JP2001503340A - 汚染物バリヤ或いはトラップを有するセルロースウェブ - Google Patents

汚染物バリヤ或いはトラップを有するセルロースウェブ

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Abstract

(57)【要約】 バリヤ或いはトラッブ特性を有する硬質或いは準硬質セルロースシートは、ランダムに配向したセルロース繊維の層と、セルロース材料の層の汚染物質に対するバリヤ或いはトラップとして作用する層又はコーティングとからなる。この層は、浸透物を有効に吸収できる量のシクロデキストリン化合物からなる。

Description

【発明の詳細な説明】 汚染物バリヤ或いはトラップを有するセルロースウェブ 発明の分野 本発明は、チップボール(chipboard)、ボックスボード(boxboard)、板 紙或いはカードボード(cardboard)材料を含む、浸透物バリヤ或いは汚染物ト ラップリング或いはバリヤ特性を有する硬質或いは準硬質セルロース包装材料の 改良に関する。好適なバリヤ板紙材料は、浸透物が外気から板紙を通って包装の 内容物に進入することを防ぐことができる。更に板紙内の活性バリヤ材料により 、周囲若しくは板紙内に存在したり、又はセルロース材料源、印刷化学物質、コ ーティング化学物質若しくは意図的にリサイクルした材料からとれるような移動 性或いは揮発性有機汚染物をトラップ或いは捕獲できる。 本発明は、少なくとも1のセルロース材料の層、又は活性バリヤ成分を含む バリヤポリマーフィルムの層からなるバリヤ積層構造を含む各種の概念を有して いる。セルロース材料の層は、少なくとも1のバリヤの層を備えている。本発明 のもう1つの概念は、浸透物又は汚染物に対するバリヤ又はトラップを有するセ ルロース包装材料に包装されている食品或いは食用材料からなる。更に本発明の 概念は、不適切な風味、香気、或いは臭気から食料品を保護するために汚染物又 は浸透物に対するバリヤ又はトラップを有するセルロースウェブの材料を包装す る方法からなっている。 発明の背景 板紙、ボックスボード、カードボード、或いはチップボールのようなセルロ ース材料は、紙に比べて比較的厚いシート材料からなる。該シート材料は、結合 した個々の小さなセルロースからなる繊維で構成されている。典型的にこの繊維 は、殆どの場合が水素結合である第2級の結合によって互いに保持されている。 セルロースシートを形成するため、繊維は、繊維添加物、顔料、バインダ材料、 第2級バインダ材料或いは他の成分と組み合っている繊維の分散或いは水性懸濁 液から細かいスクリーン上で粗いウェブ或いはシートに形成される。シートが細 かいスクリーン上で形成された後、粗いシートは、乾燥、カレンダー加工を経て 、決められた厚さ、向上した表面の質、1つ或いはそれ以上のコーティング層、 一定の含水量等を有する完成シートが得られるように更に加工される。更にシー ト形成の後、板紙は、更にコーティング、エンボシング、プリンティングされ、 或いはローリング及び配布前の更なる加工が施される。板紙、ボックスボード、 チップボール、或いはカードボードは、典型的に0.25mm以上の厚さを有する。 板紙、ボックスボード、チップボール、及びカードボードには、数多くの種 類と程度があり、各種の使用に供されている。完成した板紙は、粗く或いは滑ら かであり、他の材料との積層が可能ではあるが、典型的には従来の紙材料より厚 くて重く、撓みにくい。板紙は、第1級の繊維源並びに第2級或いはリサイクル された繊維材料から作ることができる。製紙に使用される繊維は、主として森林 産業から直接得られる。しかし、板紙は、紙、波状板紙、編成及び非編成の布状 のもの、及び同様な繊維状のセルロース材料からとれる第2級或いはリサイクル された繊維から作られる。このリサイクルされた材料は、繊維源と接触した材料 及び他の材料源からとれるインク、溶剤、コーティング、接着剤、残留物等のリ サイクルされた有機材料を固有に含む。これらの有機物は、そのリサイクルされ た材料から作られた容器の内容物を汚染する恐れがある。 紙製品の製造に使用される主成分は、機械的・半機械的木質パルプ、未漂白 クラフトケミカル木質パルプ(Kraft chemical wood pulp)、ホワイトケミカル ウッドパルプ、不要な繊維、第2級繊維、非編成繊維、リサイクルされた編成或 いは非編成繊維、フィラー、及び顔料である。多種にわたるウッドパルプは、硬 質及び軟質な木材から得られる。板紙の化学的な性質或いは組成物は、製紙の際 、或いはその後に行う紙変換作業の際に紙の表面に含まれる或いは該表面に塗ら れる非繊維物質並びに使用される繊維の種類によって決定される。繊維の化学組 成物によって直接影響を受ける紙の特性としては、色、不透明度、強度、耐久度 、及び電気的な性質が含まれる。 板紙の製造において、水、水蒸気、酸素、二酸化炭素、硫化水素、グリース 、脂肪、油、臭気、或いは他の混合化学物質が板紙材料を通過することへの抵抗 を 向上させるためにバリヤコーティングがよく利用される。水(液体)に対するバ リヤは、周知となっており、のり剤を用いることによって紙表面の湿潤性を変え ることができる。グリース或いは油に対するバリヤは、セルロース繊維を水和さ せてピンホールのないシートを形成するか又は脂肪或いはグリースに抵抗性を有 する材料(疎油性物質)の連続フィルムを紙にコーティングすることによって提 供される。ガス或いは蒸気バリヤは、特定のガス或いは蒸気に対してバリヤとな るような適当な材料の連続フィルムを用いて形成される。 水蒸気、酸素、或いは他の浸透物の通過に対するバリヤとして各種のフィル ム材料が製造されている。ブルー(Brugh)Jr.他の米国特許第3,802,984号には 、セルロースシートと熱可塑性材料との積層体からなるモイスチャバリヤが教示 されている。米国特許第3,616,010号においてダン・ボルター(Dunn Bolter)他 は、積層された波状の板紙と熱可塑性バッグストック(bag stock)とからなる モイスチャーバリヤを教示している。ブルー・Jr等の米国特許第3,886,017号は 、熱可塑性フィルム内の高密度及び低密度セルロースシートの積層体からなる容 器のモイスチャーバリヤを教示している。米国特許第3,972,467号においてウィ ロック(Willock)他は、ペーパーボードポリマーフィルムと任意のアルミホイ ル層との積層体からなる容器の板紙積層体の改良を教示している。バルイ(Valy i)による米国特許第4,048,361号は、プラスチックセルロース及び他の同様な材 料の積層体からなるガスに対するバリヤを含む包装を教示している。米国特許第 4,698,246号においてギベンズ(Gibens)他は、ペーパーボードポリエステルと 他の従来成分とからなる積層体を教示している。米国特許第4,525,396号におい てティカサ(Ticassa)他は、ペーパーボード熱可塑性フィルムと、紙成分と、 及び他の従来の成分とで形成されるガスに対するバリヤの特性を有するバリヤフ ィルム積層体からなる耐圧性の紙の器を教示している。また、シクロデキストリ ン材料及び置換シクロデキストリン材料が知られている。 本願の関連技術としては、他にピサ(Pitha)他の米国特許第5,173,481号お よび1982年10月4日付の、米国テキサス州ルドウィグ(Ludwig)79409のテキサス 工科大学化学部のTetrahedron Report No.147のページ1417〜1474に掲載の、ア ラン・P・クロフト(Alan P.Kroft)等による“synthesis of chemically modified cyclodextrins”がある。ピサ等は、シクロデキストリン及び置換シク ロデキストリンを開示している。シクロデキストリン材料の主な使用としては、 包接化合物を使用箇所に運ぶための包接錯体の形成である。シクロデキストリン 材料は、各種有機化合物の錯体化に理想的な疎水性の内部細孔を有する。非変形 シクロデキストリン包接錯体材料は、フィルムに使用されてきた。日本国特許出 願番号63-237932及び63-218063を参照されたい。シクロデキストリン包接化合物 の使用については、Willfrom Saenqer,Angew.Chem.Inc.Ed.Engl.誌の“Cyc lodextrin Inclusion Compounds in Research and Industry”Vol.19,pp.344 -362(1980)に詳細に記載されている。シクロデキストリン包接化合物は、各種 の運搬に使用される。脱臭剤、坑細菌材料、帯電防止剤、食用油、殺虫剤、殺真 菌剤、潮解物質、腐食抑制剤、風味を向上させる化合物、ピレスロイド、調剤用 及び農業用化合物等を含む材料が運ばれる。この使用例は、各種の特許において 開示されている。その中の代表的な特許としては、シバニ(Shibani)等による 米国特許第4,356,115号、第4,636,343号、第4,677,177号、第4,681,934号、第4, 711,936号、第4,722,815号等がある。ヤシマガ(Yashimaga)による日本国特許 公開第4-108523号において、可塑剤及び置換したシクロデキストリンを多量に含 むポリ塩化ビニルを用いてキラル化合物の分離に使用される選択透過膜が教示さ れている。ヨシエナガ(Yoshenaga)の日本国特許第3-100065号は、フィルム層 内に置換していないシクロデキストリンを使用している。ナカジマ(Naka-jima) による米国特許第5,001,176号、ボボ・Jr(Bobo Jr)等による米国特許第5,17 7,129号及びその他において、フィルムを安定させる成分の包接錯体として機能 するシクロデキストリン材料が使用されている。ゼッツリ(Zejtli)等の米国特 許第4,357,468号は、分離技術においてサーバント(servants)としてシクロデ キストリン材料を使用した場合の応用例を1つだけ示している。特定されたシク ロデキストリン材料は、分離目的に使用されるポリオキシアルキレン(polyoxya lkylene)置換材料である。 バリヤ材料と呼ばれるものが当業界で数多く提起されているが、包装材料を 通過して包装の内容物に進入する多種の汚染物に対するバリヤに適した材料は目 下存在しない。 従って、末使用の繊維、リサイクルされた繊維成いはそれらの混合物から新 しい板紙材料或いは積層体の改良が必要である。板紙は、その製造の際、繊維の リサイクル或いは新しい材料で発生する可能性のある汚染物質に対するトラップ となり、且つ汚染物の通過に対するバリヤとなるようなバリヤ層を含む。 発明の簡単な説明 本発明者等は、有効なバリヤになる量のシクロデキストリンを含んでいるフ ィルムからなるバリヤ層を用いると、非編成セルロースウェブのバリヤの質が相 当に向上することが分かった。浸透物或いは汚染物を効果的に吸収できる量のシ クロデキストリン又は置換若しくは誘導体化されたシクロデキストリン化合物を 含むバリヤ層を備えたセルロースウェブを形成することによって、浸透物による セルロースウェブの通過或いは汚染浸透物のセルロースウェブからの離脱を減少 させることができる。この役割を果たすのに使用されるシクロデキストリン化合 物は、包接錯体化合物が実質的になく、浸透物若しくは汚染物がウェブを通過又 はウェブから容器に進入することに対してバリヤ或いはトラップになることがで きるシクロデキシトリン化合物である。改良されたセルロースウェブは、包接錯 体化合物が存在しないシクロデキストリン化合物をセルロースウェブを通り抜け る浸透物或いは汚染物の経路に十分集中させることによって作用する。本発明に 使用できるシクロデキストリン化合物は、置換されていないシクロデキストリン 及びシクロデキストリン環の有効な第1或いは第2のヒドロキシル基に置換基を 含むシクロデキストリンを有している。このバリヤ層は、セルロースウェブとと もに波状に形成されるか或いはセルロースウェブに積層されるシートになること ができる。若しくは、シクロデキストリン材料は、セルロースウェブの形成後に セルロースウェブの片面或いは両面にコーティングされるコーティング組成物に 含ませることができる。このコーティングは、押し出しコーティング、グラビア (Rotogravure)コーティング等を含む各種の網目に形成することができる。更 に、シクロデキストリン材料は、セルロースウェブを含む2重或いは多重の積層 体の中の1の層として使用される熱可塑性フィルムに含ませることができる。こ の積層体は、追加したセルロース材料の層或いは多種のバリヤ層を含有するこ とができる。該積層体は、シクロデキストリンバリヤ若しくはトラップ材料又は 他の成分を任意に含有することができる追加フィルム層を含有することができる 。シクロデキストリンは、押し出し成形によって、或いは可撓性シクロデキスト リン層をフィルムにコーティングすることによってフィルムの一部になることが できる。 本願において、“ウェブ”とは、ランダム配向したセルロース繊維の非編成 シート形状のアセンブリのことである。このウェブは、典型的に連続ウェブで実 質的に孔を含まない。このウェブは、薄いペーパーシート、重量紙、カードボー ド、ペーパーボード、カードストック(card stock)若しくはチップボールスト ック(chipboard stock)、又は紙、板紙、熱可塑性ウェブ或いはコーティング されたシートの積層体である。 本願及びクレームにおいて、“浸透物”とは、外界の温度及び圧力において 、少なくともセルロースウェブの1部を通り抜けることができる化学化合物或い は組成物のことである。この浸透物は、外界空気或いは周囲の環境で発生し、ウ ェブの1の表面で吸収され、内部に向かってセルロースウェブを通過して反対側 の表面で離れる。また、この浸透物は、ウェブ内或いは製造の際使用される原料 から汚染物として発生し、ウェブの内側からウェブの表面に移送され、外界の空 気中に或いはウェブによって包囲された閉塞空間に放散される。 本願に使用されているように、“トラップ”とは、製紙工程に存在する不純 物から発生するウェブ内の不純物をウェブ内で吸収及び固定させるように作用す るシクロデキストリン或いはシクロデキストリン誘導体のことを指す。この不純 物は、例えば使用したセルロース材料のリサイクル、といったセルロース繊維源 の汚染又は他の原泉から起こる汚染によって発生する。“バリヤ”とは、セルロ ースウェブの1の表面からウェブの内部を通り、ウェブの反対側の表面に解放さ れる浸透物の移動の防止を意味する。 図面の簡単な説明 図1は、誘導体化されていないシクロデキストリン分子の寸法を表すグラフ 図である。α−、β−、γ−シクロデキシトリンが示されている。発明の詳細な説明 セルロースウェブ 紙或いは板紙は、薄い層状の網目を有しており、該網目は、水素結合によっ て互いに結合したランダム配向繊維の網目である。紙或いは板紙製品は、結合可 能な繊維状材料で形成され、ランダム配向した繊維の層状構造を形成する。セル ロース繊維は、製紙の第1級材料であるが、紙或いは板紙材料はどれも他の繊維 をセルロース材料と組み合わせて含有している。 紙或いは板紙は、繊維の水性懸濁液から作られる。セルロース繊維は、製紙 工程において、懸濁液をスクリーンにかける前に、担体としての水に容易に分散 或いは懸濁する。板紙の製造に使用される繊維状材料源としては、木材パルプ、 新聞などの古紙、波形の板紙、脱インキ化した繊維、コットン、リント或いはパ ルブ及び他の材料が含まれる。第2級の繊維としても知られている古紙は、紙及 び板紙製造において、重要になりつつある。第2級繊維としての板紙のリサイク ルの割合は、1980年から実質的に増加し、主要繊維源となった。硬質及び軟質木 材から典型的に作られるがそれぞれの計画に合ったセルロース材料源からでも作 ることができるセルロースパルプは、砕木パルプ、加圧砕木パルプ、チップの砕 木パルプ、リファイナリ機械パルプ、ケミリファイナ(chemi-refiner)機械パ ルプ、ケミサーモメカニカル(chemi thermomechanical)パルプ、サーモケミカ ル(thermochemical)パルプ、ソディアムスルファイト処理済(sodium sulfite treated)TMPパルプ、スルホン化チップ及び機械パルプ(sulfonated chip and mechanical pulp)、タンデムサーモメカニカル(tandem thermomechanical)パ ルプを含む。このパルプ加工において、水高温化学添加剤(water elevated tem perature chemical additives)及び他の材料を木材チップに添加して、その木 材を有効なパルプ材料に変える。第2級繊維のリサイクル或いはパルプ化におい て、使用される繊維は、紙のセルロース成分を繊維にして且つリサイクルされる 紙のインクコーティング及び他の材料を取り除く各種の化学薬品を含有している 水槽に通常は入れられる。 ファルドライ二ア抄紙機を使用する典型的なファルドライ二ア紙工程(Four drinier paper process)で製造される。ファルドライ二ア抄紙機は、通 常、クリーンパルプ用ヘッドボックスと、一次ウェブ(initial web)形成ロー ラのスクリーン部と、粗いウェブから添加された水を取り除くファルドライ二ア スクリーンに連結するプレスとからなる。プレスは、厚さと表面の質を調整する 。末端には、巻き取りリール或いは貯蔵部が備えられている。ファルドライ二ア 工程において、ストック水性(stock aqueous)パルプは、ヘッドボックスに入 って、水性ストックのリボン(ribbon of aqueous stock)は、一定の希釈濃度 を有するファルドライ二ア水に運搬され、その後、速度が増加する。ヘッドボッ クスは、細長い開口を備え、ストックは、この開口を介して厚さを制御されて流 され、ワイヤメッシュに至る。ワイヤは、元来金属製の編成された連続ベルトで あったが現在は主にプラスチックウェブである。ワイヤは、ワイヤレベルを保持 して粗いセルロースから水分を除去する連続したローラー上を移動する。水分は 、最初に重力によって、次に低圧力によって、最後にワイヤの下に位置する吸い 込み装置によって除去される。ペーパーウェブは、この時点でワイヤから離れる 。連続したループ状のワイヤは、ヘッドボックスに戻り、ストックが更に追加さ れる。粗いセルロースウェブは、紙を軽く圧搾して水分を除去するハードローラ ーからなるプレス部において、圧縮されて結合を促進し、表面の粗い厚みを形成 する。セルロースウェブは、その後、残存する水分を蒸発によって除去するドラ イヤーカン(dryer cans)と呼ばれている連続した蒸気充填ドラムを巡回して通 過する。ドライヤー部において、化学物質がウェブの表面にサイズプレス(size press)して添加される。抄紙機の最終端には、シートを押圧し、シート表面を 滑らかにし最終厚さ制御を行うリワインダロール及びカレンダリール(calendar reel)が設けられている。全工程の終了後、ウェブは、リールに巻かれて、使 用或いは更なる処理のため搬送される。 乾燥したペーパーウェブは、特性を向上させるための変形が可能である。内 部及び外部サイジングは、耐水性を付与するために利用される。湿潤強さ剤(we t strength agent)及び結合添加剤は、セルロースウェブを形成する際に使われ て、湿潤強さの保持を支援する。ウェブは、カレンダー加工を用いて、物理的に 変形することができる。機械カレンダーは、比較的平らで滑らかな表面を形成し ているウェブを圧縮する製紙機の乾燥部の端にて、スチールロールを重ねた ものである。このように表而が平らであると、印刷が可能となり、より円滑に機 械に送り込むことができ、厚さの調節も可能となる。またウェブの表面は、着色 コーティングで着色することができる。顔料添加コーティングは、典型的に、顔 料及びバインダ材料からなる。典型的な顔料は、クレー、炭酸カルシウム、二酸 化チタン或いはプラスチック顔料を含む。顔料は、典型的に、顔料材料が結合剤 或いは接着剤の組成物内に分散或いは水溶性懸濁液の状態で適用される。典型的 な結合或いは接着剤は、デンプン、タンパク質、スチレンブタジエン分散物或い はラテックス(latices)、ポリ酢酸ビニル及びラテックス、アクリルラテック ス及びその他を含んでいる。コーティングは、従来の装置を用いて塗布される。 その装置によって、該コーティングは表面全体に一様に塗布される。コーティン グする量としては、ウェブ全体において正確或いは所望の厚さ或いは重量が得ら れて滑らかな表面が仕上がるような量とする。 本発明のセルロースウェブは、コーティングされた砕木ペーパー新聞用紙、 コーティング紙、非コーティング自由シート、筆記用紙、エンベロープストック 、クラフトストック、ブリストルボード、タブレート(tabulated)カードスト ック、未漂白包装紙、ラッピングシッピングサック(wrapping shipping sack) ストック、バッグ及びサックストック、包装用未漂白クラフトラップ(packagin g unbleached craft wrapping)ストック、ラッピングストック、シッピングス トック、ワックス(waxing)ストック、固形木材パルプペーパーボード、未漂白 クラフトペーパーボード、未漂白ライナーボード、カートン型(carton-type) ボードストック、ミルクカートン(milk carton)ボードストック、重量カップ (heavy weight cup)ストック、未漂白ペーパーボードストック、リサイクルさ れた板紙、コンストラクションペーパー及びボード(construction paper and b oard)、断熱構造のボード及びその他を含む。 また、本発明の板紙は、波形板紙材料を含んでいる。典型的な波形板紙は、 単一面ボードを形成するトップライナーに接着されたひだ付の媒質からなるシン グルフェイサー(single facer)(1枚の波形シートに結合している1の平らな 層)をまず最初に製造することによって作られる。シングルフェイサー材料の製 造において、まずウェブを波形にして、その後で一般で入手可能なデンプン系の コルゲーティング接着剤(corrugating adhesives)を用いてウェブとライナー ボードとを組み合わせる。シングルフェイサーの形状に組み合わせることで、波 状材料とライナーとは、結合し合い、乾燥する。シングルフェイサーが完成した 後、同様のコルゲーティング接着剤を用いてシングルフェイサーと第2のライナ ーとを結合させる。2重壁のボード或いはそれ以上の層からなる波状の板紙を形 成するには、所望の使用に見合った層の数が十分得られるまで上記のような作業 を繰り返し行う。 本発明の板紙及び波形板紙材料は、多種の包装材の製造に利用できる。容器 ボックス、折り畳みカートン(folding carton)を含む折り畳み包装材は、波状 媒質製の固形の漂白或いは非漂白処理を施した板紙から作ることができる。可撓 性を有する容器は、ウェブフィルムからなるペーパーラミネート或いはホイルク レー(foil clay)がコーティングされたペーパー積層体、熱可塑性材料がコー ティングされたペーパーラミネート或いは多層ペーパー積層体で作られたラベル 付きアイテム、ラッパー、ボーチ、サック、バッグとして形成される。また硬質 円筒形の容器は、船積み用のビン及びジャー、缶及びドラム缶、及びその他の容 器のような多種の包装必需品として製造される。該容器は、強固な包装を要する 食料品、粉末、園芸材料、金属製品、実質的に消耗された品或いは産業アイテム を輸送するために使用できる。 シクロデキストリン 本発明のセルロースウェブは、熱可塑性ポリマーに適合できる置換若しくは 誘導化されたシクロデキストリン又はシクロデキストリンを含有する。本発明に おいて適合とは、シクロデキストリン材料が一様にセルロース繊維或いはウェブ に分散し、且つ透過物或いはポリマー不純物を保持或いは錯体化する性能を維持 し、更にウェブの重要な包装特性を概ね減少させることなくシクロデキストリン がポリマーに存在することができる、という意味である。適合性は、引っ張り強 さ、引き裂きに対する抵抗、透過率、或いは透過物質の伝達率、表面の滑らかさ 等のウェブの特性を測定することによって決定できる。 シクロデキストリンは、α(1→4)結合によって一体化した少なくとも5 つ、好ましくは6つのグルコピラノースからなる環状のオリゴ糖である。12の グルコース残基を有するシクロデキストリンが知られているが、6つ、7つ、そ して8つの残基を有する3つの同族体(αシクロデキストリン、βシクロデキス トリン、γシクロデキストリン)が最も一般的に使用されている。 シクロデキストリンは、選択性の高い酵素合成によって生成される。シクロ デキストリンは、トーラス或いはドーナツ型のリング状に配置された6つ、7つ 、或いは8つのグルコースモノマーからなり、それぞれα、β、或いはγシクロ デキストリンとして表示される(図1参照)。グルコースモノマーの結合は、先 端が切り取られた円錐形の硬い分子構造をシクロデキストリンに提供する。この 分子構造の内部は中空であり特定の体積を有する。この内側キャビティは、外側 と比較した場合、親油性(即ち、水溶液系では炭化水素物質に引き寄せられ疎水 性である)である。該内側キャビティは、シクロデキストリンの構造上、重要な 特徴であり、(例えば、芳香族化合物、アルコール、アルキルハロゲン化物及び 脂肪族ハロゲン化物、カルボン酸及びそのエステル等の)錯分子の炭化水素部に 対して前述の性能を付与する。錯体化した分子は、少なくとも一部がシクロデキ ストリンの内側キャビティに入り込んで包接錯体となるような大きさでなければ ならない。 シクロデキストリンの典型特性 オリゴ唐環は、先が切り取られた円錐として示されるトーラスを形成し、各グル コース残基の第1ヒドロキシル基はトーラスの狭い端部に配置している。第2グ ルコピラノースヒドロキシル基は、広い端部に位置されている。R1及びR2を それぞれ第1、第2ヒドロキシルとすると、親シクロデキストリン(parent cyc lodextrin)、及び有効な誘導体は、以下の化学式(環状の炭素には、従来の番 号付けがされている)で示すことができる。ここで、結合相手のない価標は、環 状分子のバランスを示す。 シクロデキストリン分子は、化学試薬との反応に有効で、グルコース部分の 6番目の位置にある第1ヒドロキシルと、2番目及び3番目の位置にある第2ヒ ドロキシルを有している。シクロデキストリン分子の形及びリング置換基(ring substituents)の化学的な性質によって、全てのヒドロキシル基の反応性が異 なる。しかし、効果的な反応条件を慎重に取り扱うと、シクロデキストリン分子 は反応し、所有している全ヒドロキシル基が1種類の置換基で誘導体化された誘 導体化分子を得る。この誘導体は、ペル置換シクロデキストリン(persubstitut ed cyclodextrin)である。また、選択された置換基を有するシクロデキストリ ン、即ち第1ヒドロキシルにて置換されただけの置換基、又は1の第2ヒドロキ シル基若しくは両方の第2ヒドロキシル基にて置換された置換基の一方を有する シクロデキストリンは、必要であれば合成が可能である。更に2つの異なる置換 基或いは3つの異なる置換基を有する誘導分子の合成も可能である。3つの置換 基は、ランダムに配置されるか、特定のヒドロキシルに向けられる。本発明の目 的を達成するため、シクロデキストリン分子は、シクロデキストリン材料が一様 にセルロース材料に分散することができるように十分なる適合性を有する置換基 を含むことが必要である。CD(シクロデキストリン)ヒドロキシルに置換基を 導入し ないで、他の分子の変形体を使用することができる。他の炭水化物分子をシクロ デキストリン分子の環状バックボーン(cyclic backbone)に組み込ませること ができる。第1ヒドロキシルは、SN2置換を用いて置き換えることができ、酸 化ジアルデヒド(oxidized dialdehyde)或いは酸基が形成され、誘導体化基等 と更に反応する。第2ヒドロキシルは不飽和基を残して除去される。この不飽和 基には、誘導体化した分子を形成するために2重結合を与える或いはクロスさせ る周知の多様な試薬が添加される。また、多糖類部分の1或いはそれ以上のリン グ酸素(ring oxygen)は開放し、反応部を作ることができる。これらの技術等 は、適合化置換基をシクロデキストリン分子に導入させるのに利用できる。 熱可塑性ポリマーに適合する官能基を有する誘導体化したシクロデキストリ ン材料を生成する好適な方法は、シクロデキストリン分子の第1或いは第2のヒ ドロキシルでの反応を含む。広範囲の懸吊した置換基部分がシクロデキストリン 分子で使用できることは知られている。これらの誘導体化シクロデキストリン分 子は、アシル化シクロデキストリン(acylated cyclodextrin)、アルキル化シ クロデキストリン(alkylated cyclodextrin)、トシレート(tosylates)、メ シレート(mesylate)及びその他の関連スルホ誘導体(related sulfo deriva− tives)のようなシクロデキストリンエステル(cyclodextrin esters)、ヒドロ カルビル−アミノシクロデキストリン(hydrocarbyl-amino cyclodextrin)、ア ルキルフォスフォノ(alkyl phosphono)及びアルキルフォスファートシクロデ キストリン(alkyl phosphato cyclodextrin)、イミダゾルイル置換シクロデキ ストリン(imidazolyl substituted cyclodextrin)、ピリジン置換シクロデキ ストリン(pyridin substituted cyclodextrin)、ヒドロカルビル硫黄含有官能 基置換シクロデキストリン(hydrocarbyl sulphur containing functional grou p substituted cyclodextrin)、シリコン含有官能基置換シクロデキストリン( silicone-containing functional group substituted cyclodextrin)、カルボ ナート及びカルボナート置換シクロデキストリン(carbonate substituted cycl odextrin)、カルボン酸及び関連置換シクロデキストリン(carboxylic acid an d related substituted cyclodextrin)及びその他を含む。置換基部分は、誘導 体化材料に適合性を提供しなければならない。 適合化官能基として使用するアシル基は、アセチル、プロピオニル(propio nyl)、ブチリル(butyryl)、トリフルオロアセチル(trifluoroacetyl)、ベ ンゾイル(benzoyl)、アクリロイル(acryloyl)、及びその他の周知の基を含 む。この基をシクロデキストリン分子の第1或いは第2リングヒドロキシル(pr imary or secondary ring hydroxyls)で形成するには、周知の反応が伴う。ア シル化反応は、適当な酸無水物、酸塩化物、及び周知の合成プロトコル(synthe tic protocols)を用いて行うことができる。ペルアシル化シクロデキストリン (peracylated cyclodextrin)が生成される。また、所有するほぼ全ての有効な ヒドロキシルが上記の基で置換されるシクロデキストリンは、他の官能基で置換 される1或いはそれ以上の有効ヒドロキシルのバランスで生成できる。 また、シクロデキストリン材料は、アルキル化剤(alkylating agent)と反 応し、アルキル化シクロデキストリン(alkylated cyclodextrin)を生成するこ とができる。アルキル化基(alkylating groups)は、有効ヒドロキシル基とア ルキル化剤とを十分に反応させるような反応条件において、ペルアルキル化シク ロデキストリン(peralkylated cyclodextrin)を生成するために使用される。 更に、使用するアルキル化剤によるが、該反応条件下でシクロデキストリン分子 を使用すると、殆どすべての有効ヒドロキシルにて置換されるシクロデキストリ ンが生成できる。アルキル化シクロデキストリンを形成するのに有効な典型的な アルキル基の例としては、メチル、プロピル、ベンジル、イソプロピル、第3ブ チル(tertiary butyl)、アリル(allyl)、トリチル(trityl)、アルキル− ベンジル(alkyl-benzyl)、及び他の周知のアルキル基が含まれる。このアルキ ル基は、適当な条件下にてアルキルハロゲン化物(alkyl halide)或いはアルキ ル化アルキル硫酸塩反応物(alkylating alkyl sulfate reactant)とヒドロキ シル基とを反応させるような従来の製造方法で生成できる。 熱可塑性樹脂に使用するための適合化されたシクロデキストリン分子を製造 する際、トシル(4−メチルベンゼンスルホニル)メシル(メタンスルホニル) (tosyl(4-methylbenzene sulfonyl)mesyl(methane sulfonyl))又は他の関連 アルキル若しくはアルキルスルホニル形成試薬(alkyl or aryl sulfonyl forming reagents)を使用することができる。 シクロデキストリン分子の第1ヒドロキシル基-OHは、第2ヒドロキシル基 よりも容易に反応する。しかし、シクロデキストリン分子は、有効な組成物を形 成するためにどの部分でも置換が可能である。 このスルホニル含有官能基は(sulfonyl containing functional groups) 、シクロデキストリン分子のグルコース部の第1ヒドロキシル基或いは第2ヒド ロキシル基の一方を誘導体化するために使用される。それに要する反応は、第1 或いは第2ヒドロキシルの一方と反応することができるスルホニルクロライド反 応物(sulfonyl chloride reactant)を用いて達成できる。スルホニルクロライ ドは、置換する際にターゲットとなるシクロデキストリン分子のヒドロキシル基 の数に依存する適切なモル比で使用される。対称型(1のスルホニル部でペル置 換された化合物)或いは非対称型(第1及び第2ヒドロキシルがスルホニル誘導 体を含んでいる基の混合物で置換されている)は、周知の反応によって製造でき る。スルホニル基は、通常は実験者によって選択されるアシル或いはアルキル基 と組み合わせることができる。以上、環状グルコースにおける1のグルコース部 が1乃至3つのスルホニル置換基を含んでいる単置換(monosubstituted)シク ロデキストリンを作ることが可能となった。シクロデキストリン分子のバランス は無反応である。 懸吊熱可塑性ポリマー含有部分(pendent thermoplastic polymer containi ng moieties)を有するシクロデキストリンのアミノ及び他のアジド(azido)誘 導体は、本発明のシート、フィルム、或いは容器に使われる。スルホニル誘導体 化(sulfonyl derivatized)シクロデキストリン分子は、アジ化物(N3 -1)イ オンによるスルホン酸塩基(sulfonate group)の求核置換(nucleophilic disp lacement)を介してスルホニル基置換シクロデキストリン分子からアミノ誘導体 を生成するのに利用される。そしてアジド誘導体は、還元によって置換アミノ化 合物に変換される。数多くのアジド或いはアミノシクロデキストリン誘導体が製 造されている。この誘導体は、対称置換(symmetrical substituted)アミン基 (シクロデキストリンの骨格に対称に配置されている2つ或いはそれ以上のアミ ノ或いはアジド基を有する誘導体)又は対称置換アミン 或いはアジド誘導体化シクロデキストリン分子として製造される。窒素含有基を 生成する求核置換反応によって、6炭素原子にある第1ヒドロキシル基は、窒素 含有基の導入が最も起こりやすい部分となる。本発明に有効な窒素含有基は、ア セチルアミノ基(-NHAc)と、メチルアミノ、エチルアミノ、ブチルアミノ 、イソブチルアミノ、ヘキシルアミノ(hexylamino)を含むアルキルアミノと、 他のアルキルアミノ置換基とを含む。更にアミノ或いはアルキルアミノ置換基は 、アミン基を更に誘導体化するために窒素原子と反応する他の化合物と反応する ことができる。他の可能な窒素含有置換基としては、ジメチルアミノ、ジエチル アミノ、のようなジアルキルアミノ、ピペリジノ(piperidino)、ピペリジン( piperizino)、第4置換(quatenary substituted)アルキル或いはアリール塩 化アンモニウム置換基(aryl ammonium chloride substituents)を含む。シク ロデキストリンのハロゲン誘導体は、適合化誘導体で置換されたシクロデキスト リン分子のフィードストック(feed stock)として、製造することができる。こ の化合物において、第1或いは第2ヒドロキシル基は、フルオロ、クロロ(chlo ro)、ブロモ(bromo)、ヨード(iodo)、或いは他の置換基のハロゲン族で置 換される。ハロゲン置換の最も起こりうる位置は、6番位置の第1ヒドロキシル である。 ヒドロカルビル置換フォスフォノ基(hydrocarbyl substituted phosphono group)或いはヒドロカルビル置換フォスファト基(hydrocarbyl substituted p hosphato group)は、適合性誘導体をシクロデキストリンに導入するために利用 することができる。第1ヒドロキシルにおいて、シクロデキストリン分子は、ア ルキルフォスファート基、アリールフォスファート(aryl phosphato)基で置換 できる。2及び3の第2ヒドロキシルは、アルキルフォスファト基を用いて枝分 かれできる。 シクロデキストリン分子は、ペンデントイミダゾール(pendent imida-zole )基、ヒスチジン(histidine)、イミダゾール(imidazole)基、ピリジノ(py ridino)基及び置換ピリジノ族(substituted pyridino group)を含む複素環式 核(heterocyclic nuclei)で置換できる。 シクロデキストリン誘導体は、適合化置換基をシクロデキストリンに導入す るために硫黄含有官能基で変形できる。上記のスルホニルアシル化基(sulfonyl acylating group)の他に、スルフヒドリル(sulfhydryl)の化学的性質に基づ いて製造された硫黄含有基はシクロデキストリンの誘導体化に利用できる。この 硫黄含有基は、メチルチオ(-SMe)(methyltio)、プロピルチオ(-SPr)(pro pylthio)、t−ブチルチオ(-S-C(CH3)3)(t-butylthio)、ヒドロキシエチル チオ(hydroxyethylthio)(-S-CH2CH2OH)、イミダゾイルメチルチオ(imldazo lylmethythio)、フェニルチオ(phenylthio)、置換フェニルチオ(substitute d phenylthio)、アミノアルキルチオ(aminoalkylthio)及びその他を含む。上 述のエーテル或いはチオエーテル(thioether)の化学的性質に基づき、末端に ヒドロキシルアルデヒドケトン(hydroxyl aldehyde ketone)の置換基或いはカ ルボン酸の官能性を有するシクロデキストリンが製造できる。この基は、ヒドロ キシエチル、3-ヒドロキシプロピル(3-hydroxypropyl)、メチルオキシルエチ ル(methyloxylethyl)及び対応するオキシム異性体(oxime isomers)ホルミル メチル(formyl methyl)及びそのオキシム異性体、カルビルメトキシ(carbylm ethoxy)(-O-CH2-CO2H)、カルビルメトキシメチルエステル(carbylmethoxyme thyl ester)(-O-CH2CO2-CH3)を含む。シリコーンの化学的性質を利用して形 成された誘導体を有するシクロデキストリンは、適合化官能基を含んでいる。 シリコーンを含有する官能基を備えたシクロデキストリン誘導体を生成する ことができる。一般的にシリコーン基とは、1の置換シリコーン原子を有する基 或いは置換基を有する繰り返し構造シリコーン−酸素骨格(repeating sllicone -oxygen backbone)のことを指す。典型的にシリコーン置換基においてシリコン 原子の割合が際立つと、ヒドロカルビル(アルキル或いはアリール)置換基(hy drocarbyl(alkyl or aryl)substituents)になる。一般的に、シリコーン置換 材料(silicone substituted material)は、熱及び酸化安定性並びに化学不活 性を高める。また、シリコーン基は、風化に対する抵抗を高め、絶縁耐力を付加 し、表面張力を向上させる。シリコーン基は、1のシリコン原子或いは2乃至2 0のシリコン原子をシリコーン部に有することができるので、シリコーン族の分 子構造を変えることができる。例えば、線形或いは枝分かれになり 多数の繰り返し構造のシリコン−酸素基を有し、そしてさらに各種の官能基によ る置換が可能となる。本発明の目的から、トリメチルシルイル(trimethylsilyl )、混合メチル−フェニルシルイル基(mixed methyl-phenyl silyl groups)等 を含むシンプルシリコーン含有置換基部(simple silicone containing substit uent moieties)が好ましい。一定量のβCD並びにアセチル化及びヒドロキシ アルキル誘導体(acetylated and hydroxy alkyl derivatives)はインディアナ 州、ハモンド、コーン・プロセッシング(Cone Processing)部門、アメリカン ・メイズ・プロダクツ(社)より入手可能である。 フィルム バリヤ包装材料は、コーティングされたセルロースウェブ或いはセルロース ウェブ/フィルム積層体として存在する。シクロデキストリンは、ウェブ、或い は薄いフィルム又は両者の一部になることができる。フィルム或いはシートは、 幅或いは長さと比べて厚さが十分小さい熱可塑性樹脂の平らな非支持部(unsupp orted section)である。フィルムは、一般的に0.25mm以下、典型的な厚さとし ては0.01乃至20mmである。シートは、約0.25mm乃至数cmで、典型的な厚さとして は0.3乃至3mmである。フィルム或いはシートは、他のシート、構造ユニット(st ructural unit)等と積層によって組み合わせて使用できる。重要な特性として 含まれるものは、引っ張り強さ、伸び、こわさ、引き裂き強さ及び抵抗、ヘイズ 、透明度を含む光学的な特性、吸水のような化学的な抵抗及び水蒸気及びその他 の浸透物を含む各種の浸透材料の伝達、誘電率のような電気特性、及び収縮、ひ び割れ、耐候性等の耐久度に関する特性である。 熱可塑性材料は、吹き込み熱可塑性物押し出し成形、線状2軸延伸フィルム 押し出し成形(linear biaxially oriented film extrusion)、溶融熱可塑性樹 脂、モノマー或いはポリマー(水溶液或いは有機溶剤)分散物の鋳込みを含む各 種工程を用いてバリヤフィルムの中に形成することができる。これらの方法は、 よく知られている製造工程である。バリヤフィルムの形成を成功させるポリマー 熱可塑物の特徴を以下に記す。熱可塑性ポリマーの製造者は、分子量(メルトイ ンデックスは、分子量の目安として熱可塑性物産業界が選んだものであり、この メルトインデックスは、分子量、密度、及び結晶化度に反比例する)を制御する ことによって熱可塑性物の加工及び特定の最終用途のためにポリマー材料を製造 してきた。吹き込み熱可塑性物押し出し成形の場合、ポリプロピレン、ナイロン 、ニトリル、PETG及びポリカーボネートが吹き込み成形フィルムの製造に使 用されることもあるが、ポリオレフィン(LDPE低密度ポリエチレン、LLD PE線状低密度ポリエチレン、HDPE高密度ポリエチレンのようなポリアルフ ァオレフィン)が最も頻繁に使用される熱可塑性ポリマーである。典型的なポリ オレフィンは、0.2乃至3(g/10mins.)のメルトインデックスと約0.910(g/cc) 乃至約0.940(g/cc)の密度と、200,000乃至500,000の範囲に及ぶ分子量(Mw )とを有している。2軸延伸フィルムフィルム押し出し成形の場合、よく使われ るポリマーは、オレフィン系のものであり、主なものとしてはポリエチレン及び ポリプロピレン(メルトインデックスは、約0.1乃至約4(g/10mins.)、好まし くは、0.4乃至4(g/10mins.)であり、分子量(Mw)は、約200,000乃至600,00 0である。)鋳込みを行う場合、溶融熱可塑性樹脂或いはモノマー分散物は典型 的に、ポリエチレン或いはポリプロピレンから生成される。ナイロン、ポリエス テル及びPVCを鋳込みに使用することもある。水溶系アクリル、ウレタン及び PVDC等をロールコーティングする場合、分散物は、最適な結晶化度及び分子 量とするために、コーティングする前に重合される。 各種の熱可塑性材料がフィルム及びシート製品の製造に使用される。この材 料は、ポリ(アクリロニトリル-共-ブタジエン-共-スチレン)ポリマー(poly( acrylonitrile-co-butadiene-co-styrene)polymer)、ポリメチルメタクリレー ト(polymethylmethacrylate)、ポリ-n-ブチルアクリレート(poly-n-butyl a crylate)、ポリ(エチレン-共-アクリル酸)(poly(ethylene-co-acrylic acid ))、ポリ(エチレン-共-メタクリレート)(poly(ethylene-co-methacrylate) )等のアクリルポリマー(acrylic polymers)と、セロハン、酢酸セルロース、 セルロースアセタートプロピオネート(cellulose acetate propionate)、セル ロースアセタートブチレート(cellulose acetate butyrate)、及びセルロース トリアセタート(cellulose triacetate)等のセルロース物質と、ポリテトラフ ルオロエチレン(テフロン)、ポリ(エチレン-共 -テトラフルオロエチレン)(poly(ethlene-co-tetrafluoroethylene))共重合 体、テトラフルオロエチレン-共-プロピレン(tetrafluoroethylene-co-propyle ne)共重合体、プロビニルフッ化ポリマー(polyvinyl fluoride polymers)等 を含むフルオロポリマーと、ナイロン6、ナイロン66等のようなポリアミドと 、ポリカーボネートと、ポリエチレン-共-テレフタラート(poly(ethylene-co −terephthalate))、ポリ(エチレン-共-1、4-ナフタリンデカルボキシレー ト)(poly(ethylene-co-1,4-naphthalene decarboxylate))、ポリ(ブチレン -共-テレフタラート)(poly(butylene-co-terephthalate))等のポリエステル と、ポリアミド材料と、低密度ポリエチレンを含むポリエチレン材料と、線状低 密度ポリエチレンと、高密度ポリエチレンと、高分子量高密度ポリエチレン等と 、ポリプロピレン、2軸延伸(biaxially oriented)ポリプロピレンと、ポリス チレン、2軸延伸(biaxially oriented)ポリスチレンと、ポリ塩化ビニル、( 塩化ビニル-共-酢酸ビニル)(vinyl chloride-co-vinyl acetate)共重合体、 ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、(塩化ビニル-共-ビニリデンジク ロライド)共重合体を含むビニルフィルム、ポリスルホン(polysulfone)、ポ リフェニレンスルフィド(polyphenylene sulfide)、ポリフェニレンオキシド (polyphenylene oxide)、液晶ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリビニ ルブチラル(polyvinylbutyral)等を含む特性フィルム(specialty films)と を含む。 熱可塑性フィルム材料は、入手可能且つ典型的な熱起動積層技術(heat dri ven laminating techniques)を用いて、セルロースウェブに積層される。この 技術において、フィルムは、2つの周知の方法を用いて、セルロースウェブ基質 に接合される。フィルムは、従来の熱技術を用いて、セルロースウェブに直接押 し出して、ウェブと結合する。押し出しコーティング加工において、シクロデキ ストリン誘導体を含有するプラスチックペレットは、高温(通常は350℃)で溶 ける。溶融プラスチックは、狭いスリット或いはダイスを介して押し出される。 このとき、この溶融材料は、セルロースウェブと接触する。そして直ぐに、非常 に滑らかで比較的冷たいチルロール(30乃至40℃)でプレスされる。この作業に よって、プラスチックとセルロースウェブとの強力な積層結合が形成されると 同時に、プラスチックの表面が不浸透性の滑らかな表面になる。このコーティン グの外観及び特徴は、典型的に、使用されたチルロールの機能によるものであり 、プラスチック材料の性質によるものではない。 また、フィルムは、1巻きにしたフィルムから取られ、熱技術或いは熱で活 性化する結合層を使用することによってセルロースウェブに積層される。前もっ て押し出し或いは鋳込みが施されたフィルムは、セルロースウェブと接触し、そ のフィルムの溶融点よりも高い温度まで加熱され、その後直ぐに滑らかなで冷た いチルロールでプレスされる。この積層工程は、上述の周知の工程を用いて終了 する。結合フィルムウェブ積層体の形成を支援する接着材料を使用することによ って、この積層工程を向上させることができる。この接着材料は、熱処理を行う 前にフィルム及びセルロースウェブにそれぞれコーティングされる。 シクロデキストリン材料は、有効な量のシクロデキストリン或いは置換され たシクロデキストリンを含んだ液状コーティング組成物をセルロースウェブ或い はセルロース層を含んだ同様の構造体にコーティングすることによってバリヤセ ルロースウェブと一体化させることができる。このコーティング組成物は、液状 の媒質を用いて形成される。該液状媒質は、水溶性媒質或いは有機溶剤中の媒質 を含む。水溶性媒質は、典型的に、有効なコーティング可能の水溶性分散物を形 成することができる成分及び添加物と水とを組み合わせることによって形成され る。有機溶剤中の溶剤系分散物は、その分散物に対応する溶剤を基にして周知の コーティング技術を用いて生成することができる。 本発明のバリヤ層を形成する際、コーティングは、フィルム上に形成される 。次に、該フィルムを、別のフィルムに更に積層する。そしてコーティングが形 成されたフィルムに積層された該別のフィルムを、セルロースウェブに積層する 。或いは該コーティングは、セルロースウェブ上にフィルムを形成するためにコ ーティングされる。このコーティング工程は、移動するセルロースウェブに液体 を塗布する工程を伴う。通常このコーティング工程には、塗布部と測定部とを有 する機械が使われる。コーティングを行う量とその厚さとを慎重に制御すると、 材料を無駄にすることなく最適なバリヤ層が得られる。テンションセンシティブ コーター(tensionsensitive coater)のようなコーティング機が数多く知られ ている。例えばメタリングロッド(metering rod)を使用しているコーターウェ ブの張力が変化してもコーティング重量を保つことができるテンションインセン シテイブコーテイングステーション(tension insensitive coating station) 、ブラシコーティング法(brush coating method)、エアナイフコーター(air knife coater)等である。このコーティング機は、可撓性フィルムの片面若しく は両面に、又はセルロースウェブの片面若しくは両面にコーティングするために 使用することができる。 上記のコーティング機は、有効な分量のシクロデキストリン或いは置換され たシクロデキストリン材料と共にコーティング組成物の形成及び維持を支援する 添加物と、フィルム形成材料とを含有する液状組成物を利用している。フィルム 形成材料は、結合剤と呼ばれている。この結合剤は、高分子量を有するポリマー として最終的にコーティングに使用されるコーティングの中に存在する。熱可塑 性ポリマー或いは架橋結合ポリマーも使用できる。この結合剤は、アクリル、ビ ニル、アルキル、ポリエステルなどを含むオーバーラッピング族(overlapping classes)に属する。更に、上記組成物は、ポリマーフィルムの形成に使用でき る物質であり、また水性及び溶剤系のコーティング組成物の形成に使用できる物 質を有する。このコーティング組成物は、液状媒質と固形材料とを組み合わせる ことによって生成でき、該固形材料はポリマー、シクロデキストリン、及び各種 の有効な添加物を含んでいる。通常、シクロデキストリン材料は、固形成分部と してコーティング組成物に添加される。コーティング組成物に存在する固形材料 は、溶剤系分散組成物中の全固形材料に対して、約0.01乃至約10(wt%)のシ クロデキストリン化合物、好ましくは約0.1乃至5(wt%)、最も好ましいものと しては約0.1乃至約2(wt%)のシクロデキストリン材料を含有する。 包装体及び被包装物 シクロデキストリン或いは適合性を有する誘導体化シクロデキストリン包接 錯体を含有するセルロースウェブは、各種の品物を包装するための多様な包装形 態に使用される。一般的な包装の概念としては、例えば品物は、その全体がポー チ、バッグの中に包装される。更に、ウェブは、硬質プラスチックの容器のぺー パークロージャー(paper closure)として使用できる。この容器は、矩形、円 形、正方形、或いは他の断面と、平坦な底面と、開放した上部を有することがで きる。該容器並びにペーパ-若しくはウェブクロージャーは、本発明のコーティ ング或いは積層された熱可塑性材料で作ることができる。更に本発明のコーティ ング或いは積層された熱可塑性材料は、ブリスターパック包装容器(blister pa ck packaging)、2枚貝タイプの貝の包装容器、おけ、トレー等の形成に使用で きる。本発明の方法で包装できる製品は、コーヒー、穀物食品、冷凍ピザ、ココ ア、或いは他のチョコレート製品、乾燥したミックスグレービー(mix gravies )及びスープ、スナック食品(チップス、クラッカー、ポップコーン等)、焼き 物食品、ペーストーリ(pastries)、パン等、乾燥ペット食品(キャットフード 等)、バター或いはバター風味材料、肉製品、特にマイクロ波照射可能紙容器内 でのマイクロ波ポップコーンの製造に使用されるバター或いはバター風味材料、 果物及び木の実等である。 シクロデキストリン誘導体の性質、熱可塑性フィルム、フィルムコーティン グ及びウェブの製作に深く関係しているコーティング或いはその製造、及び適合 性誘導体を作るためのシクロデキストリンの取り扱いに関する上記の説明は、バ リヤ層を形成するために適合性を有するシクロデキストリンをセルロースウェブ 或いは板紙構造に取り入れる工程を伴う技術を理解するための基礎を提供してい る。例として以下に記載されたフィルムの製法及び浸透に関するデータもまた、 本発明を理解するための基礎であり、最良の形態を有している。 シクロデキストリンの誘導体を製造して熱可塑性フィルムにそのシクロデキ ストリンを配合した結果、本発明者等は、シクロデキストリンは、周知の各種の 化学プロトコル(chemical protocol)を用いて容易に誘導化されることが分か った。シクロデキストリン材料を溶解して熱可塑性材料に円滑に配合すると、確 実に押し出し成形可能な熱可塑性材料が生成でき、該熱可塑性物にはシロデキス トリン材料が一様に分散している。更に、シクロデキストリン誘導体は、多種の 熱可塑性フィルムとの組み合わせが可能なことが分かった。シクロデキストリン 材料は、フィルムと一体化させることができ、そのシクロデキストリンの濃度の 範囲は広い。熱可塑性材料を含むシクロデキストリンは、それぞれ厚みの異な るフィルムに吹き込まれ、この吹き込みは、メルトフラクチャー又は他のフィル ム若しくはシートに変化をもたらすことなく行うことができる。また、バリヤ層 は、シクロデキストリンを含むポリマー分散体から形成できることが分かった。 本実験において、発明者等は、シクロデキストリン誘導体に関する技術を用いて 、バリヤ性質の所有、即ち芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、エタノール、及び 水蒸気の伝達率の減少を達成した。また発明者等は、シクロデキストリン材料を 用いると、フィルムの表面の性質が向上することが分かった。フィルム表面の表 面張力及び表面の電気的な性質も向上した。この結果により、コーティング、印 刷、積層、取り扱い等において、本発明のフィルムの利用性が高いことが分かっ た。発明者等は、(1)幾つかの変形シクロデキストリン材料は、LLDPE樹 脂に適合し、フィルムを介して拡散する有機性透過物を減少させ、且つ残留LL DPE揮発性汚染物を錯体化することが最初に分かった。(2)非変形βCDは 、透明度、熱安定度、被削性、及びフィルムのバリヤ性質に悪影響を及ぼす。そ れとは反対に、選択された変形βCD(アセチル化及びトリメチルシルイルエー テル誘導体(trimethylsilyl ether derivatives))は、透明度及び熱安定度に は影響を及ぼすことはない。押し出し成形されたプラスチック材料の被削性は、 多少の影響を受け、表面には欠陥が生じる。従って、フィルムのバリヤ性質が低 下する。(3)変形βCD組成物(1%重量)を有するフィルムは、72°F( 22.22℃)において、芳香族透過物を35%減少させ、105°F(40.56℃)で3 8%減少させた。脂肪族透過物は、72°F(22.22℃)でわずか9%しか減少 しなかった。フィルムの試験の際、貯蔵寿命が最悪であるような試験条件を使用 しない限り、これらの結果は、更に向上する。(4)錯体化の割合は、芳香族透 過物及び脂肪族透過物の場合で異なった。変形βCDを含有するフィルムは、脂 肪族(印刷インク型化合物)より芳香族(ガソリン型化合物)のほうが錯体化さ れている。反対に、フィルムコーティングは、芳香族化合物よりも脂肪族化合物 の方がかなり錯体化されていた。(5)βCD含有アクリルコーティングは、芳 香族物質を29%しか減少させないが、脂肪族透過物を46%乃至88%減少さ せるスターパフォーマー(star performers)である。定性製法 最初、発明者等は、4つの試験フィルムを製造した。そのうち3つのフィル ムは、1%、3%、及び5%(wt./w t.)のβ−シクロデキストリン、 βCDを充填しており、4番目のフィルムは、同じバッチの添加物及び樹脂から 製造されるβCDを含まないコントロールフィルムであった。試験フィルム中の 残留有機物の錯体化の試験は、5%充填βCDで行った。たとえβCDが、線状 低密度ポリエチレン(LLDPE)樹脂の残留有機物を効果的に錯体にすること が分かったとしても、βCDは、樹脂に適合せず、βCD粒子のアグロメレーシ ョンが形成された。 発明者等は、9つの変形βシクロデキストリン及び砕かれたβシクロデキス トリン(粒子サイズは5乃至10マイクロ)を評価した。それぞれ異なるシクロ デキストリン変形体は、アセチル化(acetylated)、オクタニルスクシナート( octanyl succinate)、エトキシヘキシルグリシジルエーテル(ethoxyhexyl gly cidyl ether)、第4級アミン、第3級アミン、カルボキシメチル、スクシニレ ート(succinylated)、両性及びトリメチルシルイルエーテル(trimethyl-sily l ether)型であった。各実験シクロデキストリン(1%充填wt./wt.)は、リト ルフォードミキサ(Littleford mixer)を用いて低密度ポリエチレン(LLDP E)と混合し、その後でツインスクリューブラベンダー押し出し機(a twinscre w Brabender extruder)で押し出し加工を行った。 9つのシクロデキストリン及び砕かれたシクロデキストリンLLDPEのプ ロフィール(profile)は、倍率が50及び200の光学顕微鏡で調べられた。 顕微鏡での調査は、LLDPE樹脂とシクロデキストリンとの適合性を視覚的に 調べるために行われた。試験を行った10のシクロデキストリン材料の中で、( アセチル化、オクタニルスクシナート及びトリメチルシルイルエーテル)の3つ はLLDPE樹脂に適合することが分かった。 錯体化した残留フィルムの揮発物質は、5%βCDフィルムのサンプルと、 1%(wt/wt)のアセチルβCD、オクタニルスタシナートβCD、トリメ チルシルイルエーテルを含む3つの押し出し加工されたプロフィールとを試験す るために、クリオトラッピング(cryotrapping)処理を用いて測定された。測定 方法は、3つのステップからなる。最初の2ステップは同時に行い、揮発性有機 化合物を分離して検知するための器械を用いた技法の3番目のステップは、1及 び2番目のステップの後に行う。第1のステップにおいて、不活性の純乾燥ガス は、サンプルから揮発性物質を除去するために使用される。ガスで除去する際、 サンプルは、120℃で加熱される。サンプルは、分析の直前にサロゲート(su rrogate)(ベンゼン-d6)でスパイクされる。ベンゼン-d6は、各試験デー タを修正するための内部QCサロゲートである。第2のステップは、液体窒素ト ラップ(liquid nitrogen trap)に浸されたヘッドスペースバイアル(headspac e vial)中の除去ガスから化合物を冷凍することによってサンプルから取り除か れた揮発性物質を濃縮するステップである。ガスを除去するステップの最後で、 内標準(トルエン-d8)をヘッドスペースバイアルに直接注入し、速やかにキ ャップをヘッドスペースバイアルにかぶせる。方法及びシステムブランク(meth od and system blank)には、サンプルが散在し、方法及びシステムブランクは 、汚染の観測を行うためにサンプルと同じ方法で扱われる。そして濃縮された有 機成分は、加熱ヘッドスペース高分解能ガスクロマトグラフィー/マス分光測定 (HRGC/MS)(heated headspace high resolution gas chromatography/m ass spectometry)によって分離、確認されてその分量が決定される。 残留揮発性分析の結果を、以下の表に示す。 この予備スクリーニング試験において、βCD誘導体が、実験フィルムの形 成に使用される低密度ポリエチレン樹脂に固有のトレース揮発性有機物(trace volatile organics)を効果的に錯体することが示された。5%βCD充填LL DPEフィルムにおいて、約80%の有機揮発物質が錯体となった。しかし、全て のβCDフィルム(1%及び5%)は、色が不適当(薄褐色)であり臭気がなか った。これは、CDの分解或いはCD内の不純物によるものと考えられる。2つ の臭気活性化合物(odor-active compounds)(2−フルアルデヒド(2-furalde hyde)及び2−フランメタノール(2-fyranmethanol))は、吹き付けフィルム のサンプル内で確認された。 3つの変形適合性CD候補(アセチル化、オクタニルスクシナート及びトリ メチルシルイルエーテル型)のうち、アセチル化及びトリメチルシルイルエーテ ルCDは、LLDPE樹脂に固有のトレース揮発性有機物を効果的に錯体にする ことが示された。1%充填のアセチル化及びトリメチルシルイルエーテル(TM SE)βCDは、約50%の残留LPDE有機揮発性物質が錯体となり、オクタ ニルスクシナートCDは残留LLDPE樹脂揮発性物質を錯体化しないことが示 された。粉砕されたβCDは、アセチル及びTMSE変形βCDの場合と比べて 効果を示さなかった。 全てのプラスチック包装材料は、それが保護する食料品とある程度相互作用 をする。食物のプラスチック包装物の相互作用の主な形態は、有機分子が、周囲 からポリマーフィルムを介して包装物のヘッドスペースに移行し、そこで該有機 分子が食物製品によって吸収されることである。貯蔵の際、包装物の有機分子の 食物への移行及び移動は、温度、貯蔵時間、及び他の周囲の要因(例えば湿度、 有機分子のタイプ、及びその濃度)によって起こる。移行は、質(コンスーマー レジスタンス(consumer resistance)及び毒素の影響を有する。包装フィルム 試験の目的は、包装された個々の食品の品質に特定のバリヤがどのように影響す るかを測定することである。低水活性食品(low-water-activity food products )に対する模擬の促進貯蔵寿命試験は、72°F(22.22℃)の温度、105°F( 40.56℃)の温度、及び60%の相対湿度で行われた。これらの温度及び湿度の 条件は、管理されていない倉庫の内部、運送時、及び貯蔵時の条件にほぼ類似し ている。 ポリマーが湿気に敏感な場合、相対湿度は、低水活性食品の場合は特にフィ ルムの性能に影響を及ぼす。包装フィルムは、実際の最終用途条件下では、2つ の水分極(moisture extremes)に分離するので、フィルムの両側で浸透装置内 の相対湿度を制御した。包装物の外側を意味する外界側は60%の相対湿度に保 たれ、低水活性製品を含む包装物の内側を意味するサンプル側は0.25であっ た。 CDの機能及び性能を測定するために浸透物を組み合わせて使用した。ガソ リン(主に芳香族炭化水素混合物)及び印刷溶剤(主に脂肪族炭化水素)は、単 一の化合物からは形成されず、化合物の混合物であるので、浸透物の組み合わせ は、現実に則している。 芳香族性浸透物は、エタノール(20ppm)、トルエン(3ppm)、p −キシレン(2ppm)、O−キシレン(1ppm)、トリメチル−ベンゼン( 0.5ppm)、及びナフタリン(0.5ppm)を含んでいる。脂肪族性浸透 物、即ち約20の化合物を含んでいる市販のペンキ溶剤混合物は20ppmであ った。 浸透試験装置は、1200ml(外界セル或いはフィード側及び300ml (サンプルセル或いは浸透側)のキャビティを有する2つのガラス性浸透セル或 いはフラスコからなる。 実験フィルムの性能は、閉容積浸透装置(closed-volume permeation devic e)で測定した。フレームイオン化検出器(FID)(flame ionization detect or)で動作する高分解能ガスクロマトグラフ(HRGC)が、累積した浸透物の 濃度の変化を時間の関数として測定するために使用された。サンプル側(食品側 )の化合物濃度は、各化合物の応答ファクター(response factor)から算出さ れる。濃度は、体積/体積の百万倍(ppm)で示される。フィルムのサンプル 側の累積浸透物濃度は、時間の関数として示される。 4つの実験用テストフィルムが製造された。その内3つのフィルムは、1% 、3%及び5%(wt/wt)充填したβCDを含み、4番目のフィルムは、同 じ添加物及び樹脂のバッチから形成されたβCDを含まないコントロールフィル ムであった。 2つのコントロールフィルムに挟まれたβCDがフィルムに浸透する有機性 蒸気を錯体化するかを決定するために第2の実験が行われた。実験は、βCDを 2つのコントロールフィルムシートの間に軽く振りまくことによって行われた。 この試験によって、コントロールフィルムの性能がβCDの性能より優れて いることが示された。また浸透試験の結果、βCDの充填率が高いほど、バリヤ としてのフィルムの性能は低下することが分かった。βCDを2つのコントロー ルフィルムに挟んだ試験の結果、βCDは、βCDのないコントロールフィルム のサンプルの2倍効果的に浸透する蒸気を減少させることが分かった。この実験 より、製造課程の際にフィルムのバリヤの質が変化しなければ、CDは、フィル ムのバリヤ性を低下させる一方でフィルム中の浸透有機性蒸気を錯体化すること を示した。 1%TMSEβCDフィルムは、72°F(22.22℃)において、改良され ていない変形CDを添加して芳香族浸透物を除去することに対して、1%アセチ ル化βCDフィルムよりも幾分良好(26%対24%)であった。 105°F(40.56℃)での芳香族浸透物の場合、1%TMSEf3CD及び1 %アセチル化βCDは72°F(22.22℃)の場合よりも約13%効果的に芳香 族浸透物を除去する。また、1%TMSEフィルムは、芳香族浸透物の除去に関 しては、1%フィルムよりも幾分良好(36%対31%)であった。 1%TMSEフィルムは、最初、72°F(22.22℃)において、1%アセ チル化βCDよりも効果的に脂肪族浸透物を除去した。しかし、試験を継続させ ると、1%TMSEf3CDは、コントロールフィルムよりも除去せず、1%ア セチルβCDに限っては、わずか6%の脂肪族浸透物を除去したにすぎなかった 。 2つの実験用の水溶性コーティング溶液を製造した。一方の溶液は、ヒドロ キシエチルβCD(35%重量)及び他方の溶液は、ヒドロキシプロピルβCD (35%重量)を含有している。両溶液は、接着剤を形成するフィルムとしての 約150,000の分子量(重量で15%は固体)のポリアクリル酸の分散体からなる 10%のアクリルエマルジョン(ポリサイエンス(社)製)を含む。これらの溶 液は、2つのLLDPEフィルムに積層することによって試験用フィルムサンプ ルにハンドコーティングするために使用した。2つの異なるコーティング方法が 用いられた。第1の方法によって、2つのフィルムのサンプルを軽く伸ばして平 にして、ハンドローラーを使ってコーティングを行った。そして、フィルムは、 平らに伸ばされた状態で互いに積層された。Rev.1のサンプルは、積層する際に 平らに伸ばされていない。コーティングされたサンプルは全て、最後に真空積層 プレス機(vacuum laminating press)に配置され、フィルムシート間の気泡を 除去する。フィルムコーティングの厚さは、およそ0.0005インチであった。これ らのCDがコーティングされたフィルム及びヒドロキシルメチルセルロースがコ ーティングされたコントロールフィルムがその後でテストされた。 ヒドロキシエチルβCDのコーティングによる芳香族及び脂肪族性蒸気の減 少は、ヒドロキシエチルβCDが蒸気にさらされている最初の数時間においては 比較的多く見られるがその後の20時間の試験ではその蒸気の減少は少ない。ヒ ドロキシエチルβCDのコーティングによって、脂肪族性蒸気を芳香族性蒸気よ りも多く除去できる。これは、該蒸気の分子の大きさが違う(即ち脂肪族化合物 は、芳香族化合物よりも小さいこと)ためと考えられる。20時間の試験中にお いて、脂肪族性浸透物は、コントロールフィルムに比べて46%減少した。17 時間の試験中においては、コントロールフィルムに比べて、芳香族性蒸気の減少 は29%であった。 20時間の試験中において、Rev.1のコーティングされたヒドロキシエチル βCDは、コントロールフィルムに比べて脂肪族性浸透物を87%減少させた。 これは、ヒドロキシエチルβCDがコーティングされたフィルムと比較して41 %多く、その原因がフィルムのコーティング方法によるものかどうかは未知であ る。 ヒドロキシエチルβCDのコーティングは、72°F(22.22℃)における 芳香族浸透物の除去に関して、ヒドロキシプロピルβCDのコーティングよりも 幾分良い結果(29%対20%)を提供した。 これらのコーティングを施したフィルムは、本発明のバリヤ層を形成するた めにセルロースウェブに積層することに対しては有効である。 大規模フィルム実験 シクロデキストリン誘導体製法 例1 第1の-OH基のシクロデキストリン当たり3.4アセチル基を含んだアセチル化 されたβシクロデキストリンが得られた。 例2 βシクロデキストリンのトリメチルシルイルエーテル 底面が円形の4000ミリリットルのフラスコ及び窒素を備えたロータリーエバ ポレーターの中に、3リットルのジメチルホルムアミドを入れておき、毎分100 ミリリットルのN2を送り込んだ。ジメチルホルムアミドの中には750gのβシ クロデキストリンを入れた。βシクロデキストリンは回転して、60℃において 、ジメチルホルムアミドに溶解した。溶解後、フラスコはロータリーエバポレー ターから取り外され、その内容物は約18℃まで冷却された。マグネチックスタ ーラー上に置かれ且つかくはん棒を備えたフラスコの中に295ミリリットルのヘ キサメチルジシリルアジン(HMDS―ピアース・ケミカル(Pierce Chemical )No.84769)を添加し、97ミリリットルのトリメチルクロロシラン(TMC S ピアースケミカルNo.88531)を慎重に添加する。この慎重なる添加は、最 初に20ミリリットルを慎重に1滴ずつ添加して反応を起こさせ、反応が止んだ 後にまた20ミリリットルを慎重に1滴ずつ添加する操作であり、添加が終了す るまで行う。TMCSの添加が終了して、それに伴う反応が止んだ後、フラスコ 及びその内容物は、ロータリーエバポレータに置かれ、ロータリーエバポレータ によって、毎分100ミリリットルのN2による不活性窒素の流動を維持した状態で 、60℃まで加熱された。反応は、4時間続けられ、308gの乾燥材料を残して 溶剤は除去された。乾燥材料は、ろ過を行い、シリレーション生成物(silylati on products)を除去するためにろ液を脱イオン水で洗浄して、真空オーブン乾 燥(vacuum oven drying)(75℃、0.3インチのHg)することによってフラ スコから取り除かれる。そして、該乾燥材料は、粉末材料として貯蔵され、後に 熱可塑性材料と配合するために保存された。その後、該材料を分光写真器で検査 した結果、βシクロデキストリン分子当たり約1.7のトリメチルシルイルエー テル置喚基を含んでいるβシクロデキストリンが確認された。該置換 は、第1級炭素原子で通常に行われたものと思われる。 例3 ヒドロキシプロピルβシクロデキストリンは、βCDの第1の6−OH基で 分子当たり1.5のヒドロキシプロピル基を用いて得られた。 例4 ヒドロキシエチルβシクロデキストリンは、βCDの第1の6−OH基で分 子当たり1.5のヒドロキシエチル基を用いて得られた。 フィルムの製法 線状低密度ポリエチレン樹脂、βCD、及びβシクロデキストリンのアセチ ル化或いはトリメチルシルイル誘導体のような誘導体化したβCDを用いて連続 フィルムを生成した。ポリマー粒子は、粉末状βシクロデキストリン及びβシク ロデキストリン誘導体物質、フルオロポリマー潤滑剤(3M)及び酸化防止剤と 一様に混合されるまでドライブレンドした。ドライブレンド材料は混合物であり 、ハーケシステム90、3/4コニカル押し出し機(Haake System 90,3/4coni cal extruder)でペレット形状に押し出された。このペレットを、フィルムを生 成するために収集した。 表IAは、典型的なペレタイジング押し出し機(pelletizing extruder)の 条件を示している。熱可塑性チューブは、第1のダイスを介して押し出された。 そしてチューブは、第2のダイスによって潰されてローラーによって層状にされ てフィルムとなった。押し出されたチューブは、その後空気取り入れチューブを 介して圧力によって空気を入れて膨張した。熱可塑性物質は、押し出し機の中で 溶解した。押し出し機の温度は、ミキシングゾーンでとる。溶解温度は、メルト ゾーンでとり、ダイスの温度は、ダイスの中でとる。押し出し成形体は、クーリ ングリングから冷却気流を吹き出して冷却される。これは、実際に吹き出しフィ ルムの生成に使用されている40mmの径のダイスを有するキーフェル吹き出し フィルム押し出し機(Kiefel blown film extruder)のことである。フィルムは 、 上述のプロトコルによって製造され、そのフィルムを表のIBに示す。各種の外 界条件下において、フィルムの伝達率の試験を行った。該試験の条件を以下の表 IIに示す。 試験の結果、本発明の熱可塑性フィルム内に適合性を有するシクロデキスト リン材料を含ませると各種の浸透物の伝達率が減少するのでバリヤの性質が向上 することが分かった。伝達率の向上を示すデータを以下のデータ表に示す。 液体コーティング組成物からバリヤフィルム或いはコーティングが形成でき ることが分かった。この組成物は、水溶液或いは溶媒系の組成物である。発明者 等は、ヒドロキシプロピルβCDを含む一連の水溶性コーティングを生成した。 その中の1つは、10%アクリルエマルション(ポリサイエンス(社)より入手 した150,000の分子量を有するポリアクリル酸ポリマー)から生成された。10 %アクリルエマルションには、5%及び10%重量充填されたヒドロキシプロピ ルβCDを含んでいる。これらの溶液は、2つのフィルムに積層することによっ て試験フィルムのサンブルをハンドコーティングするために使用された。 コーティングは、0.5%のアセチル化したβCD(ロールNo.7)を含んでいる 線状低密度ポリエチレンフィルムシート及び2%のアセチル化したβCD(ロー ルNo.8)を含んでいる第2のフィルムシートにハンドローラーを用いて、塗布し てその後でフィルムを積層する。コーティングされたサンプルは、フィルムシー ト間の気泡を除去するために真空積層プレス機に置かれた。アクリルコーティン グの厚さは、約0.0002インチ(0.000051mm)であった。アクリルコーティングさ れたコントロールフィルムも同じ方法でヒドロキシプロピルβCDを含まずに生 成された。多層構造体の試験は、試験セルの外界フラスコ側に面する0.5%の アセチル化したβCDフィルムを用いて行った。 第2のコーティングは、ダガックスラボラトリーズ(社)(Dagax Laborato ries,Inc.)より入手した塩化ビニリデンラテックス(vinylidenechloride lat ex)(PVDC、60wt%は固体)から生成した。PVDCラテックスコーティングは 、2つのレベルのヒドロキシプロピルβCD(10%及び20%重量の誘導体化 したシクロデキシトリン)で生成された。これらの溶液は、2つのフィルムに積 層することによって低密度ポリエチレン試験フィルムのサンプルをハンドコーテ ィングするために使用された。コーティングは、2つのコントロールフィルムシ ートにハンドローラーを用いて塗布され一体化して、その後2つのフィルムは互 いに積層された。フィルムは、積層の際、伸ばされていない。コーティングした サンプルはすべてフィルムシート間の気泡を除去するために真空積層プレスに置 かれた。PVDCコーティングの厚さは、約0.0004インチ(0.00010mm)であった。P VDCがコーティングされたコントロールフィルムも、 ヒドロキシプロピルβCDを含まず上記の同じ方法で生成された。これらのコー ティングは、セルロースウェブ用のコーティングとしては十分である。このコー ティングは、フィルムコーティングと同様な方法で生成された。 伝達率の改良を示した前述の例のデータは、以下の一般的な試験方法で得ら れた。 方法の概要 この方法は、スタティック濃度勾配(static concentration gradient)を 用いて、食品包装フィルムを浸透する有機性分子を選択して、その浸透率を測定 する実験方法を含んでいる。試験方法は、様々な貯蔵の際の湿度、生成水の活性 (product water activities)及び温度条件を与え、前もって試験を受けた食料 品にみられた有機性分子を使用することによって促進貯蔵寿命試験の条件を真似 して浸透試験七ル内において包装物の外部の有機性蒸気を装うものである。この 方法は、エタノール、トルエン、p−キシレン、o−キシレン、1,2,4−トリメチ ルベンゼン、ナフタリン、ナフサ溶媒混合物等の化合物の定量を考慮した方法で ある。 表1.浸透実験化合物 典型的な浸透実験では、次の3つのステップが含まれている。それは、(a) 器具の感度のキャリブレーション(calibration)、(b)伝達及び拡散率 を測定するためのフィルム試験、(c)浸透実験の管理。 フィルムのサンプルの試験は、閉容積浸透装置で行う。フレームイオン化検 出器(FID)で動作する高分解能ガスクロマトグラフ(HRGC)は、累積し た浸透物の濃度変化を時間の関数として測定するために使用される。 サンプル側及び外界側の試験化合物の濃度は、各化合物の応答ファクター或 いは校正曲線から算出される。浸透物の質量(permeant mass)を所望する場合 、濃度は、その後で浸透セルの各セットに対して体積修正(volume-corrected) される。 累積した浸透物の濃度は、フィルムの上流(外部)側及び下流(サンプル) 側で時間の関数として示される。浸透物の拡散及び伝達率は、浸透曲線データ( permeation curve data)から算出される。1.0 設備及び試薬 1.1設備 フレームイオン化検出器、1mlのサンプリングループを備えた6ポート加 熱サンプリングバルブ(6-port heated sampling valve)及びデータインテグレ ータ(data integrator)を有するガスクロマトグラフ(HP 5880)。 J&Wキャピラリーカラム(J&W capillary column)。DB−5、30M X0.250 mm ID、1.0umdf。 ガラス浸透試験セル或いはフラスコ。約1200ml(外部セル或いはフィード側 )及び300ml(サンプルフラスコ或いは浸透側)の2つのガラスフラスコ。 浸透セルクランピングリング(permeation cell clamping rings)(2) 浸透セルアルミニウムシールリング(permeation cell aluminum seal ring s)(2) 天然ゴムセプタ(Natural Rubber Septa)8mm OD スタンダードウォール (standard-wall)或いは9mm OD(ウィスコンシン州、ミルウォーキー、アルド リッチケミカルカンパニー(Aldrich Chemical Company(社)製) 各種実験ガラス製品及びスポイト 各種実験道具1.2試薬 試薬水。当業者の化学分析のMDLで干渉が観測されなかった水。水浄化シス テムは、体積が80%になるまで沸騰させた試薬水を生成するために使用され、 キャップをかぶせられ、使用前に室温になるまで冷却される。 ストックエタノール/芳香族性標準溶液。1mlの密閉したガラスアンプル内 のエタノール(0.6030g)、トルエン(0.1722g)、p−キシレン(0.1327g) 、0―キシレン(0.0666g)トリメチルベンゼン(0.0375g)及びナフタリン(0.0 400g)包装物。ナフサ混合標準溶液は、イリノイ州、ウィーリング(Wheeling) のサニーサイド・コーポレーション(Sunnyside Corporation)(社)の消費者 製品部門から得られた約20の脂肪族炭化水素化合物を含んでいる商業用のペン キ溶剤混合物である。 トリトンX-100。ノニルフェノール(Nonylphenol)界面活性剤(ローム(Ro hm)及びハス(Hass)製)2.0 標準溶液製法 2.1浸透作用標準溶液 ストック浸透物試験標準溶液が使用される。これらの標準溶液は、重量及び 重量パーセントが示されている認証標準化合物(certlfied reference compound s)から重量別に生成される。 作用エタノール/芳香族標準溶液は、250ulのストック標準溶液を0.1gの界 面活性剤(トリトンX-100)を含んでいる100mlの試薬水に注入することによって 生成される。トリトンX-100は、浸透ストック標準溶液を添加する前に試薬水に 完全に溶解していることが重要である。これにより、試験化合物が水の中で分散 することができる。加えて、作用標準溶液は、アリコートを投与する度に完全に 混合されなければならない。標準溶液を生成するために使用されるメスフラスコ の大きなヘッドスペースによる損失を最小にするため、ヘッドスペースのないク リンプトップバイアル(crimp-top vials)に作用標準溶液を移すことが好まし い。 作用ナフサ混合物標準溶液は、800μLの“純粋な”ナフサ溶媒混合物を0.2 gの界面活性剤(トリトンX-100)を含む100ミリリットルの試薬水に注入 することによって生成される。 開放ストック標準溶液(opened stock standard solution)は、ガラススナ ップキャップバイアル(glass snap-cap vial)からクリンプトップバイアルへ 移動させ短期間貯蔵することが好ましい。このバイアルは、爆発に耐えられる冷 蔵庫或いは冷凍庫に保管してもよい。 2.2 キャリブレーション標準溶液 キャリブレーション標準溶液は、作用標準溶液をメスフラスコに加えて、試 薬水で薄めることによって最小の3つの濃度レベルを有する溶液に生成される。 そのうちの1つは、検出限界値よりわずかに高い濃度で生成される。他の濃度は 、外界側及びサンプル側のセル内の予想される濃度範囲に対応している。3.0 サンプル製法 3.1 フィルムサンプル製法 外部フラスコ及びサンプルフラスコは、使用前に石鹸水で洗って、次いで脱 イオン水で丁寧に洗い、最後にオーブンで乾燥する。クリーニングした後、各フ ラスコをゴム製のセプタム(septum)に嵌め合わせる。 フィルム試験サンプルは、テンプレートを用いてアルミニウムシールリング の内径に切断する。フィルム試験サンブルの直径は、切断されたフィルムの周縁 に沿った拡散損失を防止するのに重要である。フィルムのサンプル、アルミ製シ ール、及び試験フラスコを組み立てる。 試験セルを製作する。サンプルフラスコ及び外界フラスコ内の湿気を取り除 くために、該フラスコに乾燥した圧縮空気を流す。この作業は、サンプル及び外 界フラスコのセプタムを針で刺して、両フラスコに向けて制御された乾燥空気を 同時に流すチューブ部材を取り付けることによって行われる。クランピングリン グは、フィルムの両側で増大する圧力をなくすために、フラスコに遊嵌される。 両フラスコを約10分間浄化した後、針は、取り除かれ、クランピングリングは 、締め付けられ、2つのフラスコ間をフィルムで閉ざす。表面がゴムのアルミ製 スペーサーは、ガスタイトフィット(gas tight fit)を確保するために使用さ れる。 サンプル側には、300mlのフラスコ容積当たり2μLの水が注入される。サン プルフラスコは、容積が変化するので、容積変化に対応するように水も変える。 300mlのフラスコ容積内の2μLの水は、72°Fにおいて、0.25の水活性製品 に匹敵する。次に、本願の2.1に従って生成した40μLの浸透物エタノール/ 芳香族作用標準溶液或いは40μLのナフサ混合物作用標準溶液は、外部フラス コに注入される。いずれかの作用標準溶液は、表Iに示された1200mlのフラスコ 内で温度が72°Fで60%の相対湿度と、ある浸透濃度(ppm 体積/体積 の百万倍)とを提供する。他の湿度或いは浸透濃度は、湿度を決定するために乾 湿球温度計のチャート、並びに浸透濃度を算出するためにガスの損失を用いるこ とによって試験に採用してもよい。時間を記録して、浸透セルを、温度調節制御 オーブンに配置する。サンプルは、GCの動作時間を許容するためにずらして配 置する。3つの同じ浸透装置を用意する。実験の管理上、分析は3回行う。 各時間的な間隔が経過したらサンプルのグループ中、1のサンプルをオーブ ンから取り出す。1mlのループと嵌合する6ポートサンプリングバルブを用い て、外界フラスコが最初に分析される。1mlの体積を有する外界側或いはサン ブル側の空気をループに流す。ループは、キャピラリーカラム(capillary colu mn)に射出される。注入後、GC/FID装置が、手動によって始動する。1m lのサンプル注入は、8回分まで1回の浸透実験のサンプル及び外界側からとる 。 サンプル側及び外界側の試験化合物濃度は、各化合物の校正曲線或いは応答 ファクター(1或いは3式)から算出される。浸透質量が望まれる場合、次いで 濃度をその後で各浸透フラスコに対して体積補正する。4.0 サンプル分析 4.1 用具パラメータ 標準溶液及びサンプルは、以下の方法パラメータを用いて、ガスクロマトグ ラフィーによって分析される。 カラム: J&W カラム、DB−5、30M,0.25mm ID、1umdf 担体: 水素 スプリットベント(split vent): 9.4ml/min 注入口温度: 105℃ フレーム検出器温度:200℃ オーブン温度 1: 75℃ プログラムレート(Program Rate)1:15℃ オーブン温度 2: 125℃ レート 2: 20℃ 最終オーブン温度: 200℃ 最終ホールド時間:2分 6ポートサンプリングバルブ温度は、105℃に設定する。 4.2 キャリブレーション スリーポイントキャリブレーション(three point calibration)には、以 下に記された試験化合物の範囲内における標準溶液を用いる。 校正曲線の範囲 キャリブレーション標準溶液を生成するために、適正な量の作用標準溶液を メスフラスコ内の試薬水のアリコートに添加する。4.2.1 校正曲線に対する作用標準溶液の第2の希釈 5対1の希釈:5mlの作用標準溶液を25mlのメスフラスコに入れて、栓を して、フラスコを反転させることによって、混合する。 2.5対1の希釈:10mlの作用標準溶液を25mlのメスフラスコに入れて、栓を して、フラスコを反転させることによって、混合する。 各キャリブレーション標準溶液を分析し、外界側セル内の試験化合物の濃度 に対する化合物のピーク面積応答(peak area response)を求める。結果は、各 化合物に対する校正曲線の製作に使用される。ナフサ溶媒混合物は、約20の脂 肪族炭化水素化合物を含む商業用のペンキ溶剤である。試験化合物濃度に対する 該ピーク面積応答は、個々に20あるピークの下側の面積を合計することによっ て決定される。最小2乗法は、校正曲線に直線を合わせるために使用される。そ して、試験化合物の校正曲線の勾配が、未知の濃度を決定するために算出される 。平均応答ファクターを校正曲線の代わりに使用してもよい。 作用校正曲線或いは応答ファクターは、1或いはそれ以上のキャリブレーシ ョン標準溶液を測定することによって作業日毎に校合しなければならない。化合 物の応答が20%以上変化していたら、新しい校正曲線を用いて試験を繰り返さ なければならない。そしてまだ満足な結果が得られなければ、新しい校正曲線を 製作する。4.3方法検出レベルサンプル及び校正曲線の分析 好適なクロマトグラフィーの条件の概要は、上述した。 上述の装置のキャリブレーションを毎日行う。 スプリットベントをチェック及び調節し、石鹸フイルム流量計(soap film flow meter)でレートをチェックする。 正確なデータを出すために、サンプル、キャリブレーション標準溶液及び方 法検出レベルサンプルは、同じ条件で分析しなければならない。 キャリブレーション標準溶液及び方法検出サンプルは、外界フラスコ内のみ で生成する。これは、サンプルフラスコの代わりに外界フラスコの直径に当たる 1/2インチ(12.7mm)のプラスチックディスク及びアルミシートディスクを使う ことによって達成する。1のシールリングは、外界ガラスフラスコに取り付けて 、その後にアルミシート及びプラスチックディスクの順に取り付ける。 サンプル及び外側フラスコ内の湿気を取り除くために、乾燥した圧縮空気を 外界フラスコに流す。この作業は、外部セプタムを針で刺して、制御された乾燥 空気をフラスコに流すチューブ部材を取り付けることによって行われる。クラン ピングリングは、増大する圧力をなくすために、フラスコに遊嵌される。両フラ スコを約10分間空気を流した後、針は、取り除かれ、クランピングリングは、 締め付けられ、アルミシートをシールリングにシールする。 40μLの浸透エタノール/芳香族作用標準溶液或いは作用標準溶液の第2 の希釈液を、外部フラスコに注入する。若しくは、40μLのナフサ溶剤混合物 或いは作用標準溶液の第2希釈液を外部フラスコに注入する。時間を記録して、 フラスコを温度調節制御オーブンに配置する。 30分経過後、外側フラスコは、オーブンから取り除かれる。外側フラスコ は、1mlのループと嵌合する加熱6ポートサンプリングバルブを用いて分析され る。外側或いはサンプル側の空気をループに流し込む。ループは、キャピラリ一 カラムに注射される。GC/FID装置は、注入の後手動で始動する。4.4 算出結果 4.4.1 試験化合物反応ファクター サンプル側及び外界側試験化合物濃度は、各化合物の校正曲線勾配或いは応 答ファクター(RF)から算出される。浸透質量が必要な場合、濃度は、その後 それぞれ特定の浸透セルに対して体積補正をする。 累積する浸透物の質量は、フィルムの上流(外側)側及び下流(サンプル) 側で時間の関数として示される。浸透面積の伝達率及び拡散率は、伝達曲線のデ ータから算出される。4.4.2 伝達率 浸透物がポリマーと相互作用しない場合、浸透率係数Rは、通常浸透物ポリ マー係の特性を示すものである。これは、水素、窒素、酸素、及び二酸化炭素等 多数のガスが、多数のポリマーに浸透する場合である。浸透物は、ポリマー分子 と相互作用すると、この方法に使用される浸透試験化合物の場合のように、Pは 、定数ではなく、圧力、フィルムの厚さ、及び他の条件に依存する。この場合、 Pの1の値は、ポリマー膜の特性浸透率を示さず、ポリマーの浸透率の完成プロ フィールを得るために、考えられる全ての変数にPが依存することを知る必要が ある。伝達率Qは、実用的によく使用され、この場合、特定の温度における浸透 物の飽和蒸気圧がフィルムに加えられる。浸透物が水及び有機性化合物の場合の フィルムの浸透率は、次式によって示される。 浸透係数を決定する際の主要変数の1つとして、フイルムの圧力低下がある 。伝達率は、浸透物の濃度及び圧力をその次元の中に含まないので、QとPとを 関連づけさせるために、浸透物の濃度或いは蒸気圧をその測定条件下で知る必要 がある。 フィルムの外界側からサンプル側への圧力低下は、主に水蒸圧によるもので ある。水の濃度或いは湿度は、一定ではなく、有機化合物が分析される間には測 定されないので、膜の圧力は決定されない。 各種の適合性シクロデキストリン誘導体を含む上記の熱可塑性フィルムの例 は、本発明を各種異なる熱可塑性フィルムに採用できることを示している。フィ ルムは、有効なバリヤを作る水性分散コーティング及び押し出し加工を含む各種 フィルムの製造技術を利用して製造できる。 本願明細書において、置換されたシクロデキストリン、押し出し成形された 熱可塑性フィルムセルロースウェブ積層体及びコーティングされたセルロースウ ェブ積層体、及び試験データの例は、本発明の技術概念を理解するための基礎を 提供している。本発明は、各種の実施例で構成することができるので、本発明を 、添付されたクレームに記す。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年2月2日(1998.2.2) 【補正内容】 明細書 汚染物バリヤ或いはトラップを有するセルロースウェブ 発明の分野 本発明は、例えばチップボール(chipboard)、ボックスボード(boxboard )、板紙或いはカードボード(cardboard)材料のような、浸透物バリヤ或いは 汚染物トラップ層或いはバリヤ特性を有する硬質或いは準硬質非編成セルロース 繊維ウェブの改良に関する。好適なバリヤ板紙材料は、浸透物が外気から板紙を 通って包装の内容物に進入することを防ぐことができる。更に板紙内の活性バリ ヤ材料により、周囲若しくは板紙内に存在したり、又はセルロース材料源、印刷 化学物質、コーティング化学物質若しくは意図的にリサイクルした材料からとれ るような移動性或いは揮発性有機汚染物をトラップ或いは捕獲できる。 本発明は、少なくとも1のセルロース材料の層、又は活性バリヤ成分を含む バリヤポリマーフィルムの層からなるバリヤ積層構造を含む各種の概念を有して いる。セルロース材料の層は、少なくとも1のバリヤの層を備えている。本発明 のもう1つの概念は、浸透物又は汚染物に対するバリヤ又はトラップを有するセ ルロース包装材料に包装されている食品或いは食用材料からなる。更に本発明の 概念は、不適切な風味、香気、或いは臭気から食料品を保護するために汚染物又 は浸透物に対するバリヤ又はトラップを有するセルロースウェブの材料を包装す る方法からなっている。 発明の背景 板紙、ボックスボード、カードボード、或いはチップボールのような非編成 セルロース繊維ウェブは、紙に比べて比較的厚いシート材料からなる。該シート 材料は、結合した個々の小さなセルロースからなる繊維で構成されている。典型 的にこの繊維は、殆どの場合が水素結合である第2級の結合によって互いに保持 されている。セルロースシートを形成するため、繊維は、繊維添加物、顔料、バ インダ材料、第2級バインダ材料或いは他の成分と組み台っている繊維の分散或 いは水性懸濁液から細かいスクリーン上で粗いウェブ或いはシートに形成される 。シートが細かいスクリーン上で形成された後、粗いシートは、乾燥、カレンダ ー加工を経て、決められた厚さ、向上した表面の質、1つ或いはそれ以上のコー ティング層、一定の含水量等を有する完成シートが得られるように更に加工され る。更にシート形成の後、板紙は、更にコーティング、エンボシング、プリンテ ィングされ、或いはローリング及び配布前の更なる加工が施される。板紙、ボッ クスボード、チップボール、或いはカードボードは、典型的に0.25mm以上の厚さ を有する。 板紙、ボックスボード、カードボード及びチップボールのような非編成セル ロース繊維ウェブは、数多くの種類と程度があり、各種の使用に供されている。 完成した板紙は、粗く或いは滑らかであり、他の材料との積層が可能ではあるが 、典型的には従来の紙材料より厚くて重く、撓みにくい。板紙は、第1級の繊維 源並びに第2級或いはリサイクルされた繊維材料から作ることができる。製紙に 使用される繊維は、主として森林産業から直接得られる。しかし、板紙は、紙、 波状板紙、編成及び非編成の布状のもの、及び同様な繊維状のセルロース材料か らとれる第2級或いはリサイタルされた繊維から作られる。このリサイクルされ た材料は、繊維源と接触した材料及び他の材料源からとれるインク、溶剤、コー ティング、接着剤、残留物等のリサイクルされた有機材料を固有に含む。これら の有機物は、そのリサイクルされた材料から作られた容器の内容物を汚染する恐 れがある。 紙製品の製造に使用される主成分は、機械的・半機械的木質パルプ、未漂白 クラフトケミカル木質パルプ(Kraft chemical wood pulp)、ホワイトケミカル ウッドパルプ、不要な繊維、第2級繊維、非編成繊維、リサイクルされた編成或 いは非編成繊維、フィラー、及び顔料である。 米国特許第3,972,467号においてウィロック(Willock)他は、ペーパーボードポ リマーフィルムと任意のアルミホイル層との積層体からなる容器の板紙積層体の 改良を教示している。バルイ(Valyi)による米国特許第4,048,361号は、プラス チックセルロース及び他の同様な材料の積層体からなるガスに対するバリヤを含 む包装を教示している。米国特許第4,698,246号においてギベンズ(Gibens)他 は、ペーパーボードポリエステルと他の従来成分とからなる積層体を教示してい る。米国特許第4,525,396号においてティカサ(Ticassa)他は、ペーパーボード 熱可塑性フィルムと、紙成分と、及び他の従来の成分とで形成されるガスに対す るバリヤの特性を有するバリヤフィルム積層体からなる耐圧性の紙の器を教示し ている。また、シクロデキストリン材料及び置換シクロデキストリン材料が知ら れている。 本願の関連技術としては、他にピサ(Pitha)他の米国特許第5,173,481号お よび1982年10月4日付の、米国テキサス州ルドウィグ(Ludwig)79409のテキサス 工科大学化学部のTetrahedron Report No.147のページ1417〜1474に掲載の、ア ラン・P・クロフト(Alan P.Kroft)等による“synthesis of chemically mod ified cyclodextrins”がある。ピサ等は、シクロデキストリン及び置換シクロ デキストリンを開示している。ヨーロッパ特許出願番号0454910 A1は、固体基質 にポリイソシアネート架橋シクロデキストリン(polyisocyanate crosslinked c yclodextrin)をコーテイングする方法を教示している。シクロデキストリン材 料の主な使用としては、包接化合物を使用箇所に運ぶための包接錯体の形成であ る。シクロデキストリン材料は、各種有機化合物の錯体化に理想的な疎水性の内 部細孔を有する。非変形シクロデキストリン包接錯体材料は、フィルムに使用さ れてきた。日本国特許出願番号63-237932及び63-218063を参照されたい。シクロ デキストリン包接化合物の使用については、Willfrom Saenqer,Angew.Chem.I nc.Ed.Engl.誌の“Cyclodextrin Inclusion Compounds in Research and Indu stry”Vol.19,pp.344-362(1980)に詳細に記載されている。シクロデキスト リン包接化合物は、各種の運搬に使用される。脱臭剤、坑細菌材料、帯電防止剤 、食用油、殺虫剤、殺真菌剤、潮解物質、腐食抑制剤、風味を向上させる化合物 、ピレスロイド、調剤用及び農業用化合物等を含む材料が運ばれる。 フィルムの試験の際、貯蔵寿命が最悪であるような試験条件を使用しない限り、 これらの結果は、更に向上する。(4)錯体化の割合は、芳香族透過物及び脂肪 族透過物の場合で異なった。変形βCDを含有するフィルムは、脂肪族(印刷イ ンク型化合物)より芳香族(ガソリン型化合物)のほうが錯体化されている。反 対に、フィルムコーティングは、芳香族化合物よりも脂肪族化合物の方がかなり 錯体化されていた。(5)βCD含有アクリルコーティングは、芳香族物質を2 9%しか減少させないが、脂肪族透過物を46%乃至88%減少させるスターパ フォーマー(star performers)である。 定性製法 最初、発明者等は、4つの試験フィルムを製造した。そのうち3つのフィル ムは、1%、3%、及び5%(wt./w t.)のβ−シクロデキストリン、 βCDを充填しており、4番目のフィルムは、同じバッチの添加物及び樹脂から 製造されるβCDを含まないコントロールフィルムであった。試験フィルム中の 残留有機物の錯体化の試験は、5%充填βCDで行った。たとえβCDが、線状 低密度ポリエチレン(LLDPE)樹脂の残留有機物を効果的に錯体にすること が分かったとしても、βCDは、樹脂に適合せず、βCD粒子のアグロメレーシ ョンが形成された。 発明者等は、9つの変形βシクロデキストリン及び砕かれたβシクロデキス トリン(粒子サイズは5乃至20マイクロ(50,000乃至200,000Å))を評価し た。それぞれ異なるシクロデキストリン変形体は、アセチル化(acetylated)、 オクタニルスクシナート(octanyl succinate)、エトキシヘキシルグリシジル エーテル(ethoxyhexyl glycidyl ether)、第4級アミン、第3級アミン、カル ボキシメチル、スクシニレート(succinylated)、両性及びトリメチルシルイル エーテル(trimethyl-silyl ether)型であった。各実験シクロデキストリン( 1%充填 wt./wt.)は、リトルフォードミキサ(Littleford mixer)を用いて 低密度ポリエチレン(LLDPE)と混合し、その後でツインスクリューブラベ ンダー押し出し機(a twin screw Brabender extruder)で押し出し加工を行っ た。 9つのシクロデキストリン及び砕かれたシクロデキストリンLLDPEのプ ロフィール(profile)は、倍率が50及び200の光学顕微鏡で調べられた。 顕微鏡での調査は、LLDPE樹脂とシクロデキストリンとの適合性を視覚的に 調べるために行われた。試験を行った10のシクロデキストリン材料の中で、( アセチル化、オクタニルスクシナート及びトリメチルシルイルエーテル)の3つ はLLDPE樹脂に適合することが分かった。 伝達率Qは、実用的によく使用され、この場合、特定の温度における浸透物の飽 和蒸気圧がフィルムに加えられる。浸透物が水及び有機性化合物の場合のフィル ムの浸透率は、次式によって示される。 浸透係数を決定する際の主要変数の1つとして、フィルムの圧力低下がある 。伝達率は、浸透物の濃度及び圧力をその次元の中に含まないので、QとPとを 関連づけさせるために、浸透物の濃度或いは蒸気圧をその測定条件下で知る必要 がある。 フィルムの外界側からサンプル側への圧力低下は、主に水蒸圧によるもので ある。水の濃度或いは湿度は、一定ではなく、有機化合物が分析される間には測 定されないので、膜の圧力は決定されない。 各種の適合性シクロデキストリン誘導体を含む上記の熱可塑性フィルムの例 は、本発明を各種異なる熱可塑性フィルムに採用できることを示している。フィ ルムは、有効なバリヤを作る水性分散コーティング及び押し出し加工を含む各種 フィルムの製造技術を利用して製造できる。 請求の範囲 1.浸透物或いは汚染物の存在下において、改良されたバリヤ或いはトラップ特 性を有する非編成セルロース繊維ウェブであって、 (a)ランダムに配向されたセルロース繊維の連続アレイからなる層と、 (b)シクロデキストリン化合物からなる層と、 から成り、前記シクロデキストリンの層は、浸透物を有効に吸収することがで きる量のシクロデキストリン化合物を有し、前記シクロデキストリン化合物は、 実質的に包接錯体化合物を含まず、外界からの浸透物の通過に対するバリヤとし て作用する、或いは前記ウェブから発生する汚染物のトラップとして作用するこ とを特徴とする非編成セルロース繊維ウェブ。 2.前記シクロデキストリン化合物は、前記シクロデキストリンを前記ウェブに 適合させる少なくとも1の懸吊部或いは置換基を有するシクロデキストリン化合 物からなることを特徴とする請求項1に記載のウェブ。 3.前記シクロデキストリン化合物は、シクロデキストリン第1級炭素原子に少 なくとも1つの置換基を含むことを特徴とする請求項2に記載のウェブ。 4.前記シクロデキストリンは、αシクロデキストリン、βシクロデキストリン 、γシタロデキストリン或いは前記α、β、γシクロデキストリンの混合物から なることを特徴とする請求項1に記載のウェブ。 5.前記シクロデキストリンは、αシクロデキストリン、β-シクロデキストリ ン、γシクロデキストリン或いは前記α、β、γシクロデキストリンの混合物か らなることを特徴とする請求項2に記載のウェブ。 6.前記層は、0.01乃至10wt%のシクロデキストリンからなることを特徴とす る請求項1に記載のウェブ。 7.前記シクロデキストリン化合物からなる前記層は、コーティング層であるこ とを特徴とする請求項1に記載のウェブ。 8.前記シクロデキストリン化合物からなる前記層は、積層フィルム層であるこ とを特徴とする請求項1に記載のウェブ。 9.前記シクロデキストリンは、アシル化したシクロデキストリン化合物である ことを特徴とする請求項1に記載のウェブ。 10.浸透物の存在下において、改良されたバリヤ或いはトラップ特性を有する 非編成セルロース繊維ウェブであって、 (a)0.1mm以上の厚さを有し、ランダムに配向されたセルロース繊維の連 続アレイからなる第1の層と、 (b)前記第1の層に積層され、変形シクロデキストリン化合物及びポリマ ーを形成する熱可塑性フィルムからなる第2の層と、 から成り、前記第2の層は、浸透物を有効に吸収することができる量の変形シク ロデキストリン化合物を有し、前記変形シクロデキストリン化合物は、前記化合 物を熱可塑性ポリマーに適合させる置換基を有し、実質的に包接錯体化合物を含 まず、外界からの浸透物の通過に対するバリヤとして作用する、或いは前記ウェ ブから発生する汚染物のトラップとして作用することを特徴とするウェブ。 11.前記積層体は、可撓性の積層体からなることを特徴とする請求項10に記 載のウェブ。 12.前記変形シクロデキストリン化合物は、アセチル化したシクロデキストリ ン化合物からなることを特徴とする請求項10に記載のウェブ。 13.前記変形シクロデキストリン化合物は、シリコーン置換基を有するシクロ デキストリンからなることを特徴とする請求項10に記載のウェブ。 14.前記シクロデキストリンは、前記ポリマーを形成する熱可塑性フィルムに 対して0.01乃至10wt%の濃度で、前記第2の層に存在することを特徴とする請 求項10に記載のウェブ。 15.前記ポリマー形成する熱可塑フィルムは、エチレンで構成されるホモポリ マーからなることを特徴とする請求項10に記載のウェブ。 16.前記エチレンからなるポリマーは、共重合体からなることを特徴とする請 求項15に記載のウェブ。 17.前記ポリマーを形成する熱可塑フィルムは、塩化ビニルで構成されるポリ マーからなることを特徴とする請求項10に記載のウェブ。 18.浸透物の存在下において、改良されたバリヤ或いはトラップ特性を有し、 セルロース繊維からなる非編成ウェブであって、 (a)ランダムに配向されたセルロース繊維の連続アレイからなる層と、 (b)浸透物を有効に吸収することができる量のシクロデキストリン化合物 及びポリマーを形成するフィルムを有する可撓性コーティングと、 から成り、前記可撓性コーティングは、浸透物を有効に吸収することができる 量のシクロデキストリン化台物を有し、前記シクロデキストリン化合物は、実質 的に包接錯体化合物を含まず、外界からの浸透物の通過に対するバリヤとして作 用する、或いは前記ウェブから発生する汚染物のトラップとして作用することを 特徴とする非編成ウェブ。 20.前記変形シクロデキストリン化合物は、アセチル化したシクロデキストリ ン化合物からなることを特徴とする請求項18に記載のウェブ。 21.前記変形シクロデキストリン化合物は、シリコーン置換基を有するシクロ デキストリンからなることを特徴とする請求項18に記載のウェブ。 22.前記シクロデキストリンは、ポリマーを形成する前記熱可塑性フィルムに 対して0.01乃至10wt%の濃度で、前記第2の層に存在することを特徴とする請 求項18に記載のウェブ。 23.前記ポリマーを形成する熱可塑性フィルムは、エチレンで構成されるポリ マーからなることを特徴とする請求項18に記載のウェブ。 24.前記エチレンからなるポリマーは、エチレンで構成される共重合体からな ることを特徴とする請求項23に記載のウェブ。 25.前記ポリマーを形成する熱可塑フィルムは、塩化ビニルで構成されるポリ マーからなることを特徴とする請求項18に記載のウェブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.浸透物或いは汚染物の存在下において、改良されたバリヤ或いはトラップ特 性を有する非編成セルロース繊維ウェブであって、 (a)ランダムに配向されたセルロース繊維の連続アレイからなる層と、 (b)浸透物を有効に吸収することができる量のシクロデキストリン化合物 からなる層と、 から成り、 前記シクロデキストリン化合物は、実質的に包接錯体化合物を含まず、外界 からの浸透物の通過に対するバリヤとして作用する、或いは前記ウェブから発生 する汚染物のトラップとして作用することを特徴とする非編成セルロース繊維ウ ェブ。 2.前記シクロデキストリン化合物は、前記シクロデキストリンを前記ウェブに 適合させる少なくとも1の懸吊部或いは置換基を有するシクロデキストリン誘導 体化合物からなることを特徴とする請求項1に記載のウェブ。 3.前記シクロデキストリン誘導体は、シクロデキストリン第1級炭素原子に少 なくとも1つの置換基を含むことを特徴とする請求項2に記載のウェブ。 4.前記シクロデキストリンは、αシクロデキストリン、βシクロデキストリン 、γシクロデキストリン或いは前記α、β、γシクロデキストリンの混合物から なることを特徴とする請求項1に記載のウェブ。 5.前記シクロデキストリンは、αシクロデキストリン、βシクロデキストリン 、γシクロデキストリン或いは前記α、β、γシクロデキストリンの混合物から なることを特徴とする請求項2に記載のウェブ。 6.前記層は、0.01乃至10wt%のシクロデキストリンからなることを特徴 とする請求項1に記載のウェブ。 7.前記シクロデキストリン化合物からなる前記層は、コーティング層であるこ とを特徴とする請求項1に記載のウェブ。 8.前記シクロデキストリン化合物からなる前記層は、積層フィルム層であるこ とを特徴とする請求項1に記載のウェブ。 9.前記シクロデキストリンは、アシル誘導体であることを特徴とする請求項1 に記載のウェブ。 10.浸透物の存在下において、改良されたバリヤ或いはトラップ特性を有する 非編成セルロース繊維ウェブであって、 (a)0.1mm以上の厚さを有し、ランダムに配向されたセルロース繊維の連 続アレイからなる第1の層と、 (b)浸透物を有効に吸収することができる量の変形シクロデキストリン化 合物及びポリマーを形成する熱可塑性フィルムからなる第2の層と、 から成る積層体から成り、 前記変形シクロデキストリン化合物は、前記化合物を熱可塑性ポリマーに適 合させる置換基を有し、実質的に包接錯体化合物を含まず、外界からの浸透物の 通過に対するバリヤとして作用する、或いは前記ウェブから発生する汚染物のト ラップとして作用することを特徴とするウェブ。 11.前記積層体は、可撓性の積層体からなることを特徴とする請求項10に記 載のウェブ。 12.前記変形シクロデキストリン化合物は、アセチル化したシクロデキストリ ン化合物からなることを特徴とする請求項10に記載のウェブ。 13.前記変形シクロデキストリン化合物は、シリコーン置換基を有するシクロ デキストリンからなることを特徴とする請求項10に記載のウェブ。 14.前記シクロデキストリンは、前記ポリマーを形成する熱可塑性フィルムに 対して0.01乃至10wt%の濃度で、前記第2の層に存在することを特徴とする請 求項10に記載のウェブ。 15.前記ポリマー形成する熱可塑フィルムは、エチレンで構成されるホモポリ マーからなることを特徴とする請求項10に記載のウェブ。 16.前記エチレンからなるポリマーは、共重合体からなることを特徴とする請 求項15に記載のウェブ。 17.前記ポリマーを形成する熱可塑フィルムは、塩化ビニルで構成されるポリ マーからなることを特徴とする請求項10に記載のウェブ。 18.浸透物の存在下において、改良されたバリヤ或いはトラップ特性を有し、 セルロース繊維からなる非編成ウェブであって、 (a)ランダムに配向されたセルロース繊維の連続アレイからなる層と、 (b)浸透物を有効に吸収することができる量のシクロデキストリン化合物 及びポリマーを形成するフィルムからなる可撓性コーティングと、 から成り、 前記シクロデキストリン化合物は、実質的に包接錯体化合物を含まず、外界 からの浸透物の通過に対するバリヤとして作用する、或いは前記ウェブから発生 する汚染物のトラップとして作用することを特徴とする非編成ウェブ。 19.前記積層体は、可撓性積層体からなることを特徴とする請求項18に記載 のウェブ。 20.前記変形シクロデキストリン化合物は、アセチル化したシクロデキストリ ン化合物からなることを特徴とする請求項18に記載のウェブ。 21.前記変形シクロデキストリン化合物は、シリコーン置換基を有するシクロ デキストリンからなることを特徴とする請求項18に記載のウェブ。 22.前記シクロデキストリンは、ポリマーを形成する前記熱可塑性フィルムに 対して0.01乃至10wt%の濃度で、前記第2の層に存在することを特徴とする請 求項18に記載のウェブ。 23.前記ポリマーを形成する熱可塑性フィルムは、エチレンで構成されるポリ マーからなることを特徴とする請求項18に記載のウェブ。 24.前記エチレンからなるポリマーは、エチレンで構成される共重合体からな ることを特徴とする請求項23に記載のウェブ。 25.前記ポリマーを形成する熱可塑フィルムは、塩化ビニルで構成されるポリ マーからなることを特徴とする請求項18に記載のウェブ。
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