JP2020502388A - 包装材料を製造する方法および本方法によって作製された包装材料 - Google Patents

Abstract

本発明は、ヒートシール可能な包装材料を製造する方法であって、トッププライを含む板紙基材を提供するステップ、前記トッププライ上に第１の分散液バリア層を適用するステップであって、この第１の分散液バリア層は第１のガラス転移温度を有するラテックスを含むステップ、および前記第１のバリア層上に第２の分散液バリア層を適用するステップであって、この第２の分散液バリア層は第２のガラス転移温度を有するラテックスを含むステップを含み、前記第２のガラス転移温度は前記第１のガラス転移温度よりも高く、第２の分散液バリア層の坪量は第１の分散液バリア層の坪量より低く、第２の分散液バリア層は顔料を含む方法に関する。本発明はさらに、それぞれのヒートシール可能な包装材料に関する。

Description

本発明は、概してコーティングされた紙または板紙（ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ：厚紙）に関し、具体的には、包装材料として使用可能な油およびグリース耐性を有するコーティングされた紙または板紙に関する。

紙や板紙などの繊維ベースの製品は、食品包装に広く使用されている。液体包装または食品包装などの包装物として使用される繊維ベースの製品は、繊維ベースの製品に対する液体または食品の影響などの被包装品目の影響に耐えることができなければならない。１つの方法は、繊維ベースの製品に液体またはグリースに対してより耐性を持たせたバリア、例えば、水またはグリース耐性のバリアを設けた繊維ベースの製品を提供することである。バリアは、通常、バリア性を提供する組成物で繊維ベースの基材をコーティングすることによって適用される。バリアの必要な特性に応じて異なるコーティングを適用することができるが、コーティングの数は通常、所与の機械上のコーティングステーションの数およびコストによって制限される。繊維ベースの製品上にバリアを形成するときに一般的に使用される材料は、ポリエチレン（ＰＥ）であり、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）またはエチレンビニルアセタート（ＥＶＡ）である。ポリマーは、例えば、繊維ベースの製品上に積層または押出コーティングすることができる。現在、ほとんどのバリアコーティングは、押出コーティング技術で製造されているため、別のコーティングユニットでオフライン製造されている。しかしながら、オフラインコーティングは、リールの追加の取り扱いおよび追加の転化工程を必要とするので高価である。別の課題は、押出コーティングフィルムは、リサイクルするのがより困難であり、そして破損物（ｂｒｏｋｅ）の取扱いが実際上不可能であるということである。

分散液バリアコーティングは、紙または板紙機械の既存のコーティング装置を利用して、オフラインまたはオンラインコーティングとのバリューチェーンの統合を可能にする。分散液バリアコーティングは、ラテックス、すなわちポリマー微粒子の水性分散液を紙または板紙の表面に適用して乾燥後に固体の無孔質フィルムを形成するコーティング技術を意味すると理解される。分散液コーティングはリサイクルすることができ、これはバリア分散液コーティング技術の開発を支える原動力の一つであった。一般的な分散液バリアは、例えば、スチレン−ブタジエンラテックスベースの配合物、ポリビニルアルコール、またはポリエチレンワックスを用いる。分散液コーティングの配合物に関する１つの問題は、板紙が巻き取られたときに巻き戻し段階でコーティングがホットガイドロールまたはキャリアロールにくっつく、またはそれ自体にくっつく傾向があることである。この現象はブロッキングと呼ばれる。ブロッキングが発生すると、その製品は破損して使用できなくなる。ブロッキングは、コーティングが新鮮で熱いときにより明白になる。さらに、接触面の圧力、湿気および表面の化学的性質もブロッキング挙動に影響を与えるであろう。ブロッキングは、製造速度を低下させることによって、または巻き戻し段階の前に板紙を冷却することによって低減させることが試みられてきた。しかしながら、これらの対策は生産効率を著しく低下させる。

バリア性を維持しながらブロッキングの問題に対処する様々な配合物または修飾ポリマーが開示されている。ＵＳ２００２１３６９１３には、ポリマーが水素化スチレン−ブタジエンコポリマーである、ポリマーベースのバリアコーティングを有する包装材料が記載されている。その教示は、非水素化コポリマーと比較した水素化スチレン−ブタジエンコポリマーの効果に関する。しかしながら、第２の分散液バリアを適用することは言及されていない。国際公開第２０１５／００３２７５Ａ１号公報には、プライマーコートおよびトップコートでコーティングされた折り畳み式の紙ベース基材が記載されており、ここでトップコーティングは耐ブロッキング性である。トップコートは、紙に対するバリアを提供するポリマーまたはポリマーもしくはコポリマーの分散液を含む。しかしながら、その教示はポリマーのガラス転移温度に言及していない。国際公開第２０１２／１６３８２１Ａ１号公報には、異なるガラス転移温度を有する２つの異なるポリマーを含む分散液バリアを有する包装が開示されている。前記混合物はバリア性および改良された耐ブロッキング性を提供する。しかしながら、その教示は、異なるポリマーの混合物、および異なるガラス転移温度から計算された平均ガラス転移温度のみに言及する。国際公開第２００９／１４２７３９Ａ１号公報には、バリア性および耐ブロッキング性を提供する、ナノフィラー、架橋剤および結合剤を含む分散液コーティングが記載されている。しかしながら、その教示は、第２の分散液コーティングを適用ことに言及していない。ＪＰ２００６０２８６９７Ａには、紙ベース材料上にアクリル系合成樹脂エマルジョンをコーティングすることによって形成されたアンダーコートおよびオーバーコート層を有する耐グリース紙が開示されている。アンダーコート層樹脂のガラス転移温度は、オーバーコート層樹脂のガラス転移温度よりも低い。しかし、この耐グリース紙はヒートシール用を意図していない。

しかしながら、いくつかの先行技術は、耐ブロッキング性を改善するかもしれないが、耐グリース性、鉱油バリア性、またはシール性の観点から板紙の生産効率の低下または劣った品質を犠牲にしている。特にシール特性は、分散液コーティング製品にとって依然として極めて重要な要件である。コーティングはさらに、分解可能であり、好ましくはまた印刷可能である必要がある。

従って、ブロッキングの問題を排除または軽減する分散液コーティング方法が依然として必要とされている。特に、本発明の一つの目的は、耐ブロッキング性を与えるが、またヒートシール可能であり、かつバリア性を保持する分散液コーティング包装材料を提供することである。本発明はまた、良好な印刷適性を有するバリアを提供する。

この目的は、本発明の独立請求項による方法および包装材料によって達成される。従属請求項は、好ましい実施形態に関する。

本発明は、以下を提供する：
ヒートシール可能な包装材料を製造する方法であって、
トッププライを含む板紙基材を提供するステップ、
前記トッププライ上に第１の分散液バリア層を適用するステップであって、この第１の分散液バリア層は第１のガラス転移温度を有するラテックスを含むステップ、および
前記第１のバリア層上に第２の分散液バリア層を適用するステップであって、この第２の分散液バリア層は第２のガラス転移温度を有するラテックスを含むステップを含み、
前記第２のガラス転移温度は前記第１のガラス転移温度よりも高く、第２の分散液バリア層の坪量は第１の分散液バリア層の坪量より低く、かつ、第２の分散液バリア層は顔料を含む、
上記方法。

図１は、本発明の一実施形態に係る包装材料の概略図である。

本発明による方法によって製造された包装材料は、ヒートシール可能であり、そして同時に良好なバリア性および耐ブロッキング性を有する。より低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有するラテックスを含む第１のバリア層は良好なフィルム形成性およびバリア性を与え、そして転化を容易にし、一方、より高いＴｇを有する第２の層は耐ブロッキング性を与えると考えられる。驚くべきことに、ラテックスコーティングされた板紙は、第２層が第１層よりも薄い場合、高い耐ブロッキング性を提供しながらもヒートシール可能なままであることができ、それによって第２層またはトップ層のラテックスのより高いガラス転移温度にもかかわらずヒートシール性を得ることができる。特定の理論に縛られることなく、顔料を含む第２の分散液バリア層は、第２層が少し高い透過性を有し、迅速なフィルム形成が予定されていない場合には、乾燥の際にバリア性が損失を受けることはなく、結果として乾燥時に第１層中に形成された膨れ気泡によって破壊されないことを確実にする効果を有すると考えられる。このように、ヒートシール性も与えつつ、バリア性が維持されることは重要な利点である。したがって、本発明の利点は、第１および第２の分散液バリア層についてのいくつかの決定要因、例えば、顔料を含む第２の分散液バリア層、坪量およびガラス転移温度における相違を観察することによって達成される。特に、製紙機（抄紙機）のウェットエンドにおける破損物の取扱いが容易になる。製紙機システムで時々見られる「ホワイトピッチ」の主成分はラテックスである。製紙機のウェットエンドにおけるピッチ堆積の問題を減らすことによって、機械の効率を劇的に改善することができる。

本明細書で使用されるとき、「紙」および「板紙」は、少なくとも部分的に植物繊維、木材繊維および／または合成繊維を含むことができる繊維を含む紙ベースの基材を指す。板紙基材は、セルロース系繊維を含むのが好ましい。包装材料に使用される典型的な板紙基材は、少なくとも１層、好ましくは数層を含む。板紙基材は、好ましくは、バックプライ（背面層）およびトッププライ（最上層）の少なくとも２つの層を含む多層の包装用板紙である。板紙基材は、例えば、トッププライおよびバックプライ、ならびに少なくとも１つのミドルプライ（中間層）を含み得る。板紙基材は、１つまたはいくつかのミドルプライをさらに含み得る。板紙基材は、少なくとも１５０ｇｓｍ、好ましくは少なくとも２００ｇｓｍの坪量を有することができる。そのような多層板紙は、液体および／または食品包装に特に好適である。

本明細書で使用するとき、「バリア層」とは、材料を通るガスの透過性および／または繊維構造中の液体の吸収を低減または排除することによって板紙基材にバリア性を提供するコーティング層を指す。バリアコーティングは、被包装製品の風味、芳香または他の成分を防止するために、そして特に酸素、水分、グリースおよび油、特に鉱油、ならびに被包装製品の品質を低下させる可能性のある他の汚染物質の包装中への侵入を防止するために必要とされる。バリアは、特に油および／またはグリースバリア性を提供し、それは食品の包装にとって特に極めて重要である。本明細書で使用されるとき、「分散液バリア層」（“ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｂａｒｒｉｅｒ ｌａｙｅｒ”）は、板紙基材上に分散液バリアコーティングによってもたらされた層を指す。

本明細書中で使用される場合、「ラテックス」とは、天然ポリマー、合成ポリマー、またはそれらの組み合わせであり得るポリマー粒子の水性懸濁液を指す。

本明細書中で使用される場合、「顔料」とは、製紙業界で通常言及されるような製紙のために使用される増量剤、充填剤およびコーティング、例えば粘土（クレイ）、チョークまたはカオリンを指す。

本発明は、様々な実施形態および他の態様に関連してさらに説明される。文脈が明らかにそうでないと示さない限り、それらは自由に組み合わされてもよい。第１の、主要なバリア層は板紙基材のトッププライ（最上層）の上に適用され、一方、第２バリア層はトップ層を提供する。第２のトップ層のガラス転移温度（Ｔｇ_２）が第１のラテックスのガラス転移温度（Ｔｇ_１）よりも高いことが、優れたバリア性および耐ブロッキング性を提供するために極めて重要である。というのも、第２のガラス転移温度がより低いと、コーティングはより多数のピンホールおよびより強いブロッキング傾向を示し、それが製紙機に大きな問題を引き起こすことが分かったからである。そのうえ、コーティングされた板紙のバリア性が失われる。第２のガラス転移温度（Ｔｇ_２）は、第１のガラス転移温度（Ｔｇ_１）よりも高く、≧１０℃から≦４０℃の範囲内、好ましくは≧２０℃から≦２５℃の範囲内であり得る。

いくつかの実施形態において、第１のガラス転移温度は、≧−１０℃から≦１５℃の範囲内、好ましくは≧−１０℃から≦１０℃の範囲内である。ガラス転移温度は、示差走査熱量測定法［ＡＳＴＭ Ｄ７４２６−０８（２０１３）］によって測定される。ガラス転移温度は、共重合ブタジエンまたはアクリラート単位と共重合スチレンモノマー単位との比、架橋度、分子量分布、添加剤などのようなモノマーまたはポリマー単位の比率に依存する。いくつかの実施形態において、第２のガラス転移温度は、≧１０℃から≦４０℃の範囲内、好ましくは≧１５℃から≦３０℃の範囲内、より好ましくは≧２０℃から≦２５℃の範囲内であり得る。グリースおよび油、特に鉱油に対する効率的なバリア、および高い耐水性を与える、コーティングされた板紙を提供することができる。第１および第２のガラス転移温度の値は、第１のガラス転移温度が第２のガラス転移温度より低い限り、例えば所与の範囲内で変動し得る。

いくつかの実施形態において、第１の分散液バリア層は、≧４ｇ／ｍ^２から≦２５ｇ／ｍ^２の範囲内の量で、好ましくは≧５ｇ／ｍ^２から≦１５ｇ／ｍ^２の範囲内の量で適用される。第２の分散液バリア層の坪量は、好ましくは第１層の坪量よりも低い。紙シートまたはコーティング層の坪量は、平方メートル当たりのグラム数、ｇｓｍまたはｇ／ｍ^２として表される重量を指す。本明細書で使用されるとき、ｇｓｍおよびｇ／ｍ^２は交換可能に使用され得る。いくつかの実施形態において、第２の分散液バリア層は、≧３ｇ／ｍ^２から≦２０ｇ／ｍ^２の範囲内の量、好ましくは≧５ｇ／ｍ^２から≦１５ｇ／ｍ^２の範囲内の量、より好ましくは≧５ｇ／ｍ^２から≦１２ｇ／ｍ^２の範囲内の量で適用される。これらの層の坪量は、第１層が好ましくはより高い坪量を有する限り、ほぼ同じであってもよい。第２の分散液バリア層の坪量は、≧１ｇ／ｍ^２から≦１０ｇ／ｍ^２の範囲内、または≧２ｇ／ｍ^２から≦５ｇ／ｍ^２の範囲内、または≧３ｇ／ｍ^２から≦５ｇ／ｍ^２の範囲内であってよく、第１の分散液バリア層の坪量よりも低い。より高いＴｇを有する非常に少量のラテックスは、外側のすなわち第２のバリア層として使用され得るが、コーティングされた板紙のヒートシールが依然として可能であることが、驚くべきことに見出された。

第１の分散液バリア層および第２の分散液バリア層は、ブレード、カーテン、フィルムプレス、スプレー、輪転グラビア、リバース輪転グラビア、フォームコーターなどのような任意の既知のコーティング技術の使用によって適用されてもよい。第１および第２の分散液バリア層の両方におけるラテックスの最低フィルム形成温度（ＭＦＦＴ）は、≧０℃から≦２０℃の範囲内であり得る。この範囲の最低フィルム形成温度であれば、平滑で連続的なフィルム（膜）を形成することができる。

いくつかの実施形態において、第１の分散液バリア層は、乾燥固形分を基準にして、≧０重量％から≦４０重量％の範囲内の量、好ましくは≧５重量％から≦２０重量％の範囲内の量、より好ましくは≧１０重量％から≦１５重量％の範囲内の量の顔料を含み得る。第１の分散液コーティングは、顔料を含んでも含まなくてもよい。第１の分散液バリア層は、好ましくは少量の顔料を含む。顔料は、粘土（クレイ）、炭酸カルシウムおよび／またはタルクを含む群から選択することができる。顔料は、好ましくは高アスペクト比の顔料である。第１の分散液層中の顔料は、コーティングの保持力および保水性の改善に役立つ。これは、より低いコーティング重量でより効率的なバリアを可能にするので有利である。第１のバリア分散液は、好ましくは良好なコーティング保持力を有する。

第２の分散液バリア層は多量の顔料を含んでよい。いくつかの実施形態では、第２の分散液バリアは、全固形分を基準にして、≧３０重量％から≦７０重量％の範囲内の量、好ましくは≧３０重量％から≦５０重量％の範囲内の量の顔料を含む。顔料は、例えば、粘土、炭酸カルシウムおよび／またはタルクを含む群から選択されてよい。顔料は、好ましくは５より大きい、より好ましくは１０より大きい、そして最も好ましくは１５より大きい衝撃係数（ｉｍｐａｃｔ ｆａｃｔｏｒ）を有する。

いくつかの実施形態では、第１の分散液バリア層は、該層の乾燥固形分を基準にして、≧７０重量％から≦１００重量％の範囲の量でラテックスを含む。第１の分散液バリア層は、トッププライ（最上層）に適用される。いくつかの実施形態では、第１層の頂部に適用される第２の分散液バリア層は、該層の乾燥固形分を基準にして、≧５０重量％から≦９０重量％の範囲内の量、好ましくは≧６０重量％から≦８０重量％の範囲内の量のラテックスを含む。

第１および／または第２の分散液バリア層に使用するためのラテックスは、スチレン−ブタジエンラテックス、スチレン−アクリラートラテックス、アクリラートラテックス、酢酸ビニルラテックス、酢酸ビニル−アクリラートラテックス、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリルラテックス、スチレン−アクリラート−アクリロニトリルラテックス、スチレン−ブタジエン−アクリラート−アクリロニトリルラテックス、スチレン−無水マレイン酸ラテックス、スチレン−アクリラート−無水マレイン酸ラテックス、またはこれらのラテックスの混合物を含む群から選択されてよい。ラテックスは、好ましくは、スチレン−ブタジエン（ＳＢ）ラテックスまたはスチレン−アクリラート（ＳＡ）ラテックス、アクリラートラテックス、酢酸ビニルラテックス、もしくはビニルアセタート−アクリラートラテックス、またはこれらのラテックスの混合物である。好ましくは、ラテックスの混合物が両方の層に使用される。ラテックスは、バイオベース（バイオ系）であってよく、すなわち、例えばバイオベースのスチレン−アクリラートまたはスチレン−ブタジエンラテックスなどのバイオマスから誘導することができる。バイオ系ラテックスも同様の性能を発揮し、カーボンフットプリント（ｃａｒｂｏｎ ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）を改善する。第１および第２の分散液バリア層の両方のラテックスは同じであってもよく、またはそれぞれの層に異なるラテックスを使用してもよい。しかしながら、例えばスチレン−アクリラート（ＳＡ）ラテックスを両方の層に使用したとしても、第２層に使用されるＳＡラテックスは第１層に使用されるＳＡラテックスより高いガラス転移温度を有し、そして好ましくは、第２層に使用されるＳＡラテックスはまた、より小さい平均粒径を有する。

いくつかの実施形態において、第２の分散液バリア層中のラテックスの平均粒径は、第１の分散液バリア層のラテックスの平均粒径よりも小さい。その利点は、第２層中の粒子が小さいほど、より大きな表面をもたらし、それが改善されたバリア性およびより良好なフィルム形成につながることである。第１層において、コーティングが表面上でより良好に留まるように、より大きい平均粒径を使用することがより有利である。「平均直径」（“ａｖｅｒａｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ”）という用語は、全粒子に対する、全直径の平均値または算術平均直径を指す。

第１の分散液層は、デンプン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アルカリ膨潤性増粘剤、またはポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）などの共結合剤をさらに含んでもよい。デンプンは、乾燥固形分を基準にして、≧０重量％から≦５０重量％、または≧１０重量％から≦２０重量％の範囲内の量で、第１の分散液バリア層中に使用することができる。第１のバリア層は、セルロースナノファイバーを、乾燥固形分を基準にして、好ましくは≧１重量％から≦１０重量％の範囲で含有することができる。そのような共結合剤は、粘度および保水性を制御することができる。そのような共結合剤は、グリースバリア性をさらに提供し得る。第１のバリア層は、増粘剤を、乾燥固形分を基準として、好ましくは≧０．５重量％から≦１０重量％、または≧１重量％から≦５重量％の範囲でさらに含んでもよい。コーティングは、ナノ顔料、架橋剤、潤滑剤、湿潤強度添加剤などの他の機能性化学物質をさらに含み得る。第１の分散液バリア層は、≧６から≦１２の範囲内、好ましくは≧９から≦１２の範囲内のＫＩＴバリア性を有することが好ましい。本明細書で使用されるとき、キット評価数（Ｋｉｔ Ｒａｔｉｎｇ Ｎｕｍｂｅｒ）は、コーティングされた板紙の乾燥コーティングの表面などの表面が、アグレッシブネス（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅｎｅｓｓ：攻撃性）を増大させる一連の試薬による浸透にどれだけ良好に耐性を有するかを示すために与えられる測定規準を指す［ＴＡＰＰＩ法５５９、３Ｍ ＫＩＴ試験］。第１の分散液バリア層はまた、好ましくは、＜１００のヘキサン蒸気透過率（ＨＶＴＲ）として測定される鉱油バリア性を有する。１００未満のＨＶＴＲ［ＢＡＳＦ法］値は、被包装食品の良好な保護を与える。

第２の分散液層は、１種以上の結合剤をさらに含み得る。結合剤は、＞２０℃、好ましくは≧２０℃から≦３５℃の範囲内のガラス転移温度を有してもよい。第２の分散液層は、デンプン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アルカリ膨潤性増粘剤またはポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）などの１種または複数種の共結合剤をさらに含んでもよい。共結合剤は、４０℃を超えるガラス転移温度を有し得る。結合剤のそのようなガラス転移温度は、有利には、第２の分散液バリアコーティングの耐ブロック性を高めるであろう。耐ブロック性コーティングは、乾燥を容易にすることがある。より少ない乾燥エネルギーは、有利にも味および臭いに関する問題の低減をもたらし、そして熱伝達を助けることで非粘着性コーティングを生じ得る。

第１および第２の両方の分散液バリア層中の非分解性材料（ｎｏｎ−ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔａｂｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）の量は、コーティング中の全固形分量に対して計算して、好ましくは２０重量％未満、より好ましくは１０重量％未満である。これにより、分散液コーティングは、好ましくは再分散可能である。

第１および第２の分散液バリアでコーティングされる前に、板紙基材は、例えば、デンプンで表面をサイジングされてよい。板紙基材は、好ましくは、本発明に従って処理される前に、ＰＰＳ≦１５μｍ、より好ましくは≦１０μｍの、Ｐａｒｋｅｒ Ｐｒｉｎｔ−Ｓｕｒｆ（ＰＰＳ）法に従って測定される最小粗さを有する。板紙基材は、さらに好ましくは、５００未満の、ベンドセン法（Ｂｅｎｄｔｓｅｎ ｍｅｔｈｏｄ）に従って測定された多孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）を有する。

本発明はさらに、上記のような本発明の方法によって製造されたヒートシール可能な包装材料に関する。この方法によって得られたヒートシール可能な包装材料は、特に食品包装において、例えば、水バリアならびに／またはグリースおよびオイルバリアなどのバリア性を必要とする紙コーティング用途に使用可能である。この方法は、特にヒートシールに好適であるコーティングされた板紙を提供する。

本発明は、さらに以下に関する：
トッププライを含む板紙基材と、
トッププライ上の第１の分散液バリア層であって、この第１の分散液バリア層は第１のガラス転移温度を有するラテックスを含む第１の分散液バリア層と、
前記第１のバリア層上の第２の分散液バリア層であって、この第２の分散液バリア層は第２のガラス転移温度を有するラテックスを含む第２の分散液バリア層とを含む、ヒートシール可能な包装材料であって、
前記第２ガラス転移温度は前記第１のガラス転移温度よりも高く、第２の分散液バリア層の坪量は第１の分散液バリア層の坪量より低く、第２の分散液バリア層は顔料を含む、ヒートシール可能な包装材料。

本発明によるヒートシール可能な包装材料は、グリースおよび油、特に鉱物油に対する効率的なバリア、ならびに高い耐水性を与える。格別に有利なことに、この包装材料は、超音波の使用によってヒートシール可能でありおよび／または超音波の使用によるシールに好適であり、そして特に良好なヒートシール性を維持する。包装材料はヒートシール以外の方法でシールされてもよいが、ヒートシールは食品包装分野で広く使用されているので、ヒートシール性は最も重要な特徴である。特に有利なことに、分散液でコーティングされた板紙は、特に、良好なヒートシール性を維持するヒートシール可能な包装を提供する。

板紙基材は、少なくとも１つのプライ（層）、好ましくはいくつかのプライ、例えばトッププライ（最上層）およびバックプライ（背面層）、および少なくとも１つのミドルプライ（中間層）を含む。板紙基材は、好ましくは、バックプライおよびトッププライの少なくとも２つの層を含む多層の包装用板紙である。板紙基材は、少なくとも１５０ｇｓｍ、好ましくは少なくとも２００ｇｓｍの坪量を有することができる。板紙基材は、１つまたはいくつかのミドルプライをさらに含み得る。そのような多層板紙は、液体包装および／または食品包装に特に好適である。板紙基材は、例えばデンプンで表面がサイジングされていてよい。好ましくは、板紙基材は、コーティングされる前に、≦１５μｍ、より好ましくは≦１０μｍのＰａｒｋｅｒ Ｐｒｉｎｔ−Ｓｕｒｆ（ＰＰＳ）法に従って測定される最小粗さを有する。板紙基材は、さらに好ましくは、５００未満のベンドセン法に従って測定された多孔度を有する。

包装材料によって有利に提供される良好なバリア性および耐ブロッキング性は、第２のガラス転移温度が第１のガラス転移温度よりも高いことに基づいていることが、見出された。第２のガラス転移温度は、第１のガラス転移温度よりも高く、≧１０℃から≦４０℃の範囲内、好ましくは≧２０℃から≦２５℃の範囲内であり得る。第１および第２のガラス転移温度の値は、第１のガラス転移温度が第２のガラス転移温度より低い限り、変動し得る。第１のガラス転移温度は、≧−１０℃から≦１５℃の範囲内、好ましくは≧−１０℃から≦１０℃の範囲内であり得る。第２のガラス転移温度は、≧１０℃から≦４０℃の範囲内、好ましくは≧１５℃から≦３０℃の範囲内、より好ましくは≧２０℃から≦２５℃の範囲内であり得る。

いくつかの実施形態において、第１の分散液バリア層は、≧４ｇ／ｍ^２から≦２５ｇ／ｍ^２の範囲内、好ましくは≧５ｇ／ｍ^２から≦１５ｇ／ｍ^２の範囲内の坪量、すなわちコート重量を有することができる。第２の分散液バリア層の坪量は、第１の分散液バリア層の坪量よりも低い。いくつかの実施形態において、第２の分散液バリア層は、≧３ｇ／ｍ^２から≦２０ｇ／ｍ^２の範囲内、好ましくは≧５ｇ／ｍ^２から≦１５ｇ／ｍ^２の範囲内、より好ましくは≧５ｇ／ｍ^２から≦１２ｇ／ｍ^２の範囲内の坪量、すなわちコート重量を有することができる。これらの層の坪量は、好ましくは第１層がより高い坪量を有する限り、ほぼ同じであってもよい。第２の分散液バリア層の坪量は、第１の分散液バリア層の坪量より低く、≧１ｇ／ｍ^２から≦１０ｇ／ｍ^２の範囲内、または≧２ｇ／ｍ^２から≦５ｇ／ｍ^２の範囲内、または≧３ｇ／ｍ^２から≦５ｇ／ｍ^２の範囲内であってよい。より高いＴｇを有する非常に少量のラテックスを外側のすなわち第２のバリア層として使用することができるが、コーティング板紙のヒートシールが依然として可能であることが、驚くべきことに見出された。

いくつかの実施形態において、第１の分散液バリア層は、乾燥固形分を基準にして、≧０重量％から≦４０重量％の範囲内の量、好ましくは≧５重量％から≦２０重量％の範囲内の量、より好ましくは≧１０重量％から≦１５重量％の範囲内の量の顔料を含み得る。第１の分散液コーティングは顔料を含まなくてもよい。第１の分散液バリア層は、顔料を少量含むのが好ましい。顔料は、粘土（クレイ）、炭酸カルシウムおよび／またはタルクを含む群から選択することができる。顔料は、好ましくは高アスペクト比の顔料である。第１の分散液層中の顔料は、コーティングの保持力（ｈｏｌｄ−ｏｕｔ）および保水性を改善するのを助ける。これは、有利にも、より低いコート重量でより効率的なバリアを可能にする。第１のバリア分散液は、良好なコーティング保持力を有するのが好ましい。

第２の分散液バリア層は、多量の顔料を含むことができる。いくつかの実施形態では、第２の分散液バリアは、全固形分を基準として、≧３０重量％から≦７０重量％の範囲内の量、好ましくは≧３０重量％から≦５０重量％の範囲内の量の顔料を含む。顔料は、粘土（クレイ）、炭酸カルシウム、および／またはタルクを含む群から選択することができる。好ましくは、顔料は、５より大きい、より好ましくは１０より大きい、そして最も好ましくは１５より大きい衝撃係数（ｉｍｐａｃｔ ｆａｃｔｏｒ）を有する。

いくつかの実施形態では、第１および／または第２の分散バリア層中のラテックスは、スチレン−ブタジエンラテックス、スチレン−アクリラートラテックス、アクリラートラテックス、酢酸ビニルラテックス、酢酸ビニル−アクリラートラテックス、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリルラテックス、スチレン−アクリラート−アクリロニトリルラテックス、スチレン−ブタジエン−アクリラート−アクリロニトリルラテックス、スチレン−無水マレイン酸ラテックス、スチレン−アクリラート−無水マレイン酸ラテックス、またはこれらのラテックスの混合物を含む群から選択され得る。ラテックスは、好ましくは、スチレン−ブタジエン（ＳＢ）ラテックスまたはスチレン−アクリラート（ＳＡ）ラテックス、アクリラートラテックス、酢酸ビニルラテックス、もしくはビニルアセタート−アクリラートラテックス、またはこれらのラテックスの混合物である。第１および第２の分散液バリア層のラテックスは、同じであるか、またはそれぞれの層に異なるラテックスを使用することができる。好ましくは、ラテックスの混合物が両方の層に使用される。ラテックスは、バイオベース（バイオ系）、すなわちバイオマスから誘導されたものであってよく、例えば、バイオベースのスチレン−アクリラートまたはスチレン−ブタジエンラテックスであってよい。バイオベースのラテックスも同様の性能を発揮し、カーボンフットプリントを改善することができる。第１および第２の分散液バリア層の両方におけるラテックスの最低フィルム形成温度（ＭＦＦＴ）は、≧０℃から≦２０℃の範囲内であり得る。この範囲の最低フィルム形成温度であれば、平滑で連続的なフィルム（膜）を形成することができる。しかしながら、例えばスチレン−アクリラート（ＳＡ）ラテックスを両方の層に使用したとしても、第２層のＳＡラテックスは第１層のＳＡラテックスより高いガラス転移温度を有し、かつ、好ましくは第２層のＳＡラテックスはまたより小さい平均粒径を有する。いくつかの実施形態において、第２の分散液バリア層中のラテックスの平均粒径は、第１の分散液バリア層のラテックスの平均粒径よりも小さい。第２層中のより小さい粒子は有利にはより大きい表面を生じ、それは改良されたバリア性およびより良好なフィルム形成をもたらす。有利なことに、第１層中のより大きい平均粒径は、コーティングが板紙表面により良好に留まることを改善する。

いくつかの実施形態では、第１の分散液バリア層は、当該層の乾燥固形分を基準にして≧７０重量％から≦１００重量％の範囲内の量でラテックスを含む。いくつかの実施形態では、第１の層の頂部上に適用される第２の分散液バリア層は、当該層の乾燥固形分を基準として、≧５０重量％から≦９０重量％の範囲内の量、好ましくは≧６０重量％から≦８０重量％の範囲内の量のラテックスを含む。

第１の分散液層は、デンプン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アルカリ膨潤性増粘剤、またはポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）などの共結合剤をさらに含んでもよい。デンプンは、乾燥固形分を基準として、≧０重量％から≦５０重量％、または≧１０重量％から≦２０重量％の範囲内の量で第１の分散液バリア層に使用されてもよい。第１のバリア層は、乾燥固形分を基準にして、好ましくは≧１重量％から≦１０重量％の範囲で、セルロースナノファイバーを含有することができる。そのような共結合剤は粘度および保水性を制御することができる。そのような共結合剤は、グリースバリア性をさらに提供し得る。第１のバリア層は、乾燥固形分を基準にして好ましくは≧０．５重量％から≦１０重量％、または≧１重量％から≦５重量％の範囲で、増粘剤をさらに含んでもよい。コーティングは、ナノ顔料、架橋剤、潤滑剤、湿潤強度添加剤などの他の機能性化学物質をさらに含み得る。

いくつかの実施形態において、好ましくは、第１の分散液バリア層は、≧６から≦１２の範囲内、好ましくは≧９から≦１２の範囲内のＫＩＴバリア性を有する。第１の分散液バリア層はまた、好ましくは、＜１００のヘキサン蒸気透過率（ＨＶＴＲ）として測定される鉱油バリア性を有する。１００未満のＨＶＴＲ値は、包装された食品製品の良好な保護を提供する。

第２の分散液層は、１種以上の結合剤（バインダー）をさらに含み得る。結合剤は、≧２０℃、好ましくは≧２０℃から≦３５℃の範囲内のガラス転移温度を有してよい。第２の分散液層は、デンプン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アルカリ膨潤性増粘剤、またはポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）などの１種または複数種の共結合剤をさらに含んでもよい。共結合剤は、４０℃を超えるガラス転移温度を有し得る。共結合剤のそのようなガラス転移温度は、有利には、第２の分散液バリアコーティングの耐ブロッキング性を高めるであろう。

第１および第２の両方の分散液バリア層中の非分解性材料の量は、コーティング中の全固形分量に対して計算して、好ましくは２０重量％未満、より好ましくは１０重量％未満である。これにより、分散液コーティングは、好ましくは再分散可能であることになる。

本発明はさらに、本発明に従う方法によって製造されたヒートシール可能な包装材料から製造された、または本発明に従うヒートシール可能な包装材料から製造された、ヒートシール包装または超音波によってシールされた包装に関する。この包装は、好ましくはヒートシールによって作製される。

本発明のさらなる特徴は、実施例および図面から明らかになるであろう。
ここで、図１は、本発明の一実施形態に係る包装材料の概略図である。

図１に示す包装材料は、トッププライ（最上層）１ａを含む板紙基材１を含む。この板紙基材は、少なくともバックプライ（背面層）１ｂをさらに含む多層の包装用板紙であり得る。板紙のトッププライ１ａは、第１の分散液バリア層２でコーティングされており、ここで第１の分散液バリア層２は第１のガラス転移温度を有するラテックスを含む。第２の分散液バリア層３は、第１のバリア層２上に配置されており、ここで第２の分散液バリア層３は第２のガラス転移温度を有するラテックスを含む。第２分散液バリア３のラテックスのガラス転移温度は、第１の分散液バリア層２のラテックスのガラス転移温度よりも高い。第２分散液バリア層３の坪量は、第１の分散液バリア層２の坪量よりも低い。第２の分散液バリア層３は、さらに顔料を含む。これらの分散液バリア層は、板紙基材上への分散バリアコーティングによってもたらされる。図１に示す材料は、ヒートシールされた製品包装に特に適している。

例１
本発明の包装材料を評価するために、本発明に従って製造された包装材料のブロッキング挙動を、ロッドコーターを用いた実験室試験で評価する一連の試験を行った。

コーティング組成物（プライマー、ヒートシール１、ヒートシール２）を表１に従って調製した。

ＣＨＰ２０４は、１０℃のガラス転移温度を有するＳＡラテックスであり、Ａｃｒｏｎａｌ７２８は、２３℃のガラス転移温度を有するＢＡＳＦから入手可能なＳＡラテックスである。Ｒｈｅｏｃａｒｂ１２１は、アクリル系増粘剤であり、Ｈｙｄｒａｇｌｏｓｓ９０はカオリン粘土顔料である。

漂白クラフトパルプから形成された２つの外層と、漂白クラフトパルプおよびＣＴＭＰ（化学・熱機械処理パルプ（ケミサーモメカニカルパルプ））を含む中間層とを有する３層板紙である未コーティング板紙Ｃｕｐｆｏｒｍａ Ｎａｔｕｒａ、２３２ｇ／ｍ^２上に、ロッドコーターを用いて、コーティング組成物をコーティングした。

２つの試験ランの包装材料の特性を、表２に要約する。

全ての試験ランは、全くまたはほとんどブロッキング傾向を示さなかった。コーティング中に約１０のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する単一のラテックスを使用するとき、そのような場合はブロッキングに関連して多くの問題を観察したことがあり、時には複数の板紙層は巻き取り（ｒｅｅｌ−ｕｐ）後に分離するさえできなかったが、この結果は従来技術に対する著しい改善である。さらに表２に見られるように、観察されたＣｏｂｂ値は、特に試験ラン番号２におけるように第１の分散液層として低いガラス転移温度（Ｔｇ）を有するラテックスのみを使用したときに低かった。ヒートシールはまた、驚くほど良好であることが観察された。１００で全繊維引裂きの結果が得られた。

例２
本発明に従って製造された包装材料のブロッキング挙動をオフラインコーター（ロールアプリケーターおよび計量ロッド）を用いた製造試験において評価する第２の一連の試験を実施した。

分散液層１および分散液層２のコーティング組成物を、表３に従って調製した。

例１と同様に、使用されたラテックスは、ＳＡラテックス、１０℃のガラス転移温度を有するＣＨＰ２０４、および２３℃のガラス転移温度を有するＡｃｒｏｎａｌ７２８であった。アクリル系増粘剤であるＲｈｅｏｃａｒｂ１２１、およびカオリン粘土顔料であるＨｙｄｒａｇｌｏｓｓ９０も使用した。

ロッドアプリケーションとオフラインコーターを用いた３つの試験を行った。結果を表４に要約する。

表４においてＣＯＢＢ値およびＫＩＴ値から分かるように、本発明による第１および第２の分散液層を使用した３つの試験すべてが、板紙に高い水分およびグリースバリア値を与えた。また、ブロッキングの問題も観られず、ヒートシール性も満足できるものであった。

やはり、これは、第２の分散液層のラテックスのガラス転移温度が第１の分散液層のラテックスのガラス転移温度より高いという条件が観察されなかった場合に、厳しいブロッキングを引き起こす先行技術の方法と比較して重要な利点を提供する。

Claims (14)

1. ヒートシール可能な包装材料を製造する方法であって、
   トッププライを含む板紙基材を提供するステップ、
   前記トッププライ上に第１の分散液バリア層を適用するステップであって、この第１の分散液バリア層は第１のガラス転移温度を有するラテックスを含むステップ、および
   前記第１のバリア層上に第２の分散液バリア層を適用するステップであって、この第２の分散液バリア層は第２のガラス転移温度を有するラテックスを含むステップを含み、
   前記第２のガラス転移温度は前記第１のガラス転移温度よりも高く、第２の分散液バリア層の坪量は第１の分散液バリア層の坪量より低く、かつ、第２の分散液バリア層は顔料を含む、
   上記方法。
2. 前記第１のガラス転移温度が≧−１０℃から≦１５℃の範囲内、好ましくは≧−１０℃から≦１０℃の範囲内である、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２のガラス転移温度が、≧１０℃から≦４０℃の範囲内、好ましくは≧１５℃から≦３０℃の範囲内、より好ましくは≧２０℃から≦２５℃の範囲内である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１の分散液バリア層が、≧４ｇ／ｍ^２から≦２５ｇ／ｍ^２の範囲内の量、好ましくは≧５ｇ／ｍ^２から≦１５ｇ／ｍ^２の範囲内の量で適用される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第２の分散液バリア層が、≧３ｇ／ｍ^２から≦２０ｇ／ｍ^２の範囲内の量、好ましくは≧５ｇ／ｍ^２から≦１５ｇ／ｍ^２の範囲内の量、より好ましくは≧５ｇ／ｍ^２から≦１２ｇ／ｍ^２の範囲内の量で適用される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第１の分散液バリア層が、乾燥固形分量に基づいて、≧０重量％から≦４０重量％の範囲内の量、好ましくは≧５重量％から≦２０重量％の範囲内の量、より好ましくは≧１０重量％から≦１５重量％の範囲内の量の顔料を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記第２の分散液バリア層が、合計固形分量に基づいて、≧３０重量％から≦７０重量％の範囲内の量、好ましくは≧３０重量％から≦５０重量％の範囲内の量の顔料を含む、請求項６または７に記載の方法。
8. 前記第２の分散液バリア層が、当該層の乾燥固形分量に基づいて、≧５０重量％から≦９０重量％の範囲内の量、好ましくは≧６０重量％から≦８０重量％の範囲内の量のラテックスを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記第２の分散液バリア層中のラテックスの平均粒径が、前記第１の分散液バリア層のラテックスの平均粒径よりも小さい、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法によって製造されたヒートシール可能な包装材料。
11. トッププライを含む板紙基材と、
    トッププライ上の第１の分散液バリア層であって、この第１の分散液バリア層は第１のガラス転移温度を有するラテックスを含む第１の分散液バリア層と、
    前記第１のバリア層上の第２の分散液バリア層であって、この第２の分散液バリア層は第２のガラス転移温度を有するラテックスを含む第２の分散液バリア層とを含む、ヒートシール可能な包装材料であって、
    前記第２ガラス転移温度は前記第１のガラス転移温度よりも高く、第２の分散液バリア層の坪量は第１の分散液バリア層の坪量より低く、第２の分散液バリア層は顔料を含む、ヒートシール可能な包装材料。
12. 前記第１の分散液バリア層が、≧６から≦１２の範囲内、好ましくは≧９から≦１２の範囲内のＫＩＴバリア性を有する、請求項１０または１１のいずれか１項に記載のヒートシール可能な包装材料。
13. 前記第２の分散液バリア層が、合計固形分量に基づいて、≧３０重量％から≦７０重量％の範囲内の量、好ましくは≧３０重量％から≦５０重量％の範囲内の量の顔料を含む、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のヒートシール可能な包装材料。
14. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法によって製造されたヒートシール可能な包装材料から、あるいは請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のヒートシール可能な包装材料から作製された、ヒートシールされた包装または超音波によってシールされた包装。