JP2019505698A - 改善されたデッドホールド性を有するシート - Google Patents
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Abstract
Description
更に、ポリマーフィルムには、典型的に、良好なデッドホールド性がなく、これらのフィルムのデッドホールド性を改善するために、例えば、米国特許第4,786,533号;欧州特許第0148567号;米国特許第4,965,135号に記載されているような幾つかの試みがなされている。
例えば、キャンディーのラップの場合、この「デッドホールド」は、機械方向の繊維配向を最適化することによって得られる。しかしながら、このような解決策では、満足のいく結果が得られず、しばしば、デッドホールドは、一方向でのみ達成されてきた。
その結果、従来技術よりも、より持続可能な解決策を見出す必要がある。従って、抄紙機で製造することができる、高いデッドホールド性を有する半透明/透明の薄いフィルム又は紙を見出す必要がある。
本発明は、添付の特許請求の範囲の独立項によって定義される。実施形態は、添付の特許請求の範囲の従属項及び以下の説明に記載される。
第1の態様では、デッドホールド性を有するシートが提供され、前記シートには、セルロース繊維が含まれるが、前記セルロース繊維の少なくとも75%、好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%が1mm未満の繊維長さを有し、且つ前記フィルムの引張強度比(MD/CD)は1.4超、好ましくは1.6超、最も好ましくは1.8超である。
引張強度比は、シートの繊維配向を規定し、このようにして、シートの両方向に高いデッドホールド剛性を有するシートが提供される。表面サイジング、含浸若しくはメタライゼーション等の表面処理プロセス又は積層を何ら施すことなく、高いデッドホールド剛性又はデッドホールド挙動を有するシートを製造することができる。また、このシートによって、プラスチックフィルムも、シートとの多層構造として使用する場合には、デッドホールド性を改善することが可能である。
セルロース繊維の残部0から25%には、1mmを超える長さを有するセルロース繊維を含むことができ、前記のより長いセルロース繊維は、少なくとも2mm、又は少なくとも2.5mm、又は少なくとも3mmの長さを有する。
1mm未満の長さを有するセルロース繊維は、切断及びフィブリル化技術又はそれらの組み合わせのいずれか1種によって得ることができる。
シートの含水率は、8重量%未満、好ましくは6重量%未満、最も好ましくは4重量%未満であることができる。
最終的な水分、即ち最終的な製品中の水分が低い程、良好なデッドホールド性を得ることができる。
1mm未満の繊維長さを有するセルロース繊維は、ナノフィブリル化多糖類であることができ、前記ナノフィブリル化多糖類は、ミクロフィブリル化セルロース及びナノ結晶セルロースのいずれか1種である。
シートは、着色剤を更に含むことができる。
シートは、50g/m2未満、好ましくは25g/m2未満の坪量を有することができる。
1mm未満の長さを有する前記セルロース繊維は、70超、より好ましくは90超、又は更に92超のショッパー・リーグラ(SR:Schopper−Riegler)値を有する高度に叩解したセルロース繊維であることができる。
シートは、透明であっても、又は半透明であってもよい。
第2の態様では、第1の態様に従うデッドホールド性を有するシートを製造する方法が提供され、前記シートには、セルロース繊維が含まれ、前記セルロース繊維の少なくとも75%、好ましくは少なくとも90%、更により好ましくは少なくとも95%が、1mm未満の繊維長さを有し、前記フィルムの引張強度比(MD/CD)は、1.4超、好ましくは1.6超、最も好ましくは1.8超であり、1mm未満の繊維長さを有する前記セルロール繊維は、抄紙機で70超のショッパー・リーグラ(SR)値を有し、前記方法には、1mm未満の長さを有するセルロール繊維及び2mm超の長さを有するセルロール繊維の混合物を含む懸濁液を提供する工程、前記溶液のウェブ又はフィルムを形成する工程、前記形成されたフィルム又はウェブを乾燥又は脱水する工程、これによって、デッドホールド性を有する前記シートを形成する工程が含まれる。
シートは、乾燥又は脱水工程後に、10%未満、好ましくは8%未満、更により好ましくは4%未満の含水率を有することができる。
シートは、50g/m2未満、好ましくは25g/m2未満の坪量を有することができる。
前記方法は、前記形成されたフィルム又はウェブをカレンダー加工する工程を更に含むことができ、前記カレンダー加工の工程が、前記乾燥工程の前、後又は同時に実行される。
第2の態様では、本方法は、ジェット対ワイヤー比を調節すること、ワイヤー上の層せん断を調節すること、湿潤ウェブ及び/又は乾燥ウェブの張力を調節すること、前記ウェブ又はフィルムを形成するときにパルスによって乱流を生成すること、及びセルロース繊維を含む懸濁液の繊維組成を調節すること、又はそれらの組み合わせのいずれか1つによって、前記シートの所望の繊維配向を得ることを含むことができる。
第4の態様では、第1の態様又は第3の態様に従うシートと、少なくとも1つの第2の層とを含む積層体が提供され、前記第2の層は、ポリマー、ワックス及び鉱物のいずれか1種を含むことができる。
ポリマーは、例えば、ポリエチレン(PE)であってもよい。1つの代替例では、シートは、前記積層体を形成するポリマー層(例えば、PE)上に直接キャストコーティングすることができる。或いは、追加の層は、第1のシート上にコーティング又は積層することができる。
第5の態様では、第1又は第3の態様に従うシートを、シガレットパッケージ(packaging)のインナーライナーとして、キャンディーラップ紙として又は食品ラップ紙として使用することが提供される。
第6の態様では、第1又は第3の態様に従うシートを含む、シガレットパッケージ用のインナーライナーが提供される。
第7の態様では、第1及び第3の態様に従うシートから構成される、シガレットパッケージ用のインナーライナーが提供される。
第8の態様では、第1及び第3の態様に従うシート又は第4の態様に従う積層体を含む又はこれからなるキャンディーラップ又は食品ラップが提供される。
第9の態様では、第1又は第3の態様に従うシート又は第4の態様に従う積層体の、デッドホールド用途のブランクとしての使用が提供される。このようなデッドホールドの用途は、包装及び食品への用途だけでなく、スクリーン用等エレクトロニクスの応用も含むことができる。
本発明では、デッドホールド性を有するシートは、セルロース繊維を含む懸濁液から形成される。このシートは主として、70超、より好ましくは90超、最も好ましくは92超のショッパー・リーグラ(SR)値を有する高度に叩解した繊維に基づいており、これらの繊維は、1mm未満の長さを有する。シートには、シート中の繊維の全量に基づいて、1mm未満の長さを有する、少なくとも75重量%のセルロース繊維が含まれる。好ましくは、1mm未満の長さを有するこれらの繊維の量は、80重量%超、90重量%超、更により好ましくは95重量%超である。
1mm未満の長さを有するこれらのセルロース繊維は、ナノフィブリル化多糖類又はナノセルロースであることができ、前記ナノフィブリル化多糖類又はナノセルロースは、ミクロフィブリル化セルロース及びナノ結晶セルロースのいずれか1種である。
驚くべきことに、これらの高度に叩解され且つ短い繊維(70超、より好ましくは90超、最も好ましくは92超のSR)に基づく紙/フィルムは、1.4超、好ましくは1.6超、最も好ましくは1.8超の引張強度比(MD/CD)を有し、改善されたデッドホールド性を有することが見出された。シートは半透明又は透明であってもよい。これは、シートが、表面サイジング、含浸若しくはメタライゼーション等の表面処理プロセス又は積層を施すことなく、高いデッドホールド剛性又はデッドホールド挙動を有するシートを製造することができることを意味する。
シートは、フォードリニア(Fourdrinier)抄紙機等の抄紙機で製造することができる。従って、シートは、ワイヤー又は浸透性担体基質を使用すること等によって、湿式技術を使用して製造することができる。或いは、シートは、キャストコーティング技術、例えば、担体基質をコーティングし、その後、形成されたシート/フィルムを担体基質から除去することによって製造することができる。
本発明に従って製造された薄い紙又はフィルムは、耐グリース性(ワックス又はプラスチックコーティングなし)、ガス又はアロマバリアー、鉱油バリアー、印刷可能性、偽造防止(例えばマーカー又はレーザーマーキング)、半透明又は光学的効果、光学的バリアー、例えばUVバリアー等の特徴を更に示す。
長い繊維は、例えば、硬材又は軟材のクラフト繊維、(合成繊維)、バガス、溶解性パルプを意味し、又は典型的には1mmより長く、且つ20μm超の繊維径を有する全てのパルプを含む。
長い繊維は、軟材源、例えば松又はトウヒから得ることができる。また、長い繊維は、より短い繊維と比較して、シートの改善された引裂強度にも寄与することができる。或いは、長い繊維は、カバ等の硬材から作ることができる。
シート中の繊維及び/又は(マイクロ)繊維の配向は、1.4超、好ましくは1.6超、最も好ましくは1.8超の引張強度比(MD/CD)を有するシートによって特徴付けられる。引張強度比は、EN ISO 5270、EN ISO 1924、SCAN−P 67に記載されているような従来の標準的な方法によって測定される。
シートは、好ましくは、低い坪量(grammage又はbasis weight)を有する。坪量は、好ましくは50g/m2未満、最も好ましくは25g/m2未満である。
1つの代替例では、シートはカレンダー加工することができ、これにより、デッドホールドが更に改善される。
シート中のセルロース繊維の全量は、シートの全重量に基づいて、少なくとも80重量%であることができる。残部0から20%は、任意の従来の抄紙添加剤及び化学薬剤を含むことができる。
シートを製造するために使用される典型的な完成紙料組成物は、95%MFC(90超のSR)、5%クラフト繊維、+歩留まり向上剤等のプロセス添加剤を含むことができる。或いは、完成紙料には、100%MFC+プロセス添加剤、充填剤又は他の性能の化学薬剤が含まれる。
好ましくは、最終的な製品のシートは、8%未満、最も好ましくは4%未満の含水率を有する。
充填剤の含量が高い程、デッドホールドが改善される。好ましくは3%より高く、最も好ましくは7%より高い。
シートは、好ましくは、両面シートであり、これは、上面及び裏面の特性が、例えば短い繊維の濃度や表面粗さに関して異なることを意味する。これは、デッドホールド性に有益な効果を有することが分かった。これは、少なくとも、両面性が自動的に達成されるフォードリニアタイプの機械で形成された紙の特徴である。
好ましい繊維配向を得る別の方法は、ワイヤーに層せん断を加えることによる。これは、例えば、フォードリニアタイプの抄紙機でのワイヤーシェイキングによって行うことができる。
好ましい繊維配向を得る更に別の方法としては、湿潤ウェブ張力及び/又は乾燥ウェブ張力を調節且つ制御することによって行うことができる。
また、好ましい繊維配向は、繊維組成を調節することによっても得ることができる。完成紙料の繊維組成を調節することによって、流体力学的特性及び摩擦に影響を及ぼすことになる。
また、所望の繊維の配向は、流れの挙動を調節することによっても得ることができ、例えばパルスによって乱流を生成することによって、配向作用等をより少なくすることができる。これは、紙ウェブをヘッドボックスからワイヤーに形成するときに行うことができる。
また、異なる技術を組み合わせて、所望の繊維配向、延いてはシートの所望の引張強度比(MD/CD)を得ることも可能である。
シートの繊維配向は、種々の技術によって測定され、特徴付けることができる。
1つの方法は、繊維セグメントのエッジの配向を測定することによる(Erkkila、A−L.、Pakarinen、P.、Odell、M.、Pulp Pap.Can.99(1):81(1998))。他の技術には、例えば染色した又はトレーサー繊維の画像分析が含まれる。また、引張強度のMD/CD比R及び弾性率のMD/CD比Rも測定することができる。
誘電率、超音波又はマイクロ波透過率によって、弾性率、次に更にはシートの繊維配向が決定される。
また、繊維配向を決定するために、光回折等の光学的測定法を使用することも可能である。
ワックスパウチ構造は、追加的に、剛性及びデッドホールド性を有するが、これによって、形成された空のパウチが長い距離に亘って充填剤装置まで輸送されるとき、そのパウチを開いたままにして、その形状を保持することが可能になる。
デッドホールドは、折り目(fold)又は畳み目(crease)を保持する包装材料の能力の尺度を指す。デッドホールド性の簡単な試験には、周囲温度で包装材料に180°の折り目を押し付けること、次に、その後で折り目が開いた角度を測定することが含まれる。より低い又はより小さい回復角度であることは、より大きなデッドホールド保持性を示すので望ましい。
本出願及び添付の特許請求の範囲の文脈において、「繊維長さ」という用語は、繊維の算術的な平均長さを意味し、例えばTAPPI標準(Kajaani FS5光学的繊維分析装置、Metso Automation)に従って測定することができる。
ワックス層又はポリマー層の厚さは、5から30μmの範囲、好ましくは約20μmとすることができる。
上記シートに、例えばPEコーティング層を設けることにより、23℃及び50%RHでの測定による100cc/m2/日未満の積層シートのOTR値を達成することが可能になる。
クラフトパルプ繊維を、ショッパー・リーグラ値が96超(94−100)になるまで叩解した。フォードリニアに類似の湿式技術又は抄紙法を使用して、約30g/m2の坪量を有するウェブを形成した。異なる量の硬材パルプ(カバ、低SR値、25未満)を、完成紙料の長い繊維の画分として使用した。繊維完成紙料に加えて、カチオン性デンプン(4kg/tn)等のプロセス化学薬剤、疎水性サイジング剤(1.5kg/tn)を使用した。
湿潤ウェブをプレスセクションに通し、次に約6重量%の含水率になるまで乾燥させた。
ポリエチレンコーティング層を、フィルム又は基質上に、別の改変工程で押し出した。PE層の厚さは約20μmである。
サンプル(PEコートなし)(W=55mm、L=155mm)のデッドホールド測定を、調査する面の端から55mmの距離の箇所で折り曲げることによって行った。
次に、1時間後の角度を測定した。本明細書に記載したMFCフィルム材料は、折り曲げた後、余り真っ直ぐには戻らない(例えば、0.957kgの重量の場合、最大で約150度以下、5.5kgの重量の場合、最大で約170度以下)。
別のトライアルでは、約40gsmのMFCフィルムを、MFCと30%ソルビトールとを含む懸濁液からキャストコーティングによって製造した。このフィルムは、回復角度が0度であった。
Claims (25)
- デッドホールド性を有するシートであって、前記シートが、セルロース繊維を含み、前記セルロース繊維の少なくとも75%、好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%が、1mm未満の繊維長さを有し、且つ前記フィルムの引張強度比(MD/CD)が、1.4超、好ましくは1.6超、最も好ましくは1.8超である、シート。
- 前記シートが、薄い紙製基質、フィルム、ナノペーパー又は類似の基質のいずれか1種である、請求項1に記載のシート。
- 前記シートの前記セルロース繊維の残部0から25%が、1mm超、及び少なくとも2mm、又は少なくとも2.5mm、又は少なくとも3mmの長さを有するセルロース繊維を含む、請求項1又は2のいずれかに記載のシート。
- 1mm未満の長さを有する前記セルロース繊維が、切断及びフィブリル化技術又はそれらの組み合わせのいずれか1種によって得られる、請求項1から3のいずれか一項に記載のシート。
- 前記シートの含水率が、8重量%未満、好ましくは6重量%未満、最も好ましくは4重量%未満である、請求項1から4のいずれか一項に記載のシート。
- 1mm未満の繊維長さを有する前記セルロース繊維が、ナノフィブリル化多糖類であり、前記ナノフィブリル化多糖類が、ミクロフィブリル化セルロース及びナノ結晶セルロースのいずれか1種である、請求項1から5のいずれか一項に記載のシート。
- 前記シートが、充填剤を、前記シートの全重量の3重量%超、好ましくは前記シートの全重量の7重量%超の量で更に含む、請求項1から6のいずれか一項に記載のシート。
- 前記充填剤が、沈降炭酸カルシウム(PCC)、粉砕炭酸カルシウム(GCC)、カオリン、ベントナイト及びタルク又はそれらの組み合わせ若しくは混合物のいずれか1種である、請求項6に記載のシート。
- 前記シートが、着色剤を更に含む、請求項1から8のいずれか一項に記載のシート。
- 前記シートが、50g/m2未満、好ましくは25g/m2未満の坪量を有する、請求項1から9のいずれか一項に記載のシート。
- 1mm未満の長さを有する前記セルロース繊維が、70超、より好ましくは90超、又は更に92超のショッパー・リーグラ(SR)値を有する高度に叩解したセルロース繊維である、請求項1から10のいずれか一項に記載のシート。
- 前記シートが、透明又は半透明である、請求項1から11のいずれか一項に記載のシート。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載のデッドホールド性を有するシートを製造する方法であって、前記シートが、セルロース繊維を含み、前記セルロース繊維の少なくとも75%、好ましくは少なくとも90%、更により好ましくは少なくとも95%が、1mm未満の繊維長さを有し、且つ前記フィルムの引張強度比(MD/CD)が、1.4超、好ましくは1.6超、最も好ましくは1.8超であり、1mm未満の繊維長さを有する前記セルロース繊維が、抄紙機で70超のショッパー・リーグラ(SR)値を有し、前記方法が、
1mm未満の長さを有するセルロース繊維と2mm超の長さを有するセルロース繊維との混合物を含む懸濁液を提供する工程と、
前記懸濁液のウェブ又はフィルムを形成する工程と、
前記形成されたフィルム又はウェブを乾燥又は脱水し、これにより、デッドホールド性を有する前記シートを形成する工程と、
を含む、方法。 - ウェブを形成する前記工程が、前記懸濁液を、前記抄紙機のワイヤーに供給する工程、及び前記懸濁液を基質に、キャストコーティング操作で供給する工程のいずれか1つである、請求項13に記載の方法。
- 前記シートが、前記乾燥又は脱水工程後、10%未満、好ましくは8%未満、更により好ましくは4%未満の含水率を有する、請求項13又は14に記載の方法。
- 前記シートが、50g/m2未満、好ましくは25g/m2未満の坪量を有する、請求項13から15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法が、
前記形成されたフィルム又はウェブをカレンダー加工する工程を更に含み、前記カレンダー加工する工程が、前記乾燥工程の前、後、又は同時に行われる、請求項13から16のいずれか一項に記載の方法。 - 前記方法が、ジェット対ワイヤー比を調節すること、前記ワイヤーの層せん断を調節すること、前記湿潤ウェブ及び/又は乾燥ウェブの張力を調節すること、前記ウェブ又はフィルムを形成するときにパルスによって乱流を生成すること、及びセルロース繊維を含む前記懸濁液の繊維組成を調節すること、又はそれらの組み合わせによって、前記シートの所望の繊維配向を得ることを含む、請求項13から17のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項13から18のいずれか一項に記載の方法によって得られるデッドホールド性を有するシート。
- 請求項12又は19のいずれか一項に記載のシートと、少なくとも1つの第2の層を含む積層体であって、前記第2の層が、ポリマー、ワックス及び鉱物のいずれか1種を含むことができる、積層体。
- 請求項1から12、又は請求項19のいずれか一項に記載のシートの、シガレットパッケージ(packaging)のインナーライナーとして、キャンディーラップ紙として又は食品ラップ紙としての使用。
- シガレットパッケージ用のインナーライナーであって、請求項1から12若しくは請求項19のいずれか一項に記載のシート、又は請求項20に記載の積層体を含む、インナーライナー。
- シガレットパッケージ用のインナーライナーであって、請求項1から12若しくは請求項19のいずれか一項に記載のシート、又は請求項20に記載の積層体から構成される、インナーライナー。
- 請求項1から12若しくは請求項19のいずれか一項に記載のシート、又は請求項20に記載の積層体を含む、又はこれからなる、キャンディーラップ又は食品ラップ。
- 請求項1から12若しくは請求項19のいずれか一項に記載のシート、又は請求項20に記載の積層体の、デッドホールド用途のブランクとしての使用。
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