(57)【要約】  本発明は、セルロース性材料を、その生分解性を犠牲にすることなくそのような材料に増加した疎水性および／または疎油性を提供する組成物で処理する調整可能な方法を説明する。開示されるような方法は、セルロース性材料上への糖脂肪酸エステルの結合を提供し、本開示はそのような方法により作製された生成物を提供することが含まれる。このように処理された材料は、より高い疎水性、疎油性、バリア機能、および機械的特性を示し、そのような特徴が求められる任意の用途において使用され得る。
2020500222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）結合セルロース系材料を含む組成物であって、前記ＳＦＡＥは、前記結合セルロース系材料が９０°以上の水接触角を示す濃度で存在し、前記水接触角は、二次的疎水性物質の非存在下で達成され、又は前記ＳＦＡＥは、前記セルロース系材料が湿潤している場合に破断力に対する実質的な耐性を付与する濃度で存在し、前記耐性は、二次的湿潤強度添加剤の非存在下で達成される、組成物。
【請求項２】
前記ＳＦＡＥが、前記セルロース系材料と解放可能に又は解放不可能に結合する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記ＳＦＡＥが、前記結合セルロース系材料が９０°以上の水接触角を示す濃度で存在し、前記水接触角が、二次的疎水性物質の非存在下で達成され、且つ前記ＳＦＡＥが、前記セルロース系材料が湿潤している場合に破断力に対する実質的な耐性を付与する濃度で存在し、前記耐性は、二次的湿潤強度添加剤の非存在下で達成される、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記糖脂肪酸エステルが、少なくとも１種の糖および６から３０個の炭素を含む少なくとも１つの脂肪族基を含有し、前記糖が、ラフィノース、マルトデキストロース、ガラクトースを含む二糖、スクロース、グルコースを含む二糖、フルクトースを含む二糖、マルトース、ラクトース、マンノースを含む二糖、エリトロースを含む二糖、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からなる群から選択される二糖である、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記ＳＦＡＥが前記セルロース系材料上のコーティングとして結合する場合、前記ＳＦＡＥが、前記セルロース系材料の表面上に少なくとも０．１ｇ／ｍ２のコーティング重量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記セルロース系材料が、セルロース繊維を含有する溶液である場合、前記ＳＦＡＥが、存在する全繊維の少なくとも０．０２５％（ｗｔ／ｗｔ）の濃度で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
脂肪族基が天然源から得られるものである、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記天然源が、油糧種子であり、前記ＳＦＡＥが、ダイズ油脂肪酸スクロースであり、脂肪酸鎖は、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸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７に記載の組成物。
【請求項９】
脂肪族基が、全飽和結合または飽和および不飽和結合の混合を含有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記セルロース系材料は、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、ナノフィブリル化セルロースまたはセルロースナノ結晶をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、ポリ乳酸、粘土、タルク、デンプン、グリオキシル、プロラミン、およびそれらの組合せからなる群から選択される化合物をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
前記糖脂肪酸エステルが、モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、オクタ−エステルまたはそれらの混合物であり、任意選択で、前記組成物が、飽和した、または飽和および不飽和脂肪酸の組合せを有する、１種または複数の糖脂肪酸エステルを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
生分解性および／または堆肥化可能である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
セルロース含有ベース材料が、紙、ボール紙、製紙パルプ、食品保存用カートン、蓋、食品保存用袋、雑草防御／バリア生地またはフィルム、マルチングフィルム、植木鉢、充填ビーズ、気泡緩衝材、油吸収性材料、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、買物袋、輸送袋、絶縁材、膜、ベーコン用の厚紙、おむつ、ティーバッグ、お茶またはコーヒー用の容器、堆肥袋、剥離紙、食器、温かい、または冷たい飲物を保持するための容器、カップ、皿、炭酸液体保存用のボトル、非炭酸液体保存用のボトル、食品包装用のフィルム、ごみ処理用の容器、食品取扱器具、生地繊維、水保存および運搬器具、アルコールまたは非アルコール飲料用の保存および運搬器具、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部品、カーテン、室内装飾材料、フィルム、箱、シート、トレイ、パイプ、導水管、衣服、医療デバイス、避妊具、医薬品包装、キャンプ用品、成形されるセルロース性材料、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１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記糖脂肪酸エステルが、エーテル、エステル、チオ、アミノ、ホスホまたはそれらの組合せから選択される１つまたは複数の官能基を含有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
疎水性および／または疎油性耐性のためにセルロース系材料を調整可能に誘導体化する方法であって、
ａ）前記セルロース系材料を糖脂肪酸エステルと接触させるステップと、
ｂ）前記接触させたセルロース系材料を、熱、放射線、触媒またはそれらの組合せに曝露し、前記糖脂肪酸エステルを前記セルロース系材料に結合させるステップと
を含む、方法。
【請求項１７】
過剰の糖脂肪酸エステルを除去するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）を添加するステップをさらに含み、前記ＰｖＯＨおよび／または糖脂肪酸エステルは、別個に又は組み合わせて、エマルションとして任意選択で添加される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記セルロース系材料は、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＣＦ）、ナノフィブリル化セルロースまたはセルロースナノ結晶を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
得られる固体セルロース含有材料が、紙、紙、ベーコン用の厚紙、絶縁材、製紙パルプ、食品保存用カートン、堆肥袋、食品保存用袋、剥離紙、輸送袋、雑草防御／バリア生地またはフィルム、マルチングフィルム、植木鉢、充填ビーズ、気泡緩衝材、油吸収性材料、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、買物袋、おむつ、膜、食器、ティーバッグ、コーヒーまたはお茶用の容器、温かい、または冷たい飲物を保持するための容器、カップ、皿、炭酸液体保存用のボトル、非炭酸液体保存用のボトル、蓋、食品包装用のフィルム、ごみ処理用の容器、食品取扱器具、生地繊維、水保存および運搬器具、アルコールまたは非アルコール飲料用の保存および運搬器具、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部品、カーテン、室内装飾材料、生地、フィルム、箱、シート、トレイ、パイプ、導水管、衣服、医療デバイス、医薬品包装、避妊具、キャンプ用品、成形されるセルロース性材料、ならびにそれらの組合せからなる群から選択される製品である、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
生分解性および／または堆肥化可能である、請求項２０に記載の方法から得られる製品。
【請求項２２】
セルロース系材料であって、
ａ）パルプまたはＭＦＣコーティングを含有するミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）と、
ｂ）糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）と
を含み、前記ＳＦＡＥは、結合セルロース系材料が９０°以上の水接触角を示す濃度で存在し、前記水接触角は、二次的疎水性物質の非存在下で達成される、セルロース系材料。
【請求項２３】
ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、粘土、タルク、グリオキシル、プロラミン、およびそれらの組合せからなる群から選択される化合物をさらに含む、請求項２２に記載のセルロース系材料。
【請求項２４】
紙またはフィルムである、請求項２２に記載のセルロース系材料。
【請求項２５】
疎水性である、請求項２２に記載のセルロース系材料。
【請求項２６】
疎水性および疎油性であり、約３から約１２の間の３ＭグリースＫＩＴ試験値を示す、請求項２３に記載のセルロース系材料。
【請求項２７】
糖脂肪酸エステルと、水、緩衝剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、乳タンパク質、コムギグルテン、ゼラチン、プロラミン、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、カラギーナン、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−、ジ−グリセロール、リン酸一ナトリウム、モノステアレート、プロピレングリコール、洗剤、セチルアルコール、およびそれらの組合せからなる群から選択される第２の成分とを含むエマルション調合物であって、前記糖脂肪酸エステルは、少なくとも１種の糖および８から３０個の炭素を含む少なくとも１つの脂肪族基を含有する、エマルション調合物。
【請求項２８】
前記糖エステルが、モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、オクタ−エステルまたはそれらの混合物である、請求項２７に記載のエマルション調合物。
【請求項２９】
請求項２７または２８に記載のエマルションと、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（例えば、キシレン、トルエン）、酸ハロゲン化物、無水物、タルク、アルキルケテン二量体（ＡＫＤ）、雪花石膏、アルガン酸、ミョウバン、アルバリン、接着剤、炭酸バリウム、硫酸バリウム、二酸化塩素、粘土、ドロマイト、ジエチレントリアミン五酢酸、ＥＤＴＡ、酵素、ホルムアミジン硫酸、グアーガム、石膏、石灰、重硫酸マグネシウム、乳状石灰、マグネシア乳、ポリビナイルアルコール（ＰｖＯＨ）、ＳＦＡＥ、ロジン、ロジン石鹸、サテン、石鹸／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、改質デンプン、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から選択される薬剤とを含む、担体組成物。
【請求項３０】
前記薬剤が、式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）：
Ｒ−ＣＯ−Ｘ  式（ＩＩ）
Ｘ−ＣＯ−Ｒ−ＣＯ−Ｘ１  式（ＩＩＩ）
（式中、Ｒは、６から５０個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖、または環式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である、請求項２９に記載の組成物。
【請求項３１】
前記アルカン酸誘導体が式（ＩＩＩ）を有する場合、ＸまたはＸ１は、同じまたは異なる、請求項３０に記載の組成物。
【請求項３２】
糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）およびセルロースパルプを含む疎水性の綿毛状材料であって、前記ＳＦＡＥは、前記綿毛状材料が９０°以上の水接触角を示す濃度で存在し、前記水接触角は、二次的疎水性物質の非存在下で達成される、綿毛状材料。
【請求項３３】
綿毛状材料を作製する方法であって、
ａ）糖脂肪酸エステル、セルロースパルプおよび水を混合するステップと、
ｂ）均質となるまで撹拌するステップと、
ｃ）混合物から前記水を排出して繊維マットを作製するステップと、
ｄ）加えられた熱で前記繊維マットを乾燥させるステップと
を含む、方法。
【請求項３４】
糖脂肪酸エステルコーティングセルロース系材料を生成する方法であって、
ａ）糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、ポリビニルアルコール、および任意選択で架橋剤を混合するステップであって、脂肪酸は、飽和しているか、または飽和および不飽和結合を含むステップと、
ｂ）混合物を加熱するステップと、
ｃ）前記加熱された混合物を、固体セルロース系材料の表面上にコーティングするステップと
を含み、得られるコーティング材料は疎水性である、方法。
【請求項３５】
前記ＳＦＡＥが、一、二、三、四、五、六、七、八置換エステルである、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記糖が、ラフィノース、マルトデキストロース、ガラクトースを含む二糖、スクロース、グルコースを含む二糖、フルクトースを含む二糖、マルトース、ラクトース、マンノースを含む二糖、エリトロースを含む二糖、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からなる群から選択される二糖である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記二糖が、スクロースである、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記架橋剤が、ジアルデヒドである、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記ジアルデヒドが、グリオキサルである、請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
請求項３４に記載の方法により生成されたセルロース系材料。
【請求項４１】
糖脂肪酸エステル、ＰｖＯＨおよび任意選択で架橋剤を含むサイズ剤組成物。
【請求項４２】
前記糖脂肪酸エステルが、スクロース脂肪酸エステルであり、前記架橋剤が、ジアルデヒドである、請求項４１に記載のサイズ剤。
【請求項４３】
前記ジアルデヒドが、グリオキサルである、請求項４２に記載のサイズ剤。
【請求項４４】
デンプン脂肪酸エステル結合セルロース系材料を含む組成物であって、前記デンプン脂肪酸エステルは、前記結合セルロース系材料が９０°以上の水接触角を示す濃度で存在し、前記水接触角は、二次的疎水性物質の非存在下で達成される、組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、セルロース系化合物含有材料の処理、より詳細には、セルロースに結合するバイオベース組成物を使用してセルロース系材料（cellulose-based materials）をより疎水性／疎油性にすることに関し、そのような組成物および方法は、紙、ボール紙および包装用製品を含むセルロース系材料の表面改質に有用である。
【背景技術】
【０００２】
セルロース性材料（cellulosic materials）は、産業において、増量剤、吸収剤、および印刷成分として広範な用途を有する。その高い熱安定性、良好な酸素バリア機能、および化学的／機械的復元力のため、セルロース性材料の使用は他の材料源の使用よりも好ましい（例えば、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとするＡｕｌｉｎらのＣｅｌｌｕｌｏｓｅ（２０１０）、１７：５５９−５７４を参照）。また、これらの材料が一旦環境中に分散されると完全に生分解性であること、およびそれらが完全に非毒性であることも大きく関係している。セルロースおよびその誘導体は、食品用包装および使い捨て製品等の用途における環境に優しいソリューションに最適な材料である。
【０００３】
それにもかかわらず、セルロースの多くの利点は、水／脂肪に対する高い親和性を示す材料の親水性／親油性により相殺され、容易に水和される（例えば、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとするＡｕｌｉｎらのＬａｎｇｍｕｉｒ（２００９）、２５（１３）：７６７５−７６８５を参照）。これは、吸収剤およびティッシュ等の用途においては利益であるが、水分／脂質を含有する材料（例えば食品）の安全な包装が必要とされる場合には問題となる。食品、特に大量の水および／または脂肪を含有する調理済みの食料の長期保存は、セルローストレイ内では問題となるが、これは例えば、セルローストレイがまず湿り、最終的には役に立たなくなるためである。さらに、材料の高い相対空隙率に起因する、セルロース系表面上に十分なコーティングを維持する低い効率を埋め合わせるために、複数のコーティングが必要となり得、費用の増大をもたらし得る。
【０００４】
この問題は、通常、産業において、繊維間隙内へのウィッキング、折り目内へのグリースの流入、または付着した材料を放出させることの防止を含め、その下の親水性セルロースを内容物中の水／脂質から物理的に遮蔽する、ある種の疎水性有機材料／フルオロカーボン、シリコーンでセルロース繊維をコーティングすることにより対応される。例えば、この目的のために、ＰＶＣ／ＰＥＩ／ＰＥ等の材料が習慣的に使用されており、処理される表面上に物理的に付着される（すなわち噴霧コーティングまたは押し出される）。
【０００５】
フィルムを用いてその容器内に食品を封入する際にも同様の問題に遭遇する。このフィルムには、容器自体よりもさらに厳しい特性が要求される。機械的応力に対する耐性に加えて、フィルムは、剥がすのに十分薄くなくてはならず、理想的には透明であり、耐脂質／グリース性であり、耐熱性であり、またＣＯ２、酸素、水蒸気等のガスに対して不透過性であり、非毒性であり、また疎水性であるべきである。ここでも、ポリマーの形態のプラスチック、フルオロカーボン、および樹脂が、産業の現在のソリューションである。
【０００６】
生分解性および／またはリサイクル性を犠牲にすることなく、低減された費用で、原紙の表面上のコーティングを維持し、繊維間隙内へのウィッキングを防止する、またはセルロース系表面への材料の粘着を低減することを可能にする、原紙／フィルムを含む疎水性および堆肥化可能な「未加工」のバイオベースコーティングを設計することが望ましい。
【発明の概要】
【０００７】
本開示は、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、増加した疎水性および／または疎油性を提供する組成物でセルロース含有材料を処理することを含む、セルロース性材料を処理する方法に関する。開示されるような方法は、セルロース上への糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）の結合を提供し、前記糖脂肪酸エステルを結合させるために有機担体、塩基または別個の触媒の使用を必要としない。結合反応は、セルロース系繊維または予備成形材料に適用され得る。
【０００８】
実施形態において、ＳＦＡＥ結合セルロース系材料を含む組成物が開示され、ＳＦＡＥは、結合セルロース系材料が９０°以上の水接触角を示すようにするのに十分な濃度で存在し、水接触角は、任意の二次的疎水性物質の非存在下で達成され、または、ＳＦＡＥは、セルロース系材料が湿潤している場合に破断力に対する実質的な耐性を付与するのに十分な濃度で存在し、耐性は、任意の二次的湿潤強度添加剤の非存在下で達成される。関連した態様において、糖脂肪酸エステルは、少なくとも１種の糖および８から３０個の炭素を含む少なくとも１つの脂肪族基を含有し、ＳＦＡＥは、結合ＳＦＡＥを有さない同じ材料と比較して、結合セルロース系材料を疎水性にするのに十分な濃度で存在する。別の態様において、ＳＦＡＥは、セルロース系材料に解放可能なように、または解放不可能なように結合する。
【０００９】
さらなる態様において、ＳＦＡＥは、結合セルロース系材料が９０°以上の水接触角を示すようにするのに十分な濃度で存在し、水接触角は、任意の二次的疎水性物質の非存在下で達成され、ＳＦＡＥは、セルロース系材料が湿潤している場合に破断力に対する実質的な耐性を付与するのに十分な濃度で存在し、耐性は、任意の二次的湿潤強度添加剤の非存在下で達成される。
【００１０】
一態様において、ＳＦＡＥは、セルロース系材料上のコーティングとして結合し、ＳＦＡＥは、セルロース系材料の表面上に少なくとも０．１ｇ／ｍ２のコーティング重量で存在する。別の態様において、セルロース系材料は、セルロース繊維を含有する溶液である場合、ＳＦＡＥは、存在する全繊維の少なくとも０．０２５％（ｗｔ／ｗｔ）の濃度で存在する。
【００１１】
一態様において、脂肪族基は、天然源から得られる。関連する態様において、天然源は、油糧種子であり、ＳＦＡＥは、ダイズ油脂肪酸スクロースである。さらなる関連した態様において、脂肪族基は、全飽和結合または飽和および不飽和結合の混合を含有する。
【００１２】
別の態様において、セルロース系材料は、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、ナノフィブリル化セルロース、またはセルロースナノ結晶をさらに含む。
【００１３】
さらなる態様において、組成物は、ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、ポリ乳酸、粘土、タルク、デンプン、グリオキシル、プロラミンおよびそれらの組合せを含み得る。
【００１４】
一態様において、糖脂肪酸エステルは、モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、オクタ−エステルまたはそれらの混合物であり、任意選択で、組成物は、飽和した脂肪族基を有する、または飽和および不飽和脂肪酸の組合せを有する、１種または複数の糖脂肪酸エステルを含む。
【００１５】
別の態様において、組成物は、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、セルロース含有ベース材料は、紙、ボール紙、製紙パルプ、食品保存用カートン、食品保存用袋、輸送袋、コーヒーまたはお茶用の容器、ティーバッグ、ベーコン用の厚紙（ｂａｃｏｎ  ｂｏａｒｄ）、おむつ、雑草防御／バリア生地またはフィルム、マルチングフィルム、植木鉢、充填ビーズ、気泡緩衝材、油吸収性材料、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、買物袋、堆肥袋、剥離紙、食器、温かい、または冷たい飲物を保持するための容器、カップ、ペーパータオル、皿、炭酸液体保存用のボトル、絶縁材、非炭酸液体保存用のボトル、食品包装用のフィルム、ごみ処理用の容器、食品取扱器具、カップ用の蓋、生地繊維、水保存および運搬器具、アルコールまたは非アルコール飲料用の保存および運搬器具、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部品、カーテン、室内装飾材料、フィルム、箱、シート、トレイ、パイプ、導水管、医薬品用の包装、衣服、医療デバイス、避妊具、キャンプ用品、成形されるセルロース性材料、ならびにそれらの組合せを含む。
【００１６】
一態様において、糖脂肪酸エステルは、エーテル、エステル、チオ、アミノ、ホスホまたはそれらの組合せからの１つまたは複数の官能基を含有する。
【００１７】
一実施形態において、疎水性および／または疎油性耐性のためにセルロース系材料を調整可能に誘導体化するための方法であって、セルロース系材料を糖脂肪酸エステルと接触させるステップと、接触させたセルロース系材料を、熱、放射線、触媒またはそれらの組合せに、糖脂肪酸エステルをセルロース系材料に結合させるのに十分な時間曝露するステップとを含む、方法が開示される。関連した態様において、方法は、過剰の糖脂肪酸エステルを除去するステップを含んでもよい。
【００１８】
一態様において、方法は、ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）を添加するステップを含んでもよく、ＰｖＯＨおよび／または糖脂肪酸エステルは、別個に、または組み合わせて、エマルションとして任意選択で添加される。
【００１９】
別の態様において、セルロース系材料は、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、ナノフィブリル化セルロース、またはセルロースナノ結晶を含む。
【００２０】
一態様において、得られる固体セルロース含有材料は、紙、ボール紙、製紙パルプ、食品保存用カートン、堆肥袋、食品保存用袋、剥離紙、輸送袋、買物袋、雑草防御／バリア生地またはフィルム、マルチングフィルム、植木鉢、充填ビーズ、気泡緩衝材、油吸収性材料、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、ティーバッグ、コーヒーまたはお茶用の容器、ベーコン用の紙、絶縁材料、蓋、食器、温かい、または冷たい飲物を保持するための容器、カップ、皿、炭酸液体保存用のボトル、非炭酸液体保存用のボトル、食品包装用のフィルム、ごみ処理用の容器、食品取扱器具、生地繊維、水保存および運搬器具、アルコールまたは非アルコール飲料用の保存および運搬器具、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部品、カーテン、室内装飾材料、生地、フィルム、箱、シート、トレイ、パイプ、導水管、衣服、医療デバイス、避妊具、キャンプ用品、医薬品用の包装、絶縁材料、成形されるセルロース性材料、ならびにそれらの組合せを含む製品に含有される。関連した態様において、得られる製品は、生分解性および／または堆肥化可能である。
【００２１】
実施形態において、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）含有パルプまたはＭＦＣコーティングおよび糖脂肪酸エステルを含むセルロース系材料が開示される。関連した態様において、材料は、ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、粘土、タルク、グリオキシル、プロラミンおよびそれらの組合せを含む化合物を含有してもよい。
【００２２】
一態様において、材料は、紙またはフィルムである。関連した態様において、材料は、疎水性である。さらなる関連した態様において、材料は、疎水性および疎油性であり、材料は、３から１２の間の３ＭグリースＫＩＴ試験値を示す。
【００２３】
実施形態において、糖脂肪酸エステルと、水、緩衝剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、乳タンパク質、コムギグルテン、ゼラチン、プロラミン、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、カラギーナン、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−、ジ−グリセロール、リン酸一ナトリウム、モノステアレート、プロピレングリコール、洗剤、セチルアルコール、およびそれらの組合せを含む第２の成分とを含有するエマルション調合物が開示され、糖脂肪酸エステルは、少なくとも１種の糖および８から３０個の炭素を含む少なくとも１つの脂肪族基を含有する。
【００２４】
一態様において、糖エステルは、モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、オクタ−エステルまたはそれらの混合物である。
【００２５】
関連した態様において、エマルションと、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（例えば、キシレン、トルエン）、酸ハロゲン化物、無水物、タルク、アルキルケテン二量体（ＡＫＤ）、雪花石膏、アルガン酸（ａｌｇａｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ミョウバン、アルバリン（ａｌｂａｒｉｎｅ）、接着剤、炭酸バリウム、硫酸バリウム、二酸化塩素、粘土、ドロマイト、ジエチレントリアミン五酢酸、ＥＤＴＡ、酵素、ホルムアミジン硫酸、グアーガム、石膏、石灰、重硫酸マグネシウム、乳状石灰、マグネシア乳、ポリビナイル（ｐｏｌｙｖｉｎａｙｌ）アルコール（ＰｖＯＨ）、ロジン、ロジン石鹸、サテン、石鹸／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、改質デンプン、炭化水素樹脂、ポリマー、ワックス、ＳＦＡＥ、多糖、タンパク質、およびそれらの組合せを含む薬剤とを含有する担体組成物が開示される。さらなる関連した態様において、薬剤は、式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）：
Ｒ−ＣＯ−Ｘ  式（ＩＩ）
Ｘ−ＣＯ−Ｒ−ＣＯ−Ｘ１  式（ＩＩＩ）
（式中、Ｒは、６から５０個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖、または環式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である。関連した態様において、アルカン酸誘導体が式（ＩＩＩ）を有する場合、ＸまたはＸ１は、同じまたは異なる。
【００２６】
実施形態において、糖脂肪酸エステルおよびセルロースパルプを含む綿毛状材料が開示される。
【００２７】
実施形態において、綿毛状材料を作製する方法であって、糖脂肪酸エステル、セルロースパルプおよび水を混合するステップと、均質となるまで撹拌するステップと、混合物から水を排出して繊維マットを作製するステップと、加えられた熱で繊維マットを乾燥させるステップとを含む方法が開示される。関連した態様において、得られる繊維は、架橋されてもよい。
【００２８】
実施形態において、糖脂肪酸エステルコーティングセルロース系材料を生成する方法であって、糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、ポリビニルアルコール、および任意選択で架橋剤を混合するステップであって、脂肪酸は、飽和しているか、または飽和および不飽和脂肪酸の組合せであるステップと、混合物を加熱するステップと、加熱された混合物を、固体セルロース系材料の表面上にコーティングするステップとを含み、得られるコーティングされた材料は疎水性である、方法が開示される。関連した態様において、コーティングされた材料は、疎水性および／または疎油性である。
【００２９】
一態様において、ＳＦＡＥは、一、二、三、四、五、六、七、八置換エステルである。関連した態様において、糖は、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、グルコースを含む組合せ、フルクトースを含む組合せ、マルトースを含む組合せ、ラクトース、マンノースを含む組合せ、エリスロースを含む組合せ、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を含む二糖である。さらなる関連した態様において、二糖はスクロースである。
【００３０】
一態様において、架橋剤は、ジアルデヒドである。関連した態様において、ジアルデヒドは、グリオキサルである。さらなる関連した態様において、上記方法により生成されたセルロース系材料が開示される。
【００３１】
実施形態において、糖脂肪酸エステル、ＰｖＯＨおよび任意選択で架橋剤を含むサイズ剤組成物が開示される。関連した態様において、糖脂肪酸エステルは、スクロース脂肪酸エステルであり、架橋剤は、ジアルデヒドである。さらなる関連した態様において、ジアルデヒドは、グリオキサルである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】未処理の中空隙率Ｗｈａｔｍａｎ濾紙の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である（倍率５８倍）。
【図２】未処理の中空隙率Ｗｈａｔｍａｎ濾紙のＳＥＭである（倍率１０７０倍）。
【図３】ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）でのコーティングの前（左）および後（右）のリサイクルされたパルプから作製された紙のＳＥＭの並列比較を示す図である（倍率２７倍）。
【図４】ＭＦＣでのコーティングの前（左）および後（右）のリサイクルされたパルプから作製された紙のＳＥＭの並列比較を示す図である（倍率９８倍）。
【図５】様々なコーティング調合物、すなわちポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）（菱形）、１：１（ｖ／ｖ）のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）＋ＰｖＯＨ（四角）、Ｅｔｈｙｌｅｘ（デンプン）（三角）、３：１（ｖ／ｖ）のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）＋ＰｖＯＨ（×印）で処理された紙における透水度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の組成物、方法および方法論を説明する前に、本発明は、説明される特定の組成物、方法および実験条件に限定されず、したがって組成物、方法および条件は変動し得ることが理解されるべきである。また、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲においてのみ限定されるため、本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定を意図しないことも理解されるべきである。
【００３４】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、文脈上異なる定義が明示されていない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は複数形の呼称も含む。したがって、例えば、「糖脂肪酸エステル（ａ  ｓａｃｃｈａｒｉｄｅ  ｆａｔｔｙ  ａｃｉｄ  ｅｓｔｅｒ）」への言及は、１種もしくは複数の糖脂肪酸エステル、および／または、本開示を読めば当業者に明らかとなる本明細書に記載の種類の組成物を含む。
【００３５】
別段に定義されていない限り、本明細書で使用されている技術的および科学的用語は全て、本発明が属する技術分野の当業者により一般的に理解されているのと同じ意味を有する。修正および変形が本開示の精神および範囲内に包含されることが理解されるため、本明細書に記載のものと同様または等価である任意の方法および材料が、本発明の実践または試験において使用され得る。
【００３６】
本明細書において使用される場合、「約（ａｂｏｕｔ）」、「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」および「有意に（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ）」は、当業者に理解され、それらが使用される文脈に依存してある程度変動する。その用語が使用される文脈を考慮して当業者に明確でないその使用が存在する場合、「約」および「およそ」は、特定の項目のプラスまたはマイナス１０％未満を意味し、「実質的に」および「有意に」は、特定の項目のプラスまたはマイナス１０％超を意味する。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「本質的に〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」は、当技術分野におけるその習慣的な意味を有する。
【００３７】
実施形態において、本開示は、セルロース繊維の表面を糖脂肪酸エステルで処理することにより、得られる表面は、セルロース系ヒドロキシル基がかさ高い有機鎖により遮蔽されるため、とりわけ強力に疎水性となることを示している。これらの糖脂肪酸エステルは、例えば、細菌酵素により除去されると、そのようにして容易に消化される。誘導体化された表面は、極めて高い耐熱性を示し、２５０℃もの高い温度に耐えることができ、その下のベース基材よりもガスに対してより不透過性となり得る。したがって、材料は、セルロース性材料が使用され得る任意の実施形態において、セルロースの親水性表面を誘導体化する問題に対する理想的な解決策である。
【００３８】
本明細書において開示されるような生成物および方法の利点は、コーティング組成物がリサイクル可能な農業資源、すなわち糖および植物油から作製されること；生分解性であること；低い毒性プロファイルを有し、食品接触用に好適であること；高レベルの耐水性であっても、紙／ボール紙表面の摩擦係数を低減するように調整され得ること（すなわち、紙を下流側の加工または最終用途において過度に滑りやすくしない）；特殊乳化機器または乳化剤と併用されてもよく、または併用されなくてもよいこと；ならびに従来の紙リサイクルプログラムに適合すること、すなわち、ポリエチレン、ポリ乳酸、またはワックスコーティング紙がそうであるように、リサイクル操作に悪影響を及ぼさないことを含む。
【００３９】
本明細書において使用される場合、「バイオベース（biobased）」は、生きている（またはかつて生きていた）生物から得られた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が、バイオベースとみなされる。
【００４０】
本明細書において使用される場合、その文法的な変形を含む「結合（bind）」は、本質的に単一塊として凝集する、または凝集させることを意味する。
【００４１】
本明細書において使用される場合、「セルロース性（cellulosic）」は、物体（例えば、袋、シート）またはフィルムまたはフィラメントとして成形または押し出され得る天然、合成または半合成材料を意味し、それらはそのような物体またはフィルムまたはフィラメントを作製するために使用され得、すなわちセルロースと構造的および機能的に類似しており、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）であってもよい。別の例において、ほとんどの植物における細胞壁の主要構成成分を形成する、グルコース単位で構成される複合炭水化物（Ｃ６Ｈ１０Ｏ５）ｎであるセルロースは、セルロース性である。
【００４２】
本明細書において使用される場合、「コーティング重量」は、基材に塗布される材料（湿潤または乾燥）の重量である。これは、平方メートル当たりの指定連量またはグラム当たりのポンドで表現される。
【００４３】
本明細書において使用される場合、「堆肥化可能（compostable）」は、これらの固体生成物が土壌へと生分解可能であることを意味する。
【００４４】
本明細書において使用される場合、「エッジウィッキング（edge wicking）」は、これらに限定されないが、繊維間の細孔への毛管浸透、繊維および結合を介した拡散、ならびに繊維上の表面拡散を含む１つまたは複数の機構による、紙構造の外側境界における前記紙構造内への水の収着を意味する。関連した態様において、本明細書に記載のような糖脂肪酸エステル含有コーティングは、処理された製品へのエッジウィッキングを防止する。一態様において、紙または紙製品に存在し得る折り目に進入するグリース／油に関する同様の問題が存在する。そのような「グリース折り目進入効果（grease creasing effect）」は、紙構造の折り畳み、圧縮または圧搾により形成された前記紙構造内のグリースの収着として定義され得る。
【００４５】
本明細書において使用される場合、その文法的変形を含む「効果」は、特定の材料に特定の特性を付与することを意味する。
【００４６】
本明細書において使用される場合、「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、糖脂肪酸エステル、ジケテン、シェラック、酢酸ビニル、ＰＬＡ、ＰＥＩ、油、脂肪、脂質、他の撥水性化学物質、またはそれらの組合せは、疎水性物質である。
【００４７】
本明細書において使用される場合、「疎水性」は、撥水性で、水をはじき吸収しない傾向を有する特性を意味する。
【００４８】
本明細書において使用される場合、「脂質耐性（lipid resistance）」または「疎油性（lipophobicity）」は、撥油性で、脂質、グリース、脂肪等をはじき吸収しない傾向を有する特性を意味する。関連した態様において、耐グリース性は、「３Ｍ  ＫＩＴ」試験またはＴＡＰＰＩ  Ｔ５５９  Ｋｉｔ試験により測定され得る。
【００４９】
本明細書において使用される場合、「セルロース含有材料」または「セルロース系材料」は、本質的にセルロースからなる組成物を意味する。例えば、そのような材料は、これらに限定されないが、紙、紙シート、ボール紙、製紙パルプ、食品保存用カートン、パーチメント紙、ケーキ用の厚紙（cake board）、包肉用紙、剥離紙／ライナー、食品保存用袋、買物袋、輸送袋、ベーコン用の厚紙、絶縁材、ティーバッグ、コーヒーまたはお茶用の容器、堆肥袋、食器、温かい、または冷たい飲物を保持するための容器、カップ、蓋、皿、炭酸液体保存用のボトル、ギフトカード、非炭酸液体保存用のボトル、食品包装用のフィルム、ごみ処理用の容器、食品取扱器具、生地繊維（例えば、綿または綿混紡）、水保存および運搬器具、アルコールまたは非アルコール飲料、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部品、カーテンおよび室内装飾材料を含み得る。
【００５０】
本明細書において使用される場合、「剥離紙（release paper）」は、粘着表面が接着剤またはマスチック樹脂に時期尚早に接着するの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、本明細書で開示されるようなコーティングは、低い表面エネルギーを有する材料を生成するためのシリコンまたは他のコーティングの使用を置き換える、または低減するために使用され得る。表面エネルギーの決定は、接触角を測定することによって（例えば、光学張力計および／もしくは高圧チャンバ；Ｄｙｎｅ  Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、英国）、または表面エネルギーテストペンもしくはインクを使用することによって（例えば、Ｄｙｎｅ  Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、英国を参照）容易に達成され得る。
【００５１】
本明細書において使用される場合、ＳＦＡＥに関する「剥離性」は、ＳＦＡＥコーティングが、一旦塗布されると、セルロース系材料から除去可能である（例えば、物理的特性を操作することにより除去可能である）ことを意味する。本明細書において使用される場合、ＳＦＡＥに関する「非剥離性」は、ＳＦＡＥコーティングが、一旦塗布されると、セルロース系材料に実質的に不可逆的に結合する（例えば、化学的手段により除去可能である）ことを意味する。
【００５２】
本明細書において使用される場合、「綿毛状（fluffy）」は、原綿またはスタイロフォームピーナツの外観を有する軽い固体材料を意味する。実施形態において、綿毛状材料は、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ならびに糖脂肪酸エステルから作製され得、得られる繊維またはフィラメントまたは結晶は、疎水性（および分散性）であり、複合材（例えば、コンクリート、プラスチック等）中で使用され得る。
【００５３】
本明細書において使用される場合、「溶解した状態の繊維（fibers in solution）」または「パルプ」は、木、繊維作物または古紙からセルロース繊維を化学的または機械的に分離することにより調製されたリグノセルロース系繊維材料を意味する。関連した態様において、セルロース繊維が本明細書において開示されるような方法により処理される場合、セルロース繊維自体は、単離された実体としての結合糖脂肪酸エステルを含有し、結合セルロース繊維は、遊離繊維とは別個および異なる特性を有する（例えば、パルプ−またはセルロース繊維−またはナノセルロースもしくはミクロフィブリル化セルロース−糖脂肪酸エステル結合材料は、非結合繊維ほど容易には繊維間に水素結合を形成しない）。
【００５４】
本明細書において使用される場合、「再パルプ化可能な」は、紙またはボール紙製品を、紙またはボール紙の製造における再利用のために柔らかく形状のない塊まで破壊するのに好適とすることを意味する。
【００５５】
本明細書において使用される場合、その文法的変形を含む「調整可能な（tunable）」は、特定の結果を達成するためにプロセスを調節する、または適応させることを意味する。
【００５６】
本明細書において使用される場合、「水接触角」は、液体を通して測定される角度を意味し、液体／気体界面は固体表面と接触する。これは、液体による固体表面の湿潤性を定量化したものである。接触角は、どれほど強く液体および固体分子のそれぞれがそれ自身の種類と相互作用するかと比較して、どれほど強く液体および固体分子が互いに相互作用するかを反映している。多くの極めて親水性の表面上では、水滴は、０°から３０°の接触角を示す。一般に、水接触角が９０°より大きい場合、固体表面は疎水性とみなされる。水接触角は、光学張力計を使用して容易に得ることができる（例えば、Ｄｙｎｅ  Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、英国を参照）。
【００５７】
本明細書において使用される場合、「水蒸気透過性」は、通気性、または水分を移動させる布地の能力を意味する。少なくとも２つの異なる測定方法がある。１つは、ＩＳＯ１５４９６に従うＭＶＴＲ  Ｔｅｓｔ（水蒸気透過率）であり、生地の水蒸気透過性（ＷＶＰ）、したがって外気への蒸散伝達の程度を説明している。測定は、２４時間で何グラムの水分（水蒸気）が１平方メートルの生地を通過するかを決定する（レベルが高いほど、通気性が高い）。
【００５８】
一態様において、ＴＡＰＰＩ  Ｔ  ５３０  Ｈｅｒｃｕｌｅｓサイズ試験（すなわち、インク耐性による紙のサイズ試験）を使用して、耐水性が決定され得る。Ｈｅｒｃｕｌｅｓ方法によるインク耐性は、浸透度の直接的な測定試験として最も良く分類される。その他には、浸透速度試験として分類される。「サイジングの測定（measuring sizing）」に唯一の最善の試験はない。試験の選択は、最終用途およびミル制御の必要性に依存する。この方法は、サイジングレベルの変化を正確に検出するための、ミル制御サイジング試験としての使用に特に好適である。これは、インク浮遊試験（ink float test）の感度を提供する一方で、再現性のある結果、より短い試験時間、および自動エンドポイント決定を提供する。
【００５９】
水性液体の紙への透過または吸収に対する耐性により測定されるように、サイジングは、多くの紙の重要な特性である。それらの典型は袋、段ボール紙、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。
【００６０】
この方法は、試験値と紙の最終用途性能との間に許容され得る相関が確立されている場合には、特定最終用途における紙または厚紙製造をモニタリングするために使用され得る。試験および浸透剤の性質に起因して、これは、全ての最終用途要件に適用可能となるのに十分に相関するとは限らない。この方法は、浸透速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。サイズ試験は、最終用途における水接触または吸収の手段を模倣する能力に基づいて選択される。この方法はまた、サイズ化学物質使用の費用を最適化するために使用され得る。
【００６１】
本明細書において使用される場合、「酸素透過性」は、ポリマーがガスまたは流体の通過を許容する程度を意味する。材料の酸素透過性（Ｄｋ）は、拡散率（Ｄ）（すなわち、酸素分子が材料を横切る速度）および溶解度（ｋ）（または体積当たりの材料中に吸収された酸素分子の量）の関数である。酸素透過性（Ｄｋ）の値は、典型的には、１０〜１５０×１０−１１（ｃｍ２  ｍｌ  Ｏ２）／（ｓ  ｍｌ  ｍｍＨｇ）の範囲内に収まる。ヒドロゲル含水量および酸素透過性（単位：バーラー単位）との間で、片対数関係が示されている。国際標準化機構（ＩＳＯ）は、圧力に対し、ＳＩ単位ヘクトパスカル（ｈＰａ）を使用して透過性を指定している。したがって、Ｄｋ＝１０−１１（ｃｍ２  ｍｌ  Ｏ２）／（ｓ  ｍｌ  ｈＰａ）である。バーラー単位は、それに定数０．７５を乗じることにより、ｈＰａ単位に変換され得る。
【００６２】
本明細書において使用される場合、その文法的変形を含む「生分解性」は、生物の作用により（例えば微生物により）特に無害な生成物に分解され得ることを意味する。
【００６３】
本明細書において使用される場合、その文法的変形を含む「リサイクル可能」は、材料を再使用に好適とするために処理可能である、または（使用済みおよび／もしくは廃棄品と共に）加工され得る前記材料を意味する。
【００６４】
本明細書において使用される場合、「Ｇｕｒｌｅｙ秒」または「Ｇｕｒｌｅｙ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４．８８インチの水（０．１７６ｐｓｉ）の圧力差で通過するのに必要な秒数を説明する単位である（ＩＳＯ５６３６−５：２００３）（空隙率）。さらに、剛度に関して、「Ｇｕｒｌｅｙ数」は、垂直に保持された材料を所与の量だけ屈曲させるのに必要な力（１ミリグラムの力）を測定する、前記材料の一片に対する単位である。そのような値は、Ｇｕｒｌｅｙ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの装置（Ｔｒｏｙ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）で測定され得る。
【００６５】
界面活性剤のＨＬＢ、すなわち親水性−親油性バランスは、親水性または親油性である度合いの目安であり、分子の異なる領域に対して値を計算することにより決定される。
【００６６】
１９５４年に説明された非イオン性界面活性剤に対するグリフィン方法は、以下の通りである。
ＨＬＢ＝２０＊Ｍｈ／Ｍ
式中、Ｍｈは、分子の親水性部分の分子量であり、Ｍは、分子全体の分子量であり、０から２０のスケールで結果を示している。０のＨＬＢ値は、完全に親油性／疎水性の分子に対応し、２０の値は、完全に親水性／疎油性の分子に対応する。
【００６７】
ＨＬＢ値は、分子の界面活性剤特性を予測するために使用され得る。
＜１０：脂溶性（水不溶性）
＞１０：水溶性（脂質不溶性）
１．５〜３：消泡剤
３〜６：Ｗ／Ｏ（油中水）乳化剤
７〜９：湿潤および展着剤
１３〜１５：洗剤
１２〜１６：Ｏ／Ｗ（水中油）乳化剤
１５〜１８：可溶化剤またはヒドロトロープ
【００６８】
いくつかの実施形態において、本明細書において開示されるような糖脂肪酸エステル（または前記エステルを含む組成物）のＨＬＢ値は、より低い範囲内であってもよい。他の実施形態において、本明細書において開示されるような糖脂肪酸エステル（または前記エステルを含む組成物）のＨＬＢ値は、中間からより高い範囲内であってもよい。
【００６９】
本明細書において使用される場合、「ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）」は、不飽和の１種または複数の脂肪酸を含有する、Ｐｒｏｃｔｅｒ＆Ｇａｍｂｌｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ、ＯＨ）からＳＥＦＯＳＥ  １６１８Ｕという商品名で市販されているダイズ油から作製されたスクロース脂肪酸エステル（ダイズ油脂肪酸エステル）を指す（以下のポリダイズ油脂肪酸スクロースを参照）。本明細書において使用される場合、「ＯＬＥＡＮ（登録商標）」は、式Ｃｎ＋１２Ｈ２ｎ＋２２Ｏ１３を有する、Ｐｒｏｃｔｅｒ＆Ｇａｍｂｌｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なスクロース脂肪酸エステルを指し、全ての脂肪酸が飽和している。
【００７０】
本明細書において使用される場合、「ダイズ油脂肪酸エステル（soyate）」は、ダイズ油からの脂肪酸の塩の混合物を意味する。
【００７１】
本明細書において使用される場合、「油糧種子脂肪酸（oilseed fatty acids）」は、これらに限定されないが、ダイズ、ピーナッツ、アブラナ、オオムギ、キャノーラ、ゴマ種子、綿実、パーム核、ブドウ種子、オリーブ、ベニバナ、ヒマワリ、コプラ、コーン、ココナツ、アマニ、ヘーゼルナッツ、コムギ、コメ、ジャガイモ、キャッサバ、マメ、カメリナ種子、カラシ種子、およびそれらの組合せを含む植物からの脂肪酸を意味する。
【００７２】
本明細書において使用される場合、「湿潤強度（wet strength）」は、紙が湿潤した際に、紙を一つに保持する繊維のウェブがどれだけ良好に破断力に抵抗できるかの目安を意味する。湿潤強度は、Ｔｈｗｉｎｇ−Ａｌｂｅｒｔ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｅｓｔ  Ｂｅｒｌｉｎ、ＮＪ）からのフィンチ湿潤強度デバイスを使用して測定され得る。ここで、湿潤強度は、典型的には、カイメン、カチオン性グリオキシル化樹脂、ポリアミドアミン−エピクロルヒドリン樹脂、ポリアミン−エピクロルヒドリン樹脂、例えばエポキシド樹脂等の湿潤強度添加剤により達成される。実施形態において、本明細書において開示されるようなＳＦＡＥコーティングセルロース系材料は、そのような添加剤の非存在下でそのような湿潤強度を達成する。
【００７３】
本明細書において使用される場合、「湿潤」は、水または別の液体で被覆または飽和していることを意味する。
【００７４】
実施形態において、本明細書で開示されるようなプロセスは、糖脂肪酸エステルをセルロース系表面に結合させること、またはセルロース系表面を、セルロース系表面に結合し得るコーティング剤用の担体として前記糖脂肪エステルを含有するエマルションと接触させることを含み、前記プロセスは、セルロース系材料を糖脂肪酸エステル、エマルションまたは両方と接触させること、および接触させたセルロース系材料を熱、放射線、触媒またはそれらの組合せに、糖脂肪酸エステルまたはコーティング剤をセルロース系材料に結合させるのに十分な時間曝露することを含む。関連した態様において、そのような放射線は、これらに限定されないが、ＵＶ、ＩＲ、可視光、またはそれらの組合せを含み得る。別の関連した態様において、反応は、室温（すなわち２５℃）から約１５０℃、約５０℃から約１００℃、または約６０℃から約８０℃で行われてもよい。
【００７５】
さらに、ＳＦＡＥとセルロース性材料との間の結合反応は、実質的に純粋な糖脂肪酸エステルを用いて行われてもよく、または、前記糖脂肪酸エステルは、エマルションの一部であってもよい。一態様において、糖脂肪酸エステルエマルションは、モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、またはオクタエステルの混合物を含有してもよい。別の態様において、エマルションは、これらに限定されないが、乳タンパク質（例えば、カゼイン、乳清タンパク質等）、コムギグルテン、ゼラチン、プロラミン（例えばトウモロコシゼイン）、ダイズタンパク質分離物、デンプン、改質デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギーナン、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を含むタンパク質、多糖および脂質を含有してもよい。
【００７６】
実施形態において、糖脂肪酸エステルまたはエマルションは、前記エステルのエポキシ誘導体（例えば、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとする米国特許第９，０９６，７７３号を参照）と混合されてもよく、そのようなエポキシ誘導体は、例えば接着剤として機能し得る。
【００７７】
実施形態において、セルロース性材料は、ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）および／またはプロラミンの添加により疎油性となり得る。一態様において、プロラミンは、ゼイン、グリアジン、ホルデイン、セカリン、カチリン（katirin）およびアベニンを含む。関連した態様において、プロラミンは、ゼインである。
【００７８】
実施形態において、結合反応を実行するために触媒および有機担体（例えば揮発性有機化合物）は必要なく、例えば、開示されるような方法を使用すれば、材料の蓄積は企図されない。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（すなわち１秒未満である）。さらに、得られる材料は、低いブロッキングを示す。
【００７９】
本明細書において開示されるように、単糖、二糖および三糖を含む全ての糖の脂肪酸エステルは、本発明のこの態様に関連した使用に適応可能である。関連した態様において、糖脂肪酸エステルは、モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、またはオクタエステル、およびそれらの組合せであってもよく、例えば、脂肪酸部分は、飽和、不飽和またはそれらの組合せであってもよい。
【００８０】
理論に束縛されないが、糖脂肪酸エステルとセルロース系材料との間の相互作用は、イオン性、疎水性、ファンデルワールス相互作用、もしくは共有結合、またはそれらの組合せであってもよい。関連した態様において、セルロース系材料への糖脂肪酸エステル結合は、実質的に不可逆的である（例えば、飽和および不飽和脂肪酸の組合せを含むＳＦＡＥを使用して）。
【００８１】
さらに、十分な濃度において、糖脂肪酸エステルの結合のみでも、セルロース系材料を疎水性にするのに十分であり、すなわち、疎水性は、ワックス、ロジン、樹脂、ジケテン、シェラック、酢酸ビニル、ＰＬＡ、ＰＥＩ、油、他の撥水性化学物質またはそれらの組合せ（すなわち二次的疎水性物質）の添加の非存在下で達成され、例えば、とりわけ、セルロース系材料の強化、剛性化、および増量等の他の特性が、糖脂肪酸エステル結合のみにより達成される。
【００８２】
開示されるような本発明の利点は、複数の脂肪酸鎖が、セルロースおよび構造内の２つの糖分子と反応性であることであり、例えば、開示されるようなスクロース脂肪酸エステルは、剛性の架橋ネットワークを生成し、紙、ボール紙、エアレイドおよび湿式不織布、ならびに布地等の繊維状ウェブにおける強度改善をもたらす。これは、典型的には、他のサイジングまたは疎水性処理化学においては見られない。本明細書において開示されるような糖脂肪酸エステルはまた、多くの他の耐水化学を使用した場合にはない特性である湿潤強度を生成／増加させる。
【００８３】
別の利点は、開示されるような糖脂肪酸エステルが、繊維を軟化させ、その間の空間を増加させ、したがって実質的に重量を増加させることなくかさを増加させることである。さらに、本明細書において開示されるように改質された繊維およびセルロース系材料は、再パルプ化され得る。さらに、例えば、水は、低い表面エネルギー障壁を越えてシート内に容易に「押し込まれ」得ない。
【００８４】
飽和ＳＦＡＥは、典型的には通常の加工温度において固体であるが、一方不飽和ＳＦＡＥは、典型的には液体である。これにより、典型的には親水性である他のコーティング成分との有意な相互作用または不適合性なしに、水性コーティング中の飽和ＳＦＡＥの均一で安定な分散物の形成が可能となる。さらに、この分散物により、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に悪影響を与えることなく、高濃度の飽和ＳＦＡＥが調製されることが可能となる。コーティング表面は、コーティング層の加熱、乾燥および固化後に飽和ＳＦＡＥの粒子が溶融して広がる際に疎水性となる。実施形態において、水に曝露された場合でも強度を維持するかさ高い繊維状構造を生成する方法が開示される。一般に、乾燥形態の高密度構造である繊維状スラリーは、水への曝露後に容易に分解される。開示されるような方法を使用して作製される成形繊維製品は、軽量で強く、水および他の液体への曝露に対して耐性を有する、紙皿、飲料容器（例えばカップ）、蓋、食品トレイおよび包装を含み得る。
【００８５】
実施形態において、糖脂肪酸エステルは、ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）と混合されて、耐水コーティングのためのサイズ剤を生成する。本明細書において開示されるように、糖脂肪酸エステルとＰｖＯＨとの間の相乗関係が実証されている。当技術分野において、ＰｖＯＨはそれ自体良好なフィルム形成物質であり、セルロースと強力な水素結合を形成することが知られているが、水、特に温水に対してはあまり耐性を有さない。態様において、ＰｖＯＨの使用は、水性コーティングへの糖脂肪酸エステルの乳化に役立つ。一態様において、ＰｖＯＨは、糖脂肪酸エステルが繊維に沿って架橋するためのＯＨ基の豊富な源を提供し、これは、ＰｖＯＨのみで可能なものを超えて、紙の強度、例えば特に湿潤強度、および耐水性を増加させる。糖上の遊離ヒドロキシルを有する飽和糖脂肪酸エステルの場合、ジアルデヒド（例えば、グリオキサル、グルタルアルデヒド等）等の架橋剤もまた使用され得る。
【００８６】
実施形態において、糖脂肪酸エステルは、脂肪酸のスクロースエステルを含む、または本質的にそれからなる。本発明の糖脂肪酸エステルを作製する、または別様に提供するための多くの方法が知られ、利用可能であり、またそのような方法の全てが、本発明の幅広い範囲内の使用に利用可能であると考えられる。例えば、ある特定の実施形態において、これらに限定されないが、ダイズ油、ヒマワリ油、オリーブ油、キャノーラ油、ピーナッツ油、およびこれらの混合物を含む、油糧種子から得られた１種または複数の脂肪酸部分で糖をエステル化することにより脂肪酸エステルが合成されることが好ましくなり得る。
【００８７】
実施形態において、糖脂肪酸エステルは、これらに限定されないが、スクロース部分を含む糖部分を含み、これはそのヒドロキシル水素の１つまたは複数でエステル部分により置換されている。関連した態様において、二糖エステルは、式Ｉの構造を有する。
【化１】
2020500222.tif 000003
式中、「Ａ」は、水素である、または以下の構造Ｉを有し、
【化２】
2020500222.tif 000004
式中、「Ｒ」は、約８から約４０個の炭素原子の直線状、分岐状、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り、少なくとも１つの「Ａ」が少なくとも１つである場合、式の少なくとも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、および８つ全ての「Ａ」部分が構造Ｉに従う。関連した態様において、本明細書に記載のような糖脂肪酸エステルは、モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、またはオクタ−エステル、およびそれらの組合せであってもよく、脂肪族基は、全て飽和していてもよく、あるいは飽和および／もしくは不飽和基またはそれらの組合せを含有してもよい。
【００８８】
好適な「Ｒ」基は、その部分における任意の炭素上で生じ得る１つまたは複数の置換基を含有するものを含む、任意の形態の脂肪族部分を含む。また、その部分内に、例えばエーテル、エステル、チオ、アミノ、ホスホ等の官能基を含む脂肪族部分が含まれる。また、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が含まれる。「Ｒ」基を含む脂肪族（または芳香族）部分に付加され得る官能基の例は、これらに限定されないが、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を含む。一態様において、前記部分は、架橋官能基を有してもよい。別の態様において、ＳＦＡＥは、表面（例えば、活性粘土／顔料粒子）に架橋してもよい。別の態様において、ＳＦＡＥ上に存在する二重結合は、他の表面上への反応を促進するために使用され得る。
【００８９】
好適な二糖は、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、エリスロースの組合せ、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を含む。
【００９０】
実施形態において、脂肪酸を付加するための基材は、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含み得る。
【００９１】
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、ジャガイモデンプン、コムギデンプン、コメデンプン、サゴデンプン、タピオカデンプン、ソルガムデンプン、サツマイモデンプン、およびそれらの混合物等の任意の好適な源から得ることができる。
【００９２】
より詳細には、デンプンは、非改質デンプンであってもよく、または、化学、物理、もしくは酵素改質により改質されたデンプンであってもよい。
【００９３】
化学改質は、改質デンプン（例えばプラスターチ材料）をもたらす化学物質によるデンプンの任意の処理を含む。化学改質には、これらに限定されないが、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、デンプンの疎水化等が含まれる。化学改質デンプンはまた、化学的処理のいずれかの組合せを使用することにより調製され得る。化学改質デンプンの例は、疎水性エステル化デンプンを生成するための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とデンプンとの反応；カチオン性デンプンを生成するための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とデンプンとの反応；ヒドロキシエチルデンプンを生成するためのエチレンオキシドとデンプンとの反応；酸化デンプンを生成するための次亜塩素酸塩とデンプンとの反応；酸解重合デンプンを生成するための酸とデンプンとの反応；脱脂デンプンを生成するためのメタノール、エタノール、プロパノール、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の溶媒によるデンプンの脱脂を含む。
【００９４】
物理改質デンプンは、物理改質デンプンを提供するための任意の様式で物理的に処理された任意のデンプンである。物理改質には、これらに限定されないが、水の存在下でのデンプンの熱処理、水の非存在下でのデンプンの熱処理、任意の機械的手段によるデンプン粒の粉砕、デンプン粒を溶融するためのデンプンの加圧処理等が含まれる。物理改質デンプンはまた、物理的処理のいずれかの組合せを使用することにより調製され得る。物理改質デンプンの例は、デンプン粒を破断することなく粒を膨潤させるための水性環境中でのデンプンの熱処理；ポリマー転位をもたらすための無水デンプン粒の熱処理；機械的崩壊によるデンプン粒の断片化；およびデンプン粒の溶融をもたらすための押出機を用いたデンプン粒の加圧処理を含む。
【００９５】
酵素改質デンプンは、酵素改質デンプンを提供するための任意の様式で酵素的に処理された任意のデンプンである。酵素改質には、これらに限定されないが、アルファアミラーゼとデンプンとの反応、プロテアーゼとデンプンとの反応、リパーゼとデンプンとの反応、ホスホリラーゼとデンプンとの反応、オキシダーゼとデンプンとの反応等が含まれる。酵素改質デンプンは、酵素的処理のいずれかの組合せを使用することにより調製され得る。デンプンの酵素改質の例は、解重合デンプンを生成するためのアルファ−アミラーゼ酵素とデンプンとの反応；脱分岐デンプンを生成するためのアルファアミラーゼ脱分岐酵素とデンプンとの反応；タンパク質含量が低減されたデンプンを生成するためのプロテアーゼ酵素とデンプンとの反応；脂質含量が低減されたデンプンを生成するためのリパーゼ酵素とデンプンとの反応；酵素改質リン酸化デンプンを生成するためのホスホリラーゼ酵素とデンプンとの反応；および酵素酸化デンプンを生成するためのオキシダーゼ酵素とデンプンとの反応を含む。
【００９６】
二糖脂肪酸エステルは、式Ｉに従うスクロース脂肪酸エステルであってもよく、式中、「Ｒ」基は、脂肪族であり、直線状または分岐状の飽和または不飽和であり、約８から約４０個の間の炭素原子を有する。
【００９７】
本明細書において使用される場合、「糖脂肪酸エステル」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であってもよく、すなわち、１種のみの構造Ｉ部分により置換された所与の数の「Ａ」基を有する化合物を含んでもよい（すなわち、全ての「Ｒ」基が同じであり、スクロース部分の全てが等しい程度まで置換されている）。また、糖脂肪酸エステル化合物は、その置換度が異なるが置換基の全てが同じ「Ｒ」基構造を有する２種以上の糖脂肪酸エステル化合物のブレンドを含む組成物を含む。また、糖脂肪酸エステル化合物は、異なる「Ａ」基置換度を有する化合物の混合物である組成物を含み、「Ｒ」基置換部分は、構造Ｉの２つ以上の「Ｒ」基から独立して選択される。関連した態様において、「Ｒ」基は、同じであってもよく、または異なっていてもよく、例えば、組成物中の前記糖脂肪酸エステルは、同じであってもよく、または異なっていてもよい（すなわち、異なる糖脂肪酸エステルの混合物）。
【００９８】
本発明の組成物に関して、組成物は、高い置換度を有する糖脂肪酸エステル化合物で構成されてもよい。実施形態において、糖脂肪酸エステルは、ポリダイズ油脂肪酸スクロースである。
【化３】
2020500222.tif 000005
【００９９】
糖脂肪酸エステルは、エステル化の公知のプロセスによって、実質的に純粋な脂肪酸でのエステル化により作製され得る。また、糖脂肪酸エステルは、糖と、例えば天然源、例えばダイズ油等の油糧種子から抽出された油において見られるものから得られる、脂肪酸グリセリドの形態の脂肪酸エステルとを使用したエステル交換によって調製され得る。脂肪酸グリセリドを使用してスクロース脂肪酸エステルを提供するエステル交換反応は、例えば、米国特許第３，９６３，６９９号；米国特許第４，５１７，３６０号；米国特許第４，５１８，７７２号；米国特許第４，６１１，０５５号；米国特許第５，７６７，２５７号；米国特許第６，５０４，００３号；米国特許第６，１２１，４４０号；および米国特許第６，９９５，２３２号、ならびに国際公開第１９９２／００４３６１号において説明されており、これらは、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとする。
【０１００】
エステル交換により疎水性スクロースエステルを作製することに加えて、酸塩化物をスクロースと類似した環構造を含有するポリオールと直接反応させることにより、同様の疎水特性が繊維状セルロース系物品において達成され得る。
【０１０１】
上で言及されたように、スクロース脂肪酸エステルは、天然源から得られたグリセリドから調製されたメチルエステル原料からのスクロースのエステル交換により調製され得る（例えば、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとする米国特許第６，９９５，２３２号を参照）。脂肪酸の源の結果、スクロース脂肪酸エステルを調製するために使用される原料は、１２から４０個の間の炭素原子を含有する脂肪酸部分を有する一連の飽和および不飽和脂肪酸メチルエステルを含有する。これは、そのような源から作製される生成物スクロース脂肪酸エステルにおいて、生成物を含むスクロース部分がエステル部分置換基の混合物を含有する形で反映され、上記構造Ｉを参照して、「Ｒ」基は、スクロースエステルを調製するために使用された原料を反映する比で１２から２６個の間の炭素原子を有する混合物である。この点をさらに例示すると、ダイズ油から得られたスクロースエステルは、ここに引用することにより本明細書の記載の一部をなすものとするＳｅｖｅｎｔｈ  Ｅｄ．Ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍｅｒｃｋ  Ｉｎｄｅｘに記載のように、ダイズ油が２６ｗｔ．％のオレイン酸のトリグリセリド（Ｈ３Ｃ−ＣＨ２］７−ＣＨ＝ＣＨ−［ＣＨ２］７−Ｃ（Ｏ）ＯＨ）、４９ｗｔ．％のリノール酸のトリグリセリド（Ｈ３Ｃ−［ＣＨ２］３−［−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ］２−［−ＣＨ２−］７−Ｃ（Ｏ）ＯＨ）、１１ｗｔ．％のリノレン酸のトリグリセリド（Ｈ３Ｃ−［−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ−］３−［−ＣＨ２−］７−Ｃ（Ｏ）ＯＨ）、および１４ｗｔ．％の各種飽和脂肪酸の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となる。これらの脂肪酸部分の全てが、生成物スクロース脂肪酸エステルにおける置換基の「Ｒ」基で表現される。したがって、本明細書において、ダイズ油脂肪酸スクロース等の天然源から得られる脂肪酸原料を使用した反応の生成物としてスクロース脂肪酸エステルが言及される場合、この用語は、スクロース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成分の全てを含むことが意図される。関連した態様において、開示されるような糖脂肪酸エステルは、低い粘度（例えば、室温または標準大気圧下で約１０から２０００センチポアズの間）を示し得る。別の態様において、不飽和脂肪酸は、１つ、２つ、３つまたはそれより多くの二重結合を有し得る。
【０１０２】
本発明の実施形態において、糖脂肪酸エステル、およびある態様においては二糖エステルは、平均して、約６個超の炭素原子、約８から１６個の炭素原子、約８から約１８個の炭素原子、約１４から約１８個の炭素原子、約１６から約１８個の炭素原子、約１６から約２０個の炭素原子、および約２０から約４０個の炭素原子を有する脂肪酸から形成される。
【０１０３】
実施形態において、糖脂肪酸エステルは、セルロース系材料の形態に依存して、疎水性を達成するために異なる濃度で存在し得る。一態様において、糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）がセルロース系材料上のコーティングとして結合する場合、ＳＦＡＥは、セルロース系材料の表面上に少なくとも約０．１ｇ／ｍ２から約１．０ｇ／ｍ２、約１．０ｇ／ｍ２から約２．０ｇ／ｍ２、約２ｇ／ｍ２から約３ｇ／ｍ２のコーティング重量で存在する。関連した態様において、ＳＦＡＥは、約３ｇ／ｍ２から約４ｇ／ｍ２、約４ｇ／ｍ２から約５ｇ／ｍ２、約５ｇ／ｍ２から約１０ｇ／ｍ２、約１０ｇ／ｍ２から約２０ｇ／ｍ２で存在してもよい。別の態様において、セルロース系材料がセルロース繊維を含有する溶液である場合、ＳＦＡＥは、存在する全繊維の少なくとも約０．０２５％（ｗｔ／ｗｔ）の濃度で存在する。関連した態様において、ＳＦＡＥは、存在する全繊維の約０．０５％（ｗｔ／ｗｔ）から約０．１％（ｗｔ／ｗｔ）、約０．１％（ｗｔ／ｗｔ）から約０．５％（ｗｔ／ｗｔ）、約０．５％（ｗｔ／ｗｔ）から約１．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約１．０％（ｗｔ／ｗｔ）から約２．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約２．０％（ｗｔ／ｗｔ）から約３．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約３．０％（ｗｔ／ｗｔ）から約４．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約４．０％（ｗｔ／ｗｔ）から約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）から約１０％（ｗｔ／ｗｔ）、約１０％（ｗｔ／ｗｔ）から約５０％（ｗｔ／ｗｔ）で存在してもよい。さらなる関連した態様において、ＳＦＡＥの量は、存在する繊維の量と等しくてもよい。いくつかの実施形態において、ＳＦＡＥは、セルロース系材料の外表面全体をコーティングしてもよい（例えば、紙またはセルロース含有物品の全体をコーティングしてもよい）。
【０１０４】
他の実施形態において、コーティングは、コーティングの重量（ｗｔ／ｗｔ）で約０．９％から約１．０％、約１．０％から約５．０％、約５．０から約１０％、約１０％から約２０％、約２０％から約３０％、約４０％から約５０％の糖脂肪酸エステルを含んでもよい。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（ｗｔ／ｗｔ）で約２５％から約３５％の糖脂肪酸エステルを含有してもよい。
【０１０５】
実施形態において、セルロース系材料は、これらに限定されないが、紙、ボール紙、紙シート、製紙パルプ、カップ、箱、トレイ、蓋、剥離紙／ライナー、堆肥袋、買物袋、輸送袋、ベーコン用の厚紙、ティーバッグ、絶縁材、コーヒーまたはお茶用の容器、パイプおよび導水管、食品グレードの使い捨て食器、皿およびボトル、ＴＶおよび携帯デバイス用のスクリーン、衣服（例えば、綿または綿混紡）、包帯、感圧ラベル、感圧テープ、女性用製品、ならびに体表または体内で使用される医療デバイス、例えば避妊具、薬物送達デバイス、製薬材料（例えば、丸薬、錠剤、坐剤、ゲル等）用の容器等を含む。また、開示されるようなコーティング技術は、家具および室内装飾材料、アウトドアキャンプ用品等に使用されてもよい。
【０１０６】
一態様において、本明細書に記載されるようなコーティングは、約３から約９の間の範囲内のｐＨに対して耐性を有する。関連した態様において、ｐＨは、約３から約４、約４から約５、約５から約７、約７から約９であってもよい。
【０１０７】
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ための方法であって、式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）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、
Ｒ−ＣＯ−Ｘ  式（ＩＩ）
Ｘ−ＣＯ−Ｒ−ＣＯ−Ｘ１  式（ＩＩＩ）
式中、Ｒは、６から５０個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖、または環式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であり、アルカン酸誘導体が式（ＩＩＩ）を含む場合、ＸまたはＸ１は同じまたは異なり、本明細書において開示されるようなＳＦＡＥは、担体であり、方法は、有機塩基、ガス状ＨＣｌ、ＶＯＣまたは触媒を必要としない。
【０１０８】
実施形態において、アルカン酸誘導体は、糖脂肪酸エステルと混合されてエマルションを形成し、エマルションは、セルロース系材料を処理するために使用される。
【０１０９】
実施形態において、糖脂肪酸エステルは、乳化剤であってもよく、１種または複数のモノ−、ジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、またはオクタエステルの混合物を含んでもよい。別の態様において、糖脂肪酸エステルの脂肪酸部分は、飽和基、不飽和基またはそれらの組合せを含有してもよい。一態様において、糖脂肪酸エステル含有エマルションは、これらに限定されないが、乳タンパク質（例えば、カゼイン、乳清タンパク質等）、コムギグルテン、ゼラチン、プロラミン（例えばトウモロコシゼイン）、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、カラギーナン、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を含むタンパク質、多糖および／または脂質を含有してもよい。
【０１１０】
実施形態において、本明細書において開示されるような糖脂肪酸エステル乳化剤は、これらに限定されないが、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（例えば、キシレン、トルエン）、酸ハロゲン化物、無水物、タルク、アルキルケテン二量体（ＡＫＤ）、雪花石膏、アルガン酸、ミョウバン、アルバリン、接着剤、炭酸バリウム、硫酸バリウム、二酸化塩素、粘土、ドロマイト、ジエチレントリアミン五酢酸、ＥＤＴＡ、酵素、ホルムアミジン硫酸、グアーガム、石膏、石灰、重硫酸マグネシウム、乳状石灰、マグネシア乳、ポリビナイルアルコール（ＰｖＯＨ）、ロジン、ロジン石鹸、サテン、石鹸／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、改質デンプン、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を含む、製紙に使用されるコーティングまたは他の化学物質を担持するために使用され得る。
【０１１１】
実施形態において、本明細書において開示されるような方法により生成されたセルロース含有材料は、処理なしのセルロース含有材料に比べてより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、処理なしのセルロース含有材料に比べてより高い疎油性または耐グリース性を示す。さらなる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ってもよい。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。
【０１１２】
実施形態において、処理されたセルロース含有材料は、未処理の同じ材料と比較して改善された機械的特性を有し得る。例えば、本明細書において開示されるようなプロセスにより処理された紙袋は、増加した破裂強度、Ｇｕｒｌｅｙ数、引張強度および／または最大負荷のエネルギーを示す。一態様において、破裂強度は、約０．５から１．０倍の間、約１．０から１．１倍の間、約１．１から１．３倍の間、約１．３から１．５倍の間の倍数で増加する。別の態様において、Ｇｕｒｌｅｙ数は、約３から４倍の間、約４から５倍の間、約５から６倍の間、および約６から７倍の倍数で増加した。さらに別の態様において、引張応力は、約０．５から１．０倍の間、約１．０から１．１倍の間、約１．１から１．２倍の間、および約１．２から１．３倍の間の倍数で増加した。また別の態様において、最大負荷のエネルギーは、約１．０から１．１倍の間、約１．１から１．２倍の間、約１．２から１．３倍の間、および約１．３から１．４倍の間の倍数で増加した。
【０１１３】
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（ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとする）に記載のような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繊維（ＣＮＦ）を含む原紙であり、ＭＦＣまたはＣＮＦは、成形プロセスおよび製紙プロセスの間に添加され、ならびに／または、前記原紙の空隙率を減少させるために以前の成形層にコーティングまたは二次層として添加される。関連した態様において、原紙を上述のような糖脂肪酸エステルと接触させる。さらなる関連した態様において、接触させた原紙を、さらにポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）と接触させる。実施形態において、得られる接触させた原紙は、調整可能なように耐水性および耐脂質性である。関連した態様において、得られる原紙は、少なくとも約１０〜１５のＧｕｒｌｅｙ値（すなわち、Ｇｕｒｌｅｙ空気抵抗（秒／１００ｃｃ、２０ｏｚ．ｃｙｌ．））、または少なくとも約１００、少なくとも約２００から約３５０のＧｕｒｌｅｙ値を示し得る。一態様において、糖脂肪酸エステルコーティングは、１つもしくは複数の層のラミネートであってもよく、または、ラミネートとして１つもしくは複数の層を提供してもよく、または１つもしくは複数の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、耐グリース性等）を達成してもよい。関連した態様において、ラミネートは、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んでもよい。
【０１１４】
実施形態において、糖脂肪酸エステルは、エマルションとして調合されてもよく、最適な乳化剤および使用される量は、組成物の性質および薬剤が糖脂肪酸エステルの分散を促進する能力により決定付けられる。一態様において、乳化剤は、これらに限定されないが、水、緩衝剤、ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、乳タンパク質、コムギグルテン、ゼラチン、プロラミン、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、カラギーナン、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−、ジ−グリセロール、リン酸一ナトリウム、モノステアレート、プロピレングリコール、洗剤、セチルアルコール、およびそれらの組合せを含み得る。別の態様において、糖エステル：乳化剤の比は、約０．１：９９．９から、約１：９９から、約１０：９０から、約２０：８０から、約３５：６５から、約４０：６０から、および約５０：５０からであってもよい。比は、最終製品に望ましい特性（複数可）に依存して変動し得ることが、当業者には明らかである。
【０１１５】
実施形態において、糖脂肪酸エステルは、これらに限定されないが、顔料（例えば、粘土、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、ポリマーエマルション、ＰｖＯＨ）、および添加剤（例えば、グリオキサル、グリオキサル化樹脂、ジルコニウム塩、ステアリン酸カルシウム、オレイン酸レシチン、ポリエチレンエマルション、カルボキシメチルセルロース、アクリルポリマー、アルギネート、ポリアクリレートガム、ポリアクリレート、殺菌剤、油性消泡剤、シリコーンベース消泡剤、スチルベン、直接染料および酸性染料）を含む、内部および表面サイジング用の１つまたは複数のコーティング成分（単独または組合せ）と組み合わされてもよい。関連した態様において、そのような成分は、これらに限定されないが、微細多孔質構造の構築、光散乱表面の提供、インク受容性の改善、光沢の改善、顔料粒子の結合、紙へのコーティングの結合、ベースシートの補強、顔料構造内の細孔の充填、感水性の低減、オフセット印刷におけるウェットピックに対する耐性、ブレードによる引っかき傷の防止、スーパーカレンダ仕上げにおける光沢の改善、粉塵の低減、コーティング粘度の調節、保水性の提供、顔料の分散、コーティング分散の維持、コーティング／コーティング色の損傷の防止、発泡の制御、混入空気およびコーティングクレーターの低減、白色度および輝度の増加、ならびに色および影の制御を含む、１つまたは複数の特性を提供し得る。組合せは、最終製品に望ましい特性（複数可）に依存して変動し得ることが、当業者には明らかである。
【０１１６】
実施形態において、前記糖脂肪酸エステルを使用する方法は、必要な特性（例えば、耐水性、低い表面エネルギー等）を示す材料の層を提供し、それによってその同じ特性を達成するために必要な一次／二次層の量を低減することにより、一次／二次コーティング（例えば、シリコーンベース層、デンプンベース層、粘土ベース層、ＰＬＡ層、ＰＥＩ層等）の塗布の費用を低減するために使用され得る。一態様において、材料は、ＳＦＡＥ層の上にコーティングされてもよい（例えばヒートシール可能な薬剤）。実施形態において、組成物は、フルオロカーボン不含およびシリコーン不含である。
【０１１７】
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増加させる。一態様において、表面処理は、約−１００℃から約３００℃の間の温度で熱安定性である。さらなる関連した態様において、セルロース系材料の表面は、約６０°から約１２０°の間の水接触角を示す。別の関連した態様において、表面処理は、約２００℃から約３００℃の間の温度で化学的に安定である。
【０１１８】
塗布前に（例えば約８０〜１５０℃で）乾燥され得る基材は、例えば表面を浸漬し、１秒未満組成物に曝露させることにより、改質組成物で処理されてもよい。基材は、表面を乾燥させるために加熱されてもよく、その後に改質材料は使用可能である。一態様において、本明細書において開示されるような方法に従い、基材は、製紙場において典型的に実行される任意の好適なコーティング／サイジングプロセスにより処理され得る（例えば、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとするＳｍｏｏｋ，Ｇ．，Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｆｏｒ  Ｐｕｌｐ＆Ｐａｐｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｔｓ，（２０１６），４ｔｈ  Ｅｄ．，Ｃｐｔ．１８，ｐｐ．２９３−３０９、ＴＡＰＰＩ  Ｐｒｅｓｓ，Ｐｅａｃｈｔｒｅｅ  Ｃｏｒｎｅｒｓ，ＧＡ  ＵＳＡを参照）。
【０１１９】
本発明の実践において、材料の特別な調製は必要ないが、いくつかの用途においては、材料は処理前に乾燥され得る。実施形態において、開示されるような方法は、これらに限定されないが、フィルム、硬質容器、繊維、パルプ、生地等を含む、任意のセルロースベース表面上で使用され得る。一態様において、糖脂肪酸エステルまたはコーティング剤は、従来のサイズプレス（垂直型、傾斜型、水平型）、ゲートロールサイズプレス、メタリングサイズプレス、カレンダサイズアプリケーション、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、ショートドウェル、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、インクジェット印刷、レーザ印刷、スーパーカレンダ仕上げ、およびそれらの組合せにより塗布され得る。
【０１２０】
源に依存して、セルロースは、紙、ボール紙、パルプ、針葉樹繊維、広葉樹繊維、もしくはそれらの組合せ、ナノセルロース、セルロースナノ繊維、ウィスカーもしくはミクロフィブリル、ミクロフィブリル化、綿もしくは綿混紡、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であってもよい。
【０１２１】
実施形態において、塗布される糖脂肪酸エステルコーティングの量は、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である。例えば、実施形態において、糖脂肪酸エステルコーティングは、容器の全外表面、容器の全内表面、もしくはそれらの組合せ、または原紙の一方もしくは両方の側に塗布されてもよい。他の実施形態において、フィルムの全上表面が糖脂肪酸エステルコーティングにより被覆されてもよく、またはフィルムの全下表面が糖脂肪酸エステルコーティングにより被覆されてもよく、またはそれらの組合せであってもよい。いくつかの実施形態において、デバイス／機器のルーメンがコーティングにより被覆されてもよく、またはデバイス／機器の外表面が糖脂肪酸エステルコーティングにより被覆されてもよく、またはそれらの組合せであってもよい。実施形態において、塗布される糖脂肪酸エステルコーティングの量は、セルロース含有材料の少なくとも１つの表面を部分的に被覆するのに十分である。例えば、周囲雰囲気に曝露された表面のみが、糖脂肪酸エステルコーティングにより被覆され、または、周囲雰囲気に曝露されない表面のみが、糖脂肪酸エステルコーティングにより被覆される（例えばマスキング）。当業者には明らかなように、塗布される糖脂肪酸エステルコーティングの量は、被覆される材料の使用に依存し得る。一態様において、１つの表面が糖脂肪酸エステルでコーティングされてもよく、反対表面が、これらに限定されないが、タンパク質、コムギグルテン、ゼラチン、プロラミン、ダイズタンパク質分離物、デンプン、改質デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギーナン、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を含む薬剤でコーティングされてもよい。関連した態様において、ＳＦＡＥが完成紙料に添加されてもよく、ウェブ上の得られる材料にＳＦＡＥの追加的なコーティングが提供されてもよい。
【０１２２】
方法のこの態様を実践する過程で、任意の好適なコーティングプロセスを使用して、塗布される様々な糖脂肪酸エステルコーティングおよび／またはエマルションのいずれかを送達することができる。実施形態において、糖脂肪酸エステルコーティングプロセスは、単独で、または開示されるような方法を実践するために適応された他のコーティングプロセスと共に、含浸、噴霧、塗装、印刷、およびこれらのプロセスのいずれかの任意の組合せを含む。
【０１２３】
例えば、糖脂肪酸エステルの濃度を増加させることにより、本明細書において開示されるような組成物は、同じく改善された耐水／耐脂質特性が示される最終結果を伴って、処理されているセルロースとより広範囲に反応し得る。しかしながら、より高いコート重量が、必ずしも増加した耐水性をもたらすわけではない。一態様において、様々な触媒によって、糖脂肪酸エステルの量を特定用途に適合するように正確に調整するためにより迅速な「硬化」が可能となり得る。
【０１２４】
処理されるセルロースの選択、糖脂肪酸エステル、反応温度、および曝露時間は、最終製品の任意の特定用途に適合するように、慣例的な実験により最適化され得るプロセスパラメーターであることが、当業者には明らかである。
【０１２５】
誘導体化された材料は、当技術分野にて知られている適切な試験を使用して明確化および測定され得る改変された物理的特性を有する。疎水性に関しては、分析プロトコルは、これらに限定されないが、接触角測定および水分ピックアップを含み得る。他の特性は、剛度、ＷＶＴＲ、空隙率、引張強度、基材分解がないこと、破裂および引裂き特性を含む。従うべき特定の標準化プロトコルは、米国材料試験協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）により定義されている（プロトコルＡＳＴＭ  Ｄ７３３４−０８）。
【０１２６】
水蒸気および酸素等の様々なガスに対する表面の透過性もまた、材料のバリア機能が向上するため、糖脂肪酸エステルコーティングプロセスにより改変され得る。透過性を測定する標準単位はバーラーであり、これらのパラメーターを測定するためのプロトコルもまた、パブリックドメインで利用可能である（水蒸気に関するＡＳＴＭ標準Ｆ２４７６−０５および酸素に関するＡＳＴＭ標準Ｆ２６２２−８）。
【０１２７】
実施形態において、本開示の手順に従って処理された材料は、微生物攻撃下の環境内での分解により測定されるような完全な生分解性を示す。
【０１２８】
生分解性の明確化および試験には、振盪フラスコ方法（ＡＳＴＭ  Ｅ１２７９−８９（２００８））およびＺａｈｎ−Ｗｅｌｌｅｎｓ試験（ＯＥＣＤ  ＴＧ  ３０２Ｂ）を含む様々な方法が利用可能である。
【０１２９】
堆肥化可能性の明確化および試験には、ＡＳＴＭ  Ｄ６４００を含むがこれに限定されない様々な方法が利用可能である。
【０１３０】
本発明のプロセスによる処理に好適な材料は、様々な形態のセルロース、例えば綿繊維、植物繊維、例えば亜麻、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）、およびその表面の実質的な部分が反応／結合に利用可能である他の改質セルロース性材料を含む。上述のように、「セルロース」という用語は、これらの材料ならびに同様の多糖構造および同様の特性を有する他の材料の全てを含む。これらのうち、比較的新規な材料であるミクロフィブリル化セルロース（セルロースナノ繊維）（例えば、引用することにより本明細書の記載の一部をなすものとする米国特許第４，３７４，７０２号ならびに米国特許出願公開第２０１５／０１６７２４３号および同第２００９／０２２１８１２号を参照）は、この用途に特に好適である。他の実施形態において、セルロースは、これらに限定されないが、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含み得る。
【０１３１】
本明細書において開示されるようなセルロースの改質はまた、その疎水性の増加に加え、その引張強度、可撓性および剛度を増加させることができ、それによってその使用範囲をさらに広げることができる。本出願において開示される改質セルロースから作製される、またはそれを用いることにより作製される全ての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、本開示の範囲内である。
【０１３２】
コーティング技術の可能な用途のうち、そのような品は、これらに限定されないが、全ての目的の容器、例えば紙、ボール紙、製紙パルプ、カップ、蓋、箱、トレイ、剥離紙／ライナー、堆肥袋、買物袋、パイプおよび導水管、食品グレードの使い捨て食器、皿およびボトル、ＴＶおよび携帯デバイス用のスクリーン、衣服（例えば、綿または綿混紡）、包帯、感圧ラベル、感圧テープ、女性用製品、ならびに体表または体内で使用される医療デバイス、例えば避妊具、薬物送達デバイス等を含む。また、開示されるようなコーティング技術は、家具および室内装飾材料、アウトドアキャンプ用品等に使用されてもよい。
【０１３３】
以下の実施例は、本発明を例示することを意図し、本発明を限定することを意図しない。
【実施例】
【０１３４】
［実施例１］
糖脂肪酸エステル調合物
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は、室温で液体であり、この材料を含有する全てのコーティング／エマルションは、卓上型ドローダウンデバイスを使用して室温で塗布された。コート重量の範囲を形成するために、ロッドタイプおよびサイズを変化させた。
【０１３５】
調合物１
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、５０ｍｌのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を添加した。５０００ｒｐｍに設定されたＳｉｌｖｅｒｓｏｎホモジナイザを使用して、この調合物を１分間混合した。広葉樹漂白パルプで作製された５０グラムのベースシートおよび未漂白針葉樹で構成された８０グラムのシート上に、このエマルションをコーティングした。両方の紙を、乾燥させるために炉（１０５℃）内に１５分間入れた。炉から取り出した後、シートを実験台の上に置き、各シートにピペットで１０滴の水（室温）を滴下した。この試験に選択されたベースシートは即座に水滴を吸収し、一方、様々な量のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）でコーティングされたシートは、コート重量が増加するに従い増加するレベルの耐水性を示した（表１を参照）。
【０１３６】
【表１】
2020500222.tif 000006
【０１３７】
耐水性は、より重いシートにおいてより低く、シートが乾燥されない限り耐水性は達成されないことが観察された。
【０１３８】
調合物２
カップストックへのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の添加：（これはＭＦＣ処理のない単層のストックであることに留意されたい。ユーカリパルプで作製された１１０グラムの厚紙）。５０グラムのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、２００グラムの５％加熱処理エチル化デンプン（Ｅｔｈｙｌｅｘ  ２０２５）に添加し、卓上ｋａｄｙ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、１０５℃の炉内に１５分間置いた。厚紙のコーティング側に１０〜１５滴の試験液滴を滴下し、水抵抗時間を測定し、以下の表に記録した。未処理厚紙対照における透水は即時的であった（表２を参照）。
【０１３９】
【表２】
2020500222.tif 000007
【０１４０】
調合物３
純粋なＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を４５℃まで温め、噴霧ボトル内に入れた。前の例において列挙された紙ストック、ならびに繊維板の片およびある量の綿布に均一な噴霧を塗布した。試料に水滴を滴下すると、３０秒以内に基材への浸透が生じたが、１０５℃で１５分間炉内で乾燥させた後は、基材に吸収される前に水の玉が蒸発した。
【０１４１】
それに続く調査は、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）が耐油および耐グリースコーティングに使用される化合物に適合し得るかどうかに関するものであった。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は、耐水性および剛度の改善に有用である。２４０グラムの厚紙ストックを使用して、剛度試験を行った。表３は、結果を示す。これらのデータは、５グラム／平方メートルの単一コート重量で得られたが、５つの試料の平均が報告されている。結果は、我々のＶ−５テーバー剛度試験機モデル１５０−Ｅで記録されたテーバー剛度単位である。
【０１４２】
【表３】
2020500222.tif 000008
【０１４３】
［実施例２］
セルロース系基材への糖エステルの結合
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）がセルロース性材料に可逆的に結合するかどうかの決定を目指して、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。
【０１４４】
【表４】
2020500222.tif 000009
【０１４５】
［実施例３］
セルロース系表面の検査
ＭＦＣを有する、および有さない原紙の走査型電子顕微鏡画像は、より多孔性の低い原紙が、表面に反応したはるかに低い防水剤を必要とし得る様子を例示している。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ための露出した相対的な高い表面積を示しているが、これはまた、水が逃げるための多くの空間を有する極めて多孔性のシートも示している。図３および４は、ＭＦＣでのコーティングの前および後のリサイクルされたパルプで作製された紙の並列比較を示す。（これらは、同じ試料の２つの拡大図であるが、明らかに画像の左側はＭＣＦがない）。試験は、多孔性がはるかに低いシートの誘導体化が、長期的な水／水蒸気バリア性能への有望性をより示すことを示している。最後の２つの画像は、単に、濾紙のシートにおける平均的「細孔」を撮影した拡大写真、および比較目的のＣＮＦコーティング紙の同様の拡大図である。
【０１４６】
上記データは、より多くの材料の添加が、それに応じた性能の増加をもたらすという重要な点を実証している。理論に束縛されないが、反応は、未漂白紙ではより速いようであり、これはリグニンの存在が反応を加速させ得ることを示唆している。
【０１４７】
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）等の製品は液体であること、容易に乳化可能であることは、製紙場において一般的に使用されるコーティング機器での作業に容易に適応可能であることを示唆している。
【０１４８】
［実施例４］
「Ｐｈｌｕｐｈｉ」
液体ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、漂白広葉樹繊維と混合および反応させ、防水性手抄紙を形成するための様々な手法をもたらした。シート形成前にスクロースエステルをパルプと混合すると、その大多数が繊維と共に保持されることが分かった。十分な加熱および乾燥により、脆く、綿毛状であるが非常に疎水性の手抄紙が形成された。この実施例において、０．２５グラムのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、６リットルの水中で、４．０グラムの漂白広葉樹繊維と混合した。この混合物を手で撹拌し、標準的手抄紙鋳型内で水を排出した。得られた繊維マットを取り出し、３２５°Ｆで１５分間乾燥させた。生成されたシートは、有意な疎水性、および繊維同士の間の大幅に低減された水素結合を示した。（水接触角は、１００度超であることが観察された。）乳化剤が添加されてもよい。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）対繊維は、約１：１００から２：１であってもよい。
【０１４９】
その後の試験は、ここではタルクが単なるスペクテイター（spectator）であることを示しており、さらなる試験から除外された。
【０１５０】
［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
繊維とのスクロースエステル反応の機構をより良く理解することを目指して、低粘度コーティングを、湿潤強度樹脂が添加されているが耐水性はない（サイジングなし）漂白クラフトシートに塗布した。コーティングは全て、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計を使用して１００ｒｐｍで測定した場合２５０ｃｐｓ未満であった。
【０１５１】
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、Ｅｔｈｙｌｅｘ  ２０２５（デンプン）で乳化し、グラビアロールで紙に塗布した。また比較のため、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をＷｅｓｔｃｏｔｅ  ９０５０  ＰｖＯＨで乳化した。図５に示されるように、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）における二重結合の酸化は、熱、および酸化化学を高める追加的な化学環境の存在により高められる（表５もまた参照）。
【０１５２】
【表５】
2020500222.tif 000010
【０１５３】
［実施例６］
不飽和対飽和脂肪酸鎖の効果
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を針葉樹漂白パルプと反応させ、乾燥させてシートを形成した。その後、ＣＨ２Ｃｌ２、トルエンおよび水で抽出を行い、パルプとの反応の程度を決定した。抽出は、ソックスレー抽出ガラス機器を使用して少なくとも６時間行った。抽出の結果を表６に示す。
【０１５４】
【表６】
2020500222.tif 000011
【０１５５】
データは、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の本質的に全てがシート内に残留することを示している。これをさらに検証するために、パルプのみに対して同じ手順を行ったところ、結果は、パルプ１０ｇ当たりおよそ０．０１ｇが得られたことを示している。理論に束縛されないが、これは、残留パルプ化化学物質、またはむしろ完全に除去されていない抽出物として容易に説明され得る。
【０１５６】
セルロース（例えばＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯからのα−セルロース）の純粋な繊維を使用し、実験を繰り返した。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の投入レベルが繊維の質量の約２０％未満を維持する限り、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の質量の９５％超が繊維と共に保持され、極性または非極性溶媒で抽出可能ではなかった。理論に束縛されないが、ベーキング時間および温度を最適化することによって、繊維と共に残留するスクロースエステルをさらに高めることができる。
【０１５７】
示されるように、データは、乾燥後に材料からＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を抽出することが概して不可能であることを実証している。一方、全ての飽和脂肪酸鎖を含有する脂肪酸がＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の代わりに使用される場合（例えばＰｒｏｃｔｅｒ＆Ｇａｍｂｌｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ、ＯＨ）から入手可能なＯＬＥＡＮ（登録商標））、材料のほぼ１００％が温水（７０℃以上）を使用して抽出され得る。ＯＬＥＡＮ（登録商標）は、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）と同一であるが、唯一の変更点は、不飽和脂肪酸（ＳＥＦＯＳＥ（登録商標））の代わりに飽和脂肪酸（ＯＬＥＡＮ（登録商標））が付着していることである。
【０１５８】
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内の２つの糖分子と反応性であることであり、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は、剛性の架橋ネットワークを生成し、紙、ボール紙、エアレイドおよび湿式不織布、ならびに布地等の繊維状ウェブにおける強度改善をもたらす。
【０１５９】
［実施例７］
耐水性を達成するためのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の添加
広葉樹および針葉樹クラフトパルプの両方を使用して、２グラムおよび３グラムの手抄紙を作製した。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を０．１％以上のレベルで１％パルプスラリーに添加し、水を排出して手抄紙を形成すると、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は繊維と共に保持され、耐水性を付与した。０．１％から０．４％のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）では、水が表面上で数秒以内の間玉状となった。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）投入量が０．４％を超えた後は、耐水性の時間は速やかに数分まで増加し、次いで１．５％を超える投入レベルでは数時間まで増加した。
【０１６０】
［実施例８］
かさ高い繊維状材料の生成
パルプへのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の添加は、繊維を軟化させ、その間の空間を増加させてかさを増加させるように作用する。例えば、１２５ｇ（乾燥）のパルプを含有する広葉樹パルプの３％スラリーを排出し、乾燥させると、１８．２立方センチメートルの体積を占有することが判明した。１２．５ｇのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、１２５ｇ等量の乾燥繊維を含有する同じ３％広葉樹パルプスラリーに添加した。水を排出して乾燥させた後、得られたマットは、４５．２立方センチメートルを占有していた。
【０１６１】
３０ｇの標準的な漂白広葉樹クラフトパルプ（Ｏｌｄ  Ｔｏｗｎ  Ｆｕｅｌ  ａｎｄ  Ｆｉｂｅｒ，ＬＬＣ製、Ｏｌｄ  Ｔｏｗｎ、ＭＥ）に、６０℃まで温めたＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を噴霧した。この４．３ｃｍ３を１０，０００ｒｐｍの破砕機内に入れ、本質的に再パルプ化した。混合物を手抄紙鋳型に注ぎ、１０５℃で乾燥させた。得られた疎水性パルプは、８．１ｃｍ３の体積を占有していた。この材料の２インチ角の四角片を切断し、液圧プレス内に入れ、５０トンの圧力を３０秒間印加した。四角片の体積は有意に低減したが、圧力が印加されない対照として切断された同じ２インチ角の四角片よりもまだ５０％超の体積を占有していた。
【０１６２】
かさおよび柔軟性の増加が観察されただけでなく、水が排出された際の強制再パルプ化マットが、疎水性が全て保持された繊維マットをもたらしたことが重要である。この品質は、水が低表面エネルギー障壁を越えてシート内に容易に「押し」通され得ないという観察に加えて有益である。脂肪酸の疎水性単鎖の付着は、この特性を示さない。
【０１６３】
理論に束縛されないが、これは、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）がセルロースと反応すること、およびセルロース繊維の表面上のＯＨ基がその後の水素結合に関与するのに利用可能ではないことのさらなる証拠を示している。他の疎水性材料は、最初の水素結合に干渉するが、再パルプ化後はこの効果が逆転し、セルロース上のＯＨ基は再乾燥後に水素結合に自由に関与する。
【０１６４】
［実施例９］
袋用紙試験データ
以下の表（表７）は、未漂白クラフト袋ストック（対照）にＳＥＦＯＳＥ（登録商標）およびポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）混合物を５〜７ｇ／ｍ２でコーティングすることにより付与される特性を示す。また、市販の袋も参考として含まれている。
【０１６５】
【表７】
2020500222.tif 000012
【０１６６】
表において確認され得るように、引張および破裂は、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）およびＰｖＯＨによる対照原紙のコーティングによって増加する。
【０１６７】
［実施例１０］
湿潤／乾燥引張強度
漂白パルプから３グラムの手抄紙を作製した。以下は、異なるレベルのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）添加での湿潤および乾燥引張強度を比較している。これらの手抄紙において、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）はいかなるコーティングにも乳化されず、単純にパルプに混合され、他の化学物質が添加されることなく排出されたことに留意されたい（表８を参照）。
【０１６８】
【表８】
2020500222.tif 000013
【０１６９】
また、湿潤強度のための５％の添加は、対照の乾燥強度を大幅には下回らないことに留意されたい。
【０１７０】
［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
スクロース部分に付着した８つ未満の脂肪酸を有するように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。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ＳＰ５０、ＳＰ１０、ＳＰ０１およびＦ２０Ｗ（Ｓｉｓｔｅｒｎａ製、Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）の試料。こ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り作製され、したがってさらなる架橋または類似の化学反応のための有用性は低くなるが、乳化および撥水特性の検査には有用である。
【０１７１】
例えば、１０ｇのＳＰ０１を１０％加熱処理ＰｖＯＨ溶液中の１０ｇのグリオキサルと混合した。混合物を、２００°Ｆで５分間「加熱処理」し、漂白広葉樹クラフトから作製された多孔質原紙に、ドローダウンにより塗布した。紙の表面上に架橋したワックス状コーティングが得られ、これは良好な疎水性を示した。最低３ｇ／ｍ２を塗布した場合、得られる接触角は１００°超であった。グリオキサルは、ＯＨ基を有する化合物に対して使用される周知の結晶化物質であるため、この方法は、スクロース環上の残留アルコール基を基材または他のコーティング材料中で利用可能となったアルコール基と結合させることにより、極めて非反応性のスクロースエステルを表面に付着させる潜在的な手段である。
【０１７２】
［実施例１２］
ＨＳＴデータおよび吸湿
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）のみが観察される防水特性を提供することを実証するために、多孔質Ｔｗｉｎｓ  Ｒｉｖｅｒ（Ｍａｔａｗａｓｋａ、ＭＥ）原紙を様々な量のＳＥＦＯＳＥ（および乳化のためのＰｖＯＨまたはＥｔｈｙｌｅｘ  ２０２５、ドローダウンにより塗布）で処理し、Ｈｅｒｃｕｌｅｓサイズ試験により分析した。結果を表９に示す。
【０１７３】
【表９】
2020500222.tif 000014
【０１７４】
表９において確認され得るように、紙の表面に塗布されるＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の増加は、耐水性の増加をもたす（秒で示される増加したＨＳＴにより示される通り）。
【０１７５】
これはまた、飽和した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られる。この特定の例において、製品であるＦ２０Ｗ（Ｓｉｓｔｅｒｎａ、Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓから入手可能）は、ほとんどの分子が４〜８置換範囲である極めて低い％のモノエステルとして説明される。Ｆ２０Ｗ製品のピックアップは、安定エマルションを作製するためにそれぞれ等しい部を使用してＰｖＯＨで乳化されたため、全コーティングのわずか５０％であることに留意されたい。したがって、ピックアップが「０．５ｇ／ｍ２」と標示されている場合、同じＰｖＯＨのピックアップもまた存在し、１．０ｇ／ｍ２の全ピックアップをもたらす。結果を表１０に示す。
【０１７６】
【表１０】
2020500222.tif 000015
【０１７７】
表１０から確認され得るように、この場合も、Ｆ２０Ｗの増加が、多孔質シートの耐水性を増加させる。したがって、塗布されたスクロース脂肪酸エステル自体が、紙を耐水性にしている。
【０１７８】
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だけによるものではないことを考慮して、針葉樹手抄紙（漂白針葉樹クラフト）にＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を投入し、オレイン酸をパルプに直接添加したが、オレイン酸は、パルプ中のセルロースとエステル結合を形成する。時間ゼロにおける質量は、１０５℃の炉から取り出された手抄紙の「完全乾燥」質量を表す。５０％ＲＨに維持された湿度制御室に試料を置いた。質量の変化を経時的に（分で）記録した。結果を表１１および１２に示す。
【０１７９】
【表１１】
2020500222.tif 000016
【０１８０】
【表１２】
2020500222.tif 000017
【０１８１】
ここで、オレイン酸がパルプに直接添加される場合、エステル結合の形成が吸湿を大幅に抑制する差に留意されたい。対照的に、わずか２％のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）が吸湿を抑制し、より高い濃度ではＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は吸湿を抑制しない。したがって、理論に束縛されないが、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り形成される構造によって単純には説明され得ない。
【０１８２】
［実施例１３］
飽和ＳＦＡＥ
飽和クラスのエステルは、室温でワックス状の固体であり、これは、飽和によって、試料マトリックスまたはそれ自体との反応性がより低い。高温（例えば少なくとも４０℃、試験されたもの全てにおいて６５℃超）を使用すると、これらの材料は溶融し、液体として塗布され得、次いでこれが冷却されて固化し、疎水性コーティングを形成する。代替として、これらの材料は、固体として乳化され、水性コーティングとして塗布されて疎水特性を付与してもよい。
【０１８３】
ここに示されるデータは、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）読取り値を表す。
【０１８４】
Ｔｕｒｎｅｒ  Ｆａｌｌｓ紙から得られた＃４５、漂白広葉樹クラフトシートを、試験コーティングに使用した。Ｇｕｒｌｅｙ空隙率はおよそ３００秒と測定され、極めて密なベースシートを表している。三菱食品（日本）から得られたＳ−３７０は、コーティング前に、キサンタンガム（飽和ＳＦＡＥ調合物の質量の最大１％）で乳化された。
【０１８５】
飽和ＳＦＡＥ調合物のコート重量（１トン当たりのポンド）ＨＳＴ（試料当たり４回測定の平均）。
【０１８６】
【表１３】
2020500222.tif 000018
【０１８７】
生成された実験データはまた、限定された量の飽和ＳＦＡＥが、他の目的／用途に設計されたコーティングの耐水性を高めることができることを裏付けている。例えば、飽和ＳＦＡＥは、Ｅｔｈｙｌｅｘデンプンおよびポリビニルアルコール系コーティングとブレンドされ、それぞれの場合において耐水性の増加が観察された。
【０１８８】
以下の例は、１８秒のＧｕｒｌｅｙ空隙率を有する＃５０の、漂白されリサイクルされたベース上にコーティングされた。
【０１８９】
１００グラムのＥｔｈｙｌｅｘ  ２０２５を１０％固形分（１リットル体積）で加熱処理し、１０グラムのＳ−３７０を高温で添加し、Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎホモジナイザを使用して混合した。得られたコーティングを、一般的な卓上型ドローダウンデバイスを使用して塗布し、紙を加熱ランプ下で乾燥させた。
【０１９０】
３００＃／トンのコート重量で、デンプンのみが４８０秒の平均ＨＳＴを有していた。デンプンおよび飽和ＳＦＡＥ混合物の同じコート重量では、ＨＳＴは７１０秒まで増加した。
【０１９１】
十分なポリビニルアルコール（Ｓｅｌｖｏｌ  ２０５Ｓ）を温水に溶解し、１０％溶液を達成した。この溶液は上述の同じ＃５０紙上にコーティングされ、１５０ポンド／トンのコート重量で２２５の平均ＨＳＴを有していた。この同じ溶液を使用して、Ｓ−３７０を添加して乾燥基準で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）を含有する混合物を達成したが、平均ＨＳＴは３８０秒に増加した。
【０１９２】
飽和ＳＦＡＥは、プロラミン（具体的には、ゼイン、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとする米国特許第７，７３７，２００号を参照）と適合する。前記特許の主題の商業生産に対する大きな障害の１つは、調合物が水溶性であることであるため、飽和ＳＦＡＥの添加はこのように一助となる。
【０１９３】
［実施例１４］
他の飽和ＳＦＡＥ
サイジングを有さず比較的低い成形性を有していた漂白軽量シート（およそ３５＃）に対して、飽和ＳＦＡＥベースコーティングのサイズプレス評価を行った。全ての評価は、飽和ＳＦＡＥを乳化するために加熱処理されたＥｘｃｅｖａｌ  ＨＲ  ３０１０  ＰｖＯＨを使用して行った。全固体の２０％を占めるように、十分な飽和ＳＦＡＥを添加した。Ｓ−３７０対Ｃ−１８００試料（三菱食品、日本から入手可能）の評価に焦点を置いた。これらのエステルは両方とも、対照より良好に機能したが、重要なデータのいくつかを表１４に示す。
【０１９４】
【表１４】
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【０１９５】
飽和化合物は、ｋｉｔの増加を示し、Ｓ−３７０およびＣ−１８００の両方が、ＨＳＴの約１００％の増加をもたらすようであることに留意されたい。
【０１９６】
［実施例１５］
湿潤強度添加剤
実験室での試験では、スクロースエステルの化学が、湿潤強度添加剤としての使用を含めて、様々な特性を達成するように調整され得ることが示されている。飽和基をスクロース（または他のポリオール）上の各アルコール官能基に付着させることによりスクロースエステルが作製される場合、水に対する低い混和性／可溶性を有する疎水性のワックス状基材が得られる。これらの化合物は、内部的に、またはコーティングとして耐水性を付与するためにセルロース性材料に添加され得るが、それらは互いに、または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ため、それらは溶媒、熱および圧力によって除去されやすい。
【０１９７】
防水およびより高レベルの耐水性が望ましい場合、マトリックス中にスクロースエステルを固定し、物理的手段による除去に対して極めて耐性を有するようにするのを助ける、酸化および／または架橋を達成することを目的として、不飽和官能基を含有するスクロースエステルが作製され、セルロース性材料に添加され得る。不飽和基の数、およびスクロースエステルのサイズを調整することにより、強度を付与するため、さらには耐水性を付与するために最適ではない分子を使用して架橋するための手段が得られる。
【０１９８】
ここに示されるデータは、様々なレベルでＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を漂白クラフトシートに添加し、湿潤引張データを得ることにより測定されている。表中に示されるパーセンテージは、処理された７０＃漂白紙のパーセントスクロースエステルを表す（表１５を参照）。
【０１９９】
【表１５】
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【０２００】
データは、不飽和スクロースエステルの紙への添加が、投入レベルが増加するにつれて湿潤強度を増加させるという傾向を示している。乾燥引張は、基準点としてのシートの最大強度を示す。
【０２０１】
［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。
エステル交換により疎水性スクロースエステルを作製することに加えて、酸塩化物をスクロースと類似した環構造を含有するポリオールと直接反応させることにより、同様の疎水特性が繊維状物品において達成され得る。
【０２０２】
例えば、２００グラムのパルミトイルクロリド（ＣＡＳ１１２−６７−４）を５０グラムのスクロースと混合し、室温で混合した。混合後、混合物を１００°Ｆにし、その温度で一晩維持した（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、任意の未処理または親水性材料を除去した。Ｃ−１３  ＮＭＲを使用した残りの材料の分析では、大量の疎水性スクロースエステルが作製されたことが示された。
【０２０３】
セルロース性材料への脂肪酸塩化物の添加が疎水特性を付与し得ることが（ＢＴ３およびその他により）示されているが、発生する副生成物であるガス状ＨＣｌは、周囲の材料の腐食を含むいくつかの問題をもたらし、労働者および周囲の環境に対し有害であるため、反応自体はその場では望ましくない。塩酸の生成によりもたらされる１つの追加的な問題は、より多く形成されるほど、すなわちより多くのポリオール部位が反応するほど、繊維状組成物がより弱くなることである。パルミトイルクロリドは、セルロースおよび綿材料と増加する量で反応し、疎水性が増加するにつれて、物品の強度は低下した。
【０２０４】
上記の反応は、トウモロコシデンプン、カバノキからのキシラン、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む、それぞれ５０グラムの他の同様のポリオールと反応した２００グラムのＲ−ＣＯ−クロリドを使用して数回反復された。
【０２０５】
［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表面からテープを剥離するために必要な力を測定するために、引張試験機の２つのジョーの間のホイールを利用する（ＡＳＴＭ  Ｄ１８７６；例えば、１００  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｐｅｅｌ  Ｔｅｓｔｅｒ、ＴｅｓｔＲｅｓｏｕｒｃｅｓ、Ｓｈａｋｏｐｅｅ、ＭＮ）。
【０２０６】
この作業のために、Ｔｕｒｎｅｒ  Ｆａｌｌｓ紙（Ｔｕｒｎｅｒ’ｓ  Ｆａｌｌｓ、ＭＡ）からの高いＧｕｒｌｅｙ（６００秒）を有する漂白クラフト紙を使用した。この＃５０ポンドシートは、極めて密であるが非常に吸収性の高いシートを表す。
【０２０７】
＃５０ポンド紙を対照としての１５％Ｅｔｈｙｌｅｘデンプンでコーティングした場合、必要とされる（５つの試料にわたる）平均的な力は、０．５５ポンド／インチであった。同じコーティングであるが、２５％のＥｔｈｙｌｅｘデンプンをＳＥＦＯＳＥ（登録商標）で置換した（したがって２５％のピックアップがＳＥＦＯＳＥ（登録商標）であり、７５％がまだＥｔｈｙｌｅｘである）コーティングで処理した場合、平均的な力は、０．０８１ポンド／インチに減少した。Ｅｔｈｙｌｅｘの５０％をＳＥＦＯＳＥ（登録商標）で置換すると、必要とされる力は、０．０３ポンド毎インチ未満まで減少した。
【０２０８】
この紙の調製は、紙の引張強度の決定に関するＴＡＰＰＩ標準方法４０４に従う。
【０２０９】
最後に、同じ紙を１トン当たり７５０ポンドの投入率でＳ−３７０と共に使用したが、これは、シート内の全ての細孔を効果的に充填し、完全な物理的バリアを形成する。これは確かに、平面でＴＡＰＰＩ  ｋｉｔ  １２に合格する。この簡単な実験は、飽和ＳＦＡＥ種を使用して耐グリース性を得ることが可能であることを示している。
【０２１０】
他の使用
カップベースストックは、耐水性を増加させるためにロジンで著しく処理されていることが分かっている。しかしながら、この厚紙におけるＧｕｒｌｅｙは５０秒であることが分かっており、これは極めて多孔質の厚紙であることを示している。この材料は、再パルプ化可能であり、蒸気が速やかに浸透してそれを軟化させる。この厚紙に純粋なＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を塗布し、１００℃の炉内で一晩乾燥させた。得られた材料は、プラスチックのような感触を有し、完全に防水性であった。これは、質量で５０％（ｗｔ／ｗｔ）セルロース／５０％（ｗｔ／ｗｔ）ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）であった。Ｇｕｒｌｅｙは高過ぎるため測定できなかった。試料を水中に７日間浸しても材料は有意に軟化しなかったが、グリーンハウスデータ（greenhouse data）によれば、およそ１５０日で生物分解されるようである。一般的なテープおよび接着剤は、この複合材料に粘着しない。
【０２１１】
ゼインは紙に耐グリース性を付与することが示されているため、飽和ＳＦＡＥおよびゼインを用いた実験を行った。飽和ＳＦＡＥが２から５％添加されたゼインの安定な水分散液（水中最大２５％）を生成した。観察によれば、飽和ＳＦＡＥが調合物に（耐グリース性に加えて）耐水性を付与することにより紙上にゼインを「封鎖」することが実証された。
【０２１２】
上記の例を参照しながら本発明を説明したが、修正および変形が本発明の精神および範囲内に包含されることが理解される。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全ての参考文献は、引用することで本明細書の記載の一部をなすものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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