意味する。
【００６２】
本明細書で用いられるように、「リサイクル可能な」はその文法上の変形を含めて、再使用に適した前記材料を作製するように、処理可能であり、または（中古および／または廃品について）加工することができる材料を意味する。
【００６３】
本明細書で用いられるように、「ガーレー秒」または「ガーレー数」は、１００立方センチメートル（デシリットル）の空気が１．０平方インチの所与の材料を水の圧力差４．８８インチ（０．１７６ｐｓｉ）で通過するのに必要とされる秒数を示す単位である（ＩＳＯ  ５６３６−５：２００３）（多孔度）。さらに、剛性について、「ガーレー数」は、垂直に保持された材料を所与の量（１ミリグラムの力）撓ませるために必要とされる力を測定する一部分の前記材料の単位である。そのような値は、Ｇｕｒｌｅｙ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの装置（Ｔｒｏｙ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）で測定することができる。
【００６４】
ＨＬＢは、分子の親水性−親油性バランスと関係があり、分子の異なる領域の値を計算することによって決定される部分が親水性または親油性である程度の尺度である。
【００６５】
１９５４年に記載された、非イオン界面活性剤のグリフィンの方法は、
ＨＬＢ＝２０＊Ｍｈ／Ｍ
［式中、Ｍｈは、分子の親水性部分の分子質量であり、Ｍは、分子全体の分子質量である］であり、結果を０〜２０のスケールで示す。ＨＬＢ値の０は、完全親油性／疎水性分子に相当し、ＨＬＢ値の２０は、完全親水性／疎油性分子に相当する。
【００６６】
ＨＬＢ値を使用して、分子の界面活性特性を予測することができる。
＜１０：脂溶性（水不溶性）
＞１０：水溶性（不脂溶性）
１．５〜３：消泡剤
３〜６：Ｗ／Ｏ（油中水型）乳化剤
７〜９：濡れ拡がり剤
１３〜１５：洗浄剤
１２〜１６：Ｏ／Ｗ（水中油型）乳化剤
１５〜１８：可溶化剤またはヒドロトロープ
【００６７】
実施形態において、本明細書に開示されるポリオール脂肪酸エステル（または前記エステルを含む組成物）のＨＬＢ値は、より低い範囲の１〜３とすることができる。実施形態において、本明細書に開示されるポリオール脂肪酸エステル（または前記エステルを含む組成物）のＨＬＢ値は、中〜より高い範囲とすることができる。一態様において、安定な水性組成物を形成するためのＰＦＡＥとゼインの組合せは、ＨＬＢ値が中範囲の４〜１０を有するそのようなエステルの使用を伴う。
【００６８】
本明細書で用いられるように、「ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）」は、ダイズ油から作製された１種または複数の不飽和脂肪酸を含有するスクロース脂肪酸エステル（ダイズ油脂肪酸エステル）の名称であり、Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  Ｇａｍｂｌｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ、ＯＨ）から販売名ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）  １６１８Ｕで市販されている（以下のポリダイズ油脂肪酸スクロースを参照のこと）。
【００６９】
本明細書で用いられるように、「ＯＬＥＡＮ（登録商標）」は、式Ｃｎ＋１２Ｈ２ｎ＋２２Ｏ１３を有し、すべての脂肪酸が飽和脂肪酸であるスクロース脂肪酸エステルの名称であり、Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  Ｇａｍｂｌｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能である。
【００７０】
様々なＨＬＢ値およびいろいろな脂肪酸部分を有する他のＰＦＡＥは、三菱ケミカルフーズ株式会社（東京、日本）から販売名ＲＹＯＴＯ（商標）で得ることができる。
【００７１】
本明細書で用いられるように、「ダイズ油脂肪酸エステル」は、ダイズ油由来の脂肪酸の塩の混合物を意味する。
【００７２】
本明細書で用いられるように、「油糧種子脂肪酸」は、ダイズ、ピーナッツ、アブラナ、大麦、カノーラ、ゴマ種子、綿種子、パーム核、ブドウ種子、オリーブ、ベニバナ、ヒマワリ、コプラ、トウモロコシ、ココナッツ、アマニ、ヘーゼルナッツ、小麦、コメ、ジャガイモ、カッサバ、豆果、カメリナ種子、マスタード種子、およびそれらの組合せに限定されないがこれらを含む植物由来の脂肪酸を意味する。
【００７３】
本明細書で用いられるように、「可塑剤」は、材料の可塑性を高めまたは粘度を低下させる添加剤を意味する。それらは、物理的特性を変更するために添加される物質である。それらは、低揮発性の液体であり、またはおそらく固体でさえある。可塑剤は、ポリマー鎖間の引力を低下させて、柔軟性を助長する。
【００７４】
実施形態において、「脂肪酸」は、分枝状でもよい脂肪族鎖を含むカルボン酸を含む。脂肪族鎖は、飽和脂肪族鎖とすることができ、または１つもしくは複数の炭素：炭素二重結合などの不飽和結合を含むことができ、ｃｉｓでも、ｔｒａｎｓでもよい。脂肪族鎖は、５個以下の炭素の短鎖；６〜１２個の炭素の中鎖；１３〜２１個の炭素の長鎖；または２２個以上の炭素原子のそれ以上の長鎖とすることができる。
【００７５】
本明細書で用いられるように、「ポリオール」は、複数のヒドロキシル基を含有する有機化合物を意味する。ポリオールは、生分解性であり、リサイクル可能である。実施形態において、ポリオールは、フラン、ピラン、リボース、デオキシリボース、リボヌクレオシド、デオキシヌクレオシド、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチドなどの環構造または環式構造を含む。実施形態において、ポリオールは炭水化物を含む。実施形態において、ポリオールは糖を含む。実施形態において、ポリオールは、単糖、二糖または三糖を含む。実施形態において、ポリオールは、グリコサミノグリカン、ムコ多糖などを含む。実施形態において、ポリオールは、グルコース、フルクトース、ガラクトース、リボース、デオキシリボース、アラビノース、キシロース、マンノース、スクロース、ラクトースなどを含む。
【００７６】
本明細書で用いられるように、「湿潤強さ」は、紙が湿潤状態であるとき、紙をまとめる繊維のウェブがいかにうまく破断の力に抵抗することができるかの尺度を意味する。湿潤強さは、Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｅｓｔ  Ｂｅｒｌｉｎ、ＮＪ）のＦｉｎｃｈ  Ｗｅｔ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｄｅｖｉｃｅを使用して測定することができる。その場合、湿潤強さが、キメン、カチオングリオキシル化樹脂、ポリアミドアミン−エピクロロヒドリン樹脂、エポキシド樹脂を含めてポリアミン−エピクロロヒドリン樹脂などの添加剤によってもたらされる。実施形態において、本明細書に開示されるＰＦＡＥでコーティングされたセルロースベースの材料は、そのような添加剤の非存在下でそのような湿潤強さをもたらす。
【００７７】
本明細書で用いられるように、「湿潤」は、水または別の液体で満たされ、または飽和されていることを意味する。
【００７８】
実施形態において、本明細書に開示される方法は、バリアコーティングをセルロース系表面に付着させるステップ、またはセルロース系表面を、セルロース系表面に結合することができる前記バリアコーティングと接触させるステップを含み、前記方法は、セルロースベースの材料を、ポリオール脂肪酸エステルとプロラミンとを含むコーティングと接触させ、接触させたセルロースベースの材料を熱、放射線、触媒、またはそれらの組合せに、バリアコーティングをセルロースベースの材料に結合させるのに十分な時間曝露するステップを含む。関連した態様において、そのような放射線としては、ＵＶ、ＩＲ、可視光、またはそれらの組合せを挙げることができるが、これらに限定されない。別の関連した態様において、反応は、室温（すなわち、２５℃）〜約１５０℃、約５０℃〜約１００℃、約６０℃〜約８０℃で実施することができる。
【００７９】
一態様において、ポリオール脂肪酸エステル−プロラミンバリア組成物は、モノエステル、ジエステル、トリエステル、テトラエステル、ペンタエステル、またはそれらの組合せの混合物を含有することがある。別の態様において、バリアコーティングは、乳タンパク質（例えば、カゼイン、乳清タンパク質など）、小麦グルテン、ゼラチン、ダイズタンパク質分離物、デンプン、加工デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギナン、キトサン、イヌリン、長鎖脂肪酸、ワックス、およびそれらの組合せに限定されないがこれらを含む他のタンパク質、多糖および脂質を含有することがある。
【００８０】
実施形態において、コーティングは、さらにＰｖＯＨを含有することがある。
【００８１】
実施形態において、開示されている方法を使用して、材料を増強することは企図されていないことを含めて、コーティングを物品表面に付着させるために、触媒も有機担体（例えば、揮発性有機化合物）も必要とされない。関連した態様において、反応時間は実質的に瞬間的である。さらに、得られた材料は低ブロッキング性を示す。
【００８２】
本明細書に開示されるように、単糖、二糖および三糖を含めてすべてのポリオールの脂肪酸エステルは、本発明における使用に適応可能である。関連した態様において、ポリオール脂肪酸エステルは、脂肪酸部分が飽和でも、不飽和でも、それらの組合せでもよいことを含めて、モノエステル、ジエステル、トリエステル、テトラエステル、ペンタエステル、およびそれらの組合せとすることができる。
【００８３】
理論に拘束されるものではないが、ポリオール脂肪酸エステルとセルロースベースの材料との間の相互作用は、イオン性、疎水性、水素、ファンデルワールス相互作用、共有結合、またはそれらの組合せによるものとすることができる。関連した態様において、セルロースベースの材料に結合しているポリオール脂肪酸エステルは、（例えば、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の組合せを含むＰＦＡＥを使用して）実質的に不可逆的である。理論に拘束されることを望むものではないが、不飽和脂肪酸は表面に共有結合する。
【００８４】
さらに、十分な濃度におけるポリオール脂肪酸エステルの結合だけで、セルロースベースの材料を耐油性および／または耐グリース性にするのに十分である。すなわち、疎油性は、ＰＦＡＥ結合だけで、セルロースベースの材料の強化、剛化、およびバルキングなど他の特性が達成されることがあることを含めて、ワックス、ロジン、樹脂、ジケテン、シェラック、ビニルアセテート、天然および／もしくは合成ラテックス、ＰＬＡ、ＰＥＩ、油、他の撥油／グリース性化学薬品、またはそれらの組合せ（すなわち、第２の疎油性物質）を添加することなく達成される。
【００８５】
開示されている本発明の利点は、複数の脂肪酸鎖がセルロース、ならびに構造または基材の骨格中のポリオールおよび環式分子、例えば開示されているスクロース脂肪酸エステルと反応し、堅い架橋網目が得られ、紙、板紙、エアレイドおよび湿式不織布、ならびにテキスタイルなど繊維ウェブの強度が改善されることである。それは、通常他のサイジング化学的性質では見られない。実施形態において、上記のバリアコーティングを使用して物品を製造する方法であって、高表面エネルギーならびに油および／またはグリースの浸透に対する耐性を有する物品を製造する、方法が開示される。
【００８６】
本発明はまた、基材に塗布された上記組成物を含む物品にも関する。物品は、高表面エネルギー、ならびに油および／またはグリースの浸透に対する耐性を有する。関連した態様において、サイズプレスで、本明細書に開示されるバリアコーティングは塗布することができるが、他のプロラミン含有コーティングは塗布することができない。
【００８７】
別の利点は、開示されているポリオール脂肪酸エステルが繊維を軟化させ、繊維間の空間を増大し、したがって、重量を実質的に増加させることなく嵩が増大することである。さらに、本明細書に開示されるように修飾された繊維およびセルロースベースの材料を再パルプ化することがある。さらに、例えば油および／またはグリースが、バリアを容易に「押し分けて」通って、記載のバリアコーティングで処理したシートに入り込むことはあり得ない。
【００８８】
飽和ＰＦＡＥは、典型的に公称の加工温度で溶融可能な固体であり、不飽和ＰＦＡＥは、典型的に液体である。それによって、水性コーティング中で飽和ＰＦＡＥの均一で安定な分散体を、他のコーティング成分との著しい相互作用または不相溶性なしに形成することが可能になる。さらに、そのような分散体によって、コーティングのレオロジー、均一なコーティング塗布またはコーティング性能特性、したがって本明細書に記載されるコーティングのためのサイズプレスを使用する能力に悪影響を及ぼすことなく、高濃度の飽和ＰＦＡＥを調製することが可能になる。コーティング層の加熱、乾燥および複合化時にプロラミンおよび飽和ＰＦＡＥの粒子が溶融し、拡がるとき、コーティング表面は疎油性になる。実施形態において、コーティングに含有されているプロラミンが前記エステルで遮蔽されるので、水に曝露されたときでさえ強度を保持する嵩高い繊維構造を製造する方法が開示される。開示されている方法を使用して作製される成形繊維製品としては、軽量で、強く、油、グリース、水および他の液体への曝露に対して耐性である、紙皿、ドリンクホルダー（例えば、カップ）、蓋、食品トレーおよびパッケージングを挙げることができる。
【００８９】
実施形態において、ポリオール脂肪酸エステルをプロラミンと混合して、耐油性および／またはグリース性コーティング用のサイジング剤を生成する。本明細書に開示されるように、ポリオール脂肪酸エステルとプロラミンとの相乗関係が明らかになってきた。当技術分野において、プロラミンが塗膜形成剤であることは公知であるが、プロラミンは感水性を示す。態様において、ポリオール脂肪酸エステルの使用は、プロラミンを乳化して、水性コーティングにする助けとなる。
【００９０】
実施形態において、ポリオール脂肪酸エステルは、スクロースなどの糖、脂肪酸のエステルを含む、またはそれらから本質的になる。多くの方法が、本発明のポリオール脂肪酸エステルを作製またはその他の方法で提供することで知られ、利用可能であり、そのような方法はすべて、本発明の範囲内の使用に利用可能である。例えば、実施形態において、脂肪酸エステルは、ポリオールを、ダイズ油、ヒマワリ油、オリーブ油、カノーラ油、落花生油、またはそれらの混合物に限定されないがこれらを含む油糧種子から得られる１種または複数の脂肪酸部分でエステル化することによって合成される。
【００９１】
実施形態において、環式ポリオール脂肪酸エステルは、スクロース部分などの二糖部分に限定されないがこれを含む糖部分を含み、１個または複数のヒドロキシル水素がエステル部分によって置換されている。一実施形態において、二糖エステルは式Ｉ
【００９２】
【化１】
2022500550.tif 000003
［式中、「Ａ」は、水素または以下の構造Ｉ
【化２】
2022500550.tif 000004
（式中、「Ｒ」は、約８〜約４０個の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環式の飽和または不飽和脂肪族または芳香族部分である）
であり、少なくとも１つの「Ａ」は、式Ｉの少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、またはすべての８つの「Ａ」部分が構造Ｉに一致している］
の構造を有する。一態様において、本明細書に記載される二糖脂肪酸エステルは、モノエステル、ジエステル、トリエステル、テトラエステル、ペンタエステル、およびそれらの組合せとすることができ、Ｒ基は、飽和の基でも、飽和および不飽和の基でもよい。
【００９３】
好適な「Ｒ」基としては、１つまたは複数の置換基を含有するものを含めていずれの形の脂肪族部分も挙げられ、それらの置換基は部分中のいずれの炭素上に出現してもよい。脂肪族部分内に官能基、例えばエーテル、エステル、チオ、アミノ、ホスホなどを含む脂肪族部分も含まれる。オリゴマーおよびポリマー脂肪族部分、例えばソルビタン、ポリソルビタンおよびポリアルコール部分も含まれる。「Ｒ」基を含む脂肪族（または芳香族）部分に加えることができる官能基の例としては、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシ、アミノ、エーテルおよびエステル官能基が挙げられるが、これらに限定されない。一態様において、前記部分は、架橋性官能基を有することがある。別の態様において、ＰＦＡＥ（例えば、活性化クレー／顔料粒子）を表面に架橋することがある。別の態様において、ＰＦＡＥ上に存在する二重結合が、表面に対するおよび表面との反応を促進するために使用されることがある。
【００９４】
実施形態において、ポリオールは炭水化物を含む。実施形態において、ポリオールは糖を含む。実施形態において、ポリオールは二糖を含む。好適な糖およびオリゴ糖としては、ラフィノース、マルトデキストロース、ガラクトース、スクロース、グルコースの組合せ、フルクトースの組合せ、マルトース、ラクトース、マンノースの組合せ、エリトロースの組合せ、イソマルトース、イソマルツロース、トレハロース、トレハルロース、セロビオース、ラミナリビオース、キトビオース、およびそれらの組合せが挙げられる。
【００９５】
実施形態において、脂肪酸を添加するためのポリオール基材または骨格としては、デンプン、ヘミセルロース、リグニン、またはそれらの組合せを挙げることができる。
【００９６】
実施形態において、組成物は、デンプン脂肪酸エステルを含み、デンプンは、デントコーンデンプン、ワキシーコーンデンプン、バレイショデンプン、小麦デンプン、コメデンプン、サゴデンプン、タピオカデンプン、モロコシデンプン、サツマイモデンプン、およびそれらの混合物などいずれか好適な源に由来することがある。
【００９７】
実施形態において、デンプンは、未加工デンプン、または化学的修飾、物理的加工もしくは酵素変性によって加工されたデンプンとすることができる。
【００９８】
化学的修飾には、加工デンプン（例えば、プラスターチ材料）を生じる、化学薬品によるデンプンの任意処理が含まれる。化学的修飾の範囲内には、デンプンの解重合、デンプンの酸化、デンプンの還元、デンプンのエーテル化、デンプンのエステル化、デンプンの硝化、デンプンの脱脂、デンプンの疎水化などが含まれるが、これらに限定されない。化学加工デンプンは、化学処理のいずれかの組合せを使用することによっても調製することができる。化学加工デンプンの例としては、アルケニルコハク酸無水物、特にオクテニルコハク酸無水物をデンプンと反応させて、疎水性エステル化デンプンを生成する反応；２，３−エポキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドをデンプンと反応させて、カチオン性デンプンを生成する反応；エチレンオキシドをデンプンと反応させて、ヒドロキシエチルデンプンを生成する反応；ヒポクロリットをデンプンと反応させて、酸化デンプンを生成する反応；酸をデンプンと反応させて、酸解重合デンプンを生成する反応；デンプンをメタノール、エタノール、プロパノール、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素など溶媒で脱脂して、脱脂デンプンを生成する反応が挙げられる。
【００９９】
物理加工デンプンは、物理加工デンプンを提供する形で物理的に処理されたデンプンである。物理的加工の範囲内には、水の存在下におけるデンプンの熱処理、水の非存在下におけるデンプンの熱処理、いずれか機械的手段によるデンプン顆粒の破砕化、デンプンを加圧処理して、デンプン顆粒を溶融する処理などが含まれるが、これらに限定されない。物理加工デンプンは、いずれか物理的処理の組合せを使用することによっても調製することができる。物理加工デンプンの例としては、デンプン顆粒を顆粒破断なしに膨潤させるための、水性環境におけるデンプンの熱処理、ポリマー転位を引き起こすための無水デンプン顆粒の熱処理、機械的分解によるデンプン顆粒の断片化、およびデンプン顆粒の溶融を引き起こすための、押出機によるデンプン顆粒の加圧処理が挙げられる。
【０１００】
酵素変性デンプンは、酵素変性デンプンを提供する任意の形で酵素により処理された任意のデンプンである。酵素変性の範囲内に、α−アミラーゼとデンプンの反応、プロテアーゼとデンプンの反応、リパーゼとデンプンの反応、ホスホリラーゼとデンプンの反応、オキシダーゼとデンプンの反応などが含まれるが、これらに限定されない。酵素変性デンプンは、酵素処理のいずれかの組合せを使用することによって調製することができる。デンプンの酵素変性の例としては、α−アミラーゼ酵素をデンプンと反応させて、解重合デンプンを生成する反応；α−アミラーゼ枝切り酵素をデンプンと反応させて、枝切りデンプンを生成する反応；プロテアーゼ酵素をデンプンと反応させて、タンパク質含有量が低減されたデンプンを生成する反応；リパーゼ酵素をデンプンと反応させて、脂質含有量が低減されたデンプンを生成する反応；ホスホリラーゼ酵素をデンプンと反応させて、酵素変性リン酸エステル化デンプンを生成する反応；およびオキシダーゼ酵素をデンプンと反応させて、酵素的酸化デンプンを生成する反応が挙げられる。
【０１０１】
二糖脂肪酸エステルは、式Ｉ［式中、「Ｒ」基は、脂肪族であり、直鎖状または分枝状であり、飽和または飽和と不飽和の両方であり、約８〜約４０個の炭素原子を有する］によるスクロース脂肪酸エステルとすることができる。
【０１０２】
本明細書で用いられるように、「ポリオール脂肪酸エステル」、「ポリオール脂肪酸エステル」、および「スクロース脂肪酸エステル」という用語は、異なる純度を有する組成物、および任意の純度レベルの化合物の混合物を含む。例えば、糖脂肪酸エステル化合物は、実質的に純粋な材料とすることができ、すなわち、構造Ｉ部分の１種のみによって置換されている「Ａ」基を所定数の有する（すなわち、すべての「Ｒ」基は同じであり、ポリオール部分のすべては同等な程度に置換されている）化合物を含むことができる。これらの用語は、置換度が異なるが、置換基のすべては同じ「Ｒ」基構造を有する２種以上のポリオール脂肪酸エステル化合物のブレンドを含む組成物も含む。用語は、「Ａ」基の置換度が異なり、「Ｒ」基の置換基部分が独立して、構造Ｉの２つ以上の「Ｒ」基から選択される化合物の混合物である組成物も含む。関連した態様において、組成物中の前記ポリオール脂肪酸エステルが同じでも、異なってもよいこと（すなわち、異なるポリオール脂肪酸エステルの混合物）を含めて、「Ｒ」基は同じでも、異なってもよい。
【０１０３】
本発明の組成物では、組成物は、より低いＤＳを有するポリオール脂肪酸エステル化合物から構成されうる。実施形態において、ポリオール脂肪酸エステルは、ポリダイズ油脂肪酸スクロースである。
【０１０４】
【化３】
2022500550.tif 000005
ポリダイズ油脂肪酸スクロース(SEFOSE(登録商標) 1618U)
【０１０５】
ポリオール脂肪酸エステルは、ポリオールと、例えば天然源、例えば油糧種子から抽出された油、例えばダイズ油に見られるものに由来する脂肪酸グリセリドの形をした脂肪酸エステルとを使用したエステル交換など公知のエステル化方法で、実質的に純粋な脂肪酸を用いたエステル化により作製することができる。脂肪酸グリセリドを使用してポリオール脂肪酸エステルを提供するエステル交換反応が、例えば米国特許第３，９６３，６９９号；同第４，５１７，３６０号、同第４，５１８，７７２号、同第４，６１１，０５５号、同第５，７６７，２５７号、同第６，５０４，００３号、同第６，１２１，４４０号、同第６，９９５，２３２号、および国際公開第１９９２００４３６１号に記載されており、それぞれ、全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【０１０６】
エステル交換を介して疎水性ポリオールエステルを作製することに加えて、酸塩化物を、環構造を含むポリオールと直接反応させることによって、セルロース系線維物品において同様の疎水性を達成することができる。
【０１０７】
上述のように、ポリオール脂肪酸エステルは、天然源に由来するグリセリドから調整されたメチルエステル供給原料からポリオールのエステル交換により調製することができる（例えば、全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとする米国特許第６，９９５，２３２号を参照のこと）。脂肪酸の源の結果として、ポリオール脂肪酸エステルを調製するために使用される供給原料は、１２〜４０個の炭素原子を含む脂肪酸部分を有する様々な飽和および不飽和脂肪酸メチルエステルを含有する。それは、そのような源から作製された生成物であるポリオール脂肪酸エステルに反映されるが、その理由は、生成物を含むポリオール部分が、エステル部分置換基の混合物を含有するためであり、上記の構造Ｉを参照して、「Ｒ」基は、ポリオールエステルを調製するために使用された供給原料を反映する比で１２〜２６個の炭素原子を有する混合物である。さらにその点を説明するように、ダイズ油に由来するポリオールエステルは、ダイズ油が２６重量％のオレイン酸（Ｈ３Ｃ−ＣＨ２］７−ＣＨ＝ＣＨ−［ＣＨ２］７−Ｃ（Ｏ）ＯＨ）のトリグリセリド、４９重量％のリノール酸（Ｈ３Ｃ−［ＣＨ２］３−［−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ］２−［−ＣＨ２−］７−Ｃ（Ｏ）ＯＨ）のトリグリセリド、１１重量％のリノレン酸（Ｈ３Ｃ−［−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ−］３−［−ＣＨ２−］７−Ｃ（Ｏ）ＯＨ）のトリグリセリド、および１４重量％の、全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとするＳｅｖｅｎｔｈ  Ｅｄ．  Ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍｅｒｃｋ  Ｉｎｄｅｘに記載されている様々な飽和脂肪酸トリグリセリドを含むことを反映する「Ｒ」基構造を有する種の混合物である。それらの脂肪酸部分のすべては、目的とする生成物であるポリオール脂肪酸エステルの置換基の「Ｒ」基において代表的なものである。したがって、天然源、例えばダイズ油脂肪酸スクロースに由来する脂肪酸供給原料を採用する反応の生成物として本明細書でポリオール脂肪酸エステルを参照するとき、天然源供給原料は、ポリオール脂肪酸エステルが調製される源の結果として典型的に見られる様々な構成要素のすべてを含むことを意図する。関連した態様において、開示されているポリオール脂肪酸エステルは、低粘度（例えば、室温または標準気圧下で約１０〜２０００センチポアズ）を示すことがある。別の態様において、不飽和脂肪酸は、１つ、２つ、３つまたはそれ以上の二重結合を有することがある。
【０１０８】
本発明の実施形態において、ポリオール脂肪酸エステル、態様において二糖エステルは、平均して約６個より多い炭素原子、約８〜１６個の炭素原子、約８〜約１８個の炭素原子、約１４〜約１８個の炭素原子、約１６〜約１８個の炭素原子、約１６〜約２０個の炭素原子、約２０〜約４０個の炭素原子を有する脂肪酸から形成される。
【０１０９】
実施形態において、バリアコーティング中のポリオール脂肪酸エステルとプロラミンの比は、セルロースベースの材料の形、材料を曝露する油および／またはグリースなどに応じて疎油性を達成するように調節（変更）することができる。一態様において、ＰＦＡＥとプロラミンの比は、重量対重量（ｗｔ／ｗｔ）ベースで１：１、２：１、３：１、４：１または５：１とすることができる。関連した態様において、ポリオール脂肪酸エステルおよびプロラミンをセルロースベースの材料上のコーティングとして混合するとき、セルロースベースの材料の表面に対して少なくとも約０．１ｇ／ｍ２〜約１．０ｇ／ｍ２、約１．０ｇ／ｍ２〜約２．０ｇ／ｍ２、約２ｇ／ｍ２〜約３ｇ／ｍ２のコーティング重量を使用することができる。関連した態様において、コーティング混合物は、約３ｇ／ｍ２〜約４ｇ／ｍ２、約４ｇ／ｍ２〜約５ｇ／ｍ２、約５ｇ／ｍ２〜約１０ｇ／ｍ２、約１０ｇ／ｍ２〜約２０ｇ／ｍ２存在することができる。別の態様において、セルロースベースの材料がセルロース繊維を含有する溶液であるとき、コーティングは、存在している全繊維の少なくとも約０．０２５％（ｗｔ／ｗｔ）の濃度で存在することができる。関連した態様において、コーティング組成物は、存在している全繊維の約０．０５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約０．１％（ｗｔ／ｗｔ）、約０．１％（ｗｔ／ｗｔ）〜約０．５％（ｗｔ／ｗｔ）、約０．５％（ｗｔ／ｗｔ）〜約１．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約１．０％（ｗｔ／ｗｔ）〜約２．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約２．０％（ｗｔ／ｗｔ）〜約３．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約３．０％（ｗｔ／ｗｔ）〜約４．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約４．０％（ｗｔ／ｗｔ）〜約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）〜約１０％（ｗｔ／ｗｔ）、約１０％（ｗｔ／ｗｔ）〜約５０％（ｗｔ／ｗｔ）で存在することができる。
【０１１０】
実施形態において、コーティングは、コーティングの重量に対して約０．９％〜約１．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約１．０％〜約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約５．０〜約１０％（ｗｔ／ｗｔ）、約１０％〜約２０％（ｗｔ／ｗｔ）、約２０％〜約３０％（ｗｔ／ｗｔ）、約４０％〜約５０％（ｗｔ／ｗｔ）またはそれ以上のポリオール脂肪酸エステルを含むことができる。関連した態様において、コーティングは、コーティングの重量に対して約２５％〜約３５％（ｗｔ／ｗｔ）のポリオール脂肪酸エステルを含有することができる。
【０１１１】
実施形態において、セルロースベースの材料としては、紙、板紙、紙シート、製紙用パルプ、カップ、箱、トレー、蓋、剥離紙／ライナー、堆肥バッグ、買い物袋、輸送用袋、ベーコン用板紙、ティーバッグ、絶縁材料、コーヒーまたは茶用容器、パイプおよび導水管、食品等級の使い捨てカトラリー、皿およびビン、テレビおよび携帯機器用のスクリーン、衣類（例えば、綿または綿ブレンド）、包帯、感圧ラベル、感圧テープ、女性用製品、ならびに避妊具などの身体上または体内で使用される医療機器、薬物送達装置、医薬品材料（例えば、丸剤、錠剤、坐剤、ゲル剤など）の容器などが挙げられるが、これらに限定されない。また、開示されているコーティング技術を、家具および室内装飾用品、野外キャンプ用具などにも使用することができる。
【０１１２】
一態様において、本明細書に記載されるコーティングは、約３〜約９の範囲のｐＨに対して耐性である。関連した態様において、ｐＨは、約３〜約４、約４〜約５、約５〜約７、約７〜約９とすることができる。
【０１１３】
実施形態において、セルロース含有（またはセルロース系）材料の表面を処理する方法であって、式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）
Ｒ−ＣＯ−Ｘ      式（ＩＩ）
Ｘ−ＣＯ−Ｒ−ＣＯ−Ｘ１      式（ＩＩＩ）
［式中、Ｒは、６〜５０個の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖、または環式の脂肪族炭化水素基であり、ＸおよびＸ１は独立して、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｒ−ＣＯ−Ｏ−Ｒ、またはＯ（ＣＯ）ＯＲである］
を有するアルカン酸誘導体を含有する組成物を表面に塗布するステップを含む、方法が開示される。アルカン酸誘導体が式（ＩＩＩ）を含む場合にはＸまたはＸ１は同じでありまたは異なり、ここに開示されるＰＦＡＥは担体であり、方法は有機塩基、気体の塩酸（ＨＣｌ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）または触媒を必要としない。
【０１１４】
実施形態において、アルカン酸誘導体をポリオール脂肪酸エステルと混合して、乳濁液を形成し、その乳濁液を使用して、セルロースベースの材料を処理する。
【０１１５】
実施形態において、ポリオール脂肪酸エステルは乳化剤とすることができ、１種または複数のモノエステル、ジエステル、トリエステル、テトラエステルおよびペンタエステルの混合物を含むことがある。一態様において、ポリオール脂肪酸エステルは乳化剤とすることができ、１種もしくは複数のトリエステル、テトラエステルおよびペンタエステルの混合物、または１種もしくは両方のモノエステルおよびジエステルの混合物を含むことがある。別の態様において、ポリオール脂肪酸エステルの脂肪酸部分は、飽和の基、または飽和と不飽和の脂肪酸の組合せを含むことがある。一態様において、ポリオール脂肪酸エステル含有乳濁液は、乳タンパク質（例えば、カゼイン、乳清タンパク質など）、ゼラチン、ダイズタンパク質分離物、デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギナン、キトサン、イヌリン、長鎖脂肪酸、ワックス、およびそれらの組合せに限定されないがこれらを含む他のタンパク質、多糖および／または脂質を含有することがある。
【０１１６】
実施形態において、本明細書に開示されるポリオール脂肪酸エステル乳化剤が、コーティング、またはアガライト、エステル、ジエステル、エーテル、ケトン、アミド、ニトリル、芳香族化合物（例えば、キシレン、トルエン）、酸ハロゲン化物、無水物、タルク、アルキルケテン２量体（ＡＫＤ）、雪花セッコウ、アルガニック酸（ａｌｇａｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ミョウバン、アルバリン、にかわ、炭酸バリウム、硫酸バリウム、沈降炭酸カルシウム、粉砕炭酸カルシウム、二酸化チタン、クレー、ドロマイト、ジエチレントリアミンペンタアセテート、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、酵素、ホルムアミジン硫酸、グアーガム、セッコウ、ライム、重硫酸マグネシウム、石灰乳、マグネシア乳、ＰｖＯＨ、ロジン、ロジン石けん、サテン、石けん／脂肪酸、重硫酸ナトリウム、ソーダ灰、チタニア、界面活性剤、デンプン、加工デンプン、炭化水素樹脂、ポリマー、ワックス、多糖、タンパク質、およびそれらの組合せに限定されないがこれらを含む、製紙に使用される他の化学薬品を運搬するために使用されうる。
【０１１７】
実施形態において、本明細書に開示される方法によってもたらされたセルロース含有材料は、処理されていないそのセルロース含有材料に比べて高い疎水性または耐水性を示す。関連した態様において、処理されたセルロース含有材料は、処理されていないセルロース含有材料に比べて高い疎油性または耐グリース性を示す。別の関連した態様において、処理されたセルロース含有材料は、生分解性、堆肥化可能、および／またはリサイクル可能でありうる。一態様において、処理されたセルロース含有材料は、疎水性（耐水性）および疎油性（耐グリース性）である。
【０１１８】
実施形態において、処理されたセルロース含有材料は、未処理のその同じ材料と比べて改善された機械的特性を有することがある。例えば、本明細書に開示される方法で処理された紙袋は、増加した破裂強度、ガーレー数、引張強さおよび／または最大負荷エネルギーを示す。一態様において、破裂強度は、約０．５〜１．０倍、約１．０〜１．１倍、約１．１〜１．３倍、約１．３〜１．５倍増加している。別の態様において、ガーレー数は、約３〜４倍、約４〜５倍、約５〜６倍、および約６〜７倍増加した。別の態様において、引張歪または強さは、約０．５〜１．０倍、約１．０〜１．１倍、約１．１〜１．２倍、および約１．２〜１．３倍増加した。別の態様において、最大負荷エネルギーは、約１．０〜１．１倍、約１．１〜１．２倍、約１．２〜１．３倍、および約１．３〜１．４倍増加した。
【０１１９】
実施形態において、セルロース含有材料は、例えば米国特許出願公開第２０１５／０１６７２４３号（全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとする）に記載されているミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）またはセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）を含む原紙であり、ＭＦＣまたはＣＮＦを、成形プロセスおよび製紙プロセス時に添加し、かつ／またはコーティングもしくは２次層として前成形層に添加して、前記原紙の多孔度を低下させる。関連した態様において、原紙を上記のポリオール脂肪酸エステルと接触させる。別の関連した態様において、接触させた原紙をさらにＰｖＯＨと接触させる。実施形態において、得られた接触させた原紙は、調節可能に耐水性および耐脂質性である。関連した態様において、得られた原紙は、少なくとも約１０〜１５（すなわち、ガーレー透気抵抗度（秒／１００ｃｃ、２０オンスシリンダー））、または少なくとも約１００、少なくとも約２００〜約３５０のガーレー値を示すことがある。一態様において、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングは、１層もしくは複数層の積層体とすることができ、または１層もしくは複数層を積層体として形成することができ、または１層もしくは複数層のコーティングの量を低減して、同じ性能効果（例えば、耐水性、耐グリース性など）を達成することができる。関連した態様において、積層体は、生分解性および／または堆肥化可能なヒートシールまたは接着剤を含むことがある。
【０１２０】
実施形態において、ポリオール脂肪酸エステルを乳濁液として配合することがあり、乳化剤および使用量の選択は、組成物の性質および乳化剤がポリオール脂肪酸エステルの分散を促進する能力によって指示される。一態様において、乳化剤としては、水、緩衝剤、ＰｖＯＨ、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、乳タンパク質、小麦グルテン、ゼラチン、ダイズタンパク質分離物、デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギナン、キトサン、イヌリン、長鎖脂肪酸、ワックス、寒天、アルギネート、グリセロール、ガム、レシチン、ポロキサマー、モノグリセロール、ジグリセロール、リン酸モノナトリウム、モノステアレート、プロピレングリコール、洗浄剤、セチルアルコール、およびそれらの組合せを挙げることができるが、これらに限定されない。一態様において、ポリオールエステル：乳化剤の比は、約０．１：９９．９、約１：９９、約１０：９０、約２０：８０、約３５：６５、約４０：６０または約５０：５０とすることができる。最終製品に望ましい特性に応じて比を変えてもよいことは、当業者にとって明らかであろう。
【０１２１】
実施形態において、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングは、顔料（例えば、クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタン、プラスチック顔料）、結合剤（例えば、デンプン、ダイズタンパク質、ポリマー乳濁液、ＰｖＯＨ）、および添加剤（例えば、グリオキサール、グリオキサール化樹脂、ジルコニウム塩、ステアリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、レシチンオレエート、ポリエチレン乳濁液、カルボキシメチルセルロース、アクリル系ポリマー、アルギネート、ポリアクリレートガム、ポリアクリレート、殺微生物剤、油ベースの消泡剤、シリコーンベースの消泡剤、スチルベン、直接染料および酸性染料）に限定されないがこれらを含む、内部および表面サイジングのための１種または複数の成分（単独または組合せ）と組み合わせることができる。関連した態様において、そのような成分は、微多孔性構造を建てる、光散乱表面を提供する、インキ受理性を改善する、光沢性を改善する、顔料粒子を結合する、コーティングを紙、ベースシート補強材に結合させる、顔料構造の細孔を埋める、感水性を低減する、オフセット印刷におけるウエットピックに抵抗する、ブレードスクラッチングを防止する、スーパーカレンダリングにおける光沢性を改善する、発塵を低減する、コーティング粘度を調整する、保水を実現する、顔料を分散する、コーティング分散を維持する、コーティング／コーティング色剤の劣化を防止する、発泡を制御する、同伴空気およびコーティングクレーターを低減する、白さおよび明るさを増大させる、色および色合いを制御することに限定されないがこれらを含む１つまたは複数の特性をもたらすことができる。最終製品に望ましい特性に応じて組合せを変えてもよいことは、当業者にとって明らかであろう。
【０１２２】
実施形態において、前記プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルを採用する方法が、１次／２次コーティング（例えば、シリコーンベースの層、デンプンベースの層、クレーベースの層、ＰＬＡ層、ＰＥＩ層など）を塗布するコストを下げるために使用されることがあり、必要な特性（例えば、耐油性および／またはグリース性、耐水性、低表面エネルギー、高表面エネルギーなど）を示す材料の層を設け、それによってその同じ特性を達成するのに必要な１次／２次層の量が低減される。一態様において、材料（例えば、ヒートシール可能な作用剤）を、ＰＦＡＥ層の上にコーティングすることができる。実施形態において、組成物は、フルオロカーボンフリーおよびシリコーンフリーである。
【０１２３】
実施形態において、組成物は、処理された生成物の機械的および熱的安定性の両方を高める。一態様において、表面処理は、約−１００℃〜約３００℃の温度で熱安定性である。一態様において、セルロースベースの材料の表面は、約６０°〜約１２０°の水接触角を示す。一態様において、表面処理は、約２００℃〜約３００℃の温度で化学的に安定である。
【０１２４】
プロラミン／ＰＦＡＥ組成物が添加された基材は、塗布前に（例えば、約８０〜１５０℃で）乾燥させることがあるが、改質組成物を用いて、例えば浸漬し、表面を組成物に１秒未満曝露できることによって処理することができる。基材を加熱して、表面を乾燥することができ、その後、改質された材料はすぐに使用できる状態である。一態様において、本明細書に開示される方法に従って、基材を、典型的に製紙工場で実施されるいずれか好適なコーティング／サイジング方法で処理することがある（例えば、全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとするＳｍｏｏｋ，  Ｇ．，“Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ”，“Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｆｏｒ  Ｐｕｌｐ  ＆  Ｐａｐｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｔｓ”  （２０１６），  ４ｔｈ  Ｅｄ．，  Ｃｈａｐ．  １８，  ｐｐ．  ２９３−３０９，  ＴＡＰＰＩ  Ｐｒｅｓｓ，  Ｐｅａｃｈｔｒｅｅ  Ｃｏｒｎｅｒｓ，  ＧＡ  ＵＳＡを参照のこと）。
【０１２５】
一部の用途では、材料を処理前に乾燥することがあるが、本発明を実施する際に材料の特別な調製は必要でない。実施形態において、開示されている方法を、フィルム、剛性容器、繊維、パルプ、ファブリックなどに限定されないがこれらを含むいずれかのセルロースベースの表面に使用することができる。一態様において、プロラミン／ポリオール脂肪酸エステルまたはコーティング剤を、通常のサイズプレス（垂直、傾斜、水平）、ゲートロールサイズプレス、計量サイズプレス、カレンダーサイズ塗布、チューブサイジング、オンマシン、オフマシン、片面コーター、両面コーター、ショートドエル、同時両面コーター、ブレードまたはロッドコーター、グラビアコーター、グラビア印刷、フレキソ印刷、インキジェット印刷、レーザー印刷、スーパーカレンダリング、およびそれらの組合せによって塗布することができる。
【０１２６】
供給源に応じて、セルロースは、紙、板紙、パルプ、軟材繊維、硬材繊維またはそれらの組合せ、ナノセルロース、セルロースナノ繊維、ウィスカーまたはミクロフィブリル、ミクロフィブリル化綿または綿ブレンド、セルロースナノ結晶、またはナノフィブリル化セルロースとすることができる。
【０１２７】
実施形態において、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングの塗布量は、セルロース含有材料の少なくとも１つの表面を完全に被覆するのに十分な量である。例えば、実施形態において、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングは、容器の完全な外側表面、容器の完全な内部表面、もしくはそれらの組合せ、または原紙の片側もしくは両側に塗布されることがある。実施形態において、フィルムの完全な上部表面は、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングで被覆されることがあり、またはフィルムの完全な下側表面は、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングで被覆されることがあり、または両側が被覆される。実施形態において、機器／計器の穴は、コーティングによって被覆されることがあり、または機器／計器の外面は、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングによって被覆されることがあり、または外側および内側の両表面が被覆される。実施形態において、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングの塗布量は、セルロース含有材料の少なくとも１つの表面を部分被覆するのに十分な量である。例えば、周囲雰囲気、または標的最終用途における製品、組成物、化合物もしくは材料に曝露される表面のみ、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングによって被覆され、あるいは周囲雰囲気に曝露されない表面のみ、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティング（例えば、マスキング）によって被覆される。当業者に明らかであるように、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングの塗布量は、被覆される材料の使用に依存することがある。一態様において、一方の表面は、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステル（プロラミン−ＰＦＡＥ）でコーティングされることがあり、反対側の表面は、タンパク質、小麦グルテン、ゼラチン、ダイズタンパク質分離物、デンプン、加工デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギナン、キトサン、イヌリン、長鎖脂肪酸、ワックス、およびそれらの組合せに限定されないがこれらを含む作用剤でコーティングされることがある。一態様において、プロラミン−ＰＦＡＥを完成紙料に添加することができ、ウェブ上の得られた材料には、ＰＦＡＥまたはプロラミン−ＰＦＡＥの追加のコーティングが設けられていることがある。
【０１２８】
いずれか好適なコーティング方法は、方法のその態様を実施する過程において塗布される様々なプロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティングおよび／または乳濁液のいずれかを送達するために使用されることがある。実施形態において、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティング方法は、浸漬、吹付け、塗装、印刷、およびこれらの方法のうちのいずれかの任意の組合せを単独で、または開示されている方法を実施するのに適応する他のコーティング方法とともに含む。
【０１２９】
例えば、ポリオール脂肪酸エステルの濃度を上げることによって、本明細書に開示されるプロラミンは、より容易に溶解し、より均一なフィルムを形成する。一態様において、様々な触媒によって、コーティングのより急速な「硬化」が、特定の用途を満たすようにプロラミン：ポリオール脂肪酸エステルの性質（組成）または量を正確に調節できる可能性がある。
【０１３０】
処理されるセルロースの選択、プロラミン−ポリオール脂肪酸エステルコーティング、反応温度および曝露時間が、最終製品のいずれか特定の用途に適するようにルーチンの実験法で最適化されるパラメータであることは、当業者にとって明らかであろう。
【０１３１】
実施形態において、プロラミンはゼインである。ゼインは、商業的に購入し（上記を参照のこと）、またはＬａｗｔｏｎ  ＪＷ，  Ｃｅｒｅａｌ  Ｃｈｅｍ  （２００２）  ７９（１）：  １−１８，  ａｔ  ｐａｇｅｓ  １−４（全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとする）に記載されている方法によって作製することができる。
【０１３２】
誘導体化された材料は、当技術分野において公知である適切な試験を使用して画定および測定することができる変更された物理的特性を有する。疎水性については、分析プロトコルとしては、接触角測定および吸湿量を挙げることができるが、これらに限定されない。他の特性としては、剛性、透湿速度（ＷＶＴＲ）、多孔度、引張強さ、基材分解の欠如、破裂および引裂特性が挙げられる。従うべき特定の標準化プロトコルは、米国材料試験協会によって定義されている（プロトコルＡＳＴＭ  Ｄ７３３４−０８）。
【０１３３】
表面の水蒸気や酸素などの様々なガスに対する透過性は、材料のバリア機能が増強されるようにポリオール脂肪酸エステルコーティング方法でも変更されることがある。透過性を測定する標準ユニットは、バーラーであり、それらのパラメータを測定するプロトコルは、パブリックドメインでも入手可能である（水蒸気にはＡＳＴＭ規格Ｆ２４７６−０５、酸素にはＡＳＴＭ規格Ｆ２６２２−８）。
【０１３４】
実施形態において、本開示の手順に従って処理された生分解性材料は、微生物の攻撃下の環境における分解によって測定して、完全な生分解性を示す。
【０１３５】
フラスコ振盪法（ＡＳＴＭ  Ｅ１２７９−８９（２００８））およびＺａｈｎ−Ｗｅｌｌｅｎｓ試験（ＯＥＣＤ  ＴＧ  ３０２  Ｂ）を含めて様々な方法が、生分解性を画定および試験するのに利用可能である。
【０１３６】
ＡＳＴＭ  Ｄ６４００に限定されないがこれを含む様々な方法が、堆肥化可能性を画定および試験するのに利用可能である。
【０１３７】
実施形態において、本明細書に開示されるバリアコーティング組成物は、基材または表面に塗布されると、油および／またはグリースの浸透に対する耐性を有する物品をもたらす。油および／またはグリースの浸透に対する耐性としては、様々な油、グリース、ワックス、他の油性物質、およびトルエンやヘプタンなど驚くほどに高い浸透性溶媒による浸透に対する耐性が挙げられる。油および／またはグリースの浸透に対する耐性は、３Ｍキット試験によって測定することができる。一態様において、組成物は、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも７、少なくとも９のキット数を有する。
【０１３８】
実施形態において、物品を製造する方法であって、バリアコーティング組成物を基材に塗布して、高表面エネルギーならびに油および／またはグリースの浸透に対する耐性を有する物品を製造するステップを含む、方法が開示されている。関連した態様において、バリア組成物を基材の１つまたは複数の表面と密接に接触させて、それらの表面に対する浸透耐性をもたらす。一態様において、バリアコーティングは、コーティングとして１つもしくは複数の表面に塗布されることがあり、または用途において、コーティングが基材の内部に吸収され、より多くの表面と接触するように塗布されることがある。
【０１３９】
実施形態において、バリア組成物は、コーティングとして基材に塗布される。基材は、いずれか好適な方法、例えば圧延、展延、吹付け、刷毛塗りもしくは流し込み方法によって組成物でコーティングすることができ、次に乾燥し、バリア組成物を他の材料とともに、予備成形した基材に共押出し、または予備成形した基材を溶融／押出コーティングする。一態様において、コーティングは、サイズプレスで塗布されることがある。一態様において、基材は、片側、両側またはすべての側面がバリア組成物でコーティングされることがある。一態様において、ローラーにそって移動し、バリア組成物の基材への均一な展延を可能にする「ドクターブレード」などのコーティングナイフが使用されることがある。一態様において、バリアコーティングは、展延コーティング機を連続操作することによってテキスタイル、不織、箔、紙、板紙および他のシート材料に塗布されることがある。
【０１４０】
本明細書に開示されるバリア組成物は、油および／またはグリースの浸透に対する耐性を有する多種多様な異なる物品を製造するために使用されることがある。物品としては、紙、板紙、厚紙、容器用板紙、セッコウボード、木材、木材複合体、家具、メーソンリー、皮革、自動車仕上剤、家具艶出剤、プラスチック、焦げつかない料理用具および発泡体を挙げることができるが、これらに限定されない。
【０１４１】
実施形態において、本明細書に開示されるバリア組成物は、ファーストフード包装を含めて食品包装紙および板紙において使用されることがある。食品包装用途の具体例としては、ファーストフード包装材、食品袋、スナック袋、食料雑貨店用袋、カップ、トレー、カートン、箱、ビン、枠箱、食品包装フィルム、ブリスターパック包装材、電子レンジ対応ポップコーン用袋、剥離紙、ペットフード用容器、飲料容器、ＯＧＲ紙などが挙げられる。実施形態において、天然テキスタイル繊維または合成テキスタイル繊維などのテキスタイル物品を製造しうる。関連した態様において、テキスタイル繊維は、衣類、リネン、じゅうたん、掛け布、壁紙、室内装飾用品などにさらに加工されることがある。
【０１４２】
実施形態において、基材は、目的とするバリア組成物を塗布する前または後に物品に形成されることがある。一態様において、容器は、平坦なコート板紙から、プレス成形、真空成形によって、または板紙を所望の最終形状に折り畳み、接着させることによって製造することができる。平坦なコート板紙ストックは、例えば（全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとする）米国特許第４，９００，５９４号に開示されたように熱および圧力を加えることによってトレーに形成され、または（全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとする）米国特許第５，２９４，４８３号に開示されたように食品および飲料用の容器に真空成形されることがある。
【０１４３】
本発明の方法による処理に適した材料としては、反応／結合に利用可能な表面をかなりの割合で有する、綿繊維、亜麻などの植物繊維、木質繊維、再生セルロース（レーヨンおよびセロファン）、部分アルキル化セルロース（セルロースエーテル）、部分エステル化セルロース（アセテートレーヨン）、および他の改質セルロース材料など様々な形のセルロースが挙げられる。以上に述べたように、「セルロース」という用語は、それらの材料、ならびに同様のポリオール構造および同様の特性を有する他のものをすべて含む。それらのうち、比較的新しい材料のミクロフィブリル化セルロース（セルロースナノファイバー）（例えば、それぞれ全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとする米国特許第４，３７４，７０２号、米国特許出願公開第２０１５／０１６７２４３号および同第２００９／０２２１８１２号を参照のこと）が、目的の主題の実施に特に適している。実施形態において、セルロースとしては、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース（硝酸セルロース）、硫酸セルロース、セルロイド、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、セルロースナノ結晶、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、およびそれらの組合せを挙げることができるが、これらに限定されない。
【０１４４】
セルロースを本明細書に開示されるバリアコーティングで改質すると、油および／またはグリースに対する耐性が高まること以外に、引張強さ、柔軟性および剛性も高まり、それによって使用の範囲もさらに拡がることがある。本明細書に開示される改質セルロースからまたはそれを使用することによって作製された生分解性および部分生分解性製品はリサイクル可能および堆肥化可能な製品を含めてすべて、本開示の範囲内である。
【０１４５】
コーティング技術の利用可能な用途のうち、そのような品目としては、あらゆる目的のための容器、などの、紙、板紙、製紙用パルプ、カップ、蓋、箱、トレー、剥離紙／ライナー、堆肥バッグ、買い物袋、パイプおよび導水管、食品用使い捨てカトラリー、皿およびビン、テレビおよび携帯機器用のスクリーン、衣類（例えば、綿または綿ブレンド）、包帯、感圧ラベル、感圧テープ、女性用製品、ならびに避妊具などの医療機器、薬物送達装置などが挙げられるが、これらに限定されない。また、本明細書に開示されるコーティング技術を、家具および室内装飾用品、野外キャンプ用具などにも使用することができる。
【０１４６】
以下の実施例は、本発明を説明するためのものであって、限定するものではないことを意図する。
【実施例】
【０１４７】
［実施例１］
糖脂肪酸エステル配合物
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は室温で液体であり、ベンチトップ型引落装置を使用して、その材料を含有するすべてのコーティング／乳濁液を室温で塗布した。様々なコート重量を生み出すように、ロッドのタイプおよびサイズを変更した。
【０１４８】
配合物１
５０ｍｌのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、１９５ｍｌの水および５グラムのカルボキシメチルセルロース（ＦＩＮＮＦＩＸ（登録商標）  １０；ＣＰ  Ｋｅｌｃｏ、Ａｔｌａｎｔａ、ＧＡ）を含有する溶液に添加した。５０００ｒｐｍにセットしたＳｉｌｖｅｒｓｏｎホモジナイザーを使用して、配合物を１分間混合した。乳濁液を、漂白硬材パルプで作製された５０グラムのベースシート、および無漂白軟材から構成された８０グラムのシートにコーティングした。両紙をオーブン（１０５℃）に１５分間入れ、乾燥した。オーブンから取り出した後、シートを実験台に置き、各シートにピペットで水（室温）を１０滴加えた。未処理のベースシートは水の小滴を直ちに吸収するが、様々な量のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）でコーティングされたシートでは、コート重量が増加するにつれて耐水性のレベルが上昇していくことが見られた（表１を参照のこと）。
【０１４９】
【表１】
2022500550.tif 000006
【０１５０】
耐水性は、重い方のシートではそれほど顕著ではなく、シートが乾燥していなければ耐水性が達成されないことが観察された。
【０１５１】
配合物２
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）のカップストックへの添加：（ＭＦＣ処理なしの単層ストック）（ユーカリパルプで作製された板紙１１０グラム）。５０グラムのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を２００グラムの５％加熱エチル化デンプン（Ｅｔｈｙｌｅｘ  ２０２５）に添加し、ベンチトップ型カディミルを使用して、３０秒間撹拌した。紙試料をコーティングし、オーブンに１０５℃で１５分間入れた。試験小滴（１０〜１５）を、板紙のコーティングされた側面に置き、水ホールドアウト時間を測定し、下記の表に記録した。未処理の板紙対照の水浸透は、瞬時であった（表２を参照のこと）。
【０１５２】
【表２】
2022500550.tif 000007
【０１５３】
配合物３
純粋なＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を４５℃に温め、噴霧ビンに入れた。均一な噴霧を、前の例の紙ストック、ならびに一片の繊維板およびある量の綿布に適用した。水滴を試料に置くと、基材中への浸透が３０秒以内に起こった。しかし、オーブン中、１０５℃で１５分間乾燥した後、水滴が基材中に吸収される前に蒸発した。
【０１５４】
継続調査は、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）が耐油性および／またはグリース性コーティングに使用される化合物と相溶性がありうるかどうかに関係した。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は、耐水性および剛性改善にとって有用である。板紙ストック（２４０ｇ）を剛性試験に使用した。表３に、結果を示す。データは、単一のコート重量：５グラム／平方メートルで得られたものであり、５つの試料の平均が報告されている。結果は、Ｖ−５  Ｔａｂｅｒ剛性試験機モデル１５０−Ｅを用いて記録されたＴａｂｅｒ剛性単位である。
【０１５５】
【表３】
2022500550.tif 000008
【０１５６】
［実施例２］
糖エステルのセルロース系基材への結合
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）がセルロース系材料に可逆的に結合しているかどうかを決定しようとして、純粋なＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を純粋なセルロースと５０：５０の比で混合した。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を３００°Ｆで１５分間反応させ、混合物を塩化メチレン（非極性溶媒）または蒸留水で抽出した。試料を６時間還流し、試料の重量分析を行った。
【０１５７】
【表４】
2022500550.tif 000009
【０１５８】
［実施例３］
セルロース系表面の調査
ＭＦＣを含む原紙と含まない原紙の走査型電子顕微鏡像は、より細孔の少ないベースが、表面に反応している防水剤がはるかに少なくて済む可能性をもつことを示す。図１〜２は、未処理の中空隙率Ｗｈａｔｍａｎ濾紙を示す。図１および２は、誘導体化剤が反応することができる曝露表面積が比較的広いことを示す。しかし、高多孔性シートには水が逃げ込む場所が十分あることが明らかになる。図３および４は、リサイクルパルプで作製された紙をＭＦＣでコーティングする前およびコーティングした後を突き合わせて比較したものを示す。（同じ試料で２つの倍率があり、画像の左側はＭＣＦを含まない）。試験により、はるかに細孔の少ないシートの誘導体化は、長期水／蒸気バリア性能に対してより高い見込みを示すことがわかる。最後の２つの像は、対比および比較のための、１枚の濾紙の平均「細孔」を撮影したクローズアップおよびＣＮＦコート紙を同様の倍率で撮影したクローズアップである。
【０１５９】
上記のデータから、臨界点である、より多くの材料の添加によって、性能が対応して向上することが明らかになる。理論に拘束されるものではないが、無漂白紙では反応がより速いようであり、これは、リグニンの存在が反応を促進させる可能性があることを示唆している。
【０１６０】
液体ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は容易に乳化することができる。したがって、そのような液体を、製紙工場においてよく使用されるコーティング設備で機能するように適合させることができる。
【０１６１】
［実施例４］
「Ｐｈｌｕｐｈｉ」
液体ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を漂白硬材繊維と混合および反応させて、防水性手漉きシートを生み出す様々な形を生成した。スクロースエステルをシート形成前にパルプと混合すると、ＰＦＡＥの大部分は繊維とともに保持された。十分な加熱および乾燥を行うと、脆くてふわふわしているが、疎水性の手漉きシートが形成された。その例では、０．２５グラムのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、６リットルの水中で４．０グラムの漂白硬材繊維と混合した。混合物を手動で撹拌し、水を標準の手漉きシート鋳型に注いだ。得られた繊維マットを取り出し、３２５°Ｆで１５分間乾燥した。生成したシートは、著しい疎水性を示し、かつ繊維間の水素結合を大幅に低減させた。（１００°より大きい水接触角が観察された）。乳化剤を添加することができる。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）と繊維は、約１：１００〜２：１とすることができる。
【０１６２】
その後の試験により、タルクは方法において唯一の傍観物であり、追加の試験から外したことがわかる。
【０１６３】
［実施例５］
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）コーティング特性に対する環境効果
スクロースエステルと繊維の反応機構をよりよく理解するために、湿潤強さ樹脂が添加されているが、耐水性を有さない（サイジングを含まない）漂白クラフトシートに、低粘度コーティングを塗布した。Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計を１００ｒｐｍで使用して、コーティング粘度を測定した。
【０１６４】
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をＥｔｈｙｌｅｘ  ２０２５（エチル化デンプン）と乳化し、グラビアロールを介して紙に塗布した。比較のために、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をＷｅｓｔｃｏｔｅ  ９０５０  ＰｖＯＨとも乳化した。図５に示すように、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の二重結合の酸化は、酸化的な化学的性質を増強する熱および追加の化学的環境の存在によって増強される（表５も参照のこと）。
【０１６５】
【表５】
2022500550.tif 000010
【０１６６】
［実施例６］
不飽和脂肪酸鎖対飽和脂肪酸鎖の効果
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を漂白軟材パルプと反応させ、乾燥して、シートを形成した。その後、ＣＨ２Ｃｌ２、トルエンおよび水で抽出して、パルプとの反応の程度を決定した。Ｓｏｘｈｌｅｔ抽出ガラス器具を使用して、少なくとも６時間抽出した。抽出の結果を表６に示す。
【０１６７】
【表６】
2022500550.tif 000011
【０１６８】
データにより、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の本質的にすべてがシートに残っていることが示される。同じ手順をパルプ単独で実施し、結果から、パルプ１０ｇ当たり約０．０１ｇが得られたことがわかる。理論に拘束されるものではないが、それは、完全に除去されていなかった残留パルプ化化学薬品またはより可能性の高い抽出物として説明することができる。
【０１６９】
セルロースの純粋な繊維（例えば、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）のα−セルロース）を使用して、実験を繰り返した。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の負荷率レベルが繊維の質量の約２０％未満のままである限り、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の質量の９５％超が繊維とともに保持され、極性溶媒でも非極性溶媒でも抽出されなかった。理論に拘束されるものではないが、焼付け時間および温度を最適化すると、繊維とともに残留するスクロースエステルがさらに増強されることがある。
【０１７０】
示されるように、データから、一般的には乾燥後に材料からＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を抽出できないことが明らかになる。一方、ＰＦＡＥの脂肪酸がすべて飽和脂肪酸鎖であると、材料中のＰＦＡＥのほぼ１００％である、Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  Ｇａｍｂｌｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ、ＯＨ）から入手可能なＯＬＥＡＮ（登録商標）を、（７０℃以上の）熱水を使用して抽出することができる。ＯＬＥＡＮ（登録商標）はＳＥＦＯＳＥ（登録商標）と同一であるが、唯一の変更は、スクロースに不飽和脂肪酸が結合している（ＳＥＦＯＳＥ（登録商標））代わりに、飽和脂肪酸が結合している（ＯＬＥＡＮ（登録商標））点である。
【０１７１】
別の注目すべき態様は、複数の脂肪酸鎖が、セルロース、および構造中の２つの糖分子と反応性を示し、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）が堅い架橋網目を生じ、紙、板紙、エアレイドおよび湿式不織布、ならびにテキスタイルなど繊維ウェブの強度改善が導かれることである。
【０１７２】
［実施例７］
耐水性を達成するためのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）添加
硬材と軟材の両方のクラフトパルプを使用して、２グラムおよび３グラムの手漉きシートを作製した。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を１％パルプスラリーに０．１％以上のレベルで添加し、水を排出し、手漉きシートを形成すると、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は繊維とともに保持され、耐水性を付与した。０．１％〜０．４％ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の水が、表面上で数秒以下玉のようになった。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）負荷が０．４％を超えると、１．５％より高い負荷率レベルに向けて、耐水性の時間が何分間に、次いで何時間に急速に増加した。
【０１７３】
［実施例８］
嵩高い繊維材料の製造
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をパルプに添加すると、繊維を軟化させ、繊維間の空間を増加させ、嵩高くなるように作用する。例えば、１２５ｇ（乾燥状態）のパルプを含有する硬材パルプの３％スラリーを水切りし、乾燥すると、１８．２立方センチメートルの体積を占めることがわかった。水切りおよび乾燥時に、１２．５ｇのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、等量の１２５ｇの乾燥繊維を含有する同じ３％硬材パルプスラリーに添加すると、得られたマットは４５．２立方センチメートルを占めた。
【０１７４】
３０グラムの標準漂白硬材クラフトパルプ（Ｏｌｄ  Ｔｏｗｎ  Ｆｕｅｌ  ａｎｄ  Ｆｉｂｅｒ、ＬＬＣ、Ｏｌｄ  Ｔｏｗｎ、ＭＥ）を、６０℃に温めておいたＳＥＦＯＳＥ（登録商標）とともに噴霧した。約４．３ｃｍ３を１０，０００ｒｐｍの砕解機に入れ、本質的に再パルプ化した。混合物を、手漉きシート鋳型を通して注ぎ、１０５℃で乾燥した。得られた疎水性パルプは、８．１ｃｍ３の体積を占めた。その材料を２インチ角に裁断し、液圧プレスに入れ、圧力５０トンを３０秒間加えた。その四角の体積を大幅に低減したが、依然として圧力を加えない対照のために裁断された同じ２インチ角より５０％高い体積を占めた。
【０１７５】
嵩および軟らかさの増加が観察されるだけでなく、水切りをした後の強制再パルプ化マットによって、疎水性のすべてが保持された繊維マットが得られたことも重要である。その品質は、水が低表面エネルギーバリアを容易に「押し分けて」通って、シートに入り込むことはあり得ないという知見に加えて、価値がある。疎水性の単一脂肪酸鎖の結合は、その特性を示さない。
【０１７６】
理論に拘束されるものではないが、それは、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）がセルロースと反応しており、セルロース繊維の表面のＯＨ基がその後の水素結合に関与するのにもはや利用不可能であるという追加の証拠を表す。他の疎水性材料が、初期の水素結合に干渉するが、再パルプ化時に、その影響は逆転され、セルロースのＯＨ基は、再乾燥時に水素結合に自由に関与する。
【０１７７】
［実施例９］
袋用紙試験データ
以下の表（表７）は、５〜７ｇ／ｍ２でＳＥＦＯＳＥ（登録商標）およびＰｖＯＨの混合物を無漂白クラフト袋ストック（対照）にコーティングすることによって付与された特性を示す。また、市販の袋も参照のために含まれる。
【０１７８】
【表７】
2022500550.tif 000012
【０１７９】
表７で見ることができるように、対照原紙をＳＥＦＯＳＥ（登録商標）およびＰｖＯＨでコーティングすると、引張および破裂は増加する。
【０１８０】
［実施例１０］
湿潤／乾燥引張強さ
３グラムの手漉きシートを漂白パルプから作製した。以下のデータにより、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の異なる添加レベルで湿潤および乾燥の引張強さが比較される。それらの手漉きシートでは、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をいずれのコーティングにも乳化せず、単にパルプに混ぜ込み、他の化学的性質を加えることなく水切りしたことに留意すること（表８を参照のこと）。
【０１８１】
【表８】
2022500550.tif 000013
【０１８２】
５％の添加率により、対照の乾燥強さをさほど下回らない湿潤強さが得られたことにも留意のこと。
【０１８３】
［実施例１１］
８つ未満の飽和脂肪酸を含有するエステルの使用
８つ未満の脂肪酸がスクロース部分に結合して生成されたスクロースエステルを用いて、いくつかの実験を行った。ＳＰ５０、ＳＰ１０、ＳＰ０１およびＦ２０Ｗの試料（Ｓｉｓｔｅｒｎａ、Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）は、それぞれ５０％、１０％、１％、および本質的に０％のモノエステルを含有する。それらの市販の製品は、スクロースを飽和脂肪酸と反応させることによって作製され、したがって化合物が、さらに架橋するのに有用でなくなり、または同様の化学的性質にとって有用でなくなるが、化合物は、乳化および撥水特性を調査する際に有用である。
【０１８４】
例えば、１０ｇのＳＰ０１を、１０％加熱ＰｖＯＨ溶液中で１０ｇのグリオキサールと混合した。混合物を２００°Ｆで５分間「加熱」し、漂白硬材クラフトから作製された多孔性原紙に引落しにより塗布した。結果は、良好な疎水性を示す、紙の表面上にある架橋ワックス系コーティングであった。最低限の３ｇ／ｍ２を塗布した場合、得られた接触角は１００°より大きかった。グリオキサールは、ＯＨ基を有する化合物で使用される周知の晶析装置であるので、その方法は、スクロース環の残りのアルコール基を基材または他のコーティング材料において利用可能なアルコール基と結合させることによって、かなり非反応性のスクロースエステルを表面に付着させるのに有望な手段である。
【０１８５】
［実施例１２］
ＨＳＴデータおよび吸湿
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）単独で、防水特性が観察されることを明らかにするために、多孔性Ｔｗｉｎｓ  Ｒｉｖｅｒ（Ｍａｔａｗａｓｋａ、ＭＥ）原紙を様々な量のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）（および乳化し、引落しにより塗布するＰｖＯＨまたは加工デンプン（Ｅｔｈｙｌｅｘ  ２０２５））で処理し、Ｈｅｒｃｕｌｅｓサイズ試験でアッセイした。結果を表９に示す。
【０１８６】
【表９】
2022500550.tif 000014
【０１８７】
表９で見ることができるように、紙の表面に塗布されるＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の増加によって、（ＨＳＴ（単位秒）の増加によって示されるように）耐水性が高まる。
【０１８８】
それは、飽和スクロースエステル生成物のコーティングを使用しても見ることができる。Ｆ２０Ｗ（Ｓｉｓｔｅｒｎａ、Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）は、４〜８置換範囲の大部分の分子でモノエステル％が非常に低いと記載されている。Ｆ２０Ｗ製品の含浸量は、ＰｖＯＨとともに、等量部のそれぞれを使用して、安定な乳濁液を作製して乳化させた全コーティングの５０％に過ぎないことに留意すること。したがって、含浸量が「０．５ｇ／ｍ２」と標識されている場合、同じ含浸量のＰｖＯＨも存在し、１．０ｇ／ｍ２の全含浸量が得られる。結果を表１０に示す。
【０１８９】
【表１０】
2022500550.tif 000015
【０１９０】
やはり表１０からわかるように、Ｆ２０Ｗの増加により、多孔性シートの耐水性が高まる。したがって、塗布されたスクロース脂肪酸エステルは、紙を耐水性にしている。
【０１９１】
耐水性は、単にセルロースとエステル結合を形成する脂肪酸の存在によるものではないため、軟材手漉きシート（漂白軟材クラフト）にＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を負荷し、パルプ中のセルロースとエステル結合を形成するオレイン酸をパルプに直接添加した。時間０における質量は、１０５℃のオーブンから取り出された手漉きシートの「絶乾」質量を表す。試料を、ＲＨ５０％で維持した調湿室に入れた。質量の変化を経時的に記録する（単位分）。結果を表１１および１２に示す。
【０１９２】
【表１１】
2022500550.tif 000016
【０１９３】
【表１２】
2022500550.tif 000017
【０１９４】
オレイン酸がパルプに直接添加され、エステル結合を形成する場合の違いは、吸湿を大いに遅くすることに留意すること。対照的に、わずか２％ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は吸湿を遅くし、より高い濃度では、３０％ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は遅くしない。したがって、理論に拘束されるものではないが、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）結合材料の構造は、単純な脂肪酸エステルおよびセルロースによって形成された構造だけで説明できるはずがない。
【０１９５】
［実施例１３］
飽和ＳＦＡＥ
飽和エステルは室温でワックス状固体であり、飽和しているため、試料マトリックスと、または分子間で反応しにくい。高温（例えば、少なくとも４０℃、試験したものすべて、６５℃超）を使用すると、材料は溶融し、液体として塗布することができ、次いで冷却および固化し、疎水性コーティングを形成する。あるいは、材料を水性コーティングとして乳化および塗布して、疎水性の特徴を付与することができる。
【０１９６】
表１３に示すデータは、様々な量の飽和ＳＦＡＥでコーティングされた紙から得られたＨＳＴ（Ｈｅｒｃｕｌｅｓサイズ試験）読取値を表す。
【０１９７】
Ｔｕｒｎｅｒ  Ｆａｌｌｓ紙から得られた＃４５の漂白硬材クラフトシートを試験コーティングに使用した。ガーレー多孔度は、約３００秒測定し、かなり緊密なベースシートを表す。Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｆｏｏｄｓ（日本）から得られたＳ−３７０（３〜５のＤＳ）を、コーティングする前にキサンタンガム（飽和ＰＦＡＥ配合物の質量の最大１％）と乳化した。
【０１９８】
飽和ＰＦＡＥ配合物のコート重量（１トン当たりポンド数）およびＨＳＴ（１試料当たり４回測定の平均）を表１３に示す。
【０１９９】
【表１３】
2022500550.tif 000018
【０２００】
データにより、限定された量の飽和ＰＦＡＥは、他の目的／用途に合わせて設計されたコーティングの耐水性を増強させることがあると裏付けられる。例えば、飽和ＰＦＡＥをＥｔｈｙｌｅｘデンプンおよびＰｖＯＨベースのコーティングとブレンドすると、耐水性の増加がいずれの場合にも観察された。
【０２０１】
以下の実施例を、ガーレー多孔度が１８秒である＃５０の漂白リササイクルベースにコーティングした。
【０２０２】
１００グラムの加工デンプン（Ｅｔｈｙｌｅｘ  ２０２５）を固体１０％（体積１リットル）で加熱し、１０グラムのＳ−３７０を熱いまま添加し、Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎホモジナイザーを使用して混合した。一般的なベンチトップ型引落し装置を使用して、得られたコーティングを塗布し、紙を加熱ランプ下で乾燥した。
【０２０３】
３００＃／トンのコート重量で、デンプン単独は、平均ＨＳＴが４８０秒であった。同じコート重量のデンプンおよび飽和ＰＦＡＥの混合物では、ＨＳＴが７１０秒に増加した。
【０２０４】
十分なＰｖＯＨ（Ｓｅｌｖｏｌ  ２０５Ｓ）を熱水に溶解して、１０％溶液を形成した。溶液を上記の同じ＃５０紙にコーティングすると、１５０ポンド／トンのコート重量で平均ＨＳＴが２２５であった。その同じ溶液を使用して、Ｓ−３７０を添加すると、乾燥量基準で９０％ＰＶＯＨ／１０％Ｓ−３７０（すなわち、９０ｍｌの水、９グラムのＰｖＯＨ、１グラムのＳ−３７０）を含有する混合物が形成され、平均ＨＳＴは３８０秒に増加した。
【０２０５】
デンプンなどいくつかの不溶性冷ポリマーは、プロラミン（ゼインなど；全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとする米国特許第７，７３７，２００号を参照のこと）と相溶性がある。前記特許の主題の商業生産に対する主な障壁の１つは、配合物が水溶性であることなので、飽和ＰＦＡＥの添加は、そのような形で役に立つ。
【０２０６】
［実施例１４］
他の飽和ＳＦＡＥ
飽和ＰＦＡＥベースのコーティングのサイズプレス評価を、サイジングがなく、形成が比較的不十分である漂白軽量シート（約３５＃）で行った。加熱して、飽和ＰＦＡＥを乳化したＥｘｃｅｖａｌ  ＨＲ  ３０１０  ＰｖＯＨを使用して、すべての評価を行った。十分な飽和ＰＦＡＥを添加して、全固体の２０％を占めた。Ｓ−３７０対Ｃ−１８００の試料（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｆｏｏｄｓ（日本）から入手可能）を評価することに焦点を当てた。これらのエステルの両方は、対照よりうまく行われた。重要なデータの一部を表１４に示す。
【０２０７】
【表１４】
2022500550.tif 000019
【０２０８】
飽和化合物は、キットの増加をもたらすように見え、Ｓ−３７０とＣ−１８００は両方とも、ＨＳＴの増加が約１００％であることに留意すること。
【０２０９】
［実施例１５］
湿潤強さ添加剤
実験室試験により、ポリオールエステルの化学的性質を、湿潤強さ添加剤として使用することを含めて様々な特性を達成するように調節できることがわかった。飽和基をスクロース（または他のポリオール）の各アルコール官能基に結合させることによって、ポリオールエステルが作製されると、結果は、水に対して低混和性／溶解性である疎水性ワックス状物質である。化合物をセルロース系材料に添加して、内部からまたはコーティングとして耐水性を付与することができる。しかし、化合物は、相互でも、試料マトリックスのいずれの部分とも化学的に反応しないので、溶媒、熱および圧力によって除去されやすい。
【０２１０】
防水性およびより高いレベルの耐水性が望ましい場合、マトリックスにスクロースエステルを固定し、エステルに物理的手段による除去に耐性をもたせる助けとなる酸化および／または架橋を達成することを目的として、不飽和官能基を含むポリオールエステルが作製され、セルロース系材料に添加されることがある。スクロースエステルの不飽和基の数およびサイズを調節することにより、強度を付与するために架橋する手段が得られ、さらに耐水性を高めるように分子を改質することができる。
【０２１１】
表１５のデータは、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を漂白クラフトシートに様々なレベルで添加し、湿潤引張データを得ることによって取り出される。表中に示す百分率は、処理された７０＃の漂白紙のスクロースエステル（％）を表す（表１５を参照のこと）。
【０２１２】
【表１５】
2022500550.tif 000020
【０２１３】
データは、負荷レベルが増加するにつれて湿潤強さが増加する傾向を示している。乾燥引張は、シートの最大強度を基準点として示す。
【０２１４】
［実施例１６］
酸塩化物を使用して、スクロースエステルを生成する方法
エステル交換を介して疎水性ポリオールエステルを作製することに加えて、酸塩化物を、環構造を含むポリオールと直接反応させることによって、繊維物品において同様の疎水性特性を達成することができる。
【０２１５】
例えば、２００グラムの塩化パルミトイル（ＣＡＳ  １１２−６７−４）を５０グラムのスクロースと組み合わせ、室温で混合した。混合物を１００°Ｆにし、その温度で終夜維持した（周囲圧力）。得られた材料をアセトンおよび脱イオン水で洗浄して、いずれの未反応または親水性の材料も除去した。Ｃ１３  ＮＭＲを使用して、残っている材料を分析すると、相当量の疎水性スクロースエステルが作製されたことがわかった。
【０２１６】
脂肪酸塩化物をセルロース系材料に添加すれば、疎水性を付与することができるが、この反応は、副生物であるガス状ＨＣｌが、周囲の材料の腐食を含めていくつかの問題点をもたらし、労働者および周囲の環境に対して有害であるので望ましくない。塩酸の発生によりもたらされる１つの追加的な問題は、多く形成されるにつれて、すなわち多くのポリオール部位が反応するにつれて、繊維組成物が弱くなることである。例えば、塩化パルミトイルをセルロースや綿素材に増量して反応させると、疎水性が高まるにつれて、物品の強度が低下した。
【０２１７】
トウモロコシデンプン、カバノキ由来のキシラン、カルボキシメチルセルロース、グルコースおよび抽出ヘミセルロースを含めて、他の同様のポリオールのそれぞれ５０グラムと反応させた２００グラムのＲ−ＣＯ−クロリドを使用して、上記の反応を数回繰り返し、同様の結果を得た。
【０２１８】
［実施例１７］
剥離試験
剥離試験は、再現性のある角度として紙の表面からテープを剥離するために必要とされる力を測定するために、引張試験機の２つの顎部間にあるホイールを利用する（ＡＳＴＭ  Ｄ１８７６；例えば、１００  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｐｅｅｌ  Ｔｅｓｔｅｒ、ＴｅｓｔＲｅｓｏｕｒｃｅｓ、Ｓｈａｋｏｐｅｅ、ＭＮ）。
【０２１９】
Ｔｕｒｎｅｒｓ  Ｆａｌｌｓ紙（Ｔｕｒｎｅｒｓ  Ｆａｌｌｓ、ＭＡ）に由来して高ガーレー（６００秒）を有する漂白クラフト紙を使用した。＃５０ポンドのシートは、かなり緊密であるが極めて吸収性の高いシートを表す。
【０２２０】
＃５０ポンド紙を対照として１５％加工デンプン（Ｅｔｈｙｌｅｘデンプン）でコーティングすると、必要とされる（５つの試料の）平均力は、０．５５ポンド／インチであった。Ｅｔｈｙｌｅｘデンプンの２５％の代わりにＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を使用した点以外は同じコーティング（したがって、２５％の含浸量がＳＥＦＯＳＥ（登録商標）であり、７５％がやはりＥｔｈｙｌｅｘである）で処理すると、平均力は、０．０８１ポンド／インチに減少した。Ｅｔｈｙｌｅｘの５０％の代わりにＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を使用すると、必要とされた力は、１インチ当たり０．０３ポンド未満に減少した。
【０２２１】
その紙の調製は、紙の引張強さを決定するＴＡＰＰＩ標準方法４０４に従う。
【０２２２】
最後に、同じ紙を、１トン当たり７５０ポンドの負荷率でＳ−３７０とともに使用した。これにより、シートの細孔をすべて効果的に埋め、完全な物理的バリアが形成する。その紙は、平面でＴＡＰＰＩキット１２に合格する。飽和ＰＦＡＥ変種を使用して、耐グリース性を得ることが可能である。
【０２２３】
［実施例１８］
ゼイン−ＳＦＡＥ組成物
Ａ．  中範囲ＤＳ
飽和脂肪酸部分を含み、約３〜４つの飽和脂肪酸鎖がスクロース分子に結合しているスクロース脂肪酸エステル（Ｆｏｏｄｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ  Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ、ＣＡ）の１００グラムをビーカーに秤量した。エステルが白色粉末から高粘性の溶融ワックス状物質に変化するまで、熱を加えた。３０グラムの純粋なゼイン（Ｆｒｅｅｍａｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＬＬＣ、Ｔｕｃｋａｈｏｅ、ＮＹ）をエステルに導入した。黄色粉末がエステル中に溶融すると、熱を取り除いた。混合物を１０分間放置した。ベンチトップ型ホモジナイザーを使用して、混合物を撹拌するとともに、温水を添加した。約６００ｇの水を加えると、自由流動性の均質なゼイン−エステル混合物が得られ、少なくとも１００時間、目に見える固体も、沈殿物も、相分離もなかった。
【０２２４】
同じエステルを熱水ブレンドし、３５＃、１８ガーレーの漂白原紙にコーティングした。４ｇ／ｍ２のコート重量で、ＴＡＰＰＩキット４を達成した。コート重量を上げると、ＰＦＡＥを単独で使用したときキット値は増加しないようであったが、エステルによって、グリースが紙の上で玉になった。炭酸カルシウムと混合したエステルを使用して、作業を再現し、同じ紙に塗布した。４ｇ／ｍ２で、キット３を達成した。
【０２２５】
ゼイン−ＳＦＡＥの組合せを、ベンチトップ型引落しコーターを介して、様々なベースシートに塗布すると、ＴＡＰＰＩキット２〜６範囲が観察された。そのキット値は、ベースシートの緊密さおよび塗布されたコート重量に依存した。例えば、２５０ガーレーの漂白ベースシートを使用して、少なくとも４ｇ／ｍ２のコーティングを塗布したとき、キット６を達成した。他の添加剤を添加して、気泡を除去し、細菌を介した劣化を抑制し、タンパク質確認、すなわち粒径を最適化するのを助けることができるものと予想される。
【０２２６】
約３のＨＬＢおよび３〜５のＤＳを有する、飽和脂肪酸部分を含むスクロース脂肪酸エステル（三菱ケミカル株式会社（東京、日本）からのＲＹＯＴＯ（商標）Ｓ３７０およびＢ３７０）の１００グラムを、２つのビーカーのそれぞれに秤量する。エステルが溶融するまで、試料に熱を加える。３０グラムのゼイン（Ｆｒｅｅｍａｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＬＬＣ、Ｔｕｃｋａｈｏｅ、ＮＹ）を各ビーカーに導入する。黄色粉末がエステル中に溶融すると、熱を取り除く。混合物を１０分間放置する。ベンチトップ型ホモジナイザーを使用して、混合物を撹拌するとともに、温水を各ビーカーに添加する。均質なゼイン−エステル混合物が得られるまで、水を添加する。
【０２２７】
合わせたゼイン−ＰＦＡＥ混合物を、ベンチトップ型引落しコーターを介して様々なベースシートに塗布すると、より高いキット値および撥油性を有する処理された紙が得られる。
【０２２８】
ゼインは、中〜高レベルのキット値を達成するために必要である。理論に拘束されるものではないが、ゼイン−エステル相乗作用により、３〜４の範囲の低キットを必要とし、現場でコーターを利用する可能性がない人にとって配合する新しい形が可能になりうることは注目に値する。さらに、何らかのレベルの顔料でキットを達成することが可能になりうる。
【０２２９】
Ｂ．  低範囲ＤＳ
飽和脂肪酸部分を含み、約１〜２つの飽和脂肪酸鎖がスクロース分子に結合しているスクロース脂肪酸エステルの１００グラムをビーカーに秤量する。エステルが溶融するまで、熱を加える。３０グラムの純粋なゼインをエステルに添加する。ブレンドするとき、熱を取り除く。混合物を放置する。ベンチトップ型ホモジナイザーを使用して、混合物を撹拌するとともに、温水を添加すると、自由流動性のゼイン−ＳＦＡＥ混合物が生じる。
【０２３０】
合わせたゼイン−ＳＦＡＥを、ベンチトップ型引落しコーターを介して様々なベースシートに塗布すると、処理された紙が得られ、その紙では、グリースおよび油が玉になった。
【０２３１】
１６のＨＬＢを有し、１〜２つの飽和脂肪酸鎖がスクロース分子に結合していることを示唆する、飽和脂肪酸部分を含むスクロース脂肪酸エステル（三菱ケミカル株式会社（東京、日本）からのＲＹＯＴＯ（商標）Ｌ１６９５およびＰ１６７０）の１００グラムを、２つのビーカーのそれぞれに秤量する。エステルが溶融するまで、試料に熱を加える。３０グラムのゼイン（Ｆｒｅｅｍａｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＬＬＣ、Ｔｕｃｋａｈｏｅ、ＮＹ）を各ビーカーに導入する。黄色粉末がエステル中に溶融すると、熱を取り除く。混合物を１０分間放置する。ベンチトップ型ホモジナイザーを使用して、混合物を撹拌するとともに、温水を各ビーカーに添加する。均質なゼイン−エステル混合物が得られるまで、水を添加する。
【０２３２】
合わせたゼイン−ＰＦＡＥ混合物を、ベンチトップ型引落しコーターを介して様々なベースシートに塗布すると、より高いキット値および明らかな撥油性を有する処理された紙が得られる。
【０２３３】
［実施例１９］
カップベースストックは、耐水性を高めるためにロジンで厳しく処理されていることがわかった。しかし、その板紙のガーレーは５０秒であることが判明した。これは、かなり多孔性の高い厚紙であることを示唆している。その材料は再パルプ化可能であり、蒸気が速やかに浸透し、材料を軟化させる。純粋なＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をその板紙に塗布し、１００℃のオーブン中で終夜乾燥した。得られた材料は、触るとプラスチックのようであり、完全に防水性であった。質量基準で、材料は５０％（ｗｔ／ｗｔ）のセルロース／５０％（ｗｔ／ｗｔ）のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）であった。ガーレーは高すぎて、測定できなかった。試料を水中に７日間浸しても、材料を著しく軟化することはなかった。グリーンハウスデータにより、材料は約１５０日で生物分解することが明らかになった。一般的なテープおよびにかわであれば、この複合材料に粘着しない。
【０２３４】
ゼインは紙に耐グリース性を付与することが示されたので、飽和ＰＦＡＥおよびゼインを用いた実験が行われた。飽和ＰＦＡＥが２〜５％添加されたゼインの安定な水性分散体（水中で最大２５％）を生成した。観察によれば、飽和ＰＦＡＥが、配合物に（耐グリース性に加えて）耐水性を付与することによって、紙にゼインを「封鎖」することが明らかになった。
【０２３５】
上記の実施例を参照しながら、本発明を説明してきたが、修正および変形が本発明の趣旨および範囲内に包含されることが理解されよう。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。本明細書において開示されるすべての参考文献は、全体として引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【図１】
2022500550.tif 000021
【図２】
2022500550.tif 000022
【図３】
2022500550.tif 000023
【図４】
2022500550.tif 000024
【図５】
2022500550.tif 000025
【国際調査報告】
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