(57)【要約】  本発明は、ジアルコール変性セルロースを含む、新規な低密度の発泡形成セルロース材料を製造する方法、及びこのような材料を含む、バルクシート、層、積層体又は成形品に関する。更にまた、本発明は、低密度セルロース材料を含む層又はシートを含む積層包装材料、及び積層包装材料を含む包装容器に関する。特に、本発明は、積層包装材料を含む、液体又は半液体食品包装を対象とする包装容器に関する。
2020500267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡形成低密度セルロース繊維材料を製造するための方法であって、
ａ．水及び発泡剤を含む水性発泡体を形成するステップと、
ｂ．セルロース繊維を前記水性発泡体に添加し、このようにして、繊維発泡体組成物を形成するステップであって、前記セルロース繊維が変性セルロースを含み、前記変性セルロースがジアルコールセルロースを含有する、形成するステップと、
ｃ．前記繊維発泡体組成物を、基材上又は型内に分配するステップと、
ｄ．分配された繊維発泡体組成物中の水の量を低下させて、発泡形成低密度セルロース繊維材料を最終形状で得るステップと、
ｅ．任意選択で、前記発泡形成低密度セルロース繊維材料を乾燥するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
ステップｂにおいて、
前記セルロース繊維が、未変性粗セルロース繊維として、及び変性セルロース繊維を含むセルロース補強画分として添加され、前記変性セルロース繊維がジアルコールセルロースを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変性セルロースが、未変性セルロースを（繊維懸濁液中で）ジアルデヒドセルロースに部分的に酸化するステップ、及びその後前記ジアルデヒドセルロースを、前記変性セルロースの酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期数に基づいて１０〜５０％の変換度まで、ジアルコールセルロースに還元するステップによる変性ステップにおいて調製される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
未変性セルロースを変性セルロースと混合するステップを含み、このステップが、得られたセルロース混合物を前記水性発泡体に添加する前に行われる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
発泡形成セルロース繊維材料が、酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の総数に基づいて、０．５〜２５％のジアルコールセルロース、例えば、０．５〜２０％、例えば、０．５〜１０％、例えば、０．５〜５％のジアルコールセルロースを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記繊維発泡体組成物が、０．１〜７重量％、例えば、０．１〜５重量％、例えば、０．５〜５重量％のセルロース繊維を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
更なるセルロース補強画分が添加され、補強画分が、ＳＲ°８０より大きいＳＲ範囲を有する高度精製化学パルプ及び７０ｍＬ未満のＣＳＦを有する高度精製ケミサーモメカニカルパルプ（ｈｒＣＴＭＰ）から選択される高度精製繊維成分である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記繊維発泡体組成物が、０．０１から１０００ｐｐｍ、例えば、０．０１から１００ｐｐｍ、例えば、０．０１から１０ｐｐｍ、例えば、０．０５から１０ｐｐｍ、例えば、０．０５から８ｐｐｍ重量％の発泡剤を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記繊維発泡体組成物が、２０から８０体積％の空気を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
発泡剤が、アニオン性界面活性剤からなる群から選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
発泡剤が、ラウリル（ドデシル）硫酸ナトリウム（ＳＬＳ、ＳＤＳ）及びラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＳＬＥＳ）からなる群から選択される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
粗セルロース繊維が、メカニカルパルプ繊維、ケミメカニカルパルプ繊維、サーモメカニカルパルプ繊維、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）繊維及び中性亜硫酸セミケミカル（ＮＳＳＣ）パルプ繊維からなる群から選択される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
水の量を低下させる繊維発泡体組成物の密度が、およそ６００〜７５０ｋｇ／ｍ３であり、平均気泡サイズが、１００μｍまたはそれ未満である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
１００〜７００ｋｇ／ｍ３、例えば、最大で４５０ｋｇ／ｍ３の密度を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法によって作製された、発泡形成低密度セルロース繊維材料。
【請求項１５】
１００Ｊ／ｍ２より高い、例えば、１４０Ｊ／ｍ２より高い、例えば、１７０Ｊ／ｍ２より高い層間剥離強度を有する、請求項１４に記載の発泡形成低密度セルロース繊維材料。
【請求項１６】
２０Ｎｍ／ｇ（ｋＮｍ／ｋｇ）を上回る比引張強さ（ＭＤ）を有し、４５０ｋｇ／ｍ３より低い密度を有する、請求項１４又は１５に記載の発泡形成低密度セルロース繊維材料。
【請求項１７】
異なるセルロース材料の更なるシートと接触した層に積層又は配置された、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の発泡形成低密度セルロース繊維材料を含む、包装材料用セルロースバルクシート。
【請求項１８】
異なるセルロース材料の更なるシートが紙である、請求項１７に記載の包装材料用セルロースバルクシート。
【請求項１９】
バルクシートが、少なくとも１層のポリマー、例えば、熱可塑性ポリマー、例えば、ポリオレフィンに積層されている、請求項１７または１８に記載のセルロースバルクシートを含む、積層包装材料。
【請求項２０】
酸素バリアを更に含む、請求項１９に記載の積層包装材料。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載の積層包装材料を含む、液体又は半液体食品用包装容器（３０ａ；３０ｂ；３０ｃ；３０ｄ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な発泡形成低密度セルロース繊維材料を製造する方法に関する。本発明は、新規な発泡形成低密度セルロース繊維材料、及びこのような材料を含む、バルクシート又は成形品にも関する。
【０００２】
更にまた、本発明は、低密度セルロース材料を含む層又はシートを含む積層包装材料、及び積層包装材料を含む包装容器に関する。更に、本発明は、積層包装材料を含む、液体又は半液体食品包装を対象とする包装容器に関する。
【背景技術】
【０００３】
液体食品用の単回使用の使い捨て型の包装容器は、しばしば、板紙又はカートンベースの包装積層体から作製される。このような一般的に存在している包装容器の一つは、商標Ｔｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ  Ａｓｅｐｔｉｃ（登録商標）で市販されており、長期間の周囲環境での保存用に販売されている牛乳、フルーツジュース等の液体食品の無菌包装に主に用いられている。この公知の包装容器の包装材料は、典型的には、紙又は板紙のバルク層及び外側の熱可塑性プラスチックの液密層を含む積層体である。例えば、無菌包装及び牛乳又はフルーツジュースの包装の目的で、包装容器を、気密性、特に、酸素気密性にするために、これらの包装容器の積層体は、通常、少なくとも１つの追加層、最も一般的には、アルミニウム箔を含む。
【０００４】
積層体の内側、すなわち、積層体から作製される容器の充填された食品内容物に面している側には、アルミニウム箔上に適用される最内側層が存在し、この最内側の内側層は、接着性ポリマー及び／又はポリオレフィン等のヒートシール可能な熱可塑性ポリマーを含む、１つ又はいくつかの部分層で構成され得る。また、バルク層の外側には、ヒートシール可能な最外ポリマー層が存在する。
【０００５】
包装容器は、一般に、ウェブから、又は包装材料の既製のブランクから、パッケージを形成、充填及びシールする種類の現在の高速包装機によって作製される。したがって、包装容器は、最内側及び最外側のヒートシール可能な熱可塑性ポリマー層を一緒に溶着することによって、ウェブの長手端の両方を、重なり合った接合部で互いに一体化させることにより、積層包装材料のウェブを管状に変形させることによって作製されてもよい。この管は、対象の液体食品製品で充填され、その後、管中の内容物の高さより下の互いに所定の距離で、管の横方向シールを繰り返すことによって、個々のパッケージに分割される。パッケージは、横方向シールに沿って切断することによって、管から分離され、包装材料に用意された折り目線に沿って折り曲げを形成することによって、所望の幾何学的構造、通常、平行六面体又は直方体がもたらされる。
【０００６】
この連続的な管形成、充填及びシール包装方法の概念の主な利点は、ウェブが管形成の直前に連続的に殺菌され得、これにより、無菌包装方法、すなわち、充填される液体内容物及び包装材料自体から細菌を減少させ、充填された製品中で微生物が増殖する危険性がなく、充填されたパッケージを周囲温度であってさえ長期間保存できるように、充填された包装容器を清潔な条件下で作製する方法の可能性を提供するという点である。Ｔｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ（登録商標）型の包装方法の別の重要な利点は、上述のように、費用効果にかなりの影響を与える、連続的な高速包装の可能性である。
【０００７】
影響を受けやすい液体食品用、例えば、牛乳又はジュース用の包装容器も、本発明の積層包装材料のシート様ブランク又は既製のブランクから、作製することができる。折り畳まれた平坦な包装積層体の管状ブランクから、パッケージは、まず始めに、ブランクを組み上げて開放された管状の容器カプセルを形成し、この容器カプセルの一方の開放端が、一体化した端部パネルの折り畳み及びヒートシールによって閉鎖されることにより、作製される。このように閉鎖された容器カプセルは、その開放端を通して、問題の食品製品、例えば、ジュースが充填され、その後、これは、対応する一体化した端部パネルの更なる折り畳み及びヒートシールによって、閉鎖される。シート様及び管状ブランクから作製される包装容器の例は、従来の、いわゆるゲーブルトップ型パッケージである。プラスチック製の成形トップ及び／又はスクリューキャップを有する、この種類のパッケージもある。
【０００８】
包装積層体におけるアルミニウム箔の層は、ほとんどのポリマーのガスバリア材料よりも、格段に優れたガスバリア性を提供する。液体食品の無菌包装のための従来のアルミニウム箔ベースの包装積層体は、今日の市場で入手可能なものの性能のレベルで、依然として最も費用効率が高い包装材料である。
【０００９】
今日の包装材料の費用の更なる低下は、ポリマー層の厚さのダウンゲージによって、又はアルミニウム箔バリアを１つ又は複数の異なるバリア層で置き換えようとすることによって、行うことができる。
【００１０】
これまで、液体のカートン包装の分野において実用的であるとして考えられてこなかった費用を節約する方法は、セルロース繊維材料の種類及び／又は量による、セルロースベースのバルク層のダウンゲージによるものであり得る。これは、通常、機械的強度及び包装の完全性、並びに材料のバリア性という重要な特性を損なう原因となり、これまでは、推進するのにあまり有利ではない方法と考えられていた。板紙は、液体のカートン包装材料の主要部であるが、しかしながら、包装材料全体の費用の主要部を代表するものでもある。
【００１１】
出願人による、最近公開された国際特許出願公開第２０１５／１８１２８１号において、繊維状セルロースの低密度材料が、同様の包装の目的のために、積層包装材料に組み込まれた。これは、このような材料が、ＴＡＰＰＩ  Ｔ５６９に従ってホイヘンス内部結合エネルギー試験装置によって決定される、材料の十分な層間剥離強度を含む、積層サンドイッチ材料のためのバルク層に必要な基準を提供することが分かった。しかしながら、同時に、例えば、添加された繊維又は化学強度添加剤によって、材料の密度を増加させずに、更に改善された機械的特性、特に、層間剥離強度を有する、このような材料を提供する必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１８１２８１号
【特許文献２】国際公開第２０１２／１６３７５３号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｖｅｒｏｎｉｃａ  Ｌｏｐｅｚ  Ｄｕｒａｎ，  Ｐｅｒ  Ａ．  Ｌａｒｓｓｏｎ及びＬａｒｓ  Ｗａｇｂｅｒｇによる「Ｏｎ  ｔｈｅ  ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｆｉｂｒｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  ｐｅｒｉｏｄａｔｅ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ  ｆｉｂｒｅｓ」、Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ（２０１６年）において公開、オンライン：２０１６年９月２日
【非特許文献２】Ｚｈａｏら、Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｏｒｍｙｌ  ｇｒｏｕｐｓ  ｉｎ  ｐｏｌｙａｌｄｅｈｙｄｅ  ｄｅｘｔｒａｎ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｈｙｄｒｏｘｙｌａｍｉｎｅ  ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｍｅｔｈｏｄ．  Ｐｈａｒｍ．  Ｒｅｓ．  ８巻：４００〜４０２頁（１９９１年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、上記に記載の必要性を満足する、発泡形成低密度繊維状セルロース材料、及びそれを製造するための方法を提供することを目的とする。
【００１５】
材料の他の特性を悪化させ得るか、又は発泡形成セルロースの密度を増加させ得る、大量の強化ポリマー添加剤又は他の添加剤を添加する必要がなく、バルクの厚さ及び低密度を有する一方で、層間剥離強度及びｚ−方向の圧縮耐性等の適切な若しくは改善された機械的耐久性を維持している、このような発泡形成セルロース繊維材料を作製することを別の目的とする。
【００１６】
積層操作の間に、その元の厚さを過度に失うことなく熱圧積層に耐え、したがって、低密度のバルク材料での最終積層体の適切なバルクの厚さを提供し、加えて、発泡形成材料の層間剥離強度が改善された、発泡形成繊維状セルロース材料を含むバルク層を有する、積層包装材料を作製することを更なる目的とする。
【００１７】
軽くて費用効率が高く、印刷面、ガスバリア性を提供し、一般に良好な機械的耐久性を有する、機械的に強い積層包装材料を設計することを更なる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本明細書の以下に、改善された、いわゆる発泡した、又は発泡形成したセルロース繊維材料に関する態様、及び本明細書において詳細に議論及び例示する積層包装材料における使用のための、このような発泡形成セルロース繊維材料を含むバルク層に関する態様、並びに発泡形成セルロース繊維材料を製造する方法に関する態様を記載する。
【００１９】
加えて、いくつかの態様は、液体及び半液体食品製品のために好適な包装容器の提供における、包装材料の使用に関する。一態様において、包装材料は、液体又は半液体食品製品のための充填機、例えば、無菌包装容器の製造のためのＴｅｔｒａ  Ｐａｋ（登録商標）Ａ３充填機等の形成−充填−シール型の充填機において、使用される。いくつかの態様において、包装容器は、包装材料のロール供給ウェブから製造される。いくつかの態様において、包装容器は、包装材料のブランクから製造される。
【００２０】
したがって、第１の態様によれば、発泡形成低密度セルロース繊維材料を製造するための方法であって、ａ）水及び発泡剤を含む水性発泡体を形成する工程、ｂ）変性セルロースを添加する工程であって、変性セルロースは、ジアルコールセルロースを含有する、すなわち、ジアルコールセルロースを含有するように化学的に変性されている、添加する工程、ｃ）繊維発泡体組成物を、基材上又は型内に分配する工程、ｄ）分配された繊維発泡体組成物中の水の量を低下させて、発泡形成低密度セルロース繊維材料を最終形状で得る工程、並びに任意選択で、ｅ）発泡形成低密度セルロース繊維材料を乾燥する工程を含む、方法が提供される。
【００２１】
より詳細には、ＴＡＰＰＩ  Ｔ５６９に従って決定される改善された層間剥離強度を有する発泡形成低密度セルロース繊維材料を製造するための方法が提供され、水及び発泡剤を含む水性発泡体組成物を形成する工程、セルロース繊維を水性発泡体組成物に添加し、このようにして、繊維発泡体組成物を形成する工程であって、セルロース繊維は、変性セルロースを含み、ここで、変性セルロースは、ジアルコールセルロースを含有するように化学的に変性され、繊維発泡体組成物を、最終形状を取得するために、基材上又は型内に分配する工程、最終の平坦形状又は成形形状を取得しながら、このように分配された繊維発泡体組成物を、湿った繊維状材料に脱水する工程、並びに湿った繊維状材料を乾燥して、発泡形成低密度セルロース繊維材料を得る工程を含む。
【００２２】
実施形態によれば、第２の工程ｂ）において、セルロース繊維が、粗セルロース繊維及び変性セルロース繊維のセルロース補強画分として、添加され、変性セルロース繊維が、ジアルコールセルロース、すなわち、ジアルコールセルロースを含有するように化学的に変性されたものを含有する、方法が提供される。
【００２３】
いくつかの例において、その最終形状の発泡形成セルロース繊維材料は、ボードと称される。ジアルコールセルロースを含有する変性セルロースは、繊維懸濁液中の天然の（すなわち、元の出発材料）セルロースを、ジアルデヒドセルロースに部分的及び選択的に酸化する工程、並びにその後、ジアルデヒドセルロースを、未変性セルロース出発材料の酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の総数に基づいて１０〜５０％の変換度まで、ジアルコールセルロースに還元する工程を含む方法によって、得られ得る。
【００２４】
酸化及び還元する化学反応は、Ｖｅｒｏｎｉｃａ  Ｌｏｐｅｚ  Ｄｕｒａｎ、Ｐｅｒ  Ａ．  Ｌａｒｓｓｏｎ及びＬａｒｓ  Ｗａｇｂｅｒｇによる「Ｏｎ  ｔｈｅ  ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｆｉｂｒｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  ｐｅｒｉｏｄａｔｅ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ  ｆｉｂｒｅｓ」、Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ（２０１６年）において公開、オンライン：２０１６年９月２日に更に記載されている。
【００２５】
変性繊維は、好ましくは、漂白されたクラフト繊維等の漂白された化学パルプ繊維をベースとする。このような繊維において、リグニンは、化学変性反応を妨げないように、可能な限り除去される。
【００２６】
このような変性セルロースは、更なる未変性セルロースと、混合又はブレンドされてもよい。変性セルロース及び未変性セルロースの混合は、これを発泡体に添加する前、又は発泡体に別のセルロース繊維流を混合しながら、行ってもよい。好ましくは、非変性セルロースは、強い発泡形成材料を可能にする、少なくとも７０重量％の粗セルロースを含む。発泡形成低密度セルロース繊維材料は、１００〜７００ｋｇ／ｍ３、例えば、１００〜４００ｋｇ／ｍ３の密度を有していてもよい。
【００２７】
更に、これは、１００Ｊ／ｍ２より高い、例えば、１４０Ｊ／ｍ２より高い、例えば、１７０Ｊ／ｍ２より高い、改善された層間剥離強度を有していてもよい。好ましくは、層間剥離強度は、１７０〜２２０Ｊ／ｍ２である。
【００２８】
発泡形成セルロース繊維材料は乾燥されると、１２％以下の最終の水分／水含量を有していてもよい。
【００２９】
本方法は、工程（ｃ）の直前に、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）、アルキルコハク酸無水物（ＡＳＡ）及び／又はロジンサイジング剤を添加することによって、疎水性サイジングを行う工程を更に含んでいてもよい。
【００３０】
或いは、本方法は、工程（ｃ）において得られる分配された繊維発泡体組成物上に、スプレーすることによって、又はサイズプレスによって、サイジング剤を適用することにより疎水性サイジングを行う工程であって、ここで、サイジング剤が、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）及び／又はアルキルコハク酸無水物（ＡＳＡ）及び／又はロジンを含む、工程を、更に含んでいてもよい。
【００３１】
本発明の第２の態様において、第１の態様の方法から生じた発泡形成セルロース繊維材料を含む、包装材料のためのセルロースバルクシートが提供される。
【００３２】
セルロースバルクシートは、異なるセルロース材料の更なるシートと接触した層に積層又は配置された、本発明による発泡形成セルロース繊維材料を含んでいてもよい。このようなバルクシートは、サンドイッチ材料の構造中でコアとして働くという利点を有し、そのより大きな厚さは、全体の低密度に起因して、高い曲げ剛性を有するサンドイッチ複合材料を提供する。更に、バルク層は、面外の負荷の下、すなわち、低い残留ひずみを示すｚ−方向の圧縮の下、これらの相対的な位置で、フランジ／表皮を保つのに十分な構造的強度である。
【００３３】
一実施形態によれば、異なるセルロース材料の更なるシートは、紙である。更なるシートは、より薄くて、より剛性であるので、これは、面内の圧縮及び引張負荷を支える、サンドイッチ複合材料におけるフランジ／表皮として働き得る。
【００３４】
バルク層又は発泡形成セルロース繊維材料は、少なくとも２０ｇ／ｍ２の表面重量坪量を有していてもよい。いくつかの実施形態において、坪量は、２０〜４４０ｇ／ｍ２の間である。
【００３５】
本発明の第３の態様において、バルクシートが、少なくとも１層のポリマー、例えば、熱可塑性ポリマー、例えば、ポリオレフィンに積層されている、第２の態様のセルロースバルクシートを含む、積層包装材料が提供される。
【００３６】
積層包装材料は、アルミニウム箔及び／又はガスバリア性を有するポリマー層等の酸素バリアを更に含んでいてもよい。
【００３７】
酸素バリアは、バリアコーティングを有するか、若しくは有さない、ポリマーフィルム又は薄紙シート製の層であってもよい。
【００３８】
第４の態様において、第３の態様の積層包装材料を含む、液体又は半液体食品用の包装材料が提供される。
【００３９】
本発明は、木質繊維等の任意のセルロース繊維に適用可能である。
【００４０】
好ましい粗セルロース繊維は、４００〜７５０ｍＬのカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）値を有していてもよい。粗セルロース繊維は、１．３〜２．６ｍｍの平均繊維長さ（加重長さ）を有していてもよい。粗セルロース繊維は、２０〜４５μｍの平均繊維直径を有していてもよい。粗セルロース繊維は、３０％未満の微細物含量を有していてもよい。「粗セルロース繊維」における「粗」という用語は、パルプ繊維が、リグニンが化学的プロセスによって部分的に除去された、より低い濾水度の繊維に対して、繊維が、精製された繊維よりも剛性で長くなるように、未処理の、未崩壊繊維壁を有することとして理解されるべきである。したがって、粗繊維は、繊維の崩壊が引き起こされなければ、紙／ウェブ作成の加圧及び乾燥プロセスの間に、繊維に適用される力に耐えるのに十分な厚さの繊維壁を有する繊維である。リグニンが部分的に除去された化学パルプは、（リグニンの除去に起因して）より弱い繊維壁を有し、製紙プロセス（加圧及び乾燥）の間に崩壊する。依然として十分な量のリグニンを含有する繊維は、繊維壁がより弱くなるように繊維が精製されない限り、プロセス力に耐えることが可能であり、崩壊しない。得られる発泡形成セルロース繊維材料において、粗セルロース繊維は、材料にそのかさ高い構造を与える成分として機能する。粗セルロース繊維は、メカニカルパルプ繊維、ケミメカニカルパルプ繊維、サーモメカニカルパルプ繊維、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）繊維及び中性亜硫酸セミケミカル（ＮＳＳＣ）パルプ繊維からなる群から選択されてもよい。メカニカルパルプ繊維、ケミメカニカルパルプ繊維、サーモメカニカルパルプ繊維、ケミサーモメカニカルパルプ繊維又はＮＳＳＣパルプ繊維は、砕木（ＧＷ）パルプ、石砕木（ＳＧＷ）パルプ、加圧式砕木（ＰＧＷ）パルプ、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、高温サーモメカニカルパルプ（ＨＴＭＰ）、ケミメカニカルパルプ繊維（ＣＭＰ）、ＣＴＭＰ又はＮＳＳＣパルプ繊維からなる群から選択されてもよい。好ましくは、粗セルロース繊維は、ケミサーモメカニカルＣＴＭＰパルプ繊維である。ＣＴＭＰ繊維は、セルロース繊維の総量の主要部として添加される。ＣＴＭＰは、４００〜７５０ｍＬのＣＳＦ値を有していてもよい。ＣＴＭＰは、１．３〜２．６ｍｍの平均繊維長（加重長さ）を有していてもよい。ＣＴＭＰは、２０〜４５μｍの平均繊維直径を有していてもよい。ＣＴＭＰは、３０％未満の微細物含量を有していてもよい。
【００４１】
得られる発泡形成セルロース繊維材料において、ジアルコール変性セルロース繊維のセルロース補強画分は、製紙プロセスのその後の段階において、セルロース繊維の結合を促進し、低密度構造によって引き起こされる強度の損失を相殺する。また、十分に保持されれば、セルロース補強画分は、結合部位及びデンプンの保持を増加させる。
【００４２】
異なる化学物質は、通常、製紙業において使用され、普通は、強化剤又は強化助剤と呼ばれる。
【００４３】
更なる保持添加剤として、補強画分の高度精製セルロース成分が添加されてもよく、同様に、高精製セルロース繊維成分とも呼ばれる。このような高度精製セルロースは、およそ０．４〜０．８ｍｍ、好ましくは、０．５〜０．７ｍｍ、より好ましくは、０．６〜０．６５ｍｍの平均繊維長さを有していてもよい。高度精製セルロースは、およそ２０〜３０μｍの平均繊維直径を有していてもよい。これは、３０％未満の微細物（２００メッシュの網を通過する画分として定義される）含量を有していてもよい。セルロース補強画分は、例えば、従来のＬＣ精製機（低稠度精製機）を用いて、作製され得る。ショッパーリグラー法を用いて測定されるセルロース補強画分の濾過抵抗は、８０ＳＲより高く、例えば、８５〜９５ＳＲであってもよい。したがって、セルロース補強画分は、ＮＦＣ（ナノフィブリル化セルロース）又はＭＦＣ（マイクロフィブリル化セルロース）より寸法が大きく、この後者は、１００ｎｍ〜０．１ｍｍの平均繊維長さ、及び３〜５０ｎｍの繊維直径を有する。セルロース補強画分は、これが高度にフィブリル化され、したがって、大きな比表面積を有し、その結果として、繊維供給成分の間で水素結合を形成する多くの数のヒドロキシル基を有するので、繊維ネットワークの強度を増加させる。依然として、高度精製繊維は、依然として繊維の一部であり、はるかに小さいサイズ、すなわち、マイクロメートルスケール及び／又はナノメートルスケールのフィブリルセルロース、小さくはならない。「フィブリルセルロース」という用語は、「セルロース微細物」を包含しない。「微細物」は、「フィブリル」と同じではない。フィブリルは、微細物よりも著しく小さなサイズを有する。
【００４４】
高度精製繊維成分は、ＳＲ°８０より大きい範囲、例えば、ＳＲ°９０のショッパーリグラー（ＳＲ）数を有する高度精製化学パルプ、及び７０ｍＬ未満のＣＳＦを有する高度精製ケミサーモメカニカルパルプ（ｈｒＣＴＭＰ）から選択されてもよい。高度精製化学パルプは、ＳＲ°９０のショッパーリグラー（ＳＲ）数を有していてもよい。実施形態によれば、高度／高精製パルプは、広葉樹若しくは針葉樹ベースの上記のような亜硫酸又は硫酸（化学）パルプ、上記のような高度精製ＣＴＭＰパルプ、又は高度精製ＮＳＳＣパルプから選択されるパルプであってもよい。
【００４５】
高度精製化学パルプは、高度精製亜硫酸パルプ、高度精製針葉樹パルプ、高度精製クラフト（硫酸）パルプ又は高度精製広葉樹パルプ（ｈｒＨＷ）であってもよい。一実施形態において、高度精製補強パルプは、ｈｒＨＷである。ｈｒＨＷは、ＳＲ°９０のショッパーリグラー（ＳＲ）数を有していてもよい。ｈｒＨＷを使用する１つの利点は、広葉樹パルプが良く市販されている点である。ｈｒＣＴＭＰは、７０ｍＬ未満のＣＳＦ値を有していてもよい。このようなｈｒ繊維の使用は、これが、結合領域を増加させ、したがって、より高いシート強度をもたらすという利点を有する。
【００４６】
発泡形成セルロース繊維材料を作製する第１工程は、セルロース繊維を含む発泡体を提供する工程を含む。このような発泡体は、セルロース繊維、並びに液体及び界面活性剤を含む発泡液体を混合することによって、作製され得る。液体は、水であってもよい。典型的には、界面活性剤の量は、０．０１〜１０００ｐｐｍ（重量対重量）、例えば、０．０１〜１００ｐｐｍ、例えば、０．０１〜１０ｐｐｍ、例えば、０．０５〜１０ｐｐｍ、例えば、０．１〜８ｐｐｍであり得る。繊維発泡体組成物は、２０〜８０体積％の空気を含んでいてもよい。更なる実施形態において、発泡体組成物は、７０重量％までの水、例えば、３０〜５０重量％の水を含む。ローターミキサー又は一般的な泡発生器を、セルロース繊維を含む発泡体を発生させるために使用することができる。発泡体は、一般に、混合物にガスを導入することによって形成することができる。空気は、適切なガスの一例である。他の好適なガスは、酸素及び窒素である。ガスは、加圧ガスの形態で、及び撹拌によって引き起こされるボルテックスによって、混合物に導入されてもよい。
【００４７】
繊維発泡体組成物は、型内に分配され、その後、脱水及び乾燥されて、最終の三次元形状が得られ得る。この方法において、改善された内部結合強度、すなわち、層間剥離強度に起因して、内部結合強度の目的のために、多量の更なる添加剤又はポリマーを添加せずに、水性の繊維発泡体組成物を成形することによって、三次元物品を作製することが可能である。
【００４８】
分配された繊維状組成物中の水の量を低下させる工程は、脱水及び／又は乾燥を含み得る。繊維発泡体組成物が分配される基材は、網形状又は成形網であってもよい。網形状又は成形網上への分配は、繊維の発泡体を脱水する１つの方法を示す。成形網上での初期の脱水後、発泡形成セルロース繊維材料（繊維状ウェブ）は、１つ又はいくつかの連続的なウェットプレスニップ中で機械的に圧縮されてもよい。その後、得られる脱水された発泡形成セルロース繊維材料（繊維状ウェブ）は、任意の従来の乾燥方法、例えば、シリンダー乾燥、インピンジメント乾燥又は代替のＩＲ（赤外線）乾燥機を備えるコンデベルト乾燥を使用して、０〜１５％（重量／重量）の間の最終水分含量に、乾燥され得る。
【００４９】
伝統的な製紙と比較して、追加又は改変された乾燥工程を、所望の乾燥度及び密度を達成するために、好適に使用することができる。
【００５０】
脱水操作は、発泡形成セルロース材料から、プレス及び／又は水の吸引によって、行ってもよい。更なる実施形態において、乾燥操作は、空気乾燥、強制換気、赤外線照射若しくは対流乾燥によって、又はこれらの前記乾燥方法の任意の組み合わせによって、行ってもよい。
【００５１】
一般に、セルロース繊維は、セルロース繊維を含む液体分散液（繊維分散液）として提供される。セルロース繊維を含む液体分散液中のセルロース繊維の濃度は、０．１％〜１０％（重量／重量）であってもよい。セルロース繊維を含む液体分散液は、セルロース繊維を含む水性分散液であってもよい。
【００５２】
繊維分散液は、泡を（界面活性剤を含む）液体から発生させた後、発泡した液体に添加してもよい。
【００５３】
或いは、セルロース繊維を含む液体分散液は、発泡の前に、発泡液体と混ぜ合わせてもよい。
【００５４】
最終的に得られる乾燥した発泡形成セルロース繊維材料において、繊維の互いとの結合は、実質的に、水素結合によって作成される。水素結合は、例えば、変性ジアルコールセルロースの繊維表面上のヒドロキシル基の間で形成されてもよい。これらは、通常、必要とされる、添加されたこのようなポリマーのレベルではないが、含まれる親水性ポリマーから組成物への結合を多少補足し得る。ポリマーの含有は、セルロース組成物を、リサイクル及び再使用又は分解のために、セルロース繊維からの純粋な組成物よりも硬くし、したがって、このような添加されるポリマーの量は、可能な限り低減すべきである。
【００５５】
実施形態によれば、繊維発泡体組成物は、湿った総発泡体組成物に基づいて、０．１〜１０重量％（重量／重量）、例えば、０．１〜７重量％、例えば、０．１〜５重量％、例えば、０．５〜５重量％、例えば、０．５〜４重量％、例えば、０．５〜３重量％のセルロース繊維を含む。
【００５６】
必要により、発泡体の稠度を制御するための添加剤を添加してもよい。
【００５７】
一般的な実施形態によれば、任意の界面活性剤を、発泡剤として使用してもよい。発泡剤は、好ましくは、アニオン性界面活性剤から、或いは、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤及び合成ポリマーから、選択してもよい。
【００５８】
好適なアニオン性界面活性剤の十分な実施例は、ラウリル（ドデシル）硫酸ナトリウム（ＳＬＳ、ＳＤＳ）及びラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＳＬＥＳ）である。ＳＤＳを発泡剤として選択する場合、発泡形成セルロース組成物のための使用量は、典型的には、０．０５〜１０ｇ／ｌ（ｐｐｍ）、例えば、０．１〜８ｇ／ｌ（ｐｐｍ）である。ＳＤＳは、最も経済的な発泡剤であり、食品グレードでの用途における使用のために承認され（ＦＤＡ、ＢｆＲ）、好ましい。
【００５９】
非イオン性界面活性剤の好適な例は、アルキルポリオキシエチレン類のＳｐａｎ及びＴｗｅｅｎである。
【００６０】
発泡剤のための好適な両性界面活性剤の例は、ベタインである。好適なポリマー性界面活性剤は、ポリビニルアルコール、ＰＶＡである。
【００６１】
本発明の発泡形成セルロース繊維材料は、添加物量（例えば、１０重量％未満）の他の材料、例えば、増強化学物質又は増強剤、例えば、デンプン及びその誘導体、又はカルボキシメチルセルロース及びその誘導体を、更に含んでいてもよい。このような添加剤は、得られる発泡形成セルロース繊維材料の特性に影響を及ぼすために、添加され得る。カチオン性デンプンは、シート強度を更に増加させるために、添加してもよい。カチオン性デンプンは、セルロース組成物の６重量％未満、好ましくは、０．５〜５．５重量％、例えば、１〜５重量％、例えば、１．５〜４重量％、例えば、２〜５重量％で、添加してもよい。
【００６２】
別の実施形態によれば、セルロース補強画分は、カチオン性乾燥増強剤で処理されている。このような処理は、繊維ネットワーク中の結合面積を増加させ、それにより、強度を改善する。カチオン性乾燥増強剤は、カチオン性デンプン（ＣＳ）、カチオン性ポリアクリルアミド（ＣＰＡＭ）及びグリオキサール化ポリアクリルアミド（ＧＰＡＭ）からなる群から選択されてもよい。また、ポリアミノアミド−エピクロロヒドリン（ＰＡＥ）等の他の代表的なカチオン性剤を使用してもよい。したがって、セルロース補強画分は、別の工程において、カチオン性乾燥増強剤で処理されてもよく、ここで、カチオン性乾燥増強剤は、カチオン性デンプン（ＣＳ）、カチオン性ポリアクリルアミド（ＣＰＡＭ）、グリオキサール化ポリアクリルアミド（ＧＰＡＭ）及びポリアミノアミド−エピクロロヒドリン（ＰＡＥ）からなる群から選択される。
【００６３】
好ましくは、セルロース補強画分は、カチオン性乾燥増強剤のようなカチオン性デンプンで処理されている。
【００６４】
カチオン性増強剤でのセルロース補強画分の処理は、粗セルロース繊維及びセルロース補強画分と混合して、セルロース繊維混合物を形成する工程の前に、行ってもよい。
【００６５】
或いは、カチオン性乾燥増強剤でセルロース補強画分を処理する代わりに、全セルロース繊維混合物が、カチオン性乾燥強度補強剤で処理されてもよい。
【００６６】
別の実施形態によれば、本方法は、粗セルロース繊維及びセルロース補強画分を混合して、セルロース繊維混合物を形成する工程であって、ここで、混合する工程は、セルロース繊維を水性発泡体組成物に添加する工程の前に行われる、工程を更に含む。これは、均一な繊維混合物を調製するための効率的な方法であるという利点を有する。
【００６７】
或いは、本方法は、粗セルロース繊維及びセルロース補強画分を混合して、セルロース繊維混合物を形成する工程であって、ここで、混合する工程は、セルロース繊維を水性発泡体組成物に添加する工程の前に行われ、全セルロース繊維混合物は、粗セルロース繊維及びセルロース補強画分を混合して、セルロース繊維混合物を形成する工程の後に、カチオン性強化剤で処理される、工程を更に含む。
【００６８】
ＳＤＳは、アニオン性界面活性剤であり、すなわち、これは、水性環境中で、負電荷を有する。更にまた、ＳＤＳは、効率が良く、安価な界面活性剤であり、毒性のない界面活性剤を必要とする、シャンプー及び歯磨き粉のような多数の健康−衛生の用途において、広く使用されている。加えて、ＳＤＳは、非常の効率が良い発泡剤であり、したがって、許容される発泡体を形成するためのパルプ懸濁液中の必要なＳＤＳ濃度は、低い。非イオン性界面活性剤の必要な濃度は、典型的には、必要なＳＤＳの濃度よりも１０倍高い。カチオン性界面活性剤は、繊維上のアニオン性部位に吸着され、したがって、ウェブ中のこれらの濃度は、増加し、より高い界面活性剤含量を有する生成物を生じ、強度の低下をもたらす。発泡体の形成に必要なポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の量は、ＳＤＳと比較して非常に高いことが知られており、したがって、ボード作成プロセスから浄水場に出ていく界面活性剤の量は、ＰＶＡでは非常に高くなる。更に、ＰＶＡを発泡剤として使用する場合の生成物の強度は、発泡がＰＶＡで調節されている場合、製品の品質の制御における問題を引き起こし得る発泡剤の濃度に依存し得る。加えて、ＰＶＡの濃度はまた、得られる材料の強度特性に影響を及ぼす。
【００６９】
ＳＤＳは、負に荷電しており、これは、カチオン性プロセスの化学物質、例えば、ＣＰＡＭ（カチオン性ポリアクリルアミド）（保持化学物質）、カチオン性デンプン（乾燥増強剤）及びＡＫＤ（アルキルケテンダイマー）（サイジング剤）（典型的には、カチオン性ポリマーで安定化された分散液）をもたらす。これらの課題のそれぞれは、本明細書において議論するように、独立して解決され得る。
【００７０】
ＳＤＳが界面活性剤として使用され、カチオン性乾燥増強剤が、カチオン性デンプンである場合、カチオン性添加剤に関するいくつかの望まない効果が生じる可能性がある。気泡中で、アニオン性ＳＤＳ分子は、アニオン性末端（すなわち、親水性末端）が水相の方に向かい、疎水性末端が、空気相の方に向かうように、配列する。したがって、発泡体中の気泡は、高い負の表面電荷を有する、大きな表面積を有する。アニオン性の気泡表面は、カチオン性強化助剤及びカチオン性保持ポリマーの吸着に関して、繊維と「競合」する可能性がある。また、アニオン性の気泡は、特に、高いせん断力がプロセス内に存在する場合、おそらく、繊維表面上に既に吸着されたカチオン性ポリマーを切り離すことができる。したがって、決定要因の効果は、発泡体中での遅延時間、すなわち、どのぐらいの時間、カチオン性強化助剤及びカチオン性保持ポリマーが発泡体中に存在するか、すなわち、発泡体と相互作用するかに依存する。この課題を克服するために、カチオン性デンプンは、発泡体を粘度が高いストック（すなわち、繊維分散液又はセルロース繊維混合物）と混合する前に、粘度が高いストックに添加してもよい。その結果、ＳＤＳは、繊維上へのカチオン性デンプンの吸着を妨げない。発泡体における遅延時間は、ある程度の脱着が発泡体中で生じるので、短くなければならない。高い泡密度（６００ｋｇ／ｍ３〜７５０ｋｇ／ｍ３）は、より低い泡密度と比較して、カチオン性デンプンの保持を促進する。或いは、カチオン性デンプンは、６００ｋｇ／ｍ３〜７５０ｋｇ／ｍ３の泡密度で、発泡体に添加されてもよい。保持系及び投入方法は、下記に記載の通りであり得る。デンプンの保持は、化学物質の保持のようなＣＰＡＭ及び微粒子の増加させた投入量による良好な固体保持によって、増加され得る。ＣＰＡＭ及び微粒子を使用するのに代えて、タンニン酸（ＴＡ）及びポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）からなる保持系を用いてもよい。
【００７１】
別の実施形態によれば、本方法は、セルロース繊維を水性発泡体組成物に添加する工程において得られた繊維発泡体組成物に、保持系を添加する工程を更に含む。保持系は、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）及びタンニン酸（ＴＡ）を含んでいてもよい。保持系の添加は、より少ない繊維及び粒子が、それらが材料中に保持されるように、材料中の水の量を低下させる工程の間に材料をそのままにする効果を有する。これは、非保持材料が、寸法及び良好な結合によって大部分が小さく、その結合への寄与が顕著であるので、得られる材料の品質を向上させる。加えて、脱水及び他の化学物質の保持も改善され、原料及び製造費用の節約をもたらす。
【００７２】
２成分の保持系において、添加は、好ましくは、ポイントの間の明らかな時間遅延を有する、２つの別々の挿入ポイントにおいてパイプライン化される。
【００７３】
保持系は、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）及びタンニン酸（ＴＡ）を含んでいてもよい。ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）及びタンニン酸（ＴＡ）は、好ましくは、４５０ｇ／ｔ乾燥固体より少ない量で添加される。ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）及びタンニン酸（ＴＡ）は、非イオン性の保持系であり、したがって、干渉する相互作用は、ＳＤＳ等のアニオン性発泡剤に対する反対の電荷及び保持系の間には生じない。好ましくは、ＰＥＯは、６×１０６〜８×１０６の分子量（ＭＷ）を有する。
【００７４】
したがって、界面活性剤が、アニオン性界面活性剤、例えば、ＳＤＳである場合、好ましい保持系は、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）及びタンニン酸（ＴＡ）である。ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）及びタンニン酸（ＴＡ）は、好ましくは、４５０ｇ／ｔ乾燥固体より少ない量で添加される。
【００７５】
本方法は、第２の工程（ｂ）において得られた繊維発泡体組成物に保持系を添加する工程であって、ここで、保持系は、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）及びタンニン酸（ＴＡ）で構成されていてもよい工程を含んでいてもよい。
【００７６】
タンニン酸に代えて、フェノール性基を含有する任意の化合物、例えば、クラフトリグニン又はホルムアルデヒド樹脂を、使用してもよい。
【００７７】
或いは、保持系は、カチオン性ポリアクリルアミド（ＣＰＡＭ）及び微粒子の組み合わせであってもよく、後者は、負の電荷及び非常に大きな表面積を有し得る。微粒子は、ポリマー若しくは無機物質、又はこれらの組み合わせのいずれかであってもよい。使用される無機微粒子の一例は、ベントナイトである。好ましくは、ＣＰＡＭは、１０００ｇ／ｔ乾燥固体含量より少ない量で添加されてもよい。好ましくは、微粒子は、１０００ｇ／ｔ乾燥固体含量より少ない量で添加される。ＣＰＡＭ及び微粒子の添加は、これが、固体の保持を改善するという利点を有する。ＳＤＳを発泡剤として使用し、ＣＰＡＭ及び微粒子を保持系として使用する場合、ＣＰＡＭのカチオン性の電荷は、発泡したＳＤＳと相互作用し、このようにして、保持系の有効性を低下させる。この課題を克服するために、増加させた量のＣＰＡＭ（４００ｇ／ｔ〜１０００ｇ／ｔ）を、泡密度が６００ｋｇ／ｍ３〜７５０ｋｇ／ｍ３である場合、微粒子の添加前に、ヘッドボックス供給ラインに供給してもよい。或いは、上記に記載の負の効果を低減するために、発泡体を、粘度が高いストック（すなわち、繊維分散液又はセルロース繊維混合物）と混合し、ヘッドボックスに近接して、ヘッドボックス供給ラインに微粒子を供給する前に、粘度が高いストックに、ＣＰＡＭを供給してもよい。
【００７８】
繊維発泡体組成物へのポリマー又は繊維の更なる添加は、液体のカートン包装材料及び積層体におけるバルク材料のための、得られる発泡形成セルロース繊維材料の使用を可能にするために、必要ではない。
【００７９】
アルキルコハク酸無水物（ＡＳＡ）、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）及びロジン等のサイジング剤は、繊維発泡体組成物に添加されて、ボード（すなわち、発泡形成セルロース繊維材料）の疎水性、それによって、その水反発性を改善し得る。サイジング剤は、４ｋｇ／トン乾燥固体含量までの量で、繊維発泡体組成物に添加されてもよい。液体の包装ボードの作製において、内側のサイジングは、通常、ＡＫＤ（アルキルケテンダイマー）を添加することによって、行われる。
【００８０】
一実施形態によれば、本方法は、繊維発泡体組成物を、基材上又は型内に分配する工程の直前に、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）、アルキルコハク酸無水物（ＡＳＡ）及び／又はロジンサイジングを添加することによって、疎水性サイジングを行う工程を更に含む。好ましくは、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）、アルキルコハク酸無水物（ＡＳＡ）及び／又はロジンサイジングは、繊維発泡体組成物を、基材上又は型内に分配する工程の、２０秒未満前、好ましくは、１０秒未満前、例えば、７秒前に、添加される。ＡＫＤでは、投入量は、４ｋｇ／ｔ乾燥固体含量以下であり得る。この段階でサイジング剤を添加する１つの利点は、サイジング剤が、良好な性能を有するという点である。より早い段階で添加すると、界面活性剤は、サイジング剤を洗い流すことができ、より低い疎水性をもたらし、したがって、乾燥したときに、得られる材料の液体を吸収する傾向を増加させる。好ましくは、サイジング剤は、４ｋｇ／ｔ乾燥固体含量以下の総量で添加される。
【００８１】
４ｋｇ／トン乾燥固体含量（活性物質）以下で投入されるＦｅｎｎｏｓｉｚｅ  ＫＤ３６４Ｍ等のＡＫＤは、繊維発泡体組成物を、基材上又は型内に分配する工程の可能な限り直前に、発泡体に添加することができる。好ましくは、ＡＫＤは、繊維発泡体組成物を、基材上又は型内に分配する工程の、２０秒未満前、好ましくは、１０秒未満前、例えば、７秒前に、添加される。このサイジング剤は、ＳＤＳの発泡において、効果的に働く。
【００８２】
界面活性剤は、ＡＫＤサイジングを妨げることが知られている。ＳＤＳを発泡剤として使用し、ＡＫＤをサイジング剤として使用する場合、ＳＤＳの負電荷は、おそらく、カチオン的に安定化されたＡＫＤを中和する。したがって、ＳＤＳは、繊維表面上のＡＫＤ粒子の吸着を妨げる。また、ＡＫＤ製品は、発泡化学全体に適合しなければならない。これらの理由のために、ＡＫＤ製品は、注意深く選択しなければならない。反応系（ＣＰＡＭ及び微粒子）及びカチオン性デンプンの添加は、サイジングを促進し、Ｆｅｎｎｏｓｉｚｅ  ＫＤ３６４というＡＫＤ製品と一緒に、十分なサイジングのレベルを達成し得る。Ｆｅｎｎｏｓｉｚｅ  ＫＤ３６４の適合性及び発泡化学についての理由は、ＡＫＤの安定化系における比例的に高いカチオン電荷であり得る。
【００８３】
好ましくは、発泡体中におけるＡＫＤの遅延、すなわち、ＡＫＤの滞留時間が、サイジングの効率を低下させ得るので、サイジング剤は、ヘッドボックスの直前に、発泡体に供給される。
【００８４】
代替の実施形態によれば、本方法は、繊維発泡体組成物を、基材上又は型内に分配する工程において得られる分配された繊維発泡体組成物上に、スプレーすることによって、サイジング剤を提供することにより疎水性サイジングを行う工程であって、ここで、サイジング剤は、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）及び／又はアルキルコハク酸無水物（ＡＳＡ）及び／又はロジンを含む、工程を更に含む。好ましくは、サイジング剤は、４ｋｇ／ｔ乾燥固体含量以下の総量で添加される。スプレーとしてサイジング剤を添加する１つの利点は、それが、せん断力及びせん断に曝す時間を更に減少させることによって、界面活性剤のＡＫＤウォッシュアウト効果を更に最小化するという点である。
【００８５】
一実施形態によれば、水の量を低下させる繊維発泡体組成物の密度は、およそ６００〜７５０ｋｇ／ｍ３である。平均気泡サイズは、１００μｍ以下であってもよい。したがって、水の量を工程（ｄ）において低下させる前では、繊維発泡体組成物の密度は、およそ６００〜７５０ｋｇ／ｍ３である。これは、この密度で、ＳＤＳ含量が、カチオン性化学物質とあまり相互作用せず、ボードのための目標の強度特性のレベルを確実にするという利点を有する。同時に、発泡体の品質は、許容される形成をもたらすのに十分良好である。水の量を低下させた（工程（ｄ））後、発泡形成セルロース繊維材料は、その最終形状で得られ、泡がないか、又は無視できる量の泡を含有する。水の量を低下させた後、発泡形成セルロース繊維材料（ボード）の密度は、好ましくは、４５０ｋｇ／ｍ３以下、好ましくは、２５０〜３５０ｋｇ／ｍ３、例えば、３００ｋｇ／ｍ３である。
【００８６】
別の実施形態によれば、繊維発泡体組成物の平均気泡サイズは、１００μｍ以下、例えば、８０μｍ以下、例えば、６０μｍ以下である。これは、気泡が、分離された個々の繊維を保ち、それによって、繊維の凝集体が発生せず、典型的には、特定の形成、すなわち、形成数、又はＳＣＡＮ−Ｐ  ９２：０９に従って測定される１．０√ｇ／ｍ未満の坪量で正規化されたローカル坪量の標準偏差を有する材料の良好な形成をもたらすという利点を有する。気泡の半径は、光学測定を使用し、測定された気泡の直径を平均化して、ザウター平均粒径Ｄ［３，２］として決定し得る。
【００８７】
上記に記載のようにして生じたセルロース繊維を含む発泡体は、圧力及び形成ツールが発泡形成セルロース繊維材料のウェブを生じさせるノズル配置（「ヘッドボックス」）を通り抜け得る。ヘッドボックスノズルは、成形網上の横方向に均一に繊維発泡体を分配し、その後、脱水要素は、成形部の後に、固体含量を、典型的には、１５〜２０％（重量／重量）に増加させる。この後、ウェブは、機械的に圧縮されて、３０〜５５％の固体含量レベルに達し得る。最終の固体含量の目標（典型的には、８５〜９５％）に達するために、ウェブは、ホットシリンダー、赤外線乾燥機又はコンデベルト乾燥機等の乾燥ユニットを使用することによって、乾燥され得る。最終的に、ベースボードは、例えば、包装材料を調製するための将来の使用の前に、リール上に巻かれ、顧客幅のリールに巻き取って、保管され得る。
【００８８】
このような材料は、必要とされる所望の特性を依然として有しながら、従来の材料よりも少ないセルロース繊維を含むので、材料の費用は、従来の材料を同じ用途のために使用する場合と比較して、より低い。
【００８９】
本発明による発泡形成セルロース繊維材料は、高度精製繊維パルプをその組成中に含まない対応する発泡形成セルロースと比較して、更に改善された内部結合強度、すなわち、層間剥離強度を有する。加えて、これはまた、厚さ方向における圧縮に対する耐性を改善し、すなわち、残留ひずみを低下させる。
【００９０】
本発明による発泡形成セルロース繊維材料は、本発明による方法に従って製造され得る。
【００９１】
本発明は、本発明による方法によって得られる発泡形成セルロース繊維材料にも関する。
【００９２】
本発明による発泡形成セルロース繊維材料は、最大で４５０ｋｇ／ｍ３の密度、少なくとも２０ｇ／ｍ２の坪量、少なくとも１００Ｊ／ｍ２の層間剥離強度、少なくとも１５０ｋＰａのｚ−強度、及び２ＭＰａの単発負荷で３〜８％の残留ひずみ（すなわち、ｚ−方向圧縮後の残りの厚さの減少）を有するものとして、定義され得る。
【００９３】
本発明による発泡形成セルロース繊維材料は、一般的な発泡ポリマー層とは対照的に、３００℃を超えて熱的に安定であり、低い熱伝導を有する。２００〜４５０ｋｇ／ｍ３の比較的低い密度で、発泡セルロース繊維材料シートは、押出積層操作（低い残留ひずみ）において、その元の厚さをあまり失わず、その初期の層間剥離強度、及びそのｚ−方向における引張強度、すなわち、ｚ−強度（ｚ−方向の引張強度）も十分に維持することが観察された。
【００９４】
本発明による発泡形成セルロース繊維材料は、一般的な発泡ポリマー層とは対照的に、３００℃を超えて熱的に安定であり、低い熱伝導を有する。２００〜４５０ｋｇ／ｍ３の比較的低い密度で、発泡形成セルロース繊維材料シートは、押出積層操作（低い残留ひずみ）において、その元の厚さをあまり失わず、その初期の層間剥離強度、及びそのｚ−方向における引張強度、すなわち、ｚ−強度（ｚ−方向の引張強度）も十分に維持することが観察された。
【００９５】
発泡形成セルロース繊維材料は、少なくとも２０ｇ／ｍ２の坪量を有していてもよい。いくつかの実施形態において、坪量は、２０〜４４０ｇ／ｍ２の間である。
【００９６】
一実施形態によれば、発泡形成セルロース繊維材料は、少なくとも１００Ｊ／ｍ２、好ましくは、少なくとも１４０Ｊ／ｍ２、更により好ましくは、少なくとも１７０Ｊ／ｍ２の層間剥離強度を有する。層間剥離強度は、６０〜３００Ｊ／ｍ２、例えば、６０〜２５０Ｊ／ｍ２、例えば、８０〜２２０Ｊ／ｍ２、例えば、１４０〜２２０Ｊ／ｍ２、例えば、１７０〜２２０Ｊ／ｍ２であってもよい。これらの値は、例えば、包装材料中で使用される従来の材料についての値に匹敵する。
【００９７】
別の実施形態によれば、発泡形成セルロース繊維材料は、最大で４５０ｋｇ／ｍ３の密度を有する。好ましくは、密度は、２５０〜３５０ｋｇ／ｍ３、例えば、３００ｋｇ／ｍ３、例えば、２００ｋｇ／ｍ３である。
【００９８】
本明細書において使用する以下の用語及び定義は、本明細書の下記に定義が与えられる。
【００９９】
「発泡セルロース材料」又は「発泡形成セルロース繊維材料」は、必ずしも多くの重量を追加することなく、すなわち、従来の繊維紙又は板紙よりも高いバルク性を有することにより、材料から物品に容積又は厚さを提供する材料であり、バルク性は、材料の密度の逆数である。言い換えれば、発泡セルロースは、発泡プロセスによって製造することができる、調節可能な密度を有する繊維状材料である。
【０１００】
繊維の粗さは、繊維長さあたりの重量として定義され、通常、ｍｇ／ｍ又はｇ／ｍの単位で表される。粗さは、繊維の直径、細胞壁の厚さ、細胞壁の密度及び繊維の横断面に依存する。粗さの値は、紙の構造に大きな影響を有する。粗さの高い値は、厚い繊維壁を示し、崩壊できない剛性の繊維を与える。低い粗さの値を有する薄い壁の繊維は、柔軟性のある繊維及び緻密なシートを与える。繊維が粗くなると、繊維は強く、剛性になる。より粗い繊維は、かさ高い紙を作成する。これは、包装紙のためには重要であり、印刷紙のためには重要性は低い。粗繊維は、しかしながら、紙の表面の凹凸の原因となる。
【０１０１】
「バルク層」又は「コア層」は、積層材料の、機械的堅さ及び強度特性、並びに寸法安定性に大きく寄与する層である。これは、通常、必ずしも最も強いか、又は最も緻密な材料ではない、サンドイッチ材料の最も厚い層である。剛性のサンドイッチ材料において、しばしば、２つのフランジ層、すなわち、向かい合った層の間の、中心に「かさ高い」距離を置いた層又はスペーサー層が存在し、これは、これらのヤング率及び／又はより高い引張剛性による構造のすべての剛性に寄与する。
【０１０２】
「層間剥離」は、材料が異なる層に分離する場合である。層間剥離は、別々の繊維層及び繊維が、機械的特性の著しい損失をもたらす、板紙のような繊維状材料についての不良の様式である。
【０１０３】
「層間剥離強度」は、材料の内部結合強度によって特徴付けることができ、例えば、ＴＡＰＰＩ  Ｔ５６９に従うホイヘンス内部結合エネルギー試験装置によって決定することができ、Ｊ／ｍ２の値を提供する。紙材料は、層間剥離をもたらし得る、印刷、折り目付け、積層、スプライシング及び折り畳み等の多くの変換操作において、面外の負荷に付される。スコットボンド型試験によって測定される「内部結合強度」は、このような変換操作において、紙材料の「層間剥離耐性」と相関し得る。
【０１０４】
「内部結合強度」（Ｊ／ｍ２）は、紙材料を、スコットボンド型試験において、厚さ方向、すなわち、ｚ−方向で剥離するのに必要な、面内の単位面積あたりのエネルギーとして定義される。
【０１０５】
ボードの「圧縮強度」は、試験片が不良の発生まで耐えることができる単位幅あたりの最大圧縮力である。これは、メートルあたりのキロニュートン（ｋＮ／ｍ）で表される。測定標準ＩＳＯ  ９８９５：２００８。
【０１０６】
パルプの「カナダ標準濾水度」（「ＣＳＦ」又は「濾水度」）は、パルプの希釈懸濁液（１Ｌの水中に３ｇのパルプ）が排水され得る速度量を与えるために設計される（標準ＩＳＯ  ５２６７−２：２００１）。
【０１０７】
「圧縮強度比」ＭＤ／ＣＤは、縦方向（ＭＤ）の圧縮強度の横方向（ＣＤ）の圧縮強度に対する比として決定され、これは、両方とも標準ＩＳＯ  ９８９５：２００８に従って測定される。
【０１０８】
「ｚ−強度」は、測定標準ＩＳＯ  １５７５４の、厚さ方向の引張強度である。
【０１０９】
ショッパーリグラー試験（ＩＳＯ  ５２６７を参照のこと）は、パルプの希釈懸濁液が脱水され得る速度量を提供するために設計される。排水性は、繊維の表面状態及び膨潤に関連していることを示し、パルプが付された機械的処理の量の有用な指標を構成する。
【０１１０】
「坪量」は、紙材料の面内の単位面積あたりの重量として表され、ｇ／ｍ２で測定される。
【０１１１】
積層包装材料における層の「プライ坪量」は、その層の単位面積あたりの重量、ｇ／ｍ２である。
【０１１２】
「厚さ」は、紙材料のそれぞれの面に位置し、１００ｋＰａの圧力に付される、２つの平坦な表面の間の距離である。これは、マイクロメートル（μｍ）で表される。
【０１１３】
液体包装用の積層包装材料のためのセルロース材料又はバルク材料と関連する「低密度」は、この目的のための通常の板紙又はカートンのものよりも低い密度を意味し、すなわち、最終的には、９００ｋｇ／ｍ３より低く、例えば、７００ｋｇ／ｍ３より低く、例えば、１００〜６００ｋｇ／ｍ３、例えば、１００〜５００ｋｇ／ｍ３、例えば、２００〜５００ｋｇ／ｍ３、例えば、４５０ｋｇ／ｍ３である。
【０１１４】
「ポリオレフィン」又は「ポリアルケン」は、モノマーとして、式Ｃ２Ｈ２ｎの単純なオレフィンから作製されるポリマーである。
【０１１５】
「ポリエチレン」は、エチレンモノマーを重合することによって作製されるポリオレフィンである。
【０１１６】
「コポリマー」又は「ヘテロポリマー」は、２以上のモノマー種のポリマーである。
【０１１７】
「高密度ポリエチレン」又は「ＨＤＰＥ」は、０．９４１ｇ／ｃｍ３を超える密度を有するエチレンポリマーである。
【０１１８】
「低密度ポリエチレン」又は「ＬＤＰＥ」は、０．９１０〜０．９３５ｇ／ｃｍ３の密度を有するポリエチレンホモポリマーである。ＬＤＰＥは、主ポリマー骨格から伸びる比較的多数の長鎖の分枝のために、分枝状又は不均一分枝状ポリエチレンとして公知でもある。ＬＤＰＥは、１９３０年代から商業的に製造されており、本分野において周知である。
【０１１９】
「直鎖状低密度ポリエチレン」又は「ＬＬＤＰＥ」は、０．８９ｇ／ｃｍ３からの密度を有するポリエチレンコポリマーを指す。ＬＬＤＰＥは、直鎖状で、長鎖の分枝を実質的に含有せず、一般に、従来のＬＤＰＥよりも狭い分子量分布を有する。伝統的な「直鎖状低密度ポリエチレン」（ＬＬＤＰＥ）は、従来のチーグラーナッタ触媒を用いて作製され得る。ＬＬＤＰＥはまた、長い間（１９５０年代から溶液反応器によって、１９８０年代から気相反応器によって）、商業的に製造されており、本分野において周知でもある。
【０１２０】
「ｍＬＬＤＰＥ」は、気相反応器中でメタロセン触媒によって、及び／又はスラリー反応器中でメタロセン触媒を用いて、及び／又は溶液反応器中で任意のハフノセン触媒を用いて、作製される直鎖状の低密度ポリエチレンである。ｍＬＬＤＰＥポリマーは、包装技術の分野において周知である。
【０１２１】
「ブランク」は、包装材料の予め製造された平坦で折り畳まれていない管状シートを意味する。ブランクの包装材料の例は、バルク層、及びバルク層の両面上の液密プラスチックコーティングを含む。ブランクは、ブランクを直立させて、充填前に一端で横方向にシールされた開放管状スリーブにし、その開放端を横方向にシールすることによって、シールされた包装容器を製造するために使用される。
【０１２２】
包装材料、包装容器又はそれらの層に言及する「厚さ」は、他に定義されない限り、顕微鏡によって、例えば、Ｏｌｙｍｐｕｓの名称で市販されているもの、例えば、ＢＸ５１等の好適な顕微鏡によって、決定される。
【０１２３】
「液体又は半液体食品」は、一般に、食品のかけらを任意選択で含有していてもよい流動性の内容物を有する食品を指す。乳製品及び牛乳、大豆、米、穀類及び種子飲料、ジュース、ネクター、炭酸を含まない飲料、エネルギー飲料、スポーツ飲料、コーヒー又は茶飲料、ココナッツ水、茶飲料、ワイン、スープ、ハラペニョ、トマト、ソース（例えば、パスタソース）、豆及びオリーブ油は、企図される食品製品のいくつかの非限定的な例である。
【０１２４】
包装材料及び包装容器に関連する「無菌」とは、微生物が除去され、不活性化され、又は死滅した状態を指す。微生物の例は、細菌及び胞子である。一般に、無菌プロセスは、製品が、包装容器内に無菌的に包装される場合に使用される。
【０１２５】
「ヒートシーリング」という用語は、熱可塑性材料の一表面を別の熱可塑性表面に溶着するプロセスを指す。ヒートシール可能な材料は、十分な加熱及び圧力を適用する等の適切な条件下、別の好適な熱可塑性材料に対して加圧及び接触させたときに、シールを生じることが可能でなければならない。好適な加熱は、誘導加熱若しくは超音波加熱、又は他の従来の接触若しくは対流加熱手段、例えば、熱風によって、達成することができる。
【０１２６】
方法
坪量（ｇ／ｍ２）は、より少ない試料及びより小さな試料サイズを有する、ＩＳＯ  ５３６版を使用して、決定した。１００±１ｃｍ２の面内の面積を有する円形試験片を、切断装置（ディスクカッター又はパンチ）を使用して、作製した。５個の円形試験片を、それぞれ、±０．５％の精度で読み取るはかりで秤量した。それぞれの試験片の坪量は、試験片の質量を面内の面積で割ることによって計算した。
【０１２７】
厚さ（紙材料の各側に位置し、１００ｋＰａの圧力に付される、２つの平坦な表面の間の距離（μｍ））を、より少ない試料を分析するが、試料あたりいくつかのスポットを測定する、ＩＳＯ  ５３４版を使用して、決定した。１００±１ｃｍ２の面内の面積を有する円形試験片を、切断装置（ディスクカッター又はパンチ）を使用して、作製した。５個の試験片を、それぞれの試料について作製した。それぞれの試験片について、厚さを、３つの異なるスポットで、ＩＳＯ  ５３４に従って死重のマイクロメートルとして測定し、試験片の厚さを、これら３つの測定の平均値として評価した。
【０１２８】
引張特性を、ＩＳＯ  １９２４：３の版を使用して、決定した。所与の直径、幅１５ｍｍ及び十分な長さ（≧１５０ｍｍ）の試験片を、張力及び伸長の両方を自動的に記録する試験機を使用して、一定速度の伸長（１００ｍｍ／分）で破壊するために、引っ張った。試験を、縦方向（ＭＤ）及び横方向（ＣＤ）で、別々に行った。１０個の試験片を、ＩＳＯ  １９２４：３に従って、それぞれの試料について使用した。
【０１２９】
圧縮強度（ショートスパン圧縮試験（ＳＣＴ））を、それぞれの方向で１０個の試料を試験する、ＩＳＯ  ９８９５の版を使用して、決定した。幅１５ｍｍ及び長さ＞７０ｍｍの試験片を、２つのクランプの間で、０．７０ｍｍ離して、固定し、これを、圧縮不良が生じるまで、互いの方向に力をかけた。最大力を測定し、圧縮強度を計算した。紙又はボードを、ＭＤ方向で１０個の試験片に対して、ＣＤ方向で１０個の試験片に対して、別々に試験した。
【０１３０】
層間剥離耐性（スコットボンド）を、以下のようにして決定した。試験片を、切断し、両面接着テープを使用して、スチールアンビル及びＬ型アルミニウムブラケットの間に載せた。特定の圧力を、繰り返し可能な結合を確実にするために、金属プレートに付し、ペンデュラムを、初期の水平位置から開放し、その垂直位置に達したときにＬ型ブラケットに打ち付けさせ、試験片の層間剥離を引き起こした。層間剥離プロセスによる消費エネルギーを、ペンデュラムの過剰な振れのピークを記録することによって、評価した。内部結合強度を、試験片の面内の面積で割った記録されたエネルギーとして、計算した。
【０１３１】
試料に対する特定の負荷後の残留ｚひずみ（ｚ−方向（厚さ方向）の残留ひずみ）を、Ｌｌｏｙｄ  ＬＲ１０Ｋ負荷装置を用いて決定した。負荷に曝された試料面積は、１５．２ｃｍ２、円半径２２ｍｍであった。ボード試料を、負荷テーブル上に置き、２ＭＰａの最大圧力（力は３０４１Ｎ）を、１秒間の間、試料に適用した。相対的な変化を、初期のシートの厚さ（別の標準装置を用いて測定）、及び絶対的な厚さの変化、すなわち、圧縮からの永久的な厚さの減少を示す変位センサーの読み取りを用いて、計算した。残留ひずみを、負荷力における更なる明確な低下が存在しないポイントとして、決定した。少なくとも５つの並行した測定を、別のポイントで行った。残留ひずみの測定は、それぞれの負荷後の厚さの変化の大きさを報告する、連続的な負荷を用いて行うこともできる。
【０１３２】
積層包装材料は、押出積層、ウェット又はドライ接着積層、熱圧積層等の、層を一緒に積層するための様々な方法によって得られ、また、様々なコーティング方法を含んでいてもよい。本明細書に記載の態様及び実施形態の利益を達成するために、特定の積層技術は、不可欠ではないが、押出積層は、積層包装材料、特に、液体及び半液体食品等の食品のために使用されるカートンベースのパッケージを作製するために好適に使用され得る一例である。
【０１３３】
本明細書に開示される態様及び実施形態によれば、長い保存可能期間を有する包装容器が提供され、保存可能期間は、少なくとも、３、６、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５ヶ月である。当然ながら、長い保存可能期間は、好ましい。一般に、少なくとも１２ヶ月の保存可能期間が必要であるが、しかしながら、これは、優先するものの相違によって変化し得る。一態様において、本明細書に記載の包装材料から作成される包装容器は、１２ヶ月の保存可能期間を有する。
【０１３４】
特に、このような積層包装材料は、発泡セルロースとも呼ばれる、発泡形成繊維状セルロースからの材料を含むバルク層を含む。発泡セルロースは、したがって、発泡プロセスによって製造され得る、調節可能な密度を有する繊維状材料である。バルク材料層は、積層体の曲げ堅さに対して最も効率的な寄与を提供するために配置される。
【０１３５】
本発明による発泡形成繊維状セルロースは、変性セルロースを含むセルロース繊維をベースとし、これは、ジアルコールセルロース官能基を含有するように変性される。このようなジアルコールセルロース官能化繊維は、上述の種類のセルロースパルプ又はセルロース繊維懸濁液のいずれかの従来の未変性セルロース繊維を、セルロース中の可能なＣ２〜Ｃ３結合の選択的酸化処理に付し、このようにして、ジアルデヒドセルロースを部分的に形成し、その後、ジアルデヒドセルロースを還元して、ジアルコールセルロースを形成することによって、得られる。ジアルデヒドセルロースへの変換度は、セルロース中の可能なＣ２〜Ｃ３結合の初期数に基づいて、１０〜５０％、例えば、１３〜４９％、例えば、２０〜４５％で変化してもよい。したがって、変性ジアルコールセルロースは、未変性セルロース及びジアルコールセルロースの両方を含む。ジアルコールセルロースを含有する変性セルロースは、ジアルコールセルロースの最終含量が、最終の繊維状発泡セルロース混合物中のＣ２〜Ｃ３結合の総数に基づいて、およそ０．５〜２５％、例えば、０．５〜１０％、例えば、０．５〜５％であるように、未変性セルロース繊維組成物又は繊維発泡体組成物に添加されてもよい。
【０１３６】
このようにして、本明細書に開示される態様及び実施形態のために好適なバルク層は、発泡形成低密度セルロース材料を主に、又は発泡形成低密度セルロース材料のみを含み、したがって、本発明の発泡形成繊維状セルロース剤と、およそ、又は全く同じ物理的特性を有する。
【０１３７】
しかしながら、更なる実施形態によれば、バルク層は、バルク層自体の中にサンドイッチ構造の特徴を提供するために、より高い引張剛性及びより高密度を有する、薄紙等のセルロースベースの材料の、追加の一体化されたフランジ層又は表面層を、更に含んでいてもよい。次いで、発泡形成材料の層は、バルク層内の少なくとも１つの表面紙層と接触する連続層に、積層又は配置される。
【０１３８】
最終の積層包装材料は、発泡形成セルロースのバルク層、及び、層が、積層包装材料の製造におけるその後の積層操作によって積層される、薄紙又はダウンゲージされた板紙表面層等の、少なくとも１つの追加の異なるセルロース材料層を含んでいてもよい。
【０１３９】
このようにして、重層化されたバルク層は、独立及び別々に、互いに接着されて作製される個々の層の積層体であってもよい。或いは、重層化されたバルクは、製紙機で、既に形成されていてもよい。例えば、発泡形成セルロースの層は、別の紙層又は異なるセルロース繊維の層が、同じ機械の別のヘッドボックスによって形成される間に、１つのヘッドボックスによって形成することができる。同じ抄紙機における複数のヘッドボックスの使用は、製紙の分野において周知である。重層化された製品の層を形成するために、階層化されたヘッドボックスを使用することも可能である。
【０１４０】
本発明の異なる実施形態において、発泡形成セルロース繊維材料は、型内に分配されて、その後、脱水及び乾燥されて、最終の三次元形状が得られ得る。改善された内部結合強度、すなわち、層間剥離強度により、このようにして、内部結合強度の目的のために、多量の更なる添加剤又はポリマーを添加せずに、水性の繊維発泡体組成物を成形することによって、三次元物品を作製することが可能である。
【０１４１】
本明細書において使用されるバルク層又は発泡形成セルロース材料は、少なくとも２０ｇ／ｍ２の表面重量坪量を有する。いくつかの実施形態において、坪量は、２０〜４４０ｇ／ｍ２の間である。坪量は、例えば、異なるパッケージの種類によって付与される要件に依存する。バルク層の坪量は、ＩＳＯ  ５３６に従って評価される。表面重量坪量は、単位面積あたりの重量で表され、ｇ／ｍ２で測定される。バルク層は、通常、８０〜１１００μｍの間の厚さを有し、包装容器の種類及び対象の食品製品のために好適な所望の剛性を得るために、適切に選択される。バルク層の厚さは、本明細書の下記で議論するように、顕微鏡によって、又はプライ坪量法によって、評価することができる。積層包装材料における層のプライ坪量は、その層の単位面積あたりの重量、ｇ／ｍ２である。積層包装材料におけるバルク層の坪量は、ポリマー及びアルミニウム箔層の総坪量及びプライ坪量の間の相違として計算される。
【０１４２】
発泡形成セルロースは、バルク層の厚さの、少なくとも２０％、例えば、少なくとも２５％、例えば、少なくとも３０％、例えば、少なくとも４０％を提供する。百分率は、顕微鏡において包装材料の横断面を調べることによって、決定し得る。
【０１４３】
バルク層は、いくつかの態様及び実施形態によれば、包装積層体の周囲の層の間の接着性及び適合性を改善するため、及び／又は改善された剛性等の追加の所望の特性を得るために、表面処理又は表面コーティングされていてもよい。このような表面処理は、材料表面を、コロナ処理、オゾン処理又は火炎処理等に曝すことによって、提供され得る。
【０１４４】
バルク層は、例えば、８０〜１１００μｍ、例えば、９０〜８００μｍ、例えば、１５０〜６００μｍ、例えば、２００〜５５０μｍ、例えば、２５０〜３５０μｍの厚さを有する。表面重量、ｇ／ｍ２として表される、対応する好適な範囲は、２０〜４４０ｇ／ｍ２、例えば、２５〜３５０ｇ／ｍ２、例えば、４５〜２５０ｇ／ｍ２、例えば、６０〜２２０ｇ／ｍ２、例えば、６０〜２００ｇ／ｍ２である。
【０１４５】
本発明の発泡形成セルロースは、ジアルコールセルロースを有する変性パルプをその組成中に含まない対応する発泡形成セルロースと比較して、内部結合強度、すなわち、層間剥離強度が更に改善されている。加えて、これは、引張ひずみ、引張強度及び圧縮強度等の機械的特性も改善する。
【０１４６】
ある特定の理論に拘束されることなく、ジアルコールセルロース繊維は、従来の未変性のセルロース繊維よりも、実際はよりアモルファスであり、より分子移動性であり、未変性のセルロース繊維のより結晶性のコアの周囲のシェルとして位置すると考えられる。セルロース混合物のこの形態は、降伏点を越える変形で、個々の繊維の内部及びその間の両方で、塑性変形を容易にすると考えられる。このようなセルロース中の剛性のコア及び軟性のシェルの構造は、大きな結合面積を生じ、変形の際のより高い強度及びより高いエネルギー吸収能力を得るために有利であると思われる。
【０１４７】
むしろ少量のジアルコールセルロースを含有する発泡形成セルロースの非常に改善された特性についての妥当な理由は、それらが、組成物中に存在する他のパルプ繊維と同じ寸法を有し、それにより、全体として、セルロース組成物に対するその正の効果を最大限に活用するので、組成物中の変性繊維の大部分又はすべてを維持することが可能であるという点であり得る。
【０１４８】
発泡形成セルロース層及び任意選択の追加のセルロース層を含むバルク層は、例えば、粘土コーティング等のコーティングを提供されてもよく、又は表面改質されてもよい。このようなコーティング又は表面改質はまた、例えば、印刷を意図し、（任意選択で、追加のセルロース層を含む）バルク層及び最外側のヒートシール可能なポリマー層の間に配置される、追加層への適用のためにも好適であり得る。薄紙表面層等の追加層を任意選択で含むバルク層は、表面改質することができ、又はバルク層及び追加層の間の適合性及び結合を容易にするために、接着剤若しくは結合層が存在していてもよい。
【０１４９】
バルク層は、バルク材料として発泡形成セルロースを含み、７００ｋｇ／ｍ３未満、例えば、１００〜６００ｋｇ／ｍ３、例えば、１００〜５００ｋｇ／ｍ３、例えば、２００〜５００ｋｇ／ｍ３、例えば、２００〜４００ｋｇ／ｍ３、例えば、３００〜５００ｋｇ／ｍ３、例えば、３００〜４００ｋｇ／ｍ３、例えば、２００〜３００ｋｇ／ｍ３の密度によって特徴付けられる。いくつかの態様及び実施形態において、バルク層は、発泡形成セルロースで構成され、したがって、実際にはバルク層それ自身ではなく、むしろ最終の積層体又はサンドイッチ配置のためのスペーサー層で構成され、バルクスペーサー層は、７００ｋｇ／ｍ３未満、１００〜６００ｋｇ／ｍ３、例えば、１００〜５００ｋｇ／ｍ３、例えば、２００〜５００ｋｇ／ｍ３、例えば、２００〜４００ｋｇ／ｍ３、例えば、３００〜５００ｋｇ／ｍ３、例えば、３００〜４００ｋｇ／ｍ３、例えば、２００〜３００ｋｇ／ｍ３の密度を有する。発泡形成セルロースバルク材料の密度が低くなると、消費される原料に関する費用効率が高くなる一方、３００ｋｇ／ｍ３超では、発泡形成セルロースの厚さの減少特性に対するより良好な耐性が得られた。実施形態によれば、積層包装材料において使用される発泡形成セルロースの最適密度は、２００〜５００ｋｇ／ｍ３、特に、２００〜４００ｋｇ／ｍ３、例えば、３００〜４００ｋｇ／ｍ３であると結論付けられた。いくつかの実施形態において、積層包装材料は、上記に定義される発泡セルロース材料、及びそこに積層される少なくとも１つの熱可塑性材料層を含むバルク層を含む。熱可塑性層は、セルロースベースのバルク層を、被覆及び保護し、積層包装材料のヒートシール可能な面の外側を構成し得る。
【０１５０】
閉鎖及びシールされた包装容器の外側の面になるバルク層の面は、装飾インクパターンで印刷され、その後、熱可塑性の外側の液密のシール可能な層によってコーティングされてもよい。
【０１５１】
本明細書に開示される態様及び実施形態によれば、このようにして、バルク層は、発泡形成セルロースを、食品製品用、特に、液体及び半液体食品製品用の包装容器を調製するために好適な積層包装材料に組み込む機会を提供する。ポリマー層への発泡形成セルロースのバルク層及びバルク材料の積層は、プラスチック層の押出コーティング及び押出積層のような溶融押出操作によって行ってもよい。押出は、一般に、高温で、例えば、低密度ポリエチレンの場合において、約３３０℃までの温度で行われる。このような温度は、発泡形成セルロースを含むバルク層のために、大きな問題にはならないことが示されている。これは、発泡ポリマー層のバルク層の場合とは対照的である。発泡形成セルロースは、一般に、発泡ポリマー層とは逆に、３００℃を超えて熱的に極めて安定であり、低い熱伝導を有する。２００〜４００ｋｇ／ｍ３の比較的低い密度で、発泡形成セルロースシートは、押出積層操作において、その元の厚さをあまり失わず、その初期の層間剥離強度、及びいわゆるそのｚ−強度も十分に維持することが分かった。
【０１５２】
本明細書における態様及び実施形態に記載の発泡形成セルロースを含むバルク層は、層間剥離に対する所望の強度を提供し、すなわち、これは、標準的な条件の下、容易に層間剥離しない。層間剥離強度は、例えば、ＴＡＰＰＩ  Ｔ５６９に従うホイヘンス内部結合エネルギー試験装置によって決定することができ、Ｊ／ｍ２の値を提供し、本明細書における包装材料は、６０〜３００Ｊ／ｍ２、例えば、６０〜２５０Ｊ／ｍ２、例えば、８０〜２２０Ｊ／ｍ２、例えば、１４０〜２２０Ｊ／ｍ２、例えば、１７０〜２２０Ｊ／ｍ２の間である。いくつかの態様及び実施形態において、バルク層は、バリア層及び最外側の熱可塑性のヒートシール可能なポリマー層の間の距離を提供し、それにより、テーラーメードの積層包装材料の構造を可能にする。いくつかの実施形態において、発泡形成セルロースを含むバルク層は、厚さ方向における圧縮強度と組み合わせて、改善された層間剥離強度を提供し、これは、バリア層及び最外側の熱可塑性層の間の十分な距離を提供する。
【０１５３】
発泡形成セルロースは、セルロース繊維、及び発泡液体、例えば、水とドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）（又は、いわゆるラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ））等の界面活性剤を混合することによって、生じ得る。界面活性剤の量は、０．０１〜１０００ｐｐｍ、例えば、０．０１〜１００ｐｐｍ、例えば、０．０１〜１０ｐｐｍ、例えば、０．０５〜１０ｐｐｍ、例えば、０．１〜８ｐｐｍであるべきである。特に、ＳＤＳを使用する場合、発泡剤の量は、０．０５〜１０ｇ／ｌ、例えば、０．１〜８ｇ／ｌである。一般的な泡発生器におけるローターミキサーは、発泡形成セルロースを生じさせる。発泡体は、一般に、混合物にガスを導入することによって形成される。空気は、適切なガスの例である。別の好適なガスは酸素である。一般に、ガスは、加圧ガスによって、及び撹拌によって引き起こされるボルテックスによって、混合物に導入される。一般に、セルロースは、セルロース繊維を含む液体分散液として提供される。液体の例は水である。セルロース繊維のいくつかの例は、化学パルプ繊維、ケミサーモメカニカルパルプ繊維、サーモメカニカルパルプ繊維及びクラフトパルプ繊維等のセルロースベースの繊維である。繊維分散液は、例えば、発泡体を（界面活性剤を含む）液体によって生じさせた後、発泡した液体に添加してもよい。任意選択で、セルロース繊維を含む液体分散液は、発泡の前に、発泡液体と混ぜ合わせてもよい。発泡体の稠度を制御するための添加剤を、必要により、添加してもよい。繊維発泡体組成物中の繊維の量は、湿った総発泡体組成物に基づいて、０．１〜１０重量％、例えば、０．１〜７重量％、例えば、０．１〜５重量％、例えば、０．５〜５重量％、例えば、０．５〜４重量％、例えば、０．５〜３重量％である。
【０１５４】
本明細書に記載のようにして生じさせた発泡形成セルロースは、圧力及び形成ツールが発泡形成セルロースのウェブを生じさせるノズル配置（「ヘッドボックス」）を通り抜け、少なくとも部分的にこれを乾燥させた後、リール上に巻かれ、例えば、包装材料を調製するための将来の使用の前に、保管される。任意選択で、発泡形成セルロースウェブは、発泡形成セルロースウェブを、液体又は半液体食品包装用の積層包装材料に変形させるために、インラインで、すなわち、追加層を直接適用して、使用することができる。伝統的な製紙と比較して、追加又は改変された乾燥工程を、所望の乾燥度及び密度を達成するために、好適に使用してもよい。
【０１５５】
いくつかの実施形態において、本発明の発泡形成セルロースは、添加剤の量（例えば、１０重量％未満）の他の材料、例えば、増強化学物質又は増強剤、例えば、デンプン及びその誘導体、又はカルボキシメチルセルロース及びその誘導体と、更に混合されてもよい。デンプンは、例えば、セルロース組成物の６重量％未満、好ましくは、０．５〜５．５重量％、例えば、２〜５重量％で添加されてもよい。
【０１５６】
更にまた、アルキルコハク酸無水物（ＡＳＡ）、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）及びロジン等のサイジング剤は、４ｋｇ／トンまでの量で、セルロース組成物に添加されてもよい。液体の包装ボードの作製において、内側のサイジングは、通常、ＡＫＤ（アルキルケテンダイマー）を添加することによって、行われる。
【０１５７】
得られた発泡形成セルロース繊維材料を液体のカートン包装材料及び積層体中のバルク材料に使用することを可能にするために、本発明の発泡形成繊維組成物へのポリマーの更なる添加は必要ではない。
【０１５８】
いくつかの実施形態において、積層包装材料は、最外側の熱可塑性層及びバルク層の間に追加層を含む。追加層は、例えば、紙層若しくは板紙層、又はポリマーフィルムであり得る。追加層は、包装容器の外側になる面上に、印刷を含んでいてもよい。追加層が、紙層、板紙層又はセルロース層である場合はいつでも、少なくとも２０ｇ／ｍ２、いくつかの実施形態において、２０〜１００ｇ／ｍ２の間の坪量が、好適である。紙層は、表面の白色度を改善するために、白色コーティング層又は粘土コーティング層でコーティングされていてもよい。追加層がポリマーフィルムである場合はいつでも、その厚さは、１０〜５０μｍの間でなければならない。好適なフィルムの例は、ＢＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレン）、ＢｏＰＥＴ（二軸延伸ポリエチレンテレフタレート）、ポリアミド、及び延伸高密度ポリエチレンフィルム等の予め製造された延伸フィルムである。
【０１５９】
追加層は、２０〜１００ｇ／ｍ２の間の坪量を有する紙層、及び１０〜５０μｍの厚さを有するポリマーフィルムから選択され得る。
【０１６０】
本明細書に開示される態様及び実施形態によれば、積層包装材料は、７００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有し、本発明の発泡形成セルロースを含むバルク層を含み、前記包装材料は、例えば、ポリオレフィンベースのポリマー又はコポリマー結合層等の熱可塑性ポリマー結合層等の結合層の助けにより配置された追加層を更に含み、ここで、結合層は、バルク層及び追加層の間に配置され、結合層と反対側の前記追加層は、配置された装飾的な印刷パターンを有し、結合層と反対側の前記バルク層には、バルク層と反対側にヒートシール可能層が設けられたバリア層が設けられる。印刷された装飾パターンを覆う最外側層は、包装容器の周囲と接触する最外側のヒートシール可能なポリオレフィン層、例えば、ＬＤＰＥ又はポリプロピレン等のポリオレフィン層である。最外側の熱可塑性層は、包装容器に、追加の保護、例えば、耐湿性及び耐引っ掻き性／耐摩耗性、並びに安定性を提供する。
【０１６１】
この材料製のパッケージの外側に向いた包装材料の最外側層の厚さは、例えば、５μｍ〜５０μｍ、例えば、７μｍ〜３０μｍ、例えば、７μｍ〜２０μｍ、例えば、８μｍ〜１５μｍの間である。
【０１６２】
最外側の熱可塑性層は、装飾的な印刷パターンで覆われているので、これは、印刷された装飾が、プラスチック層の品質によって劣化することなく、パッケージの外側が良く見えるように、透明であることが必要である。
【０１６３】
印刷された装飾の反対側のバルク層の面上に、したがって、最終的な包装容器の内側に面する面上に、バリア層が、例えば、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ポリプロピレンのポリオレフィンベースの層、又はエチレン−アクリル酸コポリマー（ＥＡＡ）等の別の好適な熱可塑性ポリマー層であり得る、例えば、中間の積層層によって、配置され、これは、バルク層及び酸素バリアの間の接着を更に促進する。任意選択で、層間の接着を達成するために、バルク層及び／又はバリア層を処理又は改質することができ、その場合において、積層層は必要でない場合がある。例えば、１つ又は複数の基材の表面を改質するコーティングを使用してもよい。いくつかの実施形態において、バリア層は、アルミニウム箔、バリアフィルム又はコーティングである。アルミニウム箔が使用される場合、好適な厚さは、３〜１５μｍ、例えば、５〜５０μｍ、例えば、５〜８μｍの間である。実施形態において、積層層は、市販の押出装置を使用する押出プロセスによって、適用される。積層層として好適な材料は、公知であり、慣例的に、ポリオレフィンを含む。一実施形態によれば、積層材料は、ポリエチレン又はそのブレンドを含む。ポリエチレンの群内では、包装材料における様々な最終特性を達成するために、積層層の特性を、変更及び調整することができる。このように、液体及び半液体食品用の所望の種類の包装材料のための積層層の変更は、主に、ポリエチレンポリマーの群内で見出される。
【０１６４】
包装材料の積層層の厚さは、例えば、５〜５０μｍ、例えば、１０〜３０μｍ、例えば、１５〜３０μｍ、例えば、１７〜２５μｍの間である。
【０１６５】
酸素バリア層（例えば、アルミ箔、又は蒸着コート熱可塑性フィルム等のポリマーフィルム）等のバリア層は、バルク層の反対側の積層層の助けにより、配置される。任意選択で、層間の接着を達成するために、バルク層及び／又はバリア層を処理又は改質することができ、この場合において、積層層は必要でない。例えば、１つ又は複数の基材の表面を改質するコーティングを使用してもよい。いくつかの実施形態において、バリア層は、任意の積層層の反対側に接着剤を有する。接着剤を、所望の特性及びそれが接触している層との適合性に応じて選択することは、当業者の能力の範囲内である。バリア層がアルミ箔である場合、接着剤の例は、例えば、Ｄｏｗ社によるＰｒｉｍａｃｏｒ（登録商標）の商品名で、又はＤｕｐｏｎｔ社によるＮｕｃｒｅｌ（登録商標）の商品名で市販されている、エチレンアクリル酸コポリマー等のカルボン酸官能基を有するコモノマーとのエチレンコポリマーである。
【０１６６】
包装材料は、最内側にヒートシール可能層を更に含む。ヒートシール可能層の例は、容器の内側の方向の、すなわち、食品と直接接触する方に向いた層として適用される、ヒートシール可能なポリオレフィンポリマーである。最内側層のためのヒートシール可能層は、好適には、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＶＬＤＰＥ、ＵＬＤＰＥ又はｍＬＬＤＰＥ及びこれらの２つ以上のブレンドからなる群から選択される、低密度の種類のポリエチレンポリマーであり得る。ヒートシール可能層の配置は、積層層と類似しており、積層層に関連して上記に開示した内容は、ヒートシール可能な最内側層にも適用される。また、包装材料から作製された包装容器の種類に応じて、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリプロピレンコポリマー又はポリプロピレンターポリマーのヒートシール可能な最内側層は、これらが、包装材料の他の成分、特に、本明細書に記載の接着剤と適合し、かつこれらと組み合わせて所望の効果を達成する限り、添付の特許請求の範囲内であると考えられる。最内側層として使用される好適な例は、ＬＤＰＥ及びｍＬＬＤＰＥの間のブレンド（例えば、５０／５０、４０／６０、６０／４０、３０／７０、７０／３０、２０／８０、８０／２０重量％のブレンド比）、例えば、押出グレードのＬＤＰＥである。包装材料の最内側層の厚さは、例えば、５μｍ〜５０μｍ、例えば、１０μｍ〜３０μｍ、例えば、１５μｍ〜３０μｍ、例えば、１７μｍ〜２５μｍの間である。
【０１６７】
一般に、包装材料中に存在する異なる層は、例えば、顕微鏡法によって検出することが可能である。１つ又は複数の層を分離すること、例えば、ヒートシール可能層から接着剤を分離することは可能ではない場合があり、したがって、ある特定の実施形態において、包装容器の内側を形成する層は、接着剤及びヒートシール可能層の組み合わせであり、ここで、ヒートシール可能層は、液体又は半液体食品製品に面している。本明細書に記載の包装材料の接着剤層は、３μｍ〜１２μｍ、例えば、４μｍ〜１０μｍ、例えば、５μｍ〜９μｍの間の厚さを有する。接着剤層は、例えば、赤外分光法（ＩＲ）を含む、種々の方法によって特徴付けることができる。
【０１６８】
当然ながら、上記に示した例は、一般的な指針として働き、他のポリマーも、最外側層及び最内側層並びに積層層において、可能である。
【０１６９】
したがって、包装材料の上記に列挙した層は、例えば、慣例的に、押出コーティング及び押出積層技術によって、バルク材料のそれぞれの面に適用される。
【０１７０】
特に、本発明による積層包装材料は、発泡セルロースとも呼ばれる、発泡形成セルロース繊維材料からの材料を含むバルク層を含む。バルク材料層は、積層体の曲げ剛性に対して最も効率的な寄与を提供するために配置され得る。したがって、バルク層は、包装容器の種類及び対象の食品製品のために好適な所望の剛性を得るために、適切に選択され得る。
【０１７１】
本発明による発泡形成セルロース繊維材料を含むバルク層は、厚さ方向における圧縮強度と組み合わせて、必要な層間剥離強度を提供し、これは、包装材料のバリア層及び最外側の熱可塑性層の間の十分な距離を提供する。
【０１７２】
このようにして、好適なバルクは、発泡形成セルロース繊維材料を主に、又は発泡形成セルロース繊維材料のみを含んでいてもよく、したがって、本発明による発泡形成セルロース繊維材料と、およそ、又は全く同じ物理的特性を有する。
【０１７３】
バルク層は、バルク層自体の中にサンドイッチ構造の特徴を提供するために、より高い引張剛性及びより高密度を有する、薄紙等のセルロースベースの材料の、追加の、一体化されたフランジ層又は表面層を、更に含んでいてもよい。
【０１７４】
したがって、発泡形成セルロース繊維材料の層は、バルク層内の少なくとも１つの表面紙層と接触する連続層に、積層又は配置され得る。
【０１７５】
最終の積層包装材料は、発泡形成セルロース繊維材料のバルク層、及び、薄紙又はダウンゲージされた板紙表面層等の少なくとも１つの追加の異なるセルロース材料層を含んでいてもよく、層は、積層包装材料の製造におけるその後の積層操作によって積層される。
【０１７６】
重層化されたバルク層は、独立及び別々に、互いに付着させて作製される個々の層の積層体であってもよい。
【０１７７】
或いは、重層化されたバルクは、製紙機で、既に形成されていてもよい。例えば、発泡形成セルロース繊維材料の層は、別の紙層又は異なるセルロース繊維の層が、同じ機械の別のヘッドボックスによって形成され得る間に、１つのヘッドボックス（ノズル配置）によって形成することができる。同じ抄紙機における複数のヘッドボックスの使用は、製紙の分野において周知である。重層化された製品の層を形成するために、階層化されたヘッドボックスを使用することも可能である。
【０１７８】
包装材料は、バルク層及び最外側のヒートシール可能な装飾被覆層の間に追加層を含んでいてもよい。
【０１７９】
追加層は、少なくとも２０ｇ／ｍ２の表面重量坪量を有していてもよい。
【０１８０】
追加層は、紙層又はポリマー層若しくはポリマーフィルムであってもよい。
【０１８１】
追加層は、隣接する層との接着性を向上させるために、表面がコーティングされていてもよく、又は表面が改質されていてもよい。
【０１８２】
必要により、例えば、追加層及びバルク層の間の接着性の改善を達成するために、結合層が存在していてもよい。
【０１８３】
結合層は、積層層の説明で列挙した材料から選択され得る。
【０１８４】
包装材料は、包装容器に変形させてもよい。包装容器は、無菌の包装容器であってもよい。包装容器は、液体又は半液体食品用の包装容器であってもよい。
【０１８５】
本発明による包装材料から形成される包装容器は、任意の公知の形状であってもよい。
【０１８６】
容器は、高品質の包装材料に起因して、取扱い及び分配に曝されたときに耐久性があり、長期間の保存の間に水分及び酸素ガスに対して耐性がある、実質的にブリック形状又はくさび形状の容器であってもよく、これは、同様にして、十分なシール品質及びガスバリア性も提供する。
【０１８７】
したがって、いくつかの実施形態は、７００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有するバルク層を層の一面上に有し、本発明の発泡形成セルロースを含む最外側のヒートシール可能な装飾被覆層を含む包装材料に関し、これは、最外側のヒートシール可能な装飾被覆層の反対側に、バリア層を有し、バルク層の反対側に、熱可塑性のヒートシール可能層を有する。いくつかの実施形態において、バリア層は、積層結合層によって、バルク層に積層される。層の材料は、本明細書の上記に記載の層から選択される。いくつかの実施形態において、包装材料は、液体又は半液体食品用の包装容器を作製するために使用される。いくつかの実施形態において、包装材料は、バルク層及び最外側のヒートシール可能な装飾被覆層の間に追加層を含む。いくつかの実施形態において、追加層は、少なくとも２０ｇ／ｍ２の表面重量坪量を有する。必要により、例えば、追加層及びバルク層の間の接着性の改善を達成するために、結合層が存在する。いくつかの実施形態において、結合層は、積層層の説明で列挙した材料から選択される。いくつかの実施形態において、追加層は、紙層又はポリマー層若しくはポリマーフィルムである。いくつかの実施形態において、追加層は、隣接する層との接着性を向上させるために、表面がコーティングされていてもよく、又は表面が改質されていてもよい。
【０１８８】
１つの可能な作製方法によれば、包装容器は、任意の印刷及び好適な折り目パターンを有するバルク層を提供することによって得られ、バルク層は、包装容器が少なくとも１つの孔（又は減衰）を有するように、開口のための切断孔を有する。上述の折り目パターンは、Ｔｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ（登録商標）Ａｓｅｐｔｉｃ等の最終的なパッケージを形成するための折り畳み線として機能する。折り目パターンの例は、例えば、国際特許出願公開第２０１２／１６３７５３号の図３において、見られ得る。バルク層はロールから供給され、バルク層ウェブは、任意選択で、熱及び／又はオゾンで処理される。積層層は、任意の印刷の反対側に、押出機から出てくるプラスチックのフィルムの助けによって、配置される。通常、押出された材料は、２６０℃超、例えば、２８０℃超、例えば、２９０℃超、例えば、３００℃超の温度を有する。押出積層を更に説明するために、押出機は、押し出されるポリマーを溶融及び混合する。ブレンドの場合において、押出機はまた、例えば、別のホッパーを介して供給されるポリマーをブレンドするために使用され得る。２つのウェブを接合するか、又は動いているウェブ上にコーティングされる溶融フィルムは、ダイを通して押し出され、その後、押し出されたフィルム及びウェブは、冷却及び固化しながら、２つの積層ローラーの間のニップで接合される。例えば、バルク層のウェブ及びバリア層のウェブは、積層ローラーの間のニップに、均一な厚さのポリマーの連続的なカーテンとして押し出される、溶融ポリマーフィルムによって、接合されてもよい。外側及び内側のポリマー層は、基材ウェブ、又は例えば、バルク若しくはバリア材料上のポリマーコーティングとして固化させるために、冷却ローラーニップに押し出される、同様の溶融ポリマーフィルムカーテンとして、押出コーティングされてもよい。
【０１８９】
一実施形態において、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載の包装材料は、層の片側に追加層（２７）を有する最外側の熱可塑性のヒートシール可能な装飾被覆層（１１）を含む包装材料を提供し、前記追加層は、バルク層を配置するために、最外側の熱可塑性の装飾被覆層の反対側に、結合層を有し、前記バルク層（１２）は、装飾被覆層（１１）の反対側に積層層（１３）を有し、前記積層層（１３）は、バルク層（１２）の反対側に、酸素バリア（１４）を有し、前記酸素バリア（１４）は、積層層（１３）の反対側に、接着剤（１５）を有し、前記接着剤（１５）は、酸素バリア（１４）の反対側に、ヒートシール可能層（１６）を有する。包装材料は、一実施形態において、無菌の包装容器に変形される。変形は、包装材料の部品を、ブランクに、予め折り畳んでシールすることによって行ってもよい。ブランクから作成されるパッケージの例は、例えば、Ｔｅｔｒａ  Ｒｅｃａｒｔ（登録商標）及びゲーブルトップ型容器である。ブランクは、開口デバイスが設けられ、ブランクを取り扱うために好適な充填機において充填及びシールされ得る。包装材料から包装容器への変形はまた、例えば、Ｔｅｔｒａ  Ｐａｋ（登録商標）Ａ３  Ｓｐｅｅｄ／Ｆｌｅｘにおける、連続的な管状ウェブの成形−充填−シール技術を使用して、行ってもよい。本明細書に記載の態様及び実施形態による包装材料から形成される包装容器は、任意の公知の形状であってもよい。いくつかの態様において、本明細書に記載の容器は、高品質の包装材料に起因して、取扱い及び分配時に耐久性があり、長期間の保存の間に水分及び酸素ガスに対して耐性がある、実質的にブリック形状又はくさび形状の容器に関し、これは、同様にして、十分なシール品質及びガスバリア性も提供する。本明細書に記載の態様及び実施形態が有用であり得る、液体包装用の板紙ベースのパッケージの更なる種類は、ブリック形状の包装容器、ゲーブルトップ型包装容器、くさび形状の包装容器、正方形、長方形又は八角形ベースの包装容器である。より具体的には、いわゆるＴｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ（登録商標）、Ｔｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ（登録商標）Ａｓｅｐｔｉｃ、Ｔｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ（登録商標）Ｅｄｇｅ、Ｔｅｔｒａ  Ｇｅｍｉｎａ（登録商標）Ａｓｅｐｔｉｃ、Ｔｅｔｒａ  Ｐｒｉｓｍａ（登録商標）Ａｓｅｐｔｉｃ、Ｔｅｔｒａ  Ｒｅｘ（登録商標）及びＴｅｔｒａ  Ｔｏｐ（登録商標）並びにＴｅｔｒａ  Ｅｖｅｒｏ（登録商標）パッケージ、又は板紙ベースの包装材料のスリーブを含む他の種類のボトル様パッケージである。本明細書に記載の一実施形態は、例えば、Ｔｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ（登録商標）Ｅｄｇｅ等の、正方形ベース又は傾斜したトップを任意選択で有していてもよい、２００ｍｌ、２５０ｍｌ、５００ｍｌ及び１０００ｍｌ等の公知のサイズのＴｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ（登録商標）パッケージに関する。
【０１９０】
一般に、セルロース繊維の量を本発明の積層包装材料において著しく低下させ得る一方、それにもかかわらず、これは、一般に、食品包装、特に、液体カートン包装のための機械的特性及び好適性を維持していると結論付けられる。加えて、実施形態の詳細な説明は、実施形態の説明に関連して開示される。
【０１９１】
更なる利点及び特徴付けられた好ましい特徴は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１ａ】図１ａは、本明細書に記載の態様による積層包装材料のためのバルク層の横断面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、本明細書に記載の態様による積層包装材料のためのバルク層の横断面図である。
【図２ａ】図２ａは、本明細書に記載の態様による積層包装材料の横断面図である。
【図２ｂ】図２ｂは、本明細書に記載の態様による積層包装材料の横断面図である。
【図３】図３は、押出機、押出フィルム、紙又は包装材料ウェブ、並びにプラスチック及びバルク層を接合するローラー配置の概略図である。
【図４】図４は、本明細書に記載の実施形態による包装材料から作製される包装容器の例を示す。
【図５】図５は、このような包装容器が、連続的な成形、充填及びシーリングのプロセスにおいて包装材料から製造される方法の原理を示す。
【図６】図６は、ジアルコールセルロースに酸化及び還元される酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期の合計の約３０％を有する、このような変性パルプの添加量に基づくジアルコール変性セルロースの含量に対して、本発明の発泡形成セルロース材料（実施例１）のスコットボンド層間剥離強度の値及びその密度をプロットした図を示す。
【図７】図７は、ジアルコールセルロースに酸化及び還元される酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期の合計の約３０％を有する、ジアルコール変性セルロースの異なる添加量に対して、本発明の発泡形成セルロース材料（実施例１）の比引張強さ、すなわち、坪量重量（ｇ／ｍ２）によって正規化された引張ひずみの値をプロットした図を示す。
【図８】図８は、ジアルコールセルロースに酸化及び還元される酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期の合計の約３０％を有する、ジアルコール変性セルロースの異なる添加量に対して、本発明の発泡形成セルロース材料（実施例１）の引張ひずみの値をプロットした図を示す。
【図９】図９は、ジアルコールセルロースに酸化及び還元される酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期の合計の約３０％を有する、ジアルコール変性セルロースの異なる添加量に対して、本発明の発泡形成セルロース材料（実施例１）のＭＤ及びＣＤの圧縮強度の値をプロットした図を示す。
【図１０】図１０は、ジアルコールセルロースに酸化及び還元される酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期の合計の約３０％を有する、ジアルコール変性セルロースの異なる添加量に対して、本発明の発泡形成セルロース材料（実施例１及び実施例２の両方）のスコットボンド層間剥離強度及び密度の値をプロットした図を示す。
【図１１】図１１は、ジアルコールセルロースに酸化及び還元される酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期の合計の約３０％を有する、ジアルコール変性セルロースの異なる添加量に対して、本発明の発泡形成セルロース材料（実施例２）の比引張強さ、すなわち、坪量重量（ｇ／ｍ２）によって正規化された引張ひずみの値をプロットした図を示す。
【図１２】図１２は、ジアルコールセルロースに酸化及び還元される酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期の合計の約３０％を有する、ジアルコール変性セルロースの異なる添加量に対して、本発明の発泡形成セルロース材料（実施例２）の引張ひずみの値をプロットした図を示す。
【図１３】図１３は、ジアルコールセルロースに酸化及び還元される酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期の合計の約３０％を有する、ジアルコール変性セルロースの異なる添加量に対して、本発明の発泡形成セルロース材料（実施例２）のＭＤ及びＣＤの圧縮強度の値をプロットした図を示す。
【図１４】図１４は、ジアルコールセルロースに酸化及び還元される酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期の合計の約３０％を有する、ジアルコール変性セルロースの異なる添加量での、添加される添加剤の異なる量及び種類を用いる、発泡形成セルロース材料のスコットボンド層間剥離強度の図を示す。
【図１５】図１５は、ジアルコールセルロースに酸化及び還元される酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期の合計の約３０％を有する、ジアルコール変性セルロースの異なる添加量での、添加される添加剤の異なる量及び種類を用いる、発泡形成セルロース材料の厚さ方向での圧縮後の残留ひずみの図を示す。
【図１６】図１６は、異なる保持系を、異なる濃度のＳＤＳで使用した、パルプ懸濁液のＤＤＪ濾液の濁度を示す。黒菱形は、保持系が添加されていないパルプ懸濁液を表し；黒正方形は、微粒子が添加される前にＣＰＡＭが添加されたパルプ懸濁液を表し；黒三角は、ＴＡが添加される前にＰＥＯが添加されたパルプ懸濁液を表し；×は、ＰＥＯが添加される前にＴＡが添加されたパルプ懸濁液を示す。それぞれの保持助剤成分、すなわち、ＣＰＡＭ、微粒子、ＰＥＯ及びＴＡの投入量は、０．３ｋｇ／ｔ乾燥パルプであった。
【図１７】図１７は、高いせん断力で、異なる保持系によるパルプ懸濁液のＤＤＪ濾液の濁度を示す。
【図１８】図１８は、本発明による方法の一実施形態を説明するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０１９３】
図１ａは、本発明の発泡形成セルロースで構成されるバルク層の例の横断面を概略的に示す。
【０１９４】
発泡形成セルロースは、セルロースの総含量に基づいて、１．５重量％のジアルコールセルロースを含み、以下に記載の実施例に従って作成された。これは、３０１ｋｇ／ｍ３の密度を有し、発泡形成セルロースから作成されるバルク層の厚さは、２８６μｍである。発泡形成セルロース材料について測定されたスコットボンド値は、１７８Ｊ／ｍ２であった。
【０１９５】
図１ｂは、バルク層の異なる例の横断面を概略的に示す。図１ａにおいて使用された同じ発泡形成セルロース材料は、７０ｇ／ｍ２の表面重量を有するクラフト紙である更なる紙に積層されたこの例に準じ、このようにして、２つのセルロース材料は、一緒にバルク層を形成する。
【０１９６】
図２ａは、積層包装材料の例の横断面を概略的に示す。外側の装飾被覆層（２１）は、好適なＬＤＰＥ又はＰＰ等のポリオレフィンである。外側層は、バルク層（２２）に設けられる、印刷パターン、孔及び／又は弱化（図には示さない）の被覆を提供するために使用されてもよく、この層は、外側層（２１）の一面に配置される。外側層（２１）及びバルク層（２２）の間に、紙又はセルロースの追加層（２７）が配置される。バルク層（２２）は、外側層の反対側に、ＬＤＰＥ又はＰＰ等の好適なポリオレフィンから選択される積層層（２３）を有する。積層層は、酸素バリア（２４）と接着して設けられ、これは、積層層（２３）の反対側に配置される。バリア層（２４）は、包装される製品によって決定される特定の必要性に応じて、酸素バリア、光バリア、水バリア及び蒸気バリア等の所望のバリアを提供する。バリア層は、例えば、アルミニウム箔、又は金属化フィルム若しくは蒸着コートフィルム等の蒸着フィルム、例えば、ＰＥＣＶＤ（プラズマ励起化学蒸着）コートフィルムであり得る。積層層の反対側において、接着性ポリマー（２５）が、バリア層上に配置される。接着剤（２５）は、例えば、押出コーティングによって適用されてもよい。バリア層がアルミニウム箔である場合、接着剤は、Ｐｒｉｍａｃｏｒ（登録商標）又はＮｕｃｒｅｌ（登録商標）の商品名で市販されている、好適なエチレン（メタ）アクリル酸コポリマー（Ｅ（Ｍ）ＡＡ）接着剤であってもよい。バリア層の反対側に、接着剤は、ＰＥ若しくはＰＰ等の好適なポリオレフィン又はこれらのブレンド等のヒートシール可能層（２６）を提供する。ヒートシール可能層は、最終的に包装された包装容器内の製品に面する層である。
【０１９７】
図２ｂは、積層包装材料の第２の例の横断面を概略的に示す。外側層（２１）（材料から作成されたパッケージの外側の方向）は、好適なＬＤＰＥ又はＰＰ等のポリオレフィンである。外側層は、１つ又は複数の積層体の外側層に設けられる、印刷パターン、孔及び／又は弱化（図には示さない）のための被覆を提供するために使用されてもよい。外側層の一面及び隣接して、約１００ｇ／ｍ２以下の表面重量の薄紙（２７）が配置される。薄紙層（２７）は、中間の熱可塑性外側結合層（２８）によって、外側層の反対のバルク層（２２）に積層される。結合層（２８）は、ＬＤＰＥ若しくはＰＰ又はこれらのブレンド等の好適なポリオレフィンから選択され得る。結合層（２８）は、バルクセルロース層（２２）及び薄紙層（２８）を一緒に結合する。バルク層（２２）は、結合層（２８）に積層される面の反対側のバルク層の面上の熱可塑性ポリマーの積層層（２３）に、更に積層される。積層層（２３）は、酸素バリア層（２４）と接着して設けられ、これは、積層層（２３）の反対側に配置される。バリア層（２４）は、包装される製品によって決定される特定の必要性に応じて、酸素バリア、光バリア、水バリア及び蒸気バリア等の所望のバリアを提供する。バリア層は、例えば、アルミニウム箔、又は金属化フィルム若しくは蒸着コートフィルム等の蒸着フィルム、例えば、ＰＥＣＶＤコートフィルムであり得る。積層層の反対側において、接着性ポリマー（２５）が、バリア層上に配置される。接着剤（２５）は、例えば、押出コーティングによって適用されてもよい。バリア層がアルミニウム箔である場合、接着剤は、Ｐｒｉｍａｃｏｒ（登録商標）又はＮｕｃｒｅｌ（登録商標）の商品名で市販されている、好適なエチレン（メタ）アクリル酸コポリマー（Ｅ（Ｍ）ＡＡ）接着剤であってもよい。バリア層の反対側に、接着剤は、ＰＥ若しくはＰＰ等の好適なポリオレフィン又はこれらのブレンド等のヒートシール可能層（２６）を提供する。ヒートシール可能層は、最終的に包装された包装容器内の製品に面する層である。
【０１９８】
本発明による包装材料は、層の一面に本発明の発泡形成セルロース繊維材料を含むバルク層を有する、最外側の熱可塑性のヒートシール可能な装飾被覆層を含む積層包装材料であってもよく、装飾被覆層の反対側のバルク層は、積層層を有し、前記積層層は、バルク層の反対側に、酸素バリアを有し、前記酸素バリアは、積層層の反対側に、ヒートシール可能層を有する。
【０１９９】
更にまた、積層包装材料は、７００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有し、本発明による発泡形成セルロース繊維材料を含むバルク層を含んでいてもよい。包装材料は、ポリオレフィン系ポリマー又はコポリマーの結合層等の、例えば、熱可塑性ポリマー結合層等の結合層によって配置された追加層を更に含み、ここで、結合層は、バルク層及び追加層の間に配置される。追加層は、結合層の反対側に配置された装飾的に印刷されたパターンを有する。バルク層は、結合層の反対側にバリア層が設けられる。バリア層は、バルク層の反対側に、ヒートシール可能層が設けられていてもよい。印刷された装飾パターンを被覆する最外側層は、包装容器の周囲と接触する最外側のヒートシール可能なポリオレフィン層、例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）又はポリプロピレン等のポリオレフィン層である。最外側の熱可塑性層は、包装容器に、追加の保護、例えば、耐湿性及び耐引っ掻き性／耐摩耗性、並びに安定性を提供する。
【０２００】
図３は、押出機（３１）の概略的な説明である。概略的な説明の押出機は、外側層（１１）、積層層（１３）、接着剤（１５）及びヒートシール可能層（１６）の適用のために好適である。例として、積層層（１３）をバルク層（１２）上に適用することができ、これによって、図面は、ポリマーの溶融プラスチックフィルム（３２）がバルク層ウェブ（３５）上への溶融押出コーティングによって配置される積層層（１３）になることを示す。押出機は、ポリマーを溶融及び混合する。層がポリマーブレンドである場合において、押出機はまた、例えば、別のポリマー顆粒用のホッパーを介して供給されるポリマーをブレンドするために使用されてもよい。溶融フィルム（３２）及びバルク層は、圧力を与えるローラー（３３及び３４）の間の積層ニップ内で接合される。ローラーの１つは、ニップ中にある場合、ポリマーの温度を低下させる冷却ローラーであり得る。同様に、包装材料の他のポリマーは、バルク層（３５）に添加されてもよい。バリア層（１４）は、例えば、別のロールから送られ、積層層（１３）と一緒に、又は接着剤とともに、積層ニップを通して供給されてもよい。
【０２０１】
図４は、図１又は図２に記載の包装材料から作製される包装容器５０ａの例を示す。包装容器は、飲料、ソース、スープ等のような液体又は半液体食品製品のために特に好適である。典型的には、このようなパッケージは、約１００〜約２０００ｍｌの容積を有する。これは、本明細書において先に記載したもの等の任意の構造としてもよいが、例えば、それぞれ縦方向及び横方向シール５１ａ及び５２ａ、並びに任意選択で開口デバイス５３を有する、ブリック形状である。示されていない別の実施形態において、包装容器は、くさび状に成形されてもよい。このような「くさび形状」を得るために、底部の横方向ヒートシールが三角コーナーフラップの下に隠され、これが、パッケージの底部に対して折り畳まれ、シールされるように、パッケージの底部のみが折り畳み形成される。頂部の横方向シールは、折り畳まれていない状態のままである。この方法において、半分折り畳まれた包装容器は、依然として操作が容易であり、食料品店の棚又はテーブル等に置かれた場合に、寸法的に安定である（すなわち、形態及び形状を実質的に維持する）。
【０２０２】
図５は、本出願の導入部において記載した原理を示し、すなわち、包装材料のウェブは、重なり合ったヒートシール接合部７３において互いに一体化しているウェブの長手方向縁部７２、７２’によって、管７１に形成される。この管は、対象の液体食品製品で充填７４され、管中の充填された内容物の高さより下の、互いに所定の距離で、管の横方向シール７５を繰り返すことによって、個々のパッケージに分割される。
【０２０３】
パッケージ７６は、横方向シールで切断することによって、分離され、材料に用意された折り目線に沿って折り畳み成形することによって、所望の幾何学的構造を与える。
【実施例】
【０２０４】
（実施例１）
変性セルロースパルプを、未変性木材セルロース繊維パルプから、酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の初期数に基づいて約３０％の変換度で、懸濁液中の繊維の部分をジアルデヒドセルロースに酸化し、その後、ジアルデヒドセルロースをジアルコールセルロースに還元することによって、調製した。セルロース繊維は、少なくとも１μｍの平均直径を有する。本開示の繊維の平均直径は、通常、少なくとも５μｍ、例えば、少なくとも８μｍ、例えば、少なくとも１２μｍである。本開示の繊維の平均長さは、好ましくは、少なくとも０．３ｍｍ、例えば、０．３〜４ｍｍである。しかしながら、例えば、繊維の発泡体が生成し得る限り、５０ｍｍまで等の、任意の繊維の長さがあり得る。本開示の繊維は、好ましくは、リグノセルロース起源である。セルロースのジアルデヒドセルロースへの変換度は、下記に記載する「カルボニル含量決定」方法を使用して、決定することができる。材料の繊維を調製するための方法において使用される繊維懸濁液は、叩解繊維の懸濁液であってもよい。
【０２０５】
漂白された針葉樹クラフト繊維（Ｋ４６）は、ＳＣＡ  Ｆｏｒｅｓｔ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社（Ｏｓｔｒａｎｄ  ｐｕｌｐ  ｍｉｌｌ、Ｔｉｍｒａ、スウェーデン）によって供給された。材料を、１６０Ｗｈ／ｋｇ（約３０°ＳＲ）のエネルギー投入で、フォイトミル中、叩解した。繊維を、撹拌器を備えた５０リットルの反応器に、３９ｋｇのパルプ（乾燥含量４．５％）あたり２．５Ｋｇの過ヨウ素酸ナトリウムを添加することによって、ジアルデヒドセルロースに部分的に酸化した。ラジカルの形成及び望まない副反応を制限するために、反応は、暗所で行った。２時間の撹拌及び酸化の後、反応を、繊維の濾過及び洗浄によって停止した。次いで、繊維を、水及び７．５ｋｇの氷中に懸濁させて、３７ｋｇの総重量にした。形成されたジアルデヒドセルロースを、ジアルコールセルロースに更に還元した。３５０グラムの水素化ホウ素ナトリウムを、最初に、２．５リットルの脱イオン水に溶解し、その後、得られた溶液を、３分間でジアルコールセルロースに添加し、次いで、１時間撹拌した。還元反応の後、濾過及び洗浄により、０．６９ｋｇの変性パルプを得た。
【０２０６】
カルボニル含量を、Ｚｈａｏら（Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｏｒｍｙｌ  ｇｒｏｕｐｓ  ｉｎ  ｐｏｌｙａｌｄｅｈｙｄｅ  ｄｅｘｔｒａｎ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｈｙｄｒｏｘｙｌａｍｉｎｅ  ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｍｅｔｈｏｄ．  Ｐｈａｒｍ．  Ｒｅｓ．、８巻：４００〜４０２頁（１９９１年））に基づくプロトコールによって決定した。（繊維を、水に懸濁させて、ｐＨ４に調整し、続いて、ゲル様の稠度まで脱水した。次いで、およそ０．２５ｇ（乾燥基準）のこれらの繊維を、２５ｍｌの０．２５Ｍのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液（ｐＨ４）とともに少なくとも２時間撹拌した後、繊維を、予め秤量した濾紙を使用して、濾過によって溶液から分離した。次いで、繊維の正確な質量を、濾紙のオーブン乾燥によって決定し、カルボニル量を、０．１０Ｍの水酸化ナトリウムを用いるｐＨ４への逆滴定によって決定した）。
【０２０７】
ＣＴＭＰ繊維（６００ｍｌのＣＳＦ）で作成された完成紙料、及び上記の変性セルロースパルプ（５％及び１０％の乾燥重量）の一部を、１５分間、穏やかに混合した。次いで、混合物を、既に作成したＳＤＳ発泡体に移し、３２０〜３８０ｋｇ／ｍ３の泡密度に達するまで、３２００ｒｐｍで撹拌し、発泡体を安定化させた。その後、発泡体を、発泡型にデカントし、−０．３バールの真空を使用して、網を通して濾過した。得られたシートを、ウェットプレスし、Ｋｏｄａｋドラム乾燥機を用いて乾燥した。
【０２０８】
試料の層間剥離強度を、測定し、変性パルプを添加していないがそれ以外は同一であって上記と同じ方法で製造された参照試料と比較した。試料の層間剥離強度は、参照試料の層間剥離強度よりも非常に高く、また、２０重量％までの量のセルロース含量で、変性パルプの代わりに添加されたセルロースナノフィブリル（ＣＮＦ、ＣＭＦ）を有する点で実質的に相違するが、同様である、他の試料の層間剥離強度よりも高かった。
【０２０９】
結果を、変性パルプの含量に対して発泡形成セルロース材料のスコットボンド層間剥離強度及び密度をプロットした図を示す、図６に可視化した。未変性及び変性セルロース繊維は、異なる密度を有し得るが、セルロース分子中の酸化性のＣ２〜Ｃ３結合の総数に対して計算された１〜３％の間のどこかであると適切に推定することができるので、それぞれ、５重量％及び１０重量％の変性パルプの添加でのジアルコールセルロースへの実際の変換度は、正確には知られていない。したがって、大部分のセルロース繊維組成物は、未変性セルロースであり、これらの中の分子のすべての利用可能な酸化性の結合の少量のみが、ジアルコールセルロースに変換された。
【０２１０】
加えて、得られた発泡形成セルロースシート試料は、引張強度特性が著しく改善された。これを、変性セルロースパルプの含量に対して、坪量重量（ｇ／ｍ２）によって正規化された引張強度、すなわち、比引張強さをプロットすることによって、図７の図に示す。図８の図において、変性セルロース含量に対してプロットされた引張ひずみを示す。
【０２１１】
図９の図は、５重量％及び１０重量％の添加された変性セルロースを有する試料の圧縮強度特性の改善を更に示す。バルク層の横方向（ＣＤ）の圧縮強度は、バルク層を含む積層材料から作成されたパッケージのスタッキング強度をサポートしている。
【０２１２】
図６〜図９の図に対する基礎データを表１（表１）に提示する。
【０２１３】
【表１】
2020500267.tif 000003
【０２１４】
（実施例２）
ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ、濾水度６００ｍｌ）と変性パルプ及び／又は高度精製広葉樹パルプの、実施例において作成した同様のブレンドを、混合及び発泡させた。カチオン性デンプン（ＣＳ）及び保持助剤（ＲＡ）等の保持化学物質を、発泡組成物に、以下の順序で添加した。０秒にＣＳ、５秒にＲＡ１（カチオン性ポリアクリルアミド、０．４ｋｇ／ｔ）、１０秒にＲＡ２（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ社製の微粒子「Ｐｅｒｆｏｒｍ（登録商標）ＳＰ７２００」、０．４ｋｇ／ｔ）、及び混合を１５秒で停止した。最後に、パルプ発泡体を、シート型に移し、シートを作成した。
【０２１５】
スコットボンド層間剥離強度及び引張ひずみに関する結果は、実施例１のように、同じ改善傾向を示した。したがって、ジアルコールセルロースを含有する変性セルロースの添加の効果は、デンプン及び他の保持添加剤の添加量とは独立して、依然として、明らかであった。
【０２１６】
図１０は、ジアルコール変性セルロースの含量に対する層間剥離強度を示し、実施例１の結果と比較して、実施例２の試料の層間剥離強度は、より低いレベルで開始するが、添加される変性パルプの量の増加に伴って、同様の割合で改善されると思われる。
【０２１７】
機械的特性の改善は、第２の実施例の試行において、等しく、一般的に明らかではないが、しかしながら、比引張強さ（図１１）、引張ひずみ（図１２）及び圧縮（図１３）に関して、明らかな改善傾向が見られる。改善は、図に示すように、ＭＤ方向及びＣＤ方向の両方で達成される。
【０２１８】
図１４における図は、ジアルコールセルロースを含有する変性パルプの添加に伴う層間剥離強度の明らかな増加を示す。カチオン性デンプンの添加は、層間剥離強度を更に強化するが、密度はわずかに増加させる。デンプンの添加は、層間剥離耐性を更に改善するために、高度精製広葉樹繊維の添加よりも効率的である。変性パルプは、同様の層間剥離耐性に、材料の半分の量で達することができ、すなわち、約５重量％の変性繊維が、１０重量％の高度精製広葉樹繊維と同じプラスの効果を提供することをおおよそ示すように、高度精製広葉樹繊維よりも強化添加剤として、より効率的である。デンプンの添加が、ジアルコールセルロースの添加と一緒に、かつわずかな相乗効果であっても、非常に良好に働くと結論付けることができる。
【０２１９】
以前の研究において、発泡形成セルロースの特性が、積層包装材料への包装材料の変換の間の積層操作において、検討された。
【０２２０】
積層の間の発泡形成セルロースに対する熱的負荷及び機械的負荷の効果を分析するために、様々な低密度材料について試験を実施した。試験された材料は、発泡形成セルロース及び発泡ポリプロピレンであった。包装材料の構造の積層を、２つの押出コーティングステーションを有するフレキシブルラボラミネーターで行った。ラミネーターの設定は、約１００ｍ／分のウェブ速度、２５０〜２７５Ｎのウェブ張度であり、参照ニップ負荷は、２５Ｎ／ｍｍであった。それぞれの押出コーティング操作において、１５〜２０ｇ／ｍ２のＬＤＰＥを、発泡形成セルロースの層のそれぞれの面上に、約３２０℃の溶融押出温度で、溶融押出を行った。積層前の元の厚さ及び積層後の厚さを、顕微鏡Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＢＸ５１を使用することによって、光学的に測定した。試料の調製は、ミクロトームを使用することによって、行った。
【０２２１】
概して、発泡形成セルロースの残った厚さは、発泡ポリマー材料を有する対応する積層変形体と比較して大幅に厚いことが分かった。
【０２２２】
押出コーティングによる積層は、２００ｋｇ／ｍ３、例えば、３００ｋｇ／ｍ３、又はそれより高い密度を有する発泡形成セルロースで良好に働くことも結論付けられた。より低い密度の発泡形成セルロースの層を有する積層体は、積層の熱及び圧力に対してより敏感で、発泡形成セルロース材料の厚さのより高い減少を示す。
【０２２３】
更にまた、加熱されたポリマー発泡体セルの溶融及び再成形に起因して、ポリマー発泡体の厚さの減少が永続的である一方、発泡形成セルロースにスプリングバック効果があり、その結果、積層の間の厚さの減少が、３００〜４００ｋｇ／ｍ３周辺の密度での参照ニップにおいて、約１０〜１５％まで減少するのみである最終の厚さと逆であることが分かった。発泡形成セルロースの密度が高くなると、このスプリングバック効果又はＺ−方向の圧縮強度が良くなる。
【０２２４】
本発明の発泡形成セルロースでは、積層の圧力耐性は、比較的高く、すなわち、積層後の厚さの減少は、層間剥離耐性を改善する目的のための針葉樹パルプ又はナノ／マイクロフィブリルセルロース（ＣＮＦ／ＣＭＦ）等の異なる添加剤を有する試料の場合よりも、本発明の場合において著しく低かったことが分かった。これは、図１５における図によって説明される。
【０２２５】
したがって、厚さ方向での圧縮後の残留ひずみは、積層の間に生じ得る、厚さの減少の兆候を与え得る。残留ひずみが低くなると、スペーサー層又はバルク層がより効率的になる。
【０２２６】
試料に対する特定の負荷後のｚ−方向（厚さ方向）の残留ひずみを、Ｌｌｏｙｄ  ＬＲ１０Ｋ負荷装置を用いて決定した。負荷に曝された試料面積は、円半径２２ｍｍを有する１５．２ｃｍ２であった。試料を、押さえ板と同じサイズに切断した。試料を、負荷テーブル上に置き、２ＭＰａの最大圧力（力は３０４１Ｎ）を、１秒間の間、試料に適用した。相対的な変化を、初期のシートの厚さ（別の標準装置を用いて測定）及び圧縮における絶対的な厚さの変化を示す変位センサーの読み取りを用いて、計算した。残留ひずみを、負荷力における更なる明確な低下が存在しないポイントとして、決定した。少なくとも５つの並行した測定を、別のポイントで行った。
【０２２７】
ジアルコール変性セルロースパルプ及び／又は高度精製広葉樹クラフト繊維の添加は、残留ひずみをわずかにのみ増加させる。しかしながら、針葉樹クラフト繊維、特に、針葉樹繊維を、マイクロフィブリルセルロースと組み合わせて添加すると、残留ひずみは著しく増加し、発泡形成セルロースのスペーサー層又はバルク層の効率を低下させる。
【０２２８】
図１６は、異なる保持系のための濁度（値は、１００メッシュの網を通過した固体の量と相対的である）に対するＳＤＳ界面活性剤の量の効果を示す。パルプは、８０％のケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）及び２０％の高度精製広葉樹パルプ（ｈｒＨＷ）を含有していた。濁度を、比濁計を使用して測定し、結果を、ネフェロメ濁度単位（ＮＴＵ）として表す。高い濁度は、低い保持を意味する。濁度は、保持助剤を使用しなかった場合（黒菱形）、最も高かった（最も低い保持）。界面活性剤（ＳＤＳ）の量は、これらの試験ポイントにおいて、濁度に対して効果を有さなかった。低いＳＤＳ濃度である０．１〜０．２ｇ／ｌにより、ＣＰＡＭ＋ＭＰ系（黒正方形）及びＰＥＯ＋ＴＡ系（黒三角）は、同じ傾向を与えた。しかしながら、ＳＤＳ含量が増加すると、保持は、ＣＰＡＭ＋ＭＰ系については減少し（濁度の増加を反映する）、ＰＥＯ＋ＴＡ系については改善した（濁度の減少を反映する）。ＴＡをＰＥＯの前に添加した場合（×）において、保持は、最も良好で、ＳＤＳ含量の増加とともに更に改善された。結果は、非カチオン性のＴＡ＋ＰＥＯ系が、発泡において、特に、ＳＤＳ含量が高い場合に、非常に効率的であることを示した。
【０２２９】
図１７から分かるように、ＴＡ＋ＰＥＯ系は、懸濁液が高いせん断力に付される場合に、ＣＰＡＭ＋ＭＰ系よりも良好に働くと思われる。実験を、図２の実験と同様に行ったが、撹拌機１を、網３の近くにセットし、撹拌機１を、泡の濾過の間、１０００ｒｐｍで作動させた。
【０２３０】
図１８は、本発明による方法の一実施形態を説明するフローチャートを示す。
【０２３１】
泡発生：界面活性剤及びガス（空気）を水と混合し、泡密度は、界面活性剤及び混合エネルギーの量に依存する。ストック調製：繊維成分を、（精製によって）必要な濾水度に調製し、ストックと混合する。発泡体及びストックの混合：発泡体及び繊維ストックを混ぜ合わせる（繊維の発泡体）。ヘッドボックス供給流：繊維の発泡体を、ヘッドボックスの方にポンプで注入し、必要な化学物質を、ヘッドボックス供給流に添加する。乾燥を含む脱水：発泡体は、成形部において、吸引ボックス及び成形網を使用することによって（繊維は、発泡体が網を通過して発泡体の循環の間に、成形網上に維持される）、ウェットプレスにおける機械的圧縮によって、及び湿ったボードの加熱によって、例えば、乾燥シリンダーにより、除去される。
【０２３２】
包装容器の種類のＴｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ（登録商標）２５０ｍｌを、上記の発泡形成セルロース組成物のバルク層を有する積層包装材料から調製した。包装材料は、１２ｇ／ｍ２の最外側のＬＤＰＥの熱可塑性層を含んでおり、これは、パッケージの外側になるように配置される。最外側層から始まる追加層は、７０ｇ／ｍ２の白紙；結合層として１５ｇ／ｍ２のＬＤＰＥ；３３２ｋｇ／ｍ３、２４２μｍの発泡形成ルロースのバルク層；２０ｇ／ｍ２のＬＤＰＥの積層層、及び約６μｍのアルミニウム箔のバリア層、６ｇ／ｍ２の接着剤（Ｐｒｉｍａｃｏｒ（商標）３４４０）、並びにＬＤＰＥ（３０重量％）及びメタロセン触媒の直鎖状低密度ポリエチレンのブレンドの１９ｇ／ｍ２のヒートシール可能層であった。包装材料を、オレンジジュースを含む２５０ｍｌのＴｅｔｒａ  Ｂｒｉｋ（登録商標）包装容器を作成するために、従来の製造プロセスに従って加工されたロール上で得た。この試験から、セルロース繊維の量を、１２ｇ／ｍ２のＬＤＰＥ最外側層、２００ｇ／ｍ２の板紙、２０ｇ／ｍ２のＬＤＰＥ積層層、６μｍのアルミニウム箔、６ｇ／ｍ２の接着剤（Ｐｒｉｍａｃｏｒ（商標）３４４０）、並びにＬＤＰＥ（３０重量％）及びメタロセン触媒の直鎖状低密度ポリエチレンのブレンドの１９ｇ／ｍ２のヒートシール可能層を有する対応する伝統的な包装積層体中に１つの従来の板紙層を有する対応する材料と比較して、少なくとも２５％減少させることができると結論付けられた。
【０２３３】
このように、積層包装材料において使用される材料の量の更なる低減に加えて、本発明のバルク層は、依然として、完全に、天然の再生可能資源、すなわち、セルロースをベースとする。
【０２３４】
バルク層の密度を決定するために、包装材料の層に応じて、異なる手順を適用することができる。重層化された包装材料中に発泡形成セルロースを含むバルク層の密度（ｋｇ／ｍ３）は、坪量（ｋｇ／ｍ２）を厚さ（ｍ）で割ることによって、決定することができる。厚さは、標準的な顕微鏡法を使用することによって、得ることができる。別の坪量は、１ｄｍ２の包装材料の円板を使用する、別の標準的な手順によって、得ることができる。すべての測定は、２３℃及び５０％の相対湿度の制御環境中で行われる。包装材料の総坪量は、はかり（０．００１ｇの精度）を使用して、測定される。包装材料を、２つのプライを得るために、発泡形成セルロース層で裂く。２つのプライを、すべてのセルロース繊維が容易に除去されるまで、銅エチレンジアミン溶液を含有するビーカーに入れる。その後、残った坪量を決定し、発泡形成セルロースの坪量を、総坪量から残った坪量を引き算することによって、計算することができる。少なくとも１つのプライがアルミニウム層を含む場合はいつでも、手順は、それぞれのプライの坪量を測定し、銅エチレンジアミン溶液の代わりに酢酸溶液を使用し、プライを３〜４時間放置しなければならない。包装材料のプライの層を個々の層に裂き、対応する個々の層の坪量を決定し、総坪量から引き算する。追加の紙の層が存在する場合はいつでも、上記の方法が適用されるが、紙層は、例えば、粉砕によって除去される。粉砕された材料の重量は、バルク層の密度計算において、決定され、適切に補正される。
【０２３５】
本発明は、上記に示し、記載した実施形態によって限定されるものではないが、特許請求の範囲内で変更されてもよい。当業者にとって自明な改変及び変更は、添付の特許請求の範囲に開示される概念から逸脱することなく、可能である。
【符号の説明】
【０２３６】
１  空気
２  界面活性剤
３  セルロース繊維（例えば、粗ＣＴＭＰ）
４  セルロース補強画分（ジアルコール変性セルロース）
５  別のユニット中（例えば、タンク）における泡発生
６  繊維完成紙料の混合
７  発泡体の循環
８  ヘッドボックス供給流
９  成形ワイヤ（ヘッドボックス）上で分配
１０  成形部
１１  ウェットプレス
１２  乾燥
１３  発泡形成セルロース繊維材料
１４  カチオン性デンプン
１５  ＣＰＡＭ
１６  微粒子
１７  ＡＫＤ
１８  ＣＰＡＭ及び微粒子を使用する代わりの代替の保持系として
１８ａ  ＴＡ
１８ｂ  ＰＥＯ
２１  外側層
２２  バルク層
２３  積層層
２４  バリア層
２５  接着剤層
２６  ヒートシール可能層
２７  薄紙層
２８  結合層
３１  押出機
３２  溶融フィルム
３３  ローラー
３４  ローラー
３５  バルク層
５０ａ  包装容器
５１ａ  横方向シール
５２ａ  横方向シール
５３  開口デバイス
７１  管
７２  長手方向縁部
７２’  長手方向縁部
７３  ヒートシール接合部
７４  充填
７５  横方向シール
７６  パッケージ
【図１ａ】
2020500267.tif 000004
【図１ｂ】
2020500267.tif 000005
【図２ａ】
2020500267.tif 000006
【図２ｂ】
2020500267.tif 000007
【図３】
2020500267.tif 000008
【図４】
2020500267.tif 000009
【図５】
2020500267.tif 000010
【図６】
2020500267.tif 000011
【図７】
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【図８】
2020500267.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2020500267.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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