JP2001508504A - 商品包装用ボードの製造方法 - Google Patents

商品包装用ボードの製造方法

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リーサ マルヤッタ クッコ
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Abstract

(57)【要約】 本発明は液密で且つ気密な包装用ボード及び包装(10)の製造方法、並びに前記製造方法により供給される製品に関する。本発明により、交互に並ぶ珪素と酸素原子からなる無機系の連鎖又は架橋結合した高分子主鎖を形成する少なくとも1つの珪素化合物と、その高分子主鎖に有機系の側鎖及び/又は架橋結合を形成する少なくとも1つの反応性有機化合物を含む重合反応混合液が紙あるいは板紙又は厚紙からなるボード基材(12)に展着される。反応混合液はコロイド溶液を形成するものであってよく、そのコロイド溶液中では重合と共にゲル化が起こり、その後、このようにして生成されたゲルを乾燥、縮合、及び硬化させて液密で且つ気密なコーティング層(13)を形成する。前記鎖状又は架橋結合した高分子主鎖は、酸素と珪素に加えて、珪素に置換する金属原子を含むことができ、また、前記有機化合物は反応性基としてエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、カルボニル基、ビニル基、又はメタクリレート基を含むことができる。更に、先に得られた密着性のガラス状コーティング層(13)に接合形成高分子コーティング(11、14)を展着して、製造された包装を閉鎖することができる。本発明に従ってコーティングされた紙又はボードを適用できる製品は、牛乳及びジュース用の容器(10)又は液体食料品用の同様な包装、バッグタイプの食料品用包装、容器及びボックスのヒートシールされ且つ剥離可能なカバー、及び電子レンジや通常のオーブン用トレーを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 商品包装用ボードの製造方法 本発明は、珪素をベースとした液密で且つ気密な少なくとも1つのコーティン グ層を備える板紙又は厚紙のボード基材からなる商品包装用ボードの製造方法に 関する。更に、本発明は、その紙又はボード基材のコーティングをベースにした 食料品用の包装及びトレーを含む液密で且つ気密な包装及び製品の製造方法に関 する。 液体並びに他の湿気を帯びた食料品又は腐りやすい食料品の包装に有用である ためには、そのボード又は紙に液密で且つ気密なコーティングが施されていなけ ればならない。コーティングは、空気中の酸素が包装を通過し、製品を腐らせる のを防ぐと共に、包装が濡れるのを防ぎ、また、包装から製品の香気が漏れるの を防止する。同様な気密性は、医薬品や化粧品、及び洗剤の包装でも必要になる 。 ジュースの容器等の液体の包装を液密で且つ気密にする有効な方法は、容器の ボードに薄いアルミニウムホイルを施すことである。アルミニウムはそれ自体で も、ヨーグルト及び凝乳製品のカップの剥離カバーや、バター及びマーガリンの 箱に使用されている。しかし、アルミニウムホイルは次のような欠点を持ってい る:製造コストが高い;生物学的に分解することができない;包装材料の再生が 難しい;包装を電子レンジで加熱することができない。剥離式アルミニウムカバ ーの別の問題は、それらが破れやすく裂けやすいということである。 包装に使用するボード又は紙に密閉性を持たせる代替的な解決法は、そのボー ド等に1つもしくはそれ以上の高分子コーティング層を施すことである。使用す る層の数や層の材料は、包装される製品によって定まる要件に応じて異なる。代 用材料として最良のコーティング材料は本質的にアルミニウムホイルの場合と同 等の密閉性を達成し、アルミニウムで問題となっていた上記の欠点を解消してい る。しかし、これらの代用的解決法では、様々な高分子材料を結合する必要があ り、例えば、それらは、酸素、水蒸気、及び香気を通さないバリヤー層と、紙又 はボードの両側に設けられた耐熱性層と、高分子を紙又はボードに結合すると共 にそれらの高分子同士を相互に結合するための1つもしくはそれ以上の結合材料 層からなっている。従って、包装紙又は商品包装用ボードの構造が複雑化し、高 分子材料を大量に消費する必要がある。 上記の説明による密閉された包装の例は、牛乳、クリーム、乳酸菌飲料、ジュ ース、又は他の同様な液体食料品の包装として使用すべく意図された容器であっ て、全体に高分子コーティング層が施されたボードでできている容器を含む。こ れらの容器のボードには典型的には4つ乃至5つもの高分子コーティング層が施 されており、例えば、ボードは、酸素及び香気を通さない例えばポリアミドのバ リヤーと、その上側の材料結合層と、最上面の例えばポリエチレンのヒートシー ル層を含み、その他、ボードの反対側の面には別のポリエチレンのヒートシール 層が設けられている。別の代表的な包装の適用例は、例えば牛乳、凝乳製品、ヨ ーグルト、水、ジュース、デザート、又はアイスクリームの部分的な包装である 。この適用例の場合、包装は小さなカップ又は容器の形態を為しており、典型的 にはプラスチック又はコーティングされた板紙でできていて、ヒートシールされ た剥離式のカバーが設けられている。そのカバーは、例えばポリアミド、エチレ ンビニルアルコール共重合体(EVOH)、又はポリエチレンテレフタレート( PET)からなる酸素及び香気を通さないバリヤーと、材料結合層、並びに容器 又はカップの口を封じ、例えばエチレン及びメタクリル酸のスチレン修飾共重合 体からなり、製品をヒートシールできて且つ容易に剥離することができるヒート シール層がコーティングされた紙でできている。化粧品及び薬用の丸剤も、高分 子コーティングでシールされた紙性の剥離式カバーを備えたプラスチック又はガ ラス製の容器を用いて、同様な方法で包装されている。 特許公報US 5 340 620号は、高分子が酸素を通さないバリヤーと して機能する、珪素をベースとした高分子コーティングが施された板紙を開示し ている。この特許公報によるコーティングはUV照射法でオルガノシランを重合 させることにより得られ、それにより、無機系の高分子主鎖(backbone)に加えて 、シランの有機系の基が相互に反応する際にそのコーティングに有機結合が形成 される。しかし、このコーティングは無機系高分子主鎖部分が一部分を占めてい るため非常に脆く、例えば板紙又は厚紙容器の製造工程の一部であるクリージン グ(creasing)に耐えることができない。更に、この特許公報には、コーティン グの耐水蒸気性についての記載がない。この公報で開示されている態様のコーテ ィング材料では液体の包装に適した板紙又は厚紙が得られないのは明らかである 。その上、コーティング原料として用いるオルガノシランは高価な物質である。 また、例えば公開公報DE 4 020 316号及びDE 4 025 2 15号にも珪素をベースとしたコーティングが開示されている。それらの公報は 紙を1つの可能性のあるコーティングの基体(substrate)として挙げているが、 詳細な説明はプラスチック又は金属のコーティングについてのみ行われており、 また、それらの公報によれば、そのコーティングの目的は、フィルム状の基体が 摩耗しても尚その屈曲性を維持できるような、摩耗に対する耐性をもたらすこと である。従って、これらの公報は、本発明が対象としている包装技術に関するも のではない。 密閉性を有する包装用ボードの別な適用例は、加熱を意図したキャセロール食 品等の食料品の消費者包装の一部として使用されたり、独立した製品として販売 されることもある、オーブンで使用可能な電子レンジ用トレー又は通常のオーブ ン用トレー等の食料品の基層(underlayer)である。そのような基層は水及び油 脂に対して不浸透性でなければならない;また、これに加えて、オーブンで使用 できるトレーの場合は充分な耐熱性が必要である。これまではポリエステルコー ティングされた板紙がオーブン用トレーに用いられてきた。しかし、それらは、 必要な高分子層の厚みが厚くなることや、そのような高分子コーティングでは2 00℃を超える典型的なオーブン温度に耐えるのが非常に難しい等の欠点を有し ている。また、電子レンジで使用可能なトレーの高分子コーティングとしてはポ リプロピレンが用いられてきた。 本発明の目的は、包装を液密で且つ気密にする高分子コーティング層を有する 、包装材料として使用することが意図された板紙又は厚紙からなるボード基材(b ase)を供給するための新規な解決法を提供することである。特に、本発明の目的 は、単純な構造の被覆ボードを供給し、コーティング材料を節約すると同時に、 板紙又は厚紙の成形時に必要なクリージングにコーティングが破れることなく耐 えられるようにすることである。本発明は、交互に並ぶ珪素と酸素原子を含む無 機系の鎖状又は架橋結合した高分子主鎖を形成するための少なくとも1つの珪素 化合物と、その高分子主鎖への有機系の側鎖及び/又は架橋結合を形成するため の少なくとも1つの反応性有機化合物を含む重合反応混合液を供給するステップ と、その混合液をボード基材に展着するステップ(spread)と、その混合液を硬化 させてコーティング層を形成するステップを特徴とするものである。 本発明による方法は、シラン等の珪素化合物、その珪素化合物と反応する有機 化合 物、水、及び珪素化合物の加水分解された基を先ず部分的に縮合することができ る触媒から出発し、その溶液にコロイド粒子を形成することにより行うことがで きる。そのゾルをエージングすること及び/又はある触媒を加えることにより、 反応が継続して粒子が成長及び結合し、結果として連鎖又は架橋結合したゲルが ボードの表面を覆い、最後に、このゲルを加熱あるいはUV、IR、レーザー又 はマイクロ波を照射して乾燥及び硬化させ、ボードに弛みなく密着した薄いコー ティングを形成する。硬化時間は、環境に応じて秒単位から数時間まで様々な時 間をとり得る。このようにして得られたコーティングは、無機物質と有機物質の 両方の典型的な特徴を同時に兼ね備えており、そのコーティングの特性は、特に 、架橋結合又は側鎖を形成する有機成分を適切に選択することにより調整するこ とができる。 使用する有機化合物は、珪素化合物により形成された高分子主鎖の反応性部位 に有機系の炭素をベースとした側鎖又は架橋結合を形成することができる純粋に 有機系の炭素をベースとした化合物である。従って、これらの有機化合物は、ア ルコキシ基の加水分解及び縮合により本質的に無機系の鎖状構造又は網状構造に 重合するオルガノシラン等の有機珪素化合物とは別のものである。 本発明では、高分子層のかなりの部分を、オルガノシランよりも本質的に安い 適当な反応性の有機化合物で形成することができる。更に、ある有機化合物を好 適には比較的遅い段階で反応混合液に添加することにより、重合の達成が促進さ れる。オルガノシランのみを用いたときに生成される高分子主鎖はシランの反応 性置換基の相互反応に対する立体障害を構成することがあるが、一方、反応混合 液中に存在する遊離したある有機化合物はこの後も反応を持続させ、無機系の珪 素-酸素鎖間により多くの側鎖及び/又は架橋結合を形成することができる。使 用する有機化合物の量を調節することにより、このようにして生成されたコーテ ィングの有機性の程度及びその有機性度に基づくコーティングの特性を重合化の 段階で調整することができる。 本発明により、クリージングに耐え、曲げても破れず、酸素及び水蒸気を通さ ない、丈夫なコーティング層が供給され、また、コーティング層形成段階又は後 の加熱あるいは継ぎ合わせ時にコーティングに肉眼では認められないほどの小さ なピンホールも生じることなく、コーティング層を非常に薄くすることができる 。従来のコーティング材料ではこのピンホールが問題となっており、そのため、 従来のコーティング層 は比較的厚くしなければならなかった。予備試験の結果から判断し、1g/m2 程度の少量のコーティング量で滑らかなボード基材にコーティングの密着層をも たらすことができ、実際上の好適なコーティング量は約2g/m2から6g/m2 の範囲である。本発明の更なる利点は、珪素をベースとしたコーティング層の上 に直接高分子シール層を展着できることであり、これらの層の間に結合剤を用い る必要はない。既知の有機系コーティングの組み合わせの場合、ポリアミド、P ET、又はEVOHで作ることができる気密バリヤーの重量だけでも、典型的に は、少なくとも約20g/m2あり、更に、これらの材料では、バリヤーとヒー トシール層の間に別な材料結合層が必要である。従って、本発明を用いることに より材料を本質的に節約できると共に、上記の既知の技術に比べてボードの重量 を軽量化することができる。本発明の別な利点は、ロッドコーティング法やブレ ードコーティング法、あるいは噴霧法等の、紙及び板紙又は厚紙産業で一般的に 用いられている方法を使ってコーティング混合液の展着を容易に行えることであ る。従って、通常のコーティングの展着に用いられるのと同一の適用技術を使っ て、ボードの製造プロセスの一部として「オンライン」原理を利用することによ り、板紙抄紙機でコーティングの展着を行うことができる。また、コーティング は、予め成形されたトレーの半加工品に行ってもよく、あるいは、トレーの成形 に関連付けてコーティングしてもよい。必要な場合にはコーティング混合液を充 填剤と共に展着することができ、最も好適な材料は滑石、雲母、又はガラスの薄 片等のスケール(鱗片)様又はスレート様の充填剤を含む。コーティングが形成 されるときに、これらの物質は表面方向に定着し、その不浸透特性に寄与する。 これらの充填剤へのコーティングの接着性は非常に優れている。また、その混合 液に顔料又は有機系着色剤を加えたり、あるいは、そのコーティング調合液に有 機系及び/又は無機系の繊維又は粒子を混合してコーティングを着色することも でき、カップリング剤を用いてそれらのコーティングへの結合度を改善すること もできる。更に、本発明による無機系の連鎖又は架橋構造とかみ合い(intermesh )、且つその連鎖又は架橋構造と独立した高分子構造を形成する有機系重合剤を その調合液に含めることもできる。板紙抄紙機に加え、例えば、必ずしも初めに 乾燥させておかなくてもよいボード完成品への印刷プロセスと関連付けてコーテ ィングの展着を実施することもできる。この場合、ボードは、紙及びボード産業 で普通に用いられているあらゆる種類のコー ティングでプリコートすることができる。 本発明により供給される高分子コーティングの連鎖又は架橋主鎖は、それらが 交互に並ぶ珪素及び金属原子と酸素原子から構成することができる。好適には、 その構造は主に珪素と酸素からなり、珪素の置換体としてかなり少数の金属原子 が同一の構造に結合していてもよい。好適には、金属は、例えば、Ti、Zr、 及びAlを含むことができる。その高分子構造に結合される有機系の基は、主に 、置換された、もしくは置換されていないアルキル基及びアリール基を含むこと ができる。 本発明によるコーティングの無機系の高分子主鎖を生成する重合反応は、一例 として、以下の化学反応式により説明することができる:ここで、 Meは四価の金属原子を表しており、 Rはアルキル基又は水素を表しており、 Xは例えばアルキル体又はアリール体、あるいは、アルキル鎖又はアリール鎖を 表しており、 Yは、例えばアミノ基、ヒドロキシル基、カルボニル基、カルボキシル基、ビニ ル基、エポキシ基、又はメタクリレート基であり得る反応性の置換基を表してお り、 u、v、及びwは整数であり、 n及びmは1から3までの整数である。 好適にはコーティングの乾燥及び設定段階で実施されるコーティング組成の有 機重合プロセスでは、付加反応を利用して、ある有機化合物をオルガノシランの 反応性置換基Yと結合させ、有機系の側鎖を形成することができる。この反応は 、反応する 基に応じて、縮合反応であってもよい。重合プロセスにおいて、その鎖の末端に ある反応性基はオルガノシランの置換基Yと更に反応することができ、それによ り珪素鎖間に有機系の架橋結合がもたらされる。また、オルガノシランの置換基 Yを直接相互に反応させて珪素鎖間に架橋結合を形成することもできる。架橋結 合の数及び長さ、即ちコーティングの有機性の程度は、反応混合液中に含まれて いる有機化合物の質及び分量を利用して調整することができる。特に好適な架橋 性有機化合物は、アルキル体又はアリール体もしくはアルキル鎖又はアリール鎖 、及びジオールに2つのエポキシ基を有するエポキシドを含む。 本発明によるプロセスに必要な液体媒質は、例えば、水、アルコール、及び/ 又は液体シランを含むことができる。上記の反応例で実施される加水分解により 、水が存在する場合は、水と結合し、一方、同時にその反応でアルコールが放出 され、液相に変わる。 加水分解基及び縮合基を含むオルガノシラン、あるいはそれらの加水分解物は 、本発明による方法の開始材料に適している。 同様に、Zr、Ti、Al、B等の金属中心元素を含む化合物、又はこれらの 金属及び珪素の化合物、あるいはそれらの化合物の混合物も使用することができ る。例えば、以下のタイプのシランを使用することができる: ここで; Y=エポキシ基、ビニル基、又は他の有機系重合性基である有機系の反応性基で あり、 X及びX1=1から10個の炭素原子を有する炭化水素基であり、 R=1から7個の炭素原子を有する炭化水素基、アルコキシアルキル基、又は1 から6個の炭素原子を有するアシル基であり、 a=1から3までの整数であり、 b=a+b≦3を条件に、0から2までの整数である。 有機重合プロセスは、一例として以下のように説明することができる: a)コーティング組成物中のオルガノシランの反応性基(上記化学反応式のY )が、それらが重合するときにコーティングに架橋結合する。 一例として、エポキシシランにより形成されたポリエチレンオキシド架橋結合 が示されている: b)付加された有機系の反応性プレポリマーがオルガノシランの反応性基と反 応する。 c)付加された有機系の重合物質が反応し、その物質の該当する分子が相互に 重合する。 d)すべての選択肢a、b、及びcが一緒になって1つの効果を及ぼすことが できる。 架橋結合の数及び長さ、即ちコーティングの有機性の程度は、反応混合液中に 含まれている有機化合物の質及び分量によっても調整することができる。有機化 合物は、様々な程度に予備重合することができる単量体及び/又は混合液の展着 時にシラン と結合する単量体であってよい。また、有機化合物は、反応混合液に加える際、 プレポリマーの形熊であってもよい。単量体として計算した有機化合物の量は、 反応混合液の重合開始材料の全量の5モルパーセントから80モルパーセント、 好ましくは10モルパーセントから70モルパーセント、最も好適には10モル パーセントから50モルパーセントであってよい。 1つのグリシドキシ(glycidoxy)基を有する化学式(1)によるエポキシシ ランは、例えば、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチル トリエトキシシラン、β-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、β-グリシド キシエチルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリ (メトキシエトキシ)シラン、γ-グリシドキシプロピルトリアセトキシシラン 、δ-グリシドキシブチルトリメトキシシラン、δ-グリシドキシブチルトリエト キシシラン、グリシドキシメチルジメトキシシラン、グリシドキシメチル(メチ ル)ジメトキシシラン、グリシドキシメチル(エチル)ジメトキシシラン、グリ シドキシメチル(フェニル)ジメトキシシラン、グリシドキシメチル(ビニル) ジメトキシシラン、β-グリシドキシエチル(メチル)ジメトキシシラン、β-グ リシドキシエチル(エチル)ジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピル(メ チル)ジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピル(エチル)ジメトキシシラ ン、δ-グリシドキシブチル(メチル)ジメトキシシラン、及びδ-グリシドキシ ブチル(エチル)ジメトキシシランを含むことができる。 2つのグリシドキシ基を有するシランは、例えば、ビス-(グリシドキシメチ ル)ジメトキシシラン、ビス-(グリシドキシメチル)ジエトキシシラン、ビス- (グリシドキシエチル)ジメトキシシラン、ビス-(グリシドキシエチル)ジエ トキシシラン、ビス-(グリシドキシプロピル)ジメトキシシラン、及びビス-( グリシドキシプロピル)ジエトキシシランを含む。 他の反応性基を有する化学式(1)による化合物の例は、ビニルトリエトキシ シラン、ビニル-トリス(β-メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリアセトキシ シラン、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピル トリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシ シラン、N−ビス(β-ヒドロキシエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシ ラン、N-(β-アミノエ チル)-γ-アミノプロピル(メチル)ジメトキシシラン、γ-クロロプロピルト リメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、及び3,3,3- トリフルオロプロピルトリメトキシシランを含む。 一般式(2) で表される珪素化合物の例は、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシ シラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、及びフェニルメ チルジメトキシシランを含む。 これらの化合物は独立した化合物として(すなわち単独で)使用することがで き、また、2つもしくはそれ以上の化合物の混合物として使用することもできる 。 他の可能な化合物は、例えば、コロイドシリカ、即ち、例えば水又はアルコー ルに分散され、粒径が好適には1nmから100nmの非常に微細に粒状化され た無水シリカ粉末を含有するコロイド溶液を含む。 架橋性有機化合物としてプレポリマーを使用することができる。オルガノシラ ンの反応性基がそのプレポリマーと好適に反応し、同様な反応性基が相互に反応 して無機系の酸素珪素鎖を結合する架橋結合を形成する。例えば、エポキシ基を 含むシランと反応させるためにエポキシ樹脂又は芳香族ジオールを使用すること ができる。 ジオールとして、ビスフェノールA、ビスフェノールS、及び1,5-ジヒドロ キシナフタレン等の芳香族アルコールを使用することができる。アクリル基又は アクリロキシ基を有するシランと反応させるためにアクリレートを用いることが できる。ビニルシラン又は、メルカプト基を含むシランの他、重合性二重結合を 含む他のシランには反応性の二重結合を有するプレポリマーが用いられる。多価 アルコールはイソシアナート基を含むシランに用いられる。イソシアナートは水 酸基を含むシランに用いられ、エポキシ樹脂はアミノシランに用いられる。 滑石及び雲母等の鉱物充填剤を充填材料として使用することができる。更に、 カップリング剤、界面活性剤、並びに複合体及びコーティングを調製するために 使用される他の添加剤を混合液に加えることができる。 化学式(1)及び(2)による珪素化合物の加水分解物は、酸の存在下におけ る水 とアルコールの混合液等の溶媒混合液中の対応する化合物を加水分解することに より製造することができ、この方法は一般に知られている。一般式(1)及び( 2)による珪素化合物を加水分解物の形態で使用すると、シランを一緒に混合及 び加水分解することにより、概して良好な結果が得られる。 硬化触媒を使用すると比較的低い温度でコーティングを硬化させることができ 、コーティングの特性に有利な影響がもたらされる。 例えば、以下の物質を、エポキシ基を含むシランの硬化触媒として使用するこ とができる:塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、スルホン酸等のブレンステッド酸;Z nCl3、FeCl3、AlCl3、TiCl3等のルイス酸、及びこれらに対応す る有機錯体酸の金属塩、たとえば酢酸ナトリウム塩や亜鉛オキシラート等;ホウ 酸メチル及びホウ酸エチル等のホウ酸の有機エステル;水酸化ナトリウム及びカ セイカリ等のアルカリ;テトラブトキシチタネート及びテトライソプロポキシチ タネート等のチタネート;チタニルアセチルアセトナート等の金属アセチルアセ トナート;n-ブチルアミン、ジ-n-ブチルアミン、グアニジン、及びイミダゾ ール等のアミン。 過塩素酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニ ウム、酢酸ナトリウム、及び脂肪族フルオロスルホン酸塩等の無機酸及びカルボ ン酸の塩等の潜在性触媒も恐らく使用することができる。 最も好適な硬化触媒の選択は、所望の特性及びコーティング組成の使用によっ て異なる。 更に、コーティング溶液は、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、セロ ソルブ、カルボン酸塩、又はそれらの混合物等の溶媒を含むことができる。特に 、メタノールからブタノールまでの低級アルコールが推奨される。メチルセロソ ルブ、エチルセロソルブ、及びブチルセロソルブ、低級カルボン酸、トルエン及 びキシレン等の芳香族化合物、並びに酢酸エチル及び酢酸ブチル等のエステルも 一般に用いられる。しかし、板紙のコーティング溶液に関連して溶媒蒸気の蒸発 がエクストラアレンジメント(extra ammgements)の原因になるので、溶媒の使 用は、例えば溶媒としてシランを用いることにより、最小限にするのが好ましい 。 滑らかなコーティングを得るため、必要な場合は、少量の流動性調節剤(二酸 化アルキレンとジメチルシロキサンのブロック共重合体等)を加えることができ る。 また、酸化防止剤やUV光から保護するための物質をコーティング溶液に加え ることもできる。 湿潤性及び親水性を調整するため、非イオン性の界面活性剤をコーティング溶 液に加えることができる。 上記の説明により提供される珪素をベースとしたコーティング層は、外観がガ ラス状を為しており、また、弛みなく密着していて曲げることができ、ひび割れ や穴がなく、耐熱性で且つ耐薬品性である。また、このコーティング層は、酸素 や水蒸気を通さず、耐油脂性で且つ耐香気性であり、湿気に感応しない。パルプ 化により行われる材料のリサイクルでは、材料中に存在する少量のコーティング 材料は、得られるリサイクルされたパルプを損なわない。 コーティング層の硬化及び残存する液相の除去は、好適には、コーティングを 約100℃から200℃の範囲の温度に加熱することにより行われる。加熱する ことにより、コーティングから細孔が取り除かれ、必要な液密性及び気密性が得 られる。 先述の如く、層の間に接着剤層を積層することなく、本発明により供給される コーティング層の上面に接合形成(joint-forming)高分子コーティングを展着 することができる。例えば、板紙又は厚紙から容器タイプの包装を製造する場合 、ヒートシール高分子がその容器の接合部をシールする接着剤として機能する。 接合部の密閉性を確実化するため、好適にはボードの両面をヒートシール高分子 でコーティングする。 本発明により提供される薄いガラス状のコーティング層は透明なため、コーテ ィングプロセスの前にボードに印刷した写真や文字を見ることができる。これは 、製品の外面にガラス状のコーティングが為されている食品用トレーの利点であ る。 本発明により製造されるコーティングされた包装用ボードは、液体食料品の包 装を意図した容器又は小さなカップ用の耐酸素性で且つ耐香気性の材料として使 用することができる。そのコーティング層は、直角プリズム又は四面体の形状を 為す容器のエッジを形成するために行われるコーティングされた板紙のクリージ ングプロセスに、破れることなく耐えることができる。 本発明によるコーティングされた包装用ボードの他の特別な適用例は、電子レ ンジ用トレー又は通常のオーブン用トレー等の食料品容器(base)用の耐油脂性 で且つ耐熱性の材料としての使用である。この場合も、板紙はクリージング及び 折り曲げ工程 に掛けられるので、コーティングはこれらの工程に破れることなく耐えるもので なければならない。更に、本発明により供給されるオーブンで使用可能なトレー のコーティングの1つの特別な利点は、そのコーティングの耐熱性が優れている ことである。板紙は高温で圧縮することによりトレーの形状に成形することがで き、そのトレーは料理用ストーブ及び電子レンジの通常の温度に容易に耐えられ るだけでなく、板紙が焦げ始める300℃を超える温度にさえも耐えることがで きる。同時に、コーティング層は、加熱したときに食品から発生する蒸気の軟化 効果から板紙を保護し、トレーをそのままの形状に維持する。焼いても、食品は 本発明によるコーティングにこびりつかない。本発明により供給されるトレーは 、例えば、包装を開けてトレーに入れたまま食品を加熱するよう意図された調理 済み食品の消費者包装の一部として使用することができるほか、トレー自体を消 費者に販売することもできる。 更に、本発明は液密で且つ気密な包装の製造方法を含んでおり、前記製造方法 は、交互に並ぶ珪素と酸素原子を含む無機系の連鎖又は架橋結合した高分子主鎖 を形成する少なくとも1つの珪素化合物と、その高分子主鎖への有機系の側鎖及 び/又は架橋結合を形成する少なくとも1つの反応性有機化合物を含む重合反応 混合液を、紙、あるいは板紙又は厚紙からなるボード基材に展着するステップと 、その反応混合液を硬化させてコーティング層を形成するステップと、前記包装 の一部もしくは全体をこのようにして得られる高分子コーティングされた紙又は ボードで成形するステップを特徴としている。 このような状況において、本発明で用いるボード基材という用語は、例えば全 体が前記材料で製造される容器状包装又は食料品容器に適した充分な自重支持能 力を有するかなり堅い繊維をベースとした包装用材料を表していることを述べて おく必要があろう。そのようなボードの重量は、少なくとも約170g/m2で あり、一般的には225g/m2以上である。重量範囲が170g/m2から25 0g/m2のボードは慣例的に板紙と呼ばれており、250g/m2以上の重量を 有するボードは厚紙と呼ばれている。また、本発明で用いる紙という用語は、例 えば包装又は箱の一部を為す、ヒートシールされた剥離可能なカバーに適した包 装用材料である、もっと薄く且つもっと軽い繊維をベースとした材料を表してい る。 本発明による包装用ボードの製造方法に関して以上で提示した内容は、殆どの もの がそのままで本発明による包装の製造方法に適用することができる。例えば、珪 素をベースとしたコーティング層の形成や、その化学的構造並びに組成、及びガ ラス状のシリカコーティングの上面に接合用(jointing)高分子コーティングを 展着できること等がこれに該当する。 上記の方法に従って製造される本発明による製品は、特に、牛乳、クリーム、 乳酸菌飲料、又はジュース用の容器及び小さなカップ等の液体食料品用のシール された板紙及び厚紙製包装、スープ混合粉末(soup mix powder)用ポーチ、コ ーヒー及びスパイス用包装等の食料品用のシールされた紙製包装、調理済み食品 包装の一部であり得る板紙製の電子レンジ又は通常のオーブン用の食品用トレー 、板紙又は厚紙製の洗剤用包装、及びガラス製、プラスチック製、又は板紙製の 食料品、医薬品、及び化粧品用包装のヒートシールされた紙製カバー、特には、 ヨーグルト、牛乳、ジュース、水、アイスクリーム又はデザート用カップのカバ ー、凝乳製品用容器のカバー、及びバター、マーガリン、又は調理済み食料品用 ボックスのカバーを含む。 本発明による製品を例示する添付図面において: 図1は、ヒートシールされた紙製のカバーが設けられた本発明によるヨーグル ト用の小さなカップを示している。 図2は、図1の一部を拡大した、カップの口と紙製カバーのエッジの断面図で ある。 図3は、本発明による板紙製のオーブンで使用可能なトレーを示している。 図4は、図3の一部を拡大した、トレーのエッジの断面図である。 図5は、本発明による板紙製の牛乳用容器を示している。 図6は、図5の一部を拡大した、容器壁部の断面図である。 図1及び図2に示されている本発明によるヨーグルトの消費者包装は、好適に は、カップの口2にヒートシールされた耐酸素性で且つ耐香気性の紙製のカバー 3が設けられた小さなプラスチック製カップ1からなっている。紙製カバー3は 、紙層4、ゾル−ゲル法を用いて作成される珪素をベースとした耐酸素性で且つ 耐香気性の高分子層5、及び例えばエチレンとメタクリル酸のスチレン修飾共重 合体からなるヒートシール層6で構成されている。ヒートシール層6は、紙製カ バー3をポットの口を取り囲むフランジ2にしっかりと固定している。同時に、 ヒートシール層6は、カップを開けたときに紙製カバー3が剥離されるようにし ている。紙製カバーの紙層4の 重量は例えば40g/m2から80g/m2であってよく、耐酸素性で且つ耐香気 性のコーティング層5の重量は好適には約2g/m2から5g/m2であり、ヒー トシール層6の重量は例えば約20g/m2であってよい。 例えば調理済み食品の包装に用いることができる図3及び図4によるオーブン で使用可能なトレー7は、板紙層8と、トレーの内面及び外面にゾル−ゲル法で 形成された珪素をベースとしたガラス状の高分子層9で構成されている。板紙層 の重量は少なくとも約225g/m2であり、両面のガラス状高分子層9の重量 は共に好適には約2g/m2から5g/m2である。高分子層9はトレーに耐水性 及び耐油脂性を付与し、また、この高分子層は200℃から250℃までの通常 の料理用ストーブ(レンジ)の動作温度に損傷を被ることなく耐えることができ る。トレーの内面の高分子層は特に食品が固着するのを防ぎ、トレーの外面の高 分子層は主にベークシート上の油脂や加熱したときに食品から発生する「はね」 からトレーを保護する。ある場合には、トレーの外面の高分子層を省くことがで きる。図示したトレー7はそれ自体を電子レンジで使用することもできる。 概略、直角プリズムの形状を為している図5及び図6に示す牛乳容器10は、 全体がコーティングされた液密で且つ気密な包装用ボードでできている。その包 装用ボードは、容器10の外面の高分子ヒートシール層11と、板紙層12、ゾ ル−ゲル法で作成され、板紙層の内側に設けられた珪素をベースとした耐酸素性 で且つ耐香気性の高分子層13、及び容器の内面を構成するヒートシール層14 からなっている。容器10の接合部では、例えばポリエチレンからなるヒートシ ール層11、14が、重なり合っている板紙層を相互にしっかりと固定している 。容器の板紙12の重量は少なくとも約225g/m2であり、耐酸素性で且つ 耐香気性の高分子層13の重量は好適には約2g/m2から5g/m2であり、両 側のヒートシール層11、14の重量は共に例えば約20g/m2である。 容器の壁を構成する図6による包装用ボードは、板紙層12とゾルーゲル層1 3の間に更に別の高分子層(図示せず)を備えていてもよく、この高分子層に顔 料や充填剤を含ませることもできる。好適な高分子の例はポリオレフィン及びス チレンアクリレートを含む。前記高分子層は、その高分子表面が板紙層よりも滑 らかで且つ堅いため、ゾル-ゲル層13の材料の厚みを減らすために用いること ができる。 本発明及び、本発明が使用する高分子コーティング材料を、以下の実施例によ り説明する。 実施例1 バリヤーコーティング 182gの2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンを、室温で47 3gのγ-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランに混合しながら溶解す る。この混合液に24gの0.1N塩酸を徐々に加え、同時に攪拌する。攪拌を 約2時間続け、その間に、20gのコロイドシリカを加える。必要な場合には、 1gの流動性調節剤を添加する。このようにして調製された溶液は少なくとも1 ヶ月間使用することができる。その溶液を使用する前に16gのメチルイミダゾ ール(ルイス酸の1つ)を加え、約1時間混合する。この溶液は約24時間使用 することができる。 ロッドコーティング法を用いて以下のグレードの板紙にコーティングした: 1.顔料コーティングSBS板紙 基材重量:235g/m2 厚み:314μm 2.スチレンブタジエン分散コーティング板紙 3.滑らかな表面を有するカップボード 基材重量:230g/m2 厚み:〜300μm コーティングを炉内において160℃で2分間加熱硬化させた。 試験結果 実施例1によるコーティング溶液を用いてグレード1、2、及び3の板紙につ いて試験を行った。試験結果は、この粘度を有する実施例1のコーティング溶液 が滑らかで細孔の少ないグレードの板紙をコーティングするのに最適であったこ とを示している(サンプル1及び2)。 肉眼で評価したところ、そのコーティングは清浄且つ透明で、良好なフィルム 形成能力を持っていることが示された。また、電子顕微鏡を用いた試験は、サン プル1及 び2のコーティングが無傷で連続していることを示した。サンプル3のコーティ ングには穴の原因となる細孔が部分的に見られた。 それらのコーティングの物理的特性が表1に示されている。 表1:実施例1の試験結果 実施例2 実施例1の場合と同様に、溶液を予備加水分解する。 コロイドシリカの代わりに、総量180gの少量の細粒化滑石を連続的に攪拌 しながら加える。使用する滑石の粒径はその98%が10μm未満である(Finn talc C10)。 その混合液にメチルイミダゾールを加えた後、約7gのコロイドシリカを加え ることにより、その粘度をロッドコーティングに適した粘度に調整した。 そのコーティング溶液を用いて、実施例1によるグレード1と3の板紙をコー ティングした。そのコーティングを、実施例1と同じ条件下で硬化及び乾燥させ た。 試験結果 肉眼で評価したところ、そのコーティングは僅かにつや消しされており、良好 なフィルム形成能力を有することが示された。 それらのコーティングの物理的特性が表2に示されている。 表2:実施例2の試験結果 実施例3 35.6gのフェニルトリメトキシシラン、276.6gのグリシジルオキシプ ロピルトリメトキシシラン、及び19.8gのアミノプロピルトリメトキシシラ ンを、氷浴中の容器内で混合した。この混合液に6gの水を滴下させながら徐々 に加え、氷浴中で攪拌を15分間続けた後、12gの水を少量ずつ加え、その混 合液を氷浴中で更に15分間攪拌した。次いで、97.2gの水をすばやく滴下 させながら加え、室温で2時間攪拌を続けた。その後、この加水分解物に43. 6gのエポキシ樹脂(Dow Corning D.E.R.330)を加えた。ロッドコーティング 法を用いて、実施例1によるグレード1から3までの板紙にコーティングを行っ た。コーティングを160℃の炉で3分間硬化させた。 表3:実施例3の試験結果 実施例4 実施例3と同様に溶液を予備加水分解した。その加水分解物に147gの雲母 (Kemira Mica40)を加えた。そのコーティング溶液を用いて、実施例1による グレード1、2、及び3の板紙をコーティングした。実施例3と同様に、そのコ ーティングを硬化及び乾燥させた。 試験結果 肉眼で調べたところ、そのコーティングは僅かにつや消しされており、良好な フィルム形成能力を有することが示された。それらのコーティングの物理的特性 が表4に示されている。 表4:実施例4の試験結果 当業者にとって、本発明の様々な実施態様が上記の実施例に限定されるもので はなく、添付した特許請求の範囲内において様々な態様を取り得ることは明らか である。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年11月12日(1998.11.12) 【補正内容】 請求の範囲(補正) 1. 包装用ボードの製造方法であって、少なくとも170g/m2の重量を有 する板紙又は厚紙からなるボード基材(8、12)が少なくとも1つの珪素をベ ースとした液密で且つ気密のコーティング層(9、13)を備えているものにお いて、交互に並ぶ珪素と酸素原子を含む無機系の鎖状又は架橋結合した高分子主 鎖を形成するための少なくとも1つの珪素化合物と、その高分子主鎖への有機系 の側鎖及び/又は架橋結合を形成するための少なくとも1つの反応性有機化合物 とを含む重合反応混合液を供給するステップと、前記混合液を前記ボード基材( 8、12)に展着するステップと、前記混合液を硬化させてコーティング層(9 、13)を形成するステップを特徴とする包装用ボードの製造方法。 2. 前記有機化合物が少なくとも1つの反応性のエポキシ基、アミノ基、ヒド ロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、ビニル基、又はメタクリレート基 を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の包装用ボードの製造方法。 3. 高分子主鎖を形成し、且つ、前記有機化合物と反応する及び/又は架橋結 合を形成するエポキシ基、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボ ニル基、ビニル基、又はメタクリレート基を有する少なくとも1つのオルガノシ ランが前記反応混合液に含まれていることを特徴とする請求項1又は2に記載の 包装用ボードの製造方法。 4. 金属化合物が前記反応混合液に含まれ、該金属化合物が前記高分子主鎖に 結合し、酸素原子と交互する珪素原子の一部が金属原子で置換されていることを 特徴とする前記請求項のいずれかに記載の包装用ボードの製造方法。 5. 前記有機化合物が、単量体として計算して、前記反応混合液の重合性化合 物の総量の5モルパーセントから80モルパーセント、好適には10モルパーセ ントから50モルパーセントを構成していることを特徴とする前記請求項のいず れかに記載の包装用ボードの製造方法。 6. シラン、アルコールや水等の溶媒、並びに有機化合物及び/又はプレポリ マーからなる液相を含有する重合反応混合液を前記ボード基材に展着し、前記混 合液をゲル化させた後、前記混合液を硬化させて密閉性のコーティング層を形成 することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の包装用ボードの製造方法。 7. 前記ボードに展着される前記混合液が、単量体又はプレポリマー及びコロ イド状の反応性粒子を含む液相からなるコロイド状混合液であることを特徴とす る請求項6に記載の包装用ボードの製造方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA, CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F I,GB,GE,GH,HU,ID,IL,IS,JP ,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR, LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD ,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR, TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 クッコ リーサ マルヤッタ フィンランド国 パライネン マルンネシ ンティエ 13―3 (72)発明者 ペンティネン タパニ フィンランド国 フートイェルヴィ リョ キョレンティエ 31 【要約の続き】 14)を展着して、製造された包装を閉鎖することがで きる。本発明に従ってコーティングされた紙又はボード を適用できる製品は、牛乳及びジュース用の容器(1 0)又は液体食料品用の同様な包装、バッグタイプの食 料品用包装、容器及びボックスのヒートシールされ且つ 剥離可能なカバー、及び電子レンジや通常のオーブン用 トレーを含む。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 包装用ボードの製造方法であって、板紙又は厚紙からなるボード基材(8 、12)が少なくとも1つの珪素をベースとした液密で且つ気密のコーティング 層(9、13)を備えているものにおいて、交互に並ぶ珪素と酸素原子を含む無 機系の鎖状又は架橋結合した高分子主鎖を形成するための少なくとも1つの珪素 化合物と、その高分子主鎖への有機系の側鎖及び/又は架橋結合を形成するため の少なくとも1つの反応性有機化合物とを含む重合反応混合液を供給するステッ プと、前記混合液を前記ボード基材(8、12)に展着するステップと、前記混 合液を硬化させてコーティング層(9、13)を形成するステップを特徴とする 包装用ボードの製造方法。 2. 前記有機化合物が少なくとも1つの反応性のエポキシ基、アミノ基、ヒド ロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、ビニル基、又はメタクリレート基 を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の包装用ボードの製造方法。 3. 高分子主鎖を形成し、且つ、前記有機化合物と反応する及び/又は架橋結 合を形成するエポキシ基、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボ ニル基、ビニル基、又はメタクリレート基を有する少なくとも1つのオルガノシ ランが前記反応混合液に含まれていることを特徴とする請求項1又は2に記載の 包装用ボードの製造方法。 4. 金属化合物が前記反応混合液に含まれ、該金属化合物が前記高分子主鎖に 結合し、酸素原子と交互する珪素原子の一部が金属原子で置換されていることを 特徴とする前記請求項のいずれかに記載の包装用ボードの製造方法。 5. 前記有機化合物が、単量体として計算して、前記反応混合液の重合性化合 物の総量の5モルパーセントから80モルパーセント、好適には10モルパーセ ントから50モルパーセントを構成していることを特徴とする前記請求項のいず れかに記載の包装用ボードの製造方法。 6. シラン、アルコールや水等の溶媒、並びに有機化合物及び/又はプレポリ マーからなる液相を含有する重合反応混合液を前記ボード基材に展着し、前記混 合液をゲル化させた後、前記混合液を硬化させて密閉性のコーティング層を形成 することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の包装用ボードの製造方法。 7. 前記ボードに展着される前記混合液が、単量体又はプレポリマー及びコロ イド 状の反応性粒子を含む液相からなるコロイド状混合液であることを特徴とする請 求項6に記載の包装用ボードの製造方法。 8. 硬化ステップが約100℃から200℃の設定温度で加熱することにより 行われることを特徴とする請求項6又は7に記載の包装用ボードの製造方法。 9. 硬化ステップが光照射により行われることを特徴とする請求項6又は7に 記載の包装用ボードの製造方法。 10. このようにして形成されるコーティング層(9、13)の重量が少なく とも1g/m2であり、好適には約2g/m2から6g/m2であることを特徴と する前記請求項のいずれかに記載の包装用ボードの製造方法。 11. スケール(鱗片)様の滑石又は雲母、あるいは無機系又は有機系の繊維 等の充填剤も前記ボード基材に供給され、前記コーティング層の一部を形成する ことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の包装用ボードの製造方法。 12. 前記ボード基材を印刷した後、珪素をベースとした透明な液密で且つ気 密なコーティング層がその印刷面に形成されることを特徴とする前記請求項のい ずれかに記載の包装用ボードの製造方法。 13. 接合形成高分子コーティング(6、14)が従前に形成された珪素をベ ースとする液密で且つ気密なコーティング層(5、13)の上面に展着され、こ の高分子コーティングにより包装(1、10)が閉鎖されることを特徴とする前 記請求項のいずれかに記載の包装用ボードの製造方法。 14. 液密で且つ気密な包装(1、10)の製造方法であって、交互に並ぶ珪 素と酸素原子を含む無機系の鎖状又は架橋結合した高分子主鎖を形成する少なく とも1つの珪素化合物と、その高分子主鎖への有機系の側鎖及び/又は架橋結合 を形成する少なくとも1つの反応性有機化合物とを含む重合反応混合液を紙(4 )あるいは板紙又は厚紙からなるボード基材(12)に展着し、その反応混合液 を硬化させてコーティング層(5、13)を形成し、このようにして得られる高 分子コーティングされた紙又はボードから前記包装の一部又は全体を形成するこ とを特徴とする液密で且つ気密な包装の製造方法。 15. 食料品用包装であって、前記食料品用包装が、請求項14により製造さ れる、接合された耐酸素性で且つ耐香気性の板紙又は厚紙製の容器(10)、板 紙製の小さ なカップ、又は紙製のバッグからなる食料品用包装。 16. 食料品、医薬品、又は化粧品用の包装(1)であって、前記包装が、接 合された耐酸素性の紙製カバー(3)でその口を閉鎖することにより請求項14 に従って形成されていることを特徴とする食料品、医薬品、又は化粧品用の包装 。 17. 電子レンジ又は通常のオーブン用トレー(7)等の食料品用容器であっ て、前記容器が、請求項1から13までのいずれかにより製造される耐水性で且 つ耐油脂性の耐熱性包装用ボードからなっていることを特徴とする食料品用容器 。
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